工業(yè)X射線探傷機(jī)的發(fā)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(yùn)動(dòng)突然被陽極靶制止，其動(dòng)能大部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，一小部分轉(zhuǎn)變?yōu)閤射線能。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電壓，電子由于陽*電位的吸引，即以高速皮向陽極靶撞擊，從而產(chǎn)生x射線。x射線管中電子的高速運(yùn)動(dòng)是利用陽，陰極間的高電壓形成的。x射線管兩極的高電 壓是由高壓發(fā)生器(主要由高醫(yī)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(jī)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。本 文主要從x射線探傷機(jī)的關(guān)鍵部件-加速器發(fā)展趨勢及進(jìn)程入手，介紹 了工業(yè)x射線探傷機(jī)的研究進(jìn)展。
       一、工業(yè)x射線探傷機(jī)加速器的趨勢分析
       zui近十多年來，世界上射線探傷加速器的發(fā)展十分迅速。一方面工 業(yè)發(fā)達(dá)國家擁有的探傷加速器臺數(shù)迅增，另一方是探傷加速器的性能， 特別是在小型化和可靠性方面，也取得了顯著的進(jìn)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(dāng)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(qiáng)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(以駐波電子直線加速器為代表)，主要是 完善和提高實(shí)用能力和性能，力爭把高靈敏度，高生產(chǎn)率，經(jīng)濟(jì)性和通 用性有機(jī)地結(jié)合起來，即趨向小型化、高可靠性，長壽命，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，使原來的行政電子直線加逮器輻射頭晦體積、重量及電 源功串都分別減小了50%以上，另外，由于采用5cm或3cm隨波長的微波 功率潦代替了原來的10cm波源，其加速器的結(jié)構(gòu)尺寸變小，體積重量已 減小。如美國的Schonberg、Radiation公司用3cm磁控管、作微波源的 輕便可攜帶超小型探傷行波電子直線加速器的輻射頭重為61kg。
     2、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(qiáng) 度的波動(dòng)。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(shí)間高溫烘烤工藝以*去氣與排氣，采 用固體電路或集成電路標(biāo)準(zhǔn)插件板。另外采用鎖相自動(dòng)頻率控制系統(tǒng) 可以使磁控管的工作頻率總是等于(自動(dòng)跟蹤)加速管的諧振頻率，使機(jī) 器處于*工作狀態(tài)，大大減小了有關(guān)性能的波動(dòng)，使可靠性提高。為 了提高壽命，選用了長壽命的擴(kuò)散型陽極及長壽命熱子，美國Varian公 司生產(chǎn)的4Mev小型駐波電子直線加速器，采用了上述措施，機(jī)器性能穩(wěn) 定，操作簡便，工作可靠，停機(jī)檢修與正常工作的時(shí)間比接近1：100，可 連續(xù)運(yùn)行十年以上。
    3、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)，但效串還不太高，工作還不夠穩(wěn)定，法國、加拿大研究了 雙周期和三周期軸耦合駐波加速結(jié)構(gòu)，把邊耦合加速結(jié)構(gòu)中的耦合腔 又移回中心軸線上，井盡可能壓縮軸向長度，如法國的Neptueio探傷加 速器就是采用三周期軸耦合駐波加速結(jié)構(gòu)，但效率略有下降。
      二、x射線探傷機(jī)的發(fā)展趨勢
      1、攜帶式x射線探傷機(jī)
       為了便于攜帶，就要求這類探傷機(jī)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射線管外殼上包特殊皺紋紙，可提高可靠性，但缺點(diǎn)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(dāng)于提高頻率，可以減輕高壓變壓器的重量?，F(xiàn)國外 已生產(chǎn)一種稱為升壓片的器件，將鐵心和高壓變壓器繞組的尺寸大為 縮小，并根據(jù)要求來選用升壓片的數(shù)量，這樣x射線發(fā)生器的重量和體 積大大減輕和縮小。采取上述措施改進(jìn)的x射線發(fā)生器，其重量顯著減 小。對這類x射線探傷機(jī)的操縱臺的重量和可靠性也采取了些措施，如 先前的x射線探傷機(jī)的操縱臺一般都有半自動(dòng)曝光參數(shù)預(yù)選裝置，有的 還有波形變換裝置，電路較比復(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(jì)，使用微機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行 控制和計(jì)量，大大提高了可靠性和準(zhǔn)確性。
      2、移動(dòng)式x射線探傷機(jī)
      移動(dòng)式x射線探傷機(jī)主要向自動(dòng)化和高可靠性方向發(fā)展。目前我國 已有50—400kV的定向和周向照射的系列化產(chǎn)品。為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和高 可靠性，一般都采用了恒壓、穩(wěn)流和完善的保護(hù)裝置。德國塞福特公司 和荷蘭菲利浦公司都采用插件控制，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(jī)械手和傳送帶相配合，可實(shí) 現(xiàn)自動(dòng)控制、自動(dòng)檢查和分選。該公司還配有自動(dòng)取放膠片的機(jī)械手和 打號機(jī)構(gòu)，并已制成了一種500mm×l20mm×8mm的軟墊狀電離室，進(jìn) 行自動(dòng)曝光，它的背面有厚度為lmm的鉛箔，以防外來射線。使用時(shí)放 在被透照沖背面膠片外側(cè)，測量透照時(shí)透過膠片后的x射線的劑量，達(dá) 到一定數(shù)值后即可自動(dòng)切斷x射線管電壓。這樣可以有效地控制曝光時(shí) 間，保證底片黑度均勻。還可根據(jù)被透射材料的品種和厚度，來自動(dòng)調(diào) 節(jié)管電壓。

                                                                                        本文摘自：科技與企業(yè)