Файл: Румянцев, С. В. Радиационная дефектоскопия.pdf

ляционном кристалле. В зависимости от того, какой процесс по­ глощения энергии выбран для измерения поглощенной энергии, различают спектрометры фотопоглощения, комптоновские спек­ трометры, спектрометры пар и спектрометры полного погло­ щения.

Работа простейшего спектрометра фотопоглощения происхо­ дит по следующей схеме. Излучение источника через отверстие коллиматора попадает на ецпнтилляцнонный кристалл. Взаимо­ действие излучения с веществом сцинтиллятора приводит к об­ разованию в нем свободных электронов, причем этот процесс в зависимости от энергии фотонов и материала сцинтиллятора может происходить в результате фотоэффекта, комптон-эффек- та и эффекта образования пар. В любом из этих процессов энер­

тора, которая частично отдается сцинтиллятором в виде свето­ вого излучения. Так как большинство сцинтилляторов создает световые вспышки, по величине пропорциональные поглощенной энергии, то, измеряя величину световой вспышки, можно изме­ рить энергию рентгеновского пли у-излучения. Возникающее световое излучение в сцинтилляторе попадает на фотокатод ФЭУ. При этом на аноде ФЭУ возникает импульс напряжения, пропорциональный световой вспышке в сцинтилляторе. С анода ФЭУ импульс напряжения через катодный повторитель по­ ступает на линейный импульсный усилитель. Усиленные им­ пульсы анализируются по амплитуде одноканальным или многоканальным анализатором амплитуд, а распределение им­ пульсов по амплитудам регистрируется счетным устройством.

Если фотон поглощается в результате фотоэффекта, то вся его энергия передается электрону и возникающему при образо­ вании фотоэлектрона характеристическому излучению, и элек­ трон, и характеристическое излучение, как. правило, погло­ щаются в кристалле, и, следовательно, вся энергия фотона

При работе с однокристалльным спектрометром энергию фо­ тонов определяют по положению пика фотоэлектрического по­ глощения на графике, представляющем зависимость интенсив­ ности счета импульсов от амплитуды импульсов. Основным до­ стоинством однокристалльного сциитилляционного спектрометра является его большая эффективность. Эффективность регистра­ ции спектрометра зависит от размеров и плотности сцинтплляционного кристалла. Применение кристаллов, в состав которых входят элементы с большим атомным номером Z, например Nal(Tl) или CsI(Ti), позволяет повысить эффективность регист­ рации до 100%. К недостаткам спектрометров даннопэ типа следует отнести ограниченный диапазон энергии, в котором воз-

68

В общем виде рентгеновский аппарат состоит из пульта управления, высоковольтного генератора и рентгеновской труб­ ки в защитном кожухе. В комплект рентгеновского аппарата входят также соединительные кабели. В пульт управления обычно входят автотрансформатор, регуляторы напряжения и тока, измерительные приборы, сигнальная система и система

Рис. 4.1. Принципиальная схема простейшего рентгенов­ ского аппарата.

управления. Высоковольтный генератор состоит из высоковольт­ ного трансформатора, трансформатора накала трубки и выпря­ мителя.

Рассмотрим принципиальную схему простейшего рентгенов­

сети ВС поступает на автотрансформатор АТ. Так как напряже­ ние в сети, как правило, непостоянно (в пределах нескольких вольт), для его выравнивания в цепь автотрансформатора включен корректор грубой регулировки напряжения КГи поз­ воляющий изменять на несколько вольт напряжение иа авто­ трансформаторе при каждом переключении. Плавная регулиров­ ка напряжения производится с помощью реостата R\. Включен-

70

иый в цепь автотрансформатора вольтметр позволяет контроли­ ровать установленное на автотрансформаторе напряжение. Автотрансформатор одновременно служит для регулировки на­ пряжения на рентгеновской* трубке РТ. Для этой цели исполь­ зуют корректор грубой регулировки напряжения ДА. Снимае­ мое с автотрансформатора напряжение через контакты А и Ко, реле Р поступает на первичную обмотку высоковольтного трансформатора ВВТр.

Вторичная обмотка высоковольтного трансформатора со­ стоит из двух секций, соединенных последовательно через мил­ лиамперметр пгА. Один из выводов миллиамперметра зазем­ лен, что дает возможность установить его непосредственно иа пульт управления. Внешние концы высоковольтной обмотки соединены с анодом и катодом рентгеновской трубки.

Во вторичной обмотке возникает переменное высокое на­ пряжение, однако ток через рентгеновскую трубку проходит лишь в течение тех полупериодов, когда на анод рентгеновской трубки подано положительное напряжение. Следовательно,, ге­ нерирование рентгеновского излучения происходит импульсами. Частота этих импульсов равна частоте напряжения сети. В бо­ лее сложных рентгеновских аппаратах применяют специальные электрические схемы, выпрямляющие напряжение и позволяю­ щие генерировать рентгеновское излучение непрерывно.

Нить накала рентгеновской трубки подключена к вторичной обмотке трансформатора накала ТрН. Первичная обмотка трансформатора накала подключена одним концом непосред­ ственно к сети, а другим — через предохранитель Пр3 к пере­ ключателю режимов ПР.

Переключатель режимов имеет пять положений. В положе­ нии 3 цепь накала разомкнута. В положении 5 в цепь накала включается реостат Ro, позволяющий плавно изменять ток накала и ток через рентгеновскую трубку. В положении I в цепь накала включается реостат R3, с которого снимаются два фиксированных значения напряжения, и переключатель тока ПТ подключает одно из них в первичную обмотку трансформа­ тора накала. Установка переключателя режимов в положение 2 или 4 замыкает цепь накала. Вследствие этого нить накала рентгеновской трубки разогревается до включения высокого напряжения. Для подготовки к включению высокого напряже­ ния переключатель режимов переводится в положение 5. Включение высокого напряжения осуществляется выключате­ лем ВВ.

При замыкании цепи электромагнитного реле Р замыкаются контакты К\, Ко и К3, при этом в первичную обмотку высоко­ вольтного трансформатора подается напряжение. Включение высокого напряжения можно произвести и переключателем режимов, для этого его надо перевести в положение 1. При этом катушка электромагнитного реле Р подключается к авто­

71

трансформатору через контакты реле времени РВ. По истечении установленной на реле времени длительности экспозиции цепь реле Р размыкается и высокое напряжение выключается. При включении аппарата в сеть зажигается зеленая сигнальная лам­ па -</7ь подключенная к автотрансформатору. При включении высокого напряжения зажигается красная лампа Л%, которая включается через контакт Кг-

Рентгеновские аппараты изготовляют на разное напряжение по различным схемам (рис. 4.2):

аппараты без выпрямителей (безвентильные аппараты) (см. рис. 4.2, а);

полуволновые кенотронные аппараты, имеющие в схеме один (см. рис. 4.2, б) или два кенотрона (см. рис. 4.2, в), включен­ ные последовательно с трубкой;

аппараты, работающие по схеме удваивания напряжения с одним кенотроном, где для повыигенпя напряжения исполь­ зуются два конденсатора (см. рис. 4.2, г);

аппараты, работающие по схеме удваивания (Грейнахера) с двумя кенотронами и двумя конденсаторами (см. рис. 4.2, д); кроме того, применяется простейшая схема удваивания (схема Вилларда) (см. рис. 4.2, е).

Выходная мощность рентгеновской трубки определяется эффективным напряжением на ней, которое меньше максималь­ ного напряжения. В настоящее время находят применение рент­ геновские аппараты, в которых на рентгеновскую трубку по­ дается сглаженное выпрямленное напряжение. В схемах со сглаживанием эффективное напряжение близко или равно мак­ симальному, поэтому такие аппараты имеют максимальную выходную мощность. Применение схемы сглаживания позволяет повысить производительность контроля и получить рентгенов­ ское излучение стабильной интенсивности и с постоянным энер­ гетическим спектром.

Применяемые в промышленности рентгеновские аппараты по напряжению или энергии излучения молено условно разде­ лить на следующие группы:

1)с максимальным напряжением до 100 кв— для просве­ чивания изделий из пластмасс, легких сплавов и стали неболь­ шой толщины (0,1—5 мм);

2)с максимальным напряжением 100—400 кв — для про­ свечивания изделий из стали и тяжелых сплавов средней

толщины (5— 130 иш); 3) с напряжением 1 и 2 Мв — для изделий из стали и тя­

желых сплавов большой толщины (до 200 мм по стали).

Для получения рентгеновского излучения с энергией от 3 до 30 Мэе и выше применяют индукционные ускорители электро­ нов — бетатроны. Из рентгеновских аппаратов отечественного производства наибольший интерес для дефектоскопического контроля качества всевозможных материалов и изделий пред-

72