Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
1 Cơ sở lý thuyết kiểm tra không phá hủy - NDT

1 Cơ sở lý thuyết kiểm tra không phá hủy - NDT

Tải bản đầy đủ - 0trang

Phạm Đình Chính – KTHN&VLMT K54

Đồ án tốt nghiệp



Bức xạ tia X và bức xạ tia gamma là dạng bức xạ điện từ giống như ánh sáng

nhưng chúng có bước sóng ngắn hơn

vài ngàn lần so với ánh sáng bình

thường và có khả năng xuyên sâu rất

mạnh. Bức xạ tia gamma thì có độ

xun sâu cao hơn bức xạ tia X. Trong

kiểm tra vật liệu bằng chụp ảnh bức xạ

thường sử dụng bức xạ tia X có bước

sóng nằm trong khoản 10-4A0 đến 10A0 (1A0=10-10m).

1.1.1.2 Tính chất của bức xạ tia X và tia gamma



Bức xạ tia X và bức xạ tia gamma có cùng một bản chất đó là bức xạ sóng điện

từ, những tính chất giống nhau của bức xạ tia X và tia gamma được trình bày tóm

tắt dưới đây:

-



Khơng thể nhìn thấy được chúng.

Khơng thể cảm nhận được chúng bằng các giác quan của con người.

Chúng làm cho các chất phát huỳnh quang.

Chúng truyền với một vận tốc bằng với vận tốc ánh sáng nghĩa là 3x1010cm/s.

Chúng gây nguy hại cho tế bào sống.

Chúng gây ra sự ion hóa, chúng có thể tách các electron ra khỏi các nguyên tử



-



khí để tạo ra các ion dương và ion âm.

Chúng truyền theo một đường thẳng, là dạng bức xạ sóng điện từ nên bức xạ



-



hoặc tia gamma cũng có thể bị phản xạ, khúc xạ và nhiễu xạ

Chúng tuân theo định luật tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách. Theo tốn

học thì I ~ 1/r2 trong đó I là cường độ bức xạ tại điểm cách nguồn phóng xạ một

khoảng r.

Cường độ bức xạ đi đến một điểm nào đó phụ thuộc vào khoảng cách từ nguồn



phóng xạ đến điểm đó. Cường độ bức xạ biến thiên theo tỷ lệ nghịch với bình

phương khoảng cách này.Trong thực tế điều này có thể thực hiện được bằng cách

tăng thời gian chiếu hoặc cường độ bức xạ lên vì liều chiếu trong chụp ảnh bức xạ

là tích số giữa cường độ bức xạ và thời

gian chiếu chiếu.

Định luật tỷ lệ nghịch với bình



Hình 1. 1 Sơ đồ minh họa định luật tỷ lệ

nghịch với bình phương khoảng cách



phương khoảng cách có thể biểu diễn bằng cơng thức tốn học như sau:



7



Phạm Đình Chính – KTHN&VLMT K54

Đồ án tốt nghiệp



Trong đó: I1; I2 là cường độ



tại



điểm cách nguồn 1 khoảng R1; R2.

Vì và nên (1.2)

Trong đó: E1; E2 lần lượt là liều chiếu tại vị trí cách nguồn một khoảng R1; R2.

Định luật tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách theo dạng này được biểu

diễn theo công thức:

(1.3).

Trong đó, D1 và D2 có cùng một đơn vị và R1; R2 cũng có cùng một đơn vị.

- Chúng có thể đi xuyên qua những vật liệu mà ánh sáng không thể đi xuyên qua

được. Độ xuyên sâu phụ thuộc vào năng lượng của bức xạ, mật độ, bề dày của

vật liệu. Một chùm bức xạ tia X hoặc tia gamma đơn năng tuân theo định luật

hấp thụ

Trong đó:

I0= Cường độ của bức xạ tia X hoặc tia gamma tới

I= Cường độ của bức xạ tia X hoặc tia gamma truyền qua vật liệu có bề dày là x

và có hệ số hấp thụ là µ.

-



Chúng tác động lên lớp nhũ tương phim ảnh và làm đen phim ảnh.

Trong khi truyền qua vật liệu chúng bị hấp thụ hoặc bị tán xạ.

Những tính chất (7), (8), (9), (10) và (11) là những tính chất thường được sử



dụng trong chụp ảnh bức xạ cơng nghiệp. [1]

1.1.2 Q trình tương tác của bức xạ với vật chất



Hình 1. 2 Quá trình tương tác của bức xạ với vật chất

Khi một chùm bức xạ tia X hoặc tia gamma đi qua vật chất thì có một số tia được

truyền qua, một số tia bị hấp thụ và một số tia bị tán xạ theo nhiều hướng khác

nhau. Hiện tượng một chùm bức xạ tia X hoặc tia gamma khi đi qua vật chất thì

8



Phạm Đình Chính – KTHN&VLMT K54

Đồ án tốt nghiệp



cường độ của chúng bị suy giảm gọi là sự hấp thụ bức xạ tia X hoặc tia gamma.

Lượng bức xạ bị suy giảm phụ thuộc vào chất lượng của chùm bức xạ, vật liệu, mật

độ của mẫu vật và bề dày của mẫu vật mà chùm tia bức xạ đi qua. Sự suy giảm

cường độ của chùm bức xạ tới xảy ra theo ba hiệu ứng cơ bản đó là: Sự hấp thụ

quang điện, sự hấp thụ và tán xạ Compton. Một cơ chế thứ tư là sự tạo cặp, hiệu

ứng này xảy ra khi năng lượng bức xạ tia X hoặc tia gamma tới lớn hơn 1,02MeV

và tương đối ít quan trọng.

Trong quá trình xảy ra hiện tượng hấp thụ quang điện thì bức xạ tia X hoặc tia

gamma truyền toàn bộ năng lượng của chúng cho một electron nằm ở lớp vỏ trong

cùng của một nguyên tử để bứt electron này ra khỏi nguyên tử. Trong quá trình này

thì bức xạ tia X hoặc tia gamma biến mất. Khi năng lượng của photon được tăng lên

vượt ra khỏi vạch K (cấp hấp thụ K hay giới hạn hấp thụ K) thì quá trình hấp thụ

chủ yếu thay đỏi từ hiệu ứng quang điện sang hiệu ứng Compton. [1]

1.1.3 Nguyên lý chụp ảnh bức xạ



Trong phép chụp ảnh bằng ánh sáng, các tia sáng phản xạ từ vật chụp, đi qua một

hệ thống thấu kính trong máy ảnh để tạo nên một ảnh thực trên phim.

Trong phép chụp ảnh bức xạ tia bức xạ từ nguồn bức xạ, đi qua vật chụp để lại

hình ảnh của vật chụp trên phim vốn được đặt ngay sau vật chụp.



Hình 1. 3 Nguyên lý chụp ảnh bức xạ

Sự khác nhau chủ yếu giữa phép chụp ảnh bằng ánh sáng và phép chụp ảnh bằng

bức xạ là khâu xử lý phim. Sau khi chụp, phim được đưa vào phòng tối để xử lý:

hiện ảnh và hãm ảnh. Tuy nhiên, trong phép chụp ảnh bức xạ người ta khơng cần in

9



Phạm Đình Chính – KTHN&VLMT K54

Đồ án tốt nghiệp



ảnh lên giấy ảnh; khi cần khảo sát, chỉ cần soi phim trên màn soi hoặc dùng các

máy chiếu để khuếch đại ảnh. [3]

1.2 Phim chụp ảnh bức xạ

1.2.1 Cấu tạo của phim chụp ảnh bức xạ



Hình 1. 4 Cấu tạo của phim chụp ảnh bức xạ

Phim chụp ảnh bức xạ gồm có một lớp nền (1) dẻo dễ uốn, trong suốt bằng chất

dẫn suất cellulose sạch hoặc chất tương tự. Một hoặc cả hai mặt của lớp nền này

được phủ một lớp nhũ tương muối bạc hallogen nhạy ánh sáng dưới dạng huyền

phù nằm trong lớp gelatine (2). Muối bạc halogen được phân bố đều trong lớp nhũ

tương dưới dạng tinh thể rất mịn và cấu trúc vật lý của nó sẽ bị biến đổi bởi quá

trình chiếu xạ, như bức xạ tia X, tia gamma hoặc ánh sáng nhìn thấy. Về bản chất sự

biến đỏi này ta khơng thể phát hiện (nhìn thấy) được bằng những phương pháp vật

lý thông thường và sự biến đỏi này được gọi là “ảnh ẩn”. Tuy nhiên, khi phim được

xử lý tráng rửa trong dung dịch thuốc hiện thì xuất hiện một phản ứng tạo ra các hạt

bạc kim loại nhỏ li ti mày đen. Các hạt kim loại bạc nhỏ li ti này nằm lơ lửng trong

lớp gelatine ở hai mặt ở lớp nền, thành hình ảnh.

Lớp phủ (bảo vệ) ngoài cùng (4) của phim là một lớp mỏng gelatine sạch được

làm cứng để cho lớp nhũ tương (3) nằm bên dưới khỏi bị xước (hư hỏng) trong quá

trình cầm nắm bình thường. Lớp nhũ tương là lớp quan trọng nhất của phum do nó

nhạy với bức xạ tia X, tia gamma, ánh sáng, nhiệt độ, áp suất và một số chất hóa

học khác. Lớp nhũ tương gồm một số lượng lớn các hạt bromua bạc nhỏ li ti (muối

bạc halogen) dày khoảng 0,025mm, được phủ trên một môi trường nền là lớp

gelatine.

1.2.2 Đặc trưng của phim chụp ảnh bức xạ



Phim chụp ảnh được sản xuất bởi nhiều hãng phim khác nhau để phục vụ cho

những nhu cầu khác nhau và sử dụng theo các hoàn cảnh khác nhau tùy thuộc vào:

10



Phạm Đình Chính – KTHN&VLMT K54

Đồ án tốt nghiệp



mẫu kiểm tra, loại bức xạ sử dụng, năng lượng bức xạ, cường độ bức xạ và mức độ

kiểm tra. Khơng có một loại phim nào có thể thỏa mãn tất cả mọi yêu cầu vì vậy

phải kết hợp một cách hiệu quả nhất giữa kỹ thuật chụp và phim để nhận được kết

quả mong muốn. Các phim chụp ảnh có các tính chất sau:

1.2.3.1 Độ đen



Về định tính, độ đen của phim chụp ảnh bức xạ được định nghĩa là mật độ các

nguyên tử bạc thu được trên một phim chụp sau khi đã xử lý. Khi một phim chụp có

độ đen lớn hơn nghĩa là nó có mật độ lớn hơn.

Về định lượng nó được định nghĩa theo biểu thức sau:

Trong đó: D là độ đen.

Io là cường độ của ánh sáng tới phim.

It là cường độ ánh sáng truyền qua phim.

Tỷ số Io/It được gọi là độ chắn sáng của phim.

Tỷ số It/Io được gọi là độ truyền qua của phim.

Nếu ánh sáng truyền qua phim bằng một nửa của ánh sáng tới (độ truyền qua =

0,5) thì độ đen là 0,3 và đối với một độ đen là 1 thì chỉ có 1/10 ánh sáng tới là

truyền qua được phim.

Bảng 1. 1 Quan hệ giữa độ đen ảnh chụp với độ chắn sáng và độ truyền qua.

Độ đen



Độ chắn sáng



Độ truyền qua



0

1

1,00

0,3

2

0,50

0,6

4

0,25

1,0

10

0,10

2,0

100

0,01

3,0

1000

0,001

4,0

10000

0,0001

Độ đen của một ảnh chụp có thể được đo bằng cách so sánh với tấm nêm độ đen

hoặc dùng một thiết bị gọi là máy đo độ đen.



11



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

1 Cơ sở lý thuyết kiểm tra không phá hủy - NDT

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×