Чтобы избежать измерения в той области толщин, которая не достигается (3-частнцамн, необходимо знать максимальный пробег (3-частиц в поглотителе. Эмпирическая зависимость мак симального пробега электронов RMакс (в мг/см2) от их энергии имеет вид
Ямакс = 412£*,
где 6=1,265—0,0954 In Е; Е — значение энергии в интервале от
0,01 до 3 Мэе.
Активность источника выбирают в соответствии с допустимой погрешностью измерений. При использовании короткоживущих изотопов с малым периодом полураспада необходимо следить за сохранением требуемой точности измерения. Обычно актив ность источников берут несколько большей оптимальной актив ности, а в измерительную аппаратуру вводят устройство, ком пенсирующее уменьшение активности со временем.
Весовая толщина. Измерение толщины материалов с помо щью ионизирующих излучений осуществляется не в отдельной точке, а на некотором участке поверхности материала. Так как ослабление или отражение (обратное рассеяние) излучения про порционально количеству электронов в поглощающем или отра жающем материале, а количество электронов, в свою очередь, примерно пропорционально плотности материала, то интенсив ность ослабленного или отраженного излучения фактически со держит информацию о количестве вещества, находящегося на измеряемом участке, т. е. о массе этого участка. Поэтому в толщинометрип принято определять толщину материала массой единицы площади, подвергаемой облучению, т. е. весовой тол щиной, и измерять ее в г/см2. При этом измеряемая по прибору толщина материала оказывается усредненной по измеряемому участку, а действительная толщина в отдельных точках измеряе мого участка может значительно отличаться от измеряемой. Для повышения достоверности показаний прибора необходимо умень шить площадь облучаемого участка, однако при этом значи тельно уменьшается интенсивность ослабленного или отражен ного излучения, вследствие чего резко возрастают статистиче ская и аппаратурная погрешности измерения.
Детекторы излучения. Для регистрации ионизирующего из лучения в радиационной толщинометрип применяют ионизаци онные камеры, газоразрядные, полупроводниковые и сиинтилляционные счетчики.
Основное преимущество ионизационных камер заключается в их стабильности, т. е. выходной ток не зависит от напряжения на электродах в режиме насыщения. Они служат продолжитель ное время и просты в обращении. Недостаток ионизационных камер — низкая эффективность регистрации излучения.
Когда чувствительность ионизационных камер оказывается недостаточной для регистрации излучения, применяют счетчики Гейгера — Мюллера. Так как скорость счета изменяется при колебаниях анодного напряжения, то необходимо обеспечить высокую стабилизацию напряжения. Эффективность регистрации ^-излучения в счетчиках Гейгера — Мюллера достигает 90%, что позволяет повысить точность измерения по сравнению с регист рацией у-нзлучепия.
Наиболее часто в толщинометрип применяют ецпптилляционные счетчики, имеющие достаточно высокую эффективность регистрации излучения. Помимо применения сцинтилляционного счетчика для регистрации излучения в счетном режиме его мож но использовать в качестве спектрометра, так как величина сиг нала счетчика зависит от энергии фотона или частицы.
Область применения. Радиационную толщинометрию приме няют для контроля толщины выпускаемой продукции и различ ных защитных покрытий.
Бесконтактное определение измеряемой толщины и возмож ность измерения при одностороннем доступе к изделию создают условия для автоматизации контрольных операций. С помощью приборов радиационной толщинометрип осуществляется не толь ко пассивный контроль выпускаемой продукции, но и активное регулирование технологических процессов, таких, как горячий и холодный прокат металлов, нанесение покрытий и др.
Приборы для радиационной толщинометрип. Отечественная промышленность выпускает серийно толщиномеры разных ти пов, основанных на применении ионизирующих излучений и предназначенные для различных нужд радиационной толщинометрнн: измерения толщины проката (горячего и холодного), из мерения толщины изделий, стенок труб и емкостей, определения разиостенности труб и измерения толщины покрытий. Основные характеристики приборов, применяемых в радиационном толщи нометрип, даны в табл. 10.2.
ГЛАВА XI
КОНТРОЛЬ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Основными задачами дефектоскопического контроля качества бетонных и железобетонных изделии в строительной промышлен ности являются выявление несплошностей бетона и определение положения п состояния арматуры и закладных элементов. При толщине строительного бетона до 40—60 см раднационнодефектоскопическнй контроль можно проводить с использованием из лучения радиоактивных источников и рентгеновских аппаратов. При большей толщине (примерно до 2 м) в качестве источников излучения следует применять бетатроны с энергией излучения от единиц до десятков мегаэлектронвольт. Необходимость выяв-
лепия определенных дефектов зависит от типа изделий и их на значения [117].
При решении конкретной задачи по дефектоскопическому контролю железобетонных конструкций с использованием тор мозного излучения бетатронов необходимо учитывать чувстви тельность к дефектам и производительность этого метода, а также такие его особенности, как ограниченность пучка излуче ния, неравномерность интенсивности излучения по сечению пуч ка, возникающая благодаря неоднородности структуры бетона, и
др. Наименьшая толщина бетона, |
начиная с которой пабдю- |
Толщина бетона, см(р=2$ т/м3) |
Толщина бетона,см(р=2$т/м3) |
Рис. 11.1. Линейный коэффициент поглощения р и фактор накопления рас сеянного излучения В в зависимости от толщины просвечиваемого бетона и максимальной энергии тормозного излучения (числа у кривых).
дается выравнивание потока излучения с заданной точностью, определяется как порог однородности. Начиная с толщины, равной толщине порога однородности, бетон может рассматри ваться, как однородное тело.
Следовательно, все положения и методика радиационной де фектоскопии, разработанные для однородных материалов — ме таллов, могут быть применены и для неоднородных материа лов— бетона и железобетона [118] с учетом особенностей про хождения через бетон излучения с энергией от единиц до десят ков мегаэлектронвольт.
Среди различных бетонов наибольшее применение имеет строительный бетон (р = 2,3—2,4 т/м3) с эффективным атомным номером 13— 16. С точки зрения качества излучения, используе мого для радпационнодефектоскоппческого контроля изделий, определяющее значение имеют коэффициент поглощения излуче ния в веществе и фактор накопления рассеянного излучения (рис. 11.1) [117]. При толщине бетона 1—2 т/м2 значения коэф фициента ослабления излучения в диапазоне максимальных
энергии 15—30 Мэе близки друг к другу. Поэтому при выборе энергии излучения в этом диапазоне определяющим является ин тенсивность излучения бетатрона и удобство работы с ним. При толщине более 2 т/м2 для снижения доли рассеянного излучения следует переходить к энергиям излучения 25—35 Мэе.
При толщине бетона более 1 т/м2 (рис. 11.2) выявляемость дефектов увеличивается с ростом максимальной энергии излу чения. Выявляемость стальной арматуры при контролируемой
толщине более 0,5 т/м2улуч |
|
шается с повышением энер |
Толщина бетона, см (р=2,4т/м3) |
гии излучения. |
При |
просве |
чивании |
бетона |
толщи- |
|
ноп меиее |
1 |
т/м2 |
пзлу- |
|
Толщина бетона , см(р = 2$ t/ms)
1 |
2 |
3 |
4 |
1 |
2 |
3 |
4 |
Толщина бетона, т/и£ |
Толщина бетона, т/м2 |
|
|
|
|
|
|
б |
|
Рис. П.2. Относительная контрастная |
чувствительность |
к дефектам (и) и |
выявляемость |
стальных |
стержней (б) |
в зависимости от |
толщины |
просвечи |
ваемого бетона и максимальной энергии тормозного излучения [пленка РТ-1
между свинцовыми экранами |
толщиной |
0.5/1,0 |
мм (6 Мэе), 1,0/1,5 мм |
(15 Мэе) и 20/3,0 |
мм (30 |
Мэе), |
Du„ т = I.6h-1,8J. |
чепием бетатронов с энергией 6—30 Мэе происходит ухудше ние выявляемостп дефектов типа трещин, поэтому в этом случае рекомендуется использовать в качестве источников излучения радиоактивные источники и рентгеновские аппараты (см. гл. IV). Диапазон энергии 15-Р-25 Мэе является оптимальным с точки зрения чувствительности метода к дефектам в бетоне толщиной до 3—4 т/м2. На практике для контроля качества железобетона можно применять бетатроны с энергией от 6 до 35 Мэе
(табл. 11.1).
Как указывалось в гл. VII, тормозное излучение бетатрона имеет форму конуса, осью которого является направление рас пространения излучения с максимальной интенсивностью. Угол (в градусах) между этим направлением и направлением рас пространения излучения с вдвое меньшей интенсивностью со-
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
11.1 |
|
Область применения отечественных бетатронов при радиографическом |
|
|
контроле качества железобетонных конструкций |
|
|
Тип бетатрона |
Рекомендуемая толщина |
Предельная толщина, |
т / м 2 |
|
(не более), |
т /м 2 |
|
|
|
|
|
|
ПМБ-6 |
|
1,5 |
|
2,0 |
|
|
Б-18 |
|
2,5 |
|
3,5 |
|
|
Б-25/10 |
|
2,5 |
|
3,5 |
|
|
Б-30 |
|
2,5 |
|
5,0 |
|
|
Б-35 |
|
2,5 |
|
5,0 |
|
ставляет ПОД: (где Е — энергия ускоренных электронов, Мэе). Это обстоятельство приводит к дополнительному ограничению размеров радиографических снимков по сравнению с рентгено- п гамма-дефектоскопией.
Рис. 11.3. Номограммы для определения времени просвечивания бетонных конструкции на пленку РТ-1 со свинцовыми (а) и флуоресцирующими экра нами, помещенными между пленкой и свинцовыми экранами (б), в зависи мости от максимальном энергии тормозного излучения [толщина свинцовых экранов— 0,5/1,0 мм (6 Мэе), 1,5/2,0 мм (15 Мэе) и 2,0/3,0 мм (25 и 30 Мэе),
фокусное расстояние 2 м, D0m = 1,6-М,8].
Максимальные размеры радиографических снимков не пре вышают 2 F t g * , т. е. при энергии 15 Мэе длина снимка не
превышает 0,25, а при энергии 30 Мэе — 0,125 фокусного рас
стояния.
Время просвечивания бетонных п железобетонных конструк ций определяется по номограммам, того же типа, которые по строены для радиоактивных источников излучения (рис. 11.3)
