工業(yè)X射線探傷機的研究進展

在工業(yè)探傷上，X射線的產(chǎn)生是利用X射線管中高速度電子去撞擊陽極靶，電子運動突然被陽極靶制止，其動能大部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，一小部分變?yōu)閄射線能。X射線管是用來產(chǎn)生X射線的一種真空二極管。其陰極（燈絲）用來產(chǎn)生熱電子。在陽極與陰極間加高壓電，電子由于陽*電位的吸引，即以高速向陽極靶撞擊，從而產(chǎn)生X射線。X射線管中電子的高速運動是利用陽、陰極間的高電壓形成的。X射線管兩級的高電壓是由于高壓發(fā)生器（主要由高壓變壓器等組成）供給的。高壓發(fā)生器一般要浸在絕緣油里工作。目前工業(yè)上采用的X射線機zui大為420千伏。如欲獲得高能X射線可采用加速器，在探傷上應(yīng)用直線加速器越來越多。

• 工業(yè)X射線探傷機加速器的趨勢分析

zui近十多年來，世界上射線探傷機加速器的發(fā)展十分迅速。一方面工業(yè)發(fā)達國家擁有的探傷加速器臺數(shù)迅增，另一方是探傷機加速器的性能，特別是在小型化和可靠性方面，也取得了顯著地進展。已由過去的好幾噸重減輕到幾百公斤，甚至只有幾十公斤，某些小型駐波電子直線加速器可以可靠地工作十年以上。一般探傷加速器，包括高壓加速器（分共振變壓器和靜電加速器）、電子感應(yīng)加速器、電子直線加速器和電子迥轉(zhuǎn)加速器四種。目前，已被電子直線加速器所取代。當前世界上主要探傷加速器已系列化、商品化，特別是電子直線加速器，在高能射線探傷的電子能量范圍內(nèi)，可輸出很強的X射線，已能滿足一般探傷的需要，故已基本定型。探傷加速器的發(fā)展趨勢（已駐波電子直線加速器為代表），主要是完善和提高實用能力和性能，力爭把高靈敏度，高生產(chǎn)率，經(jīng)濟性和通用性有機地結(jié)合起來，即趨向小型化、高可靠性，產(chǎn)壽命，低成本。

1. 小型化

zui近十多年來，小型化取得了重大發(fā)展。由于采用邊耦合的駐波電子直線加速器，是原來的行政電子直線加速器輻射源體積、重量級電源功率都分別減小了50%以上，另外，由于采用5cm或3cm隨波長的微波功率代替了原來的10cm波源，其加速器的結(jié)構(gòu)尺寸變小，體積重量也減小。

1. 高可靠性長壽命

影響使用壽命的主要因素是管內(nèi)真空、陰極及其熱電子；影響可靠性的主要因素是管子真空度、電路工作狀態(tài)、電子能量和輸出X射線強度的波動。因此，采用了全金屬-陶瓷全密封的加速管結(jié)構(gòu)，通過高溫釬焊或氬弧焊等電真空工藝連接成不可拆卸的不漏氣的整體，并采用無油超高真空排氣技術(shù)和長時間高溫烘烤工藝以*去氣排氣，采用固體電路或集成電路標準插件板。另外采用鎖相自動頻率控制系統(tǒng)可以試磁控管的工作頻率總是等于（自動跟蹤）加速管的諧振頻率，使機器處于*工作狀態(tài)，大大減小了有關(guān)性能的波動，使可靠性提高。

1. 簡化結(jié)構(gòu)降低成本

雖然邊耦合駐波加速結(jié)構(gòu)性能良好，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。目前，世界各國都力圖采用多種方案來簡化結(jié)構(gòu)降低成本。日本三菱研究了單周期π模駐波加速結(jié)構(gòu)，但工作還不夠穩(wěn)定。

• X射線探傷機的發(fā)展趨勢

1. 為了便于攜帶，就要求這類探傷機向重量輕、體積小、使用可靠等方面發(fā)展，目前主要采用如下措施來減輕重量?？s小X射線管尺寸，如采用金屬陶瓷X射線管；僅在X射線發(fā)生器的放射線窗口附近局部襯鉛；在玻璃X射線管外殼上包裝特殊皺紋紙，可提高可靠性，但缺點是影響散熱，X射線發(fā)生器內(nèi)充以六氟化硫等氣體代替變壓器油。提高高壓變壓器的工作頻率，來提高X射線管的工作頻率，而減輕高壓變壓器的重量。目前一般把工作頻率從50-60Hz提高到400-800Hz，也有將一般工頻電源通過操縱臺變換成矩形脈沖波后加給高壓變壓器，利用脈沖波的多次諧振可相當于提高頻率，可以減輕高壓變壓器繞組的尺寸大為縮小，并根據(jù)要求來選用壓片的數(shù)量，這樣X射線發(fā)生器的重量和體積大大減輕和縮小。采用上述措施改進的X射線發(fā)生器，其重量顯著減小。對這類X射線探傷機的操作臺一般都有半自動曝光參數(shù)預(yù)選裝置，有的還有波形變換裝置，電路比較復(fù)雜。目前已用集成組件代替其復(fù)雜電路和大型部件，操縱臺的重量和體積都大大的減小，一般為10kg。為了提高其操縱臺的可靠性，目前對操縱臺采用優(yōu)化設(shè)計，使用微機系統(tǒng)進行控制和計量，大大提高了可靠性和準確性。
2. 移動式X射線探傷機

移動式X射線探傷機主要向自動化和高可靠性方向發(fā)展。目前我國已有50-40kV的定向和周向照射的系列化產(chǎn)品。為了實現(xiàn)自動化和高可靠性，一般都采用了恒壓、穩(wěn)流和完善的保護裝置。采用插件控制，插件上規(guī)定了各種要求的曝光參數(shù)，插件被插入操縱臺插口上，并與機械手和傳送帶相配合，可實現(xiàn)自動控制、自動檢查和分選。該公司還配有自動取放膠片的機械手和打號機構(gòu)，并已制成了一種500mm×120mm×8mm的軟墊狀電離室，進行自動曝光，它的背面有厚度為1mm的鉛萡，以防外來射線。使用時放在被透照沖背面膠片外側(cè)，測量透照時透過膠片后的X射線的劑量，達到一定數(shù)值后即可自動切斷X射線管電壓。這樣可以有效地控制曝光時間，保證底片黑度均勻。還可以根據(jù)被透射材料的品種和厚度，來自動調(diào)節(jié)管電壓。