SU1318870A1

SU1318870A1 - Рентгеновский дефектоскоп

Info

Publication number: SU1318870A1
Application number: SU864001022A
Authority: SU
Inventors: Николай Прохорович Валуев; Валерий Павлович Ефанов; Всеволод Григорьевич Лютцау; Вячеслав Дмитриевич Парамонов; Николай Иванович Сарпов; Рифат Руфгатович Хакимьянов
Original assignee: Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им.И.П.Бардина; Всесоюзный научно-исследовательский институт по строительству магистральных трубопроводов; Институт Машиноведения Им.А.А.Благонравова
Priority date: 1986-01-02
Filing date: 1986-01-02
Publication date: 1987-06-23

Abstract

Изобретение относитс к рентгеновской аппаратуре дл неразрушающего контрол , в частности, сварных соединений. Цель изобретени - повышение чувствительности контрол . .Дл этого электронным пучком сканируют по цилиндрической или конической поверхности мишени 2 в плоскости, перпендикул рной оси поверхности мишени 2, и из точки, расположенной на этой оси. Детектор 5 излучени установлен на указанной оси и ориентирован на центр мишени 2. Привод 6, св занный с блоком 7 уставок высокого напр жени , обеспечивает установку детектора 5 в точку, в которой имеет место наибольша интенсивность рентгеновского излучени в соответствии с диаграммой направленности выхода этого излучени из мишени 2. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. 1 табл. S сл

Description

Изобретение относитс к рентгеновскому приборостроению и может использоватьс дл неразрушающего контрол качества сварных соединений.

Цель изобретени - повышение чувствительности контрол .

На фиг. 1 показана принципиальна схема рентгеновского дефектоскопа; на фиг. 2 - рентгенооптическа схегистрирующей аппаратуры 8 подключ к выходу детектора 5 рентгеновско излучени , а третий вход - к выхо механизма 9 перемещени контролир мого издели 10. Детектор 5 рентг новского излучени жестко св зан приводом 6 перемещени детектора оси L мишени со средствами синхро ного поддержани ориентации повер

ма рентгеновского дефектоскопа и при- О ности входного окна детектора .на

вод перемещени детектора по оси мишени .

Рентгеновский дефектоскоп содержит электронную пушку 1, мишень 2 дл получени рентгеновского излучени в виде части цилиндра или части конуса, отклон ющие пластины 3, генератор 4 развертки электронного пучка по поверхности мишени, детектор 5 рентгеновского излучени , привод 6 перемещени детектора по оси мишени 2 со средствами синхронного поддержани ориентации поверхности входного окна детектора 5 на центр цилиндрической или конической поверхности мишени, блок 7 уставок высоковольтного источника дл получени ускор ющего напр жени , регистрирующую аппаратуру 8, механизм 9 перемещени контролируемого издели 10.

Фокус электронной пушки 1 и детектор 5 рентгеновского излучени расположены на оси L цилиндрической или конической поверхности мишени 2 в плоскости Р, проход щей через ось L и центр О поверхности мишени 2. Детектор 5 рентгеновского излучени устанавливаетс в точке пересечени оси L цилиндрической или конической поверхности мишени с пр мой К, проход щей через центр О мишени 2 под углом oi. и ее радиусу R, при котором обеспечиваетс максимальный выход интенсивности рентгеновского излучени из мишени 2, причем поверхность детектора 5 рентгеновского излучени перпендикул рна пр мой К.

Электронна пушка 1 устанавливаетс в TO4ije пересечени оси L и радиуса R цилиндрической или конической поверхности мишени.

Генератор 4 развертки электронного пучка по поверхности мишени 2, имеющий собственную внутреннюю развертку , подключен первыми двум выходами к отклон ющим пластинам 3, а третьим выходом - к входу регистрирующей аппаратуры 8. Второй вход регистрирующей аппаратуры 8 подключен к выходу детектора 5 рентгеновского излучени , а третий вход - к выходу механизма 9 перемещени контролируемого издели 10. Детектор 5 рентгеновского излучени жестко св зан с приводом 6 перемещени детектора по оси L мишени со средствами синхронного поддержани ориентации поверх0

5

центр О цилиндрической или конической поверхности мишени 2, а вход привода 6 подключен к выходу блока 7 уставок высоковольтного источника.

Выход блока 7 уставок подключен к входу высоковольтного источника.

Привод 6 перемещени детектора 5 со средствами синхронного поддержани ориентации поверхности входного окна на центр мишени 2 служит дл возвратно-поступательного перемещени по оси L мишени 2 и выполнен по типу штативных устройств рентгеновских аппаратов. Блок 7 уставок высоковольтного источника св зан с приводом 6 перемещени детектора 5 дл - его установки в заданной точке на оси L мишени под углом ai к ее радиу- :су, под которым имеет место макси0 мальный выход интенсивности рентгеновского излучени , с поверхности мишени 2 дл определенного ускор ющего высоковольтного напр жени , вырабатываемого высоковольтным источ5 НИКОМ.

I ,. Блок 7 уставок представл ет собой

автотрансформатор, который служит дл подачи напр жени на высоковольт- ньй трансформатор высоковольтного источника, причем первичное напр жение может измен тьс дискретно (ступен ми ) либо плавно. Св зь блока 7 уставок (автотрансформатора) с приводом 6 перемещени детектора 5 может быть выполнена чисто механической с помощью зубчатого зацеплени : тогда детектор 5 рентгеновского излучени будет перемещатьс по оси L дискретно при -ступенчатом изменении напр жени на автотрансформаторе ступен ми и, соответственно, плавно при плавном изменении напр жений на автотрансформаторе . Механизм 9 перемещени контролируемого издели 10 служит дл его перемещени при контроле и получени кадровой развертки на регистрирующей аппаратуре 8. Он выполнен по типу сканирующей тележки.

0

5

0

5

3

Рентгеновский, дефектоскоп работает следующим образом.

Пучок электронов из электронной пушки 1 под действием ускор ющего высоковольтного напр жени , вырабатываемого высоковольтным источником попадает на мишень 2 дл получени рентгеновского излучени , имеющую форму части цилиндра или части конуса , и с помощью отклон ющих пластин 3 и генератора 4 развертки электронного пучка возвратно-поступательно сканирует поверхность мищени 2, возбужда рентгеновское излучение. Зона возбуждени рентгеновского излучени перемещаетс по поверхности мишени 2 синхронно с электронным пучком. Потоком рентгеновского излучени сканируют контролируемое изделие ТО и регистрируют детектором 5 рентгеновского излучени , размеры которого малы по сравнению с прот женностью зоны сканировани (размер детектора соизмерим с размером зо ны возбуждени рентгеновского излуче НИН на поверхности мишени 2). Сигнал с детектора 5 поступает на один из трех входов регистрирующей аппаратуры 8.

Дл получени изображени контролируемого участка издели 10 на регистрирующей аппаратуре 8 один из выходов генератора 4 развертки электронного пучка по поверхности мишени подключен к второму входу регистрирующей аппаратуры 8, что позвол ет синхронизировать развертку электронного пучка, а следовательно, и сканирование контролируемого издели 10 рентгеновским излучением со строчной разверткой регистрирующей аппаратуры 8. Третий вход регистрирующей аппаратуры 8 подключен к выходу механизма 9 перемещени контролируемого издели 10, что, в свою очередь, позвол ет синхронизировать кадровую развертку регистрирующей аппаратуры 8 с перемещением контролируемого издели 10.

Использование предложенной схемы позвол ет получить неизменный минимальный размер фокусного п тна рентгеновского излучени При сканировании электронного пучка по поверхности мишени, что обуславливает высокую чувствительность и четкость изображени . Так как детектор рентгеновского

188704

излучени размещен на оси цилиндрической поверхности миигени, не происходит изменени рассто ни между детектором рентгеновского излучени и фокусным п тном рентгеновского излучени при сканировании луча по поверхности мишени. Это также не приводит к изменению геометрической нерезкости и позвол ет получить высо- Ш кую чувствительность при контроле изделий .

Оптимальные размеры детектора составл ют от 0,01 до 0,001 радиуса мишени.

f5 . Б случае контрол изделий с различной толщиной при неизменном ускор ющем высоковольтном напр жении на высоковольтном источнике регистрируемое излучение по разному поглощаетс в 20 разнотолщинных издели х. Это приводит к изменению чувствительности контрол так, что при контроле изделий больше толщины при оптимальной чувствительности контрол издели

25

меньшей толщины чувствительность

контрол .существенно падает. Дл выравнивани чувствительности при контроле изделий с различной толщиной ускор ющее высоковольтное напр жение

измен ют автотрансформатором так, чтобы напр жение высоковольтного источника возрастало при контроле изделий большей толщины и уменьшалось при контроле изделий меньшей

толщины. Величину изменени ускор ющего высоковольтного напр жени устанавливают таким образом, чтобы поглощаема способность контролируе- 1МОГО издели с большей толщиной была

равна поглощак цей способности контролируемого издели с меньшей толщиной , т.е. /и, d, jUjd, , где р, - линейный коэффициент поглощени рентгеновского излучени материалом контролируемого издели при большем ускор ющем напр жении на высоковольтном источнике; /Uj - то же, при меньшем ускор ющем напр жении; d, - больша толщина контролируемого издели ; dj меньша толщина контролируемого издели .

Диапазон изменени ускор ющего напр жени на высоковольтном источнике выбирают следукнцим образом.

Интенсивность прошедшего через контролируемое изделие излучени определ етс следующей известной зависимостью:

ь v«

,-н

где I - интенсивность падающего

на контролируемое изделие .излучени ; 1 - интенсивность прошедшего

через контролируемое изделие излучени ;

II - линейный коэффициент поглощени ; d - толщина контролируемого

издели .

Дл получени одинаковой величины сигнала на детекторе (I const) при измен ющейс толщине контролируемого издели необходимо, чтобы величина jud была посто нной, т.е. m;d; const, где U; - линейный коэффициент поглощени рентгеновского излучени при оптимальном дл толщины контролируемого издели d; ускор ющем напр жении на высоковольтном источнике.

Дл максимального и минимального значений ускор ющего напр жени выражение |u;d; const имеет вид

pJu

мин

f uMqKc Mc.KC

Минимальное ускор ющее напр жение на высоковольтном источнике выбирают исход из лучшей чувствительности , получаемой -при контроле изделий минимальной толщины. Максимальное напр жение на высоковольтном источнике ограничивают значением, при котором линейньй коэффициент поглощени излучени контролируемого издели с максимальной толщиной становитс равным величине

у f мин

Claims

I макс (J

мин

где |и„

мин

«ЛИИ

-линейный коэффициент пглощени излучени при минимальном ускор ющем напр жении;

-минимальна толщина объекта;

-максимальна толщина объекта.

Однако чувствительность рентгеновского дефектоскопа при увеличени напр жени на высоковольтном источнике будет ухудшатьс даже при равенстве поглощаемой способности (ll,-d, контролируемых изделий

3188706

с различной толщиной, поскольку при увеличении ускор ющего высоковольтного напр жени измен ютс коэффициенты линейного поглощени электро нов и рентгеновского излучени в материале мишени и, как следствие этого , измен етс (увеличиваетс по отношению к нормали на поверхность мишени ) угол выхода рентгеновского изJO лучени с максимальной интенсивностью с поверхности мишени.

Отношение интенсивности рентгеновского излучени , выход щего.с поверхности мишени под углом об , к интен15 Сивности рентгеновского излучени , выход щего под углом а, 0, равно

20

fU, + fUi- COS

COS oil

5

0

5

0

5

0

5

где ot, - угол между пучком электронов и нормалью к поверхности мишени;

- угол между выходом рентгеновского излучени с максимальной интенсивностью с поверхности мишени и нормалью к поверхности мишени; fU, - коэффициент линейного поглощени электронов в материале мишени;

jlj,,- коэффициент линейного поглощени рентгеновского излучени в материале мишени.

Так как линейные размеры детектора в рентгеновском дефектоскопе незначительны ( 0,01R), при изменении угла выхода рентгеновского излучени с максимальной интенсивностью с поверхности мишени (при повьш ении высоковольтного напр жени ) величина сигнала на детекторе падает, что приводит к ухудшению чувствительности .-. контрол изделий с большой толщиной. Дл компенсации (увеличени ) сигнала детектора необходимо дополнительно увеличить напр жение, что приводит к нарушению равенства поглощающей способности (и; d;i const, что, в свою очередь, ухудшает чувствительность контрол ..

Дл компенсации сигнала детектора (повьш1ени чувствительности контрол ) при изменении угла выхода рентгеновского излучени с максимальной интенсивностью с поверхности мишени

(при увеличении ускор ющего напр жени на высоковольтном источнике) в рентгеновский дефектоскоп введек привод перемещени детектора по оси цилиндрической или конической поверх ности мишени со средствами синхронного поддержани ориентации поверхности входного окна детектора на центр поверхности мишени. При контроле изделий с различной толщиной детектор 5 рентгеновского излучени с помощью привода 6 перемещени детектора устанавливают в точке пересечени оси L мишени 2 к пр мой К, проход щей через центр О мишени под углом OU к ее радиусу R (фиг. 1), при котором обеспечиваетс максимальный выход интенсивности рентгеновского излучени из мишени дл данного высоковольтного напр жени между электронной пушкой и мишенью. Поверхност детектора 5 рентгеновского излучени с помощью средств синхронного поддержани ориентации поверхности входного окна детектора на центр цилиндрической или конической поверхности мишени, автоматически устанавливаетс перпендикул рной пр мой К.

В таблице приведены экспериментальные значени величины смещени детектора рентгеновского излучени п оси мишени в зависимости от значени ВЫСОКОВОЛЬТНОГО) напр жени при контроле изделий с различной толщиной дл получени одинаковой величины сигнала детектора. Фокусное рассто ние (рассто ние между мищенью и детектором ) равно 400 мм, диаметр детектора 1 мм. Относительна чувствительность контрол определ етс по эталонам в соответствии с ГОСТоМс

35 тельности контрол , мишень дл получени рентгеновского излучени выпол нена в виде части цилиндра или части конуса, а электронна пушка и детектор рентгеновского излучени расположены на оси указанного цилиндра или конуса, при этом электронна пуш ка размещена в точке пересечени упо м нутой оси и нормали к поверхности мишени в ее центре, детектор выполВеличина смещени детектора по оси мишени указана от точки, в которой находилс детектор при контроле изде- 45 нен с возможностью перемещени вдоль ЛИЯ толщиной 8 мм, и где дл данной оси цилиндра или конуса и снабжен жесткости излучени (ускор ющем напр жении на высоковольтном источнике) наблюдалс максимум интенсивности рентгеновского излучени . , 50

Дл автоматической установки десредствами ориентации поверхности входного окна детектора на центр мишени .
2. Дефектоскоп по п.1, отличающийс тем, что привод перемещени детектора рентгеновского излучени св зан с блоком уставок высоковольтного источника.

тектора 5 рентгеновского излучени в той точке на оси мишени 2, где дл данного напр жени на высоковольтном

ш

15

20

- ь , 3188708

источнике наблюдаетс максимум интен- |Сивности рентгеновского излучени , в дефектоскопе привод 6 перемещени детектора рентгеновского излучени по оси мишени 2 св зан с блоком 7 уставок (автотрансформатор) напр жени на высоковольтном источнике. Одновременно с помощью зубчатого зацеплени или дистанционного управлени производитс перемещение детектора 5 по оси мишени 2 и установка его в заданной точке на оси мишени под углом oi к ее радиусу, при котором обеспечиваетс максимальньй выход интенсивности рентгеновского излучени с поверхности мишени дл данного напр жени . Величину смещени детектора в зависимости от величины высокого напр жени определ ют экспериментально .

Фор.мула изобретени

1. Рентгеновский дефектоскоп, со- держащий электронную пушку, мишень дл получени рентгеновского излучени , высоковольтный источник дл получени ускор ющего напр жени с блоком уставок, систему отклонени электронного пучка по поверхности мпшени, детектор рентгеновского излучени и св занную с ним регистрирующ то аппаратуру , отличающийс тем, что, с целью повьш1ени чувстви

тельности контрол , мишень дл получени рентгеновского излучени выполнена в виде части цилиндра или части конуса, а электронна пушка и детектор рентгеновского излучени расположены на оси указанного цилиндра или конуса, при этом электронна пушка размещена в точке пересечени упом нутой оси и нормали к поверхности мишени в ее центре, детектор выпол

нен с возможностью перемещени вдоль оси цилиндра или конуса и снабжен

нен с возможностью перемещени вдоль оси цилиндра или конуса и снабжен

средствами ориентации поверхности входного окна детектора на центр мишени .

2. Дефектоскоп по п.1, отличающийс тем, что привод перемещени детектора рентгеновского излучени св зан с блоком уставок высоковольтного источника.