CHỤP ẢNH BỨC XẠ DÙNG CHO MỐI HÀN

CHỤP ẢNH BỨC XẠ DÙNG CHO MỐI HÀN Phương pháp chụp ảnh bức xạ được dùng để xác định khuyết tật bên trong của nhiều loại vật liệu có cấu trúc khác nhau. Phương pháp chụp ảnh bức xạ sử dụng nguyên lý truyền qua và sự hấp thụ khác nhau đối với những năng lượng khác nhau của vật liệu để kiểm tra các khuyết tật bên trong đối tượng

CHỤP ẢNH BỨC XẠ DÙNG CHO MỐI HÀN

5.1 PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA BẰNG CHỤP ẢNH BỨC XẠ

Phương pháp chụp ảnh bức xạ được dùng để xác định khuyết tật bên trong của nhiềuloại vật liệu có cấu trúc khác nhau

Phương pháp chụp ảnh bức xạ sử dụng nguyên lý truyền qua và sự hấp thụ khác nhauđối với những năng lượng khác nhau của vật liệu để kiểm tra các khuyết tật bên trong đốitượng Một chùm tia bức xạ tới sau khi đi qua các bề dày khác nhau của mẫu vật thì sự biếnthiên hay thay đổi cường độ của chùm bức xạ qua vật liệu sẽ được ghi lại trên phim Sau cácquá trình tráng rửa phim ta nhận được ảnh chụp bức xạ của mẫu vật, từ đó có thể giải đoán đểphân tích các khuyết tật hoặc sự hư hỏng nằm bên trong mẫu hay không

5.2 PHÂN LOẠI CÁC PHƯƠNG PHÁP CHỤP ẢNH BỨC XẠ

I Các tính chất cơ bản của tia X và tia Gamma

1 Sự ra đời, bản chất của bức xạ tia X và tia Gamma

Năm 1895 Roentgen đã phát hiện ra bức xạ tia X trong lúc ông đang nghiên cứu hiệntượng phóng điện qua không khí Trong một thời gian thí nghiệm trên những loại tia mới và

bí ẩn này thì Roentgen đã chụp được một bức ảnh bóng của các vật thể khác nhau gồm cóhộp đựng các quả cầu và một khẩu súng ngắn nhìn thấy được r rng Những bức ảnh bĩng

nàyđãđánh dấu sự ra đời của phương pháp chụp ảnh bức xạ Trong khoảng một năm sau khiRoentgen đã phát hiện ra bức xạ tia X thì phương pháp chụp ảnh bức xạ được áp dụng đểkiểm tra các mối hàn Năm 1913 Collidge đã thiết kế một ống phát bức xạ tia X mới Thiết bịnày có khả năng phát bức xạ tia X có năng lượng cao hơn và có khả năng xuyên sâu hơn.Năm 1917 phòng thí nghiệm chụp ảnh bức xạ bằng tia X đã được thiết lập tại Royal Arsenal

ở Woolwich Bước phát triển quan trọng kế tiếp là vào năm 1930 khi hải quân Mỹ đồng ýdùng phương pháp chụp ảnh bức xạ để kiểm tra các mối hàn của nồi hơi Trong khoảng mộtvài năm sau đó bước phát triển này đi đến sự chấp nhận rộng rãi là dùng phương pháp chụpảnh bức xạ để kiểm tra các mối hàn trong bình áp lực và bức xạ tia X đã tạo ra một sự pháttriển bền vững như là một công cụ dùng để kiểm tra các mối hàn và vật đúc Quá trình này đãđặt ra một cơ sở cho sự phát triển liên tục của kỹ thuật kiểm tra bằng chụp ảnh bức xạ

Bản chất của bức xạ tia X: Bức xạ tia X là dạng bức xạ điện từ giống như ánh sáng Giữabức xạ tia X và ánh sáng bình thường chỉ khác nhau về bước sóng Bước sóng của bức xạ tia

X nhỏ hơn vài ngàn lần so với bước sóng của ánh sáng bình thường Trong kiểm tra vật liệubằng chụp ảnh bức xạ thường sử dụng bức xạ tia X có bước sóng nằm trong khoảng 10-4 0

A

đến 10A0 trong đó 1A0 = 10-8cm

Bức xạ gamma là một loại bức xạ sóng điện từ giống như bức xạ tia X nhưng chúngthường có bước sóng ngắn hơn và có khả năng xuyên sâu hơn bức xạ tia X được phát ra từcác máy phát bức xạ tia X mà được sử dụng rộng rãi trong chụp ảnh bức xạ công nghiệp.Một số bức xạ gamma có khả năng xuyên qua một lớp chì có bề dày đến 10cm Bức xạgamma được phát ra từ bên trong hạt nhân của nguyên tử, khác với bức xạ tia X được phát ra

ở bên ngoài hạt nhân

Bước sóng của bức xạ sóng điện từ được tính theo mét, centimet, millimet, micromet,nanomet và angstron trong đó 1A0 = 10-8cm Hình 2.1 biểu diễn vị trí của bức xạ tia X và tiagamma trong phổ bức xạ sóng điện từ

2 Phổ bức xạ tia X và tia Gamma

Một yếu tố cơ bản là bức xạ tia X được phát ra khi các electron bị hãm lại Khi cácelectron di chuyển với vận tốc cao đến gần hạt nhân (hạt nhân mang điện tích dương), chúngchịu một lực hút và chuyển động chậm lại Trong quá trình chuyển động chậm hoặc bị hãmlại này thì các electron này mất đi một phần động năng ban đầu của chúng và động năng mất

đi đó được phát ra dưới dạng bức xạ tia X Vì vậy, chúng ta có thể nói rằng bức xạ tia X đượcphát ra là một quá trình tiếp theo sau quá trình làm lệch hướng chuyển động của các electron

ở cathode bởi một trường lực mạnh nằm xung quanh hạt nhân của các phần tử bia Đôi khicác electron bị hãm lại đột ngột thì toàn bộ động năng của chúng được chuyển thành nănglượng bức xạ tia X lớn nhất cùng với bước sóng nhỏ nhất Nhưng trong thực tế toàn bộ phổcủa bức xạ có dải bước sóng dài hơn hoặc dải tần số thấp hơn được phát ra bởi các electron

mà các electron này chỉ mất đi một phần năng lượng của chúng trong một lần tương tác vớihạt nhân và chịu nhiều va chạm với các nguyên tử bia trước khi chúng dừng lại Như vậy, phổbức xạ tia X là một dạng phổ liên tục với một bước sóng nhỏ nhất λmin có giá trị xác định Ta

có E = h.f trong đó h là hằng số Plank và f là tần số Năng lượng của một electron có điện tích

là (e) đi vào một hiệu điện thế VÀlà e.VÀvà sự hấp thụ hoàn toàn (hoặc dừng lại hoàn toàn)thì năng lượng này xuất hiện như một lượng tử tia X có năng lượng h.f = h.c/λ = e.VÀmà ta

có λmin = h.c/e.VÀ= 12.4/V Trong đó c là vận tốc của ánh sáng và VÀlà hiệu điện thế được

áp vào ống phát bức xạ tia X

Khác với phổ bức xạ tia X là phổ liên tục thì phổ bức xạ gamma là phổ gián đoạn, ngưỡng giátrị của bước sóng trong thực tế phụ thuộc vào sự phát xạ của hạt nhân nghĩa là nguồn phóng

Các đỉnh của bức xạ tia X đặc trưng

xạ Các đồng vị phóng xạ có thể phát ra bức xạ có một hoặc nhiều bước sóng Ví dụ Caesium– 137 chỉ phát ra bức xạ gamma có một bước sóng, Cobalt – 60 phát ra bức xạ gamma có haibước sóng và Iridium – 192 phát ra bức xạ gamma có năm bước sóng trội Tất cả các nguồnphóng xạ phát bức xạ gamma có dạng phổ vạch (phổ gián đoạn) khác với phổ bức xạ tia X làphổ liên tục, hình:

Hình 2.4: Phổ vạch của nguồn phóng xạ gamma

3 Tính chất của bức xạ tia X và tia Gamma

Bức xạ tia X và bức xạ tia gamma có cùng một bản chất đó là bức xạ sóng điện từ,những tính chất giống nhau của bức xạ tia X và tia gamma được trình bày tóm tắt dưới đây:

(i) Không thể nhìn thấy được chúng

(ii) Không thể cảm nhận được chúng bằng các giác quan của con người

(iii) Chúng làm cho các chất phát huỳnh quang Các chất phát huỳnh quang đó là kẽm

sulfide, canxi tungstate, kim cương, barium platinocyanide, naphátalene,anthracene, stillbene, thallium được kích hoạt natri iodide

(iv) Chúng truyền với một vận tốc bằng với vận tốc ánh sáng nghĩa là 3 × 1010 cm/s.(v) Chúng gây nguy hại cho tế bào sống

(vi) Chúng gây ra sự ion hoá, chúng có thể tách các electron ra khỏi các nguyên tử khí

để tạo ra các ion dương và ion âm

(vii) Chúng truyền theo một đường thẳng, là dạng bức xạ sóng điện từ nên bức xạ tia X

hoặc tia gamma cũng có thể bị phản xạ, khúc xạ và nhiễu xạ

(viii) Chúng tuân theo định luật tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách mà theo định

luật này thì cường độ bức xạ tia X hoặc tia gamma tại một điểm bất kỳ nào đó tỷ lệnghịch với bình phương khoảng cách từ nguồn đến điểm đó

Theo toán học thì I ∼ 1/r2 trong đó I là cường độ bức xạ tại điểm cách nguồn phóng xạ mộtkhoảng cách r

(ix) Chúng có thể đi xuyên qua những vật liệu mà ánh sáng không thể đi xuyên qua

được Độ xuyên sâu phụ thuộc vào năng lượng của bức xạ, mật độ, bề dày của vậtliệu Một chùm bức xạ tia X hoặc tia gamma đơn năng tuân theo định luật hấp thụ,

I = I0e(- µ x)Trong đó:

I0 = Cường độ của bức xạ tia X hoặc tia gamma tới

I = Cường độ của bức xạ tia X hoặc tia gamma truyền qua vật liệu có bề dày là x và có hệ sốhấp thụ là µ

(x) Chúng tác động lên lớp nhũ tương phim ảnh và làm đen phim ảnh

(xi) Trong khi truyền qua vật liệu chúng bị hấp thụ hoặc bị tán xạ

Những tính chất (vii), (viii), (ix), (x), (xi) là những tính chất thường được sử dụng trong chụpảnh bức xạ công nghiệp

4 Định luật tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách

Cường độ bức xạ đi đến một điểm nào đó phụ thuộc vào khoảng cách từ nguồn phóng xạđến điểm đó Cường độ bức xạ biến thiên theo tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cáchnày Định luật này được minh họa trong hình 2.5 Trong ví dụ này ta giả sử rằng nguồn phát

ra bức xạ có cường độ không đổi mà khi bức xạ đi qua khe hở B toả ra một diện tích là 4cm2

đi đến bề mặt ghi nhận C1 cách nguồn 12cm nếu bề mặt ghi nhận được dịch chuyển đến vị trícách nguồn phóng xạ là 24cm tại C2 thì chùm bức xạ tia X tỏa ra một diện tích bằng 16cm2

Diện tích này lớn bằng bốn lần diện tích tại C1 Do đó, ta có bức xạ trên 1cm2 ở bề mặt ghinhận tại điểm C2 chỉ bằng 1/4 bức xạ trên 1cm2 ở bề mặt ghi nhận tại điểm C1 Quá trình nàyđược biết là định luật tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách của bức xạ.

Trong thực tế, định luật tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách có một tầm quan trọngtrong quá trình thực hiện chụp ảnh bức xa Phim phải ghi nhận được một suất liều chiếu hoặcliều chiếu nhất định để tạo ra một ảnh chụp bức xạ trên phim có một độ đen mong muốn Nếu

do một số lý do nào đó mà khoảng cách từ nguồn đến phim có một sự thay đổi thì liều chiếucũng bị thay đổi theo định luật tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách

Do vậy, liều chiếu có thể thích hợp tại C1 thì phải tăng lên bốn lần để tạo ra một ảnh chụpbức xạ trên phim tại C2 có độ đen bằng với độ đen bằng với ảnh chụp bức xạ trên phim đượcchụp tại C1

Hình 2.5 Biểu đồ minh họa định luật tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách.

Trong thực tế điều này có thể thực hiện được bằng cách tăng thời gian chiếu hoặc cường độbức xạ lên vì liều chiếu trong chụp ảnh bức xạ là tích số giữa cường độ bức xạ và thời gianchiếu

A B

C 1

C 2

r 1

r 2

Định luật tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách có thể biểu diễn bằng công thức toán họcnhư sau :

Trong đó : r1 và r2 tương ứng với khoảng cách từ nguồn đến C1 và C2

Vì I1 ∼ 1/E1 và I2 ∼ 1/E2 nên E2/E1 = (r2)2/(r1)2

Trong đó :

E1 là liều chiếu tại C1

E2 là liều chiếu tại C2

Định luật tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách cũng có thể được trình bày theocách khác nhằm giúp cho việc an toàn và bảo vệ chống bức xạ khi làm việc trong vùng cóphóng xạ

Định luật tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách theo dạng này được biểu diễn theocông thức D1/D2 = (r2)2/(r1)2 Trong đó, D1 và D2 suất liều chiếu tại khoảng cách r1 và r2 tính từnguồn phóng xạ D1 và D2 có cùng một đơn vị và r1 và r2 cũng có cùng một đơn vị Điều này

có nghĩa là sự nguy hiểm của phóng xạ (suất liều chiếu) sẽ giảm xuống rất nhanh khi ta đứng

ở một khoảng cách xa nguồn phóng xạ Ví dụ như suất liều chiếu đối với một nguồn phóng

xạ ở khoảng cách 10m tính từ nguồn sẽ còn lại bằng (1/100 = 1/102) suất liều chiếu cũng củanguồn phóng xạ đó tại khoảng cách 1m tính từ nguồn Đây là một cách thực hiện đơn giảnnhất để đảm bảo có thể giữ cho một người làm việc với các nguồn phóng xạ hở nhận một liềuchiếu thấp

II Hiện tượng bức xạ

1 Sự phân rã bức xạ

Hoạt độ phóng xạ của bất kỳ một chất phóng xạ nào phụ thuộc vào độ tập trung củacác nguyên tử phóng xạ có trong chất phóng xạ Sự phân rã phóng xạ theo quá trình này tuântheo định luật hàm số mũ được gọi là định luật phân rã phóng xạ Định luật này có thể được

I1 (cường độ bức xạ tại C1) I2 (cường độ bức xạ tại C2)

(r2) 2 (r1) 2

biểu diễn theo toán học là : N = N0 × e- µ .t trong đó N0 là số nguyên tử phóng xạ ban đầu (ởthời điểm t = 0), N là số nguyên tử phóng xạ còn lại sau một khoảng thời gian là t và λ đượcgọi là hằng số phân rã phóng xạ và là một đặc trưng của chất phóng xạ Các chất phóng xạ cógiá trị λ càng lớn thì phân rã càng nhanh và ngược lại Trong những ứng dụng thực tế thì sựphân rã của một chất phóng xạ thường được phát biểu theo thuật ngữ là chu kỳ bán rã của nóđược ký hiệu là T1/2 Chu kỳ bán rã được định nghĩa là thời gian cần thiết để cho số nguyên tửphóng xạ ban đầu giảm xuống còn một nửa Theo một cách trình bày đơn giản là sau một chu

kỳ bán rã thì số nguyên tử phóng xạ hay hoạt độ phóng xạ ban đầu (lúc t = 0) giảm xuống hailần Chu kỳ bán rã là một đặc trưng của một đồng vị phóng xạ (nghĩa là sau một chu kỳ bán

rã thì số nguyên tử phóng xạ hoặc hoạt độ phóng xạ giảm xuống hai lần so với số nguyên tửphóng xạ hoặc hoạt độ phóng xạ ban đầu (tại thời điểm t = 0) Chu kỳ bán rã là một đặc trưngriêng của một đồng vị phóng xạ, các đồng vị phóng xạ khác nhau có chu kỳ bán rã khác nhau(sự khác nhau chủ yếu của các đồng vị phóng xạ là sự khác nhau về chu kỳ bán rã) Có cácđồng vị phóng xạ có chu kỳ bán rã chỉ một phần nào đó của giây ngược lại có các đồng vịphóng xạ có chu kỳ bán rã lên đến hàng triệu năm (chu kỳ bán rã của các đồng vị phóng xạbiến thiên từ một phần nào đó của giây lên đến hàng triệu năm) Trong chụp ảnh bức xạchúng ta sử dụng những đồng vị phóng xạ có chu kỳ bán rã khoảng vài ngày đến vài năm.Những đồng vị phóng xạ có chu kỳ bán rã càng ngắn thì số nguyên tử phóng xạ và hoạt độphóng xạ và hoạt độ phóng xạ phân rã càng nhanh Thay N = N0/2 và t = T/2 vào phươngtrình phân rã thì nó có thể được chuyển đổi thành :

T 1 / 2

0

0 / 2 N e

N = × λ với T1/2 = 0.63/λ Theo lý thuyết thì phương trình phân rã chỉ ra rằng để một chất phóng xạ phân rã hoàntoàn thì cần phải có một thời gian vô hạn Khi vẽ phương trình phân rã lên một đồ thị thì trên

đồ thị sẽ cho ta một đường cong được gọi là đường cong phân rã như được biểu diễn tronghình

2 Cường độ bức xạ và hoạt độ bức xạ riêng

Cường độ bức xạ được định nghĩa là số tia bức xạ đi đến tương tác trên một đơn vịdiện tích vuông góc với hướng truyền của chùm tia trong một giây Bức xạ phát ra từ mộtnguồn phóng xạ cho trước được đo theo đơn vị Roentgen trên giờ ở một khoảng cách là mộtmét tính từ nguồn Giá trị này được gọi là giá trị RHM của nguồn (bức xạ phát ra, công suấtphát bức xạ, suất liều chiếu hay suất liều phát) Bản thân Roentgen được định nghĩa là lượngbức xạ tia X hoặc tia gamma đi qua một centimet khối không khí khô ở điều kiện tiêu chuẩn(NTP) (1cm3 không khí khô có khối lượng 0.00129g) tạo ra một lượng ion tương đương vớimột đơn vị điện tích e.s.u mỗi dấu Roentgen cũng tương đương với một vật liệu bị chiếu xạhấp thụ một năng lượng 87.7 erg/g Mỗi nguồn phóng xạ có một giá trị RHM trên Curieriêng Số roentgen trên giờ tại khoảng cách một mét tính từ một nguồn phát bức xạ gamma cóhoạt độ 1mCi được gọi là hệ số K (hằng số gamma) của một quá trình phát bức xạ gammariêng biệt Cường độ bức xạ tuân theo định luật tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cáchnghĩa là khi khoảng cách tính từ nguồn phóng xạ được tăng gấp đôi thì cường độ bức xạ tạikhoảng cách đó sẽ bị giảm xuống bốn lần.

Hoạt độ phóng xạ riêng của một nguồn phóng xạ thường được đo theo đơn vị là sốCurie trong một gam và hoạt độ phóng xạ riêng đóng một vai trò quan trọng trong chụp ảnhbức xạ Một nguồn phóng xạ có hoạt động riêng càng cao nghĩa là có thể tạo ra một nguồn cócường độ cho trước theo một kích thước vật lý nhỏ, điều này có một tầm quan trọng lớn đốivới quan điểm về độ xác định ảnh chụp bức xạ Cũng với một nguồn được chế tạo với kíchthước nhỏ thì có độ tự hấp thụ nhỏ hơn và vì thế có suất liều chiếu hiệu dụng lớn hơn Hoạt

độ phóng xạ riêng phụ thuộc vào lò phản ứng hạt nhân và thời gian mà chất bị chiếu xạ cũngnhư các đặc tính của chất bị chiếu xạ như là khối lượng nguyên tử (số khối) và tiết diện kíchhoạt Một số nguyên tố có thể được kích hoạt để cho một hoạt độ riêng rất cao ngược lại cũng

có một số nguyên tố khác không có khả năng đạt đến những giá trị hoạt độ riêng cao với mộtthông lượng neutron thích hợp

Hình 2.6 Sự phân giã phóng xạ của một chất phóng xạ có chu kỳ bán rã 24h

Đường cong phân rã điển hình của nguồn Ir – 192 được biểu diễn trong hình 2.7 và 2.8 cònđường cong phân rã của nguồn Co – 60 và các đồng vị phóng xạ quan tâm khác có thể vẽđược dễ dàng nếu biết được chu kỳ bán rã của chúng (hình 2.9)

III Quá trình tương tác của bức xạ với vật chất

Khi một chùm bức xạ tia X hoặc tia gamma đi qua vật chất thì có một số tia được truyềnqua, một số tia bị hấp thụ và một số tia bị tán xạ theo nhiều hướng khác nhau Sự hiểu biết vềnhững hiện tượng này là rất quan trọng cho một nhân viên chụp ảnh bức xạ và những khíacạnh khác nhau của nó được trình bày dưới đây :

1 Hiện tượng hấp thụ

Một chùm bức xạ tia X hoặc tia gamma khi đi qua vật chất thì cường độ của chúng bịsuy giảm Hiện tượng này được gọi là sự hấp thụ bức xạ tia X hoặc tia gamma trong vật chất.Lượng bức xạ bị suy giảm phụ thuộc vào chất lượng của chùm bức xạ, vật liệu, mật độ củamẫu vật và bề dày của mẫu vật mà chùm tia bức xạ đi qua Tính chất này của bức xạ tia X

hoặc tia gamma được sử dụng trong chụp ảnh bức xạ cơng nghiệp Nếu cĩ một khuyết tậtnằm bên trong cấu trúc của một mẫu vật nghĩa là cĩ sự thay đổi về bề dày (chẳng hạn như lỗrỗng) hoặc sự thay đổi theo mật độ (chẳng hạn như các tạp chất của các vật liệu khác ở bênngồi) Sự hiện diện của những khuyết tật này sẽ tạo ra những thay đổi tương ứng với cường

độ của chùm bức xạ truyền qua và chùm bức xạ truyền qua này được ghi nhận trên phim tạo

ra được một ảnh chụp bức xạ trên phim Hiện tượng này cĩ một tính chất rất quan trọng nênchúng ta cần phải xem xét một cách chi tiết

Hình 1.10 Quá trình hấp thụ bức xạ.

2 Hệ số hấp thụ

Trong phương trình biểu diễn quá trình hấp thụ thì µ được gọi là hệ số hấp thụ tuyếntính Hệ số hấp thụ tuyến tính là phần cường độ bức xạ bị suy giảm trên một đơn vị bề dàycủa vật hấp thụ Bề dày vật hấp thụ thường được tính theo centimet (cm) và µx khơng cĩ đơn

vị nên µ sẽ cĩ đơn vị là (cm-1) Khoảng cách 1/µ đơi khi được gọi là quảng đường tự do trungbình của bức xạ và để tính tốn độ xuyên sâu thì độ xuyên sâu thường được biểu diễn theochiều dài hồi phục và trong đĩ x = 1/µ ; µx = 1 được gọi là một chiều dài hồi phục.

Giá trị của µ = Kλ3Z3 chỉ ra rằng µ phụ thuộc vào bước sĩng của bức xạ sơ cấp và do đĩnhững bức xạ mềm hay bức xạ cĩ năng lượng thấp sẽ cĩ hệ số hấp thụ lớn hơn µ cũng phụthuộc vào nguyên tử số (Z) của chất hấp thụ và tăng lên theo nguyên tử số (Z) Do đĩ nhữngvật liệu cĩ nguyên tử số (Z) cao sẽ hấp thụ bức xạ tia X hoặc tia gamma nhiều hơn so vớinhững chất cĩ nguyên tử số (Z) thấp Trong phương trình của µ thì K là hằng số phụ thuộcvào mật độ vật lý của chất hấp thụ

Chùm tia bức xạ tới

Chùm tia bức xạ truyền qua

3 Bề dầy làm yếu một nửa

Bề dày hấp thụ một nửa HVLÀ(Half value layer) là bề dày của một vật liệu cho trước

mà ta sẽ làm cho cường độ của chùm bức xạ phát ra khi đi qua nó giảm xuống còn một nửa

Bề dày hấp thụ một nửa HVLÀđược xác định từ công thức :

)exp( x I

x o

⇒ x = HVLÀ= 0,693µ

Bề dày giảm 10 : TVLÀ(Ten value layer)

Là bề dày của vật liệu che chắn mà làm giảm cường độ bức xạ hay liều chiếu đi 10 lần.Tính tương tự như bề dày hấp thụ một nửa ta có :

HVL TVL= 2,3= 3 , 32

µ

IV Quá trình iôn hóa

Các nguyên tử và các phân tử thường là trung hoà về điện Nếu vì một quá trình nào đó

mà các electron trong nguyên tử hay phân tử bị tách ra khỏi khối trung hoà điện này thì cácđiện tích dương vẫn còn được giữ lại trong chúng Những nguyên tử, phân tử và các hạt nằmbên trong nguyên tử mang điện tích dương hoặc điện tích âm được gọi là các ion Cácelectron tự do không liên kết chặt với bất kỳ một nguyên tử mẹ nào, các electron tự do là cácion mang điện tích âm và các hạt tự do mang điện tích dương là các ion dương Bất kỳ mộttác động nào mà làm mất đi sự cân bằng về điện của các nguyên tử mà hình thành nên vậtchất được gọi là sự ion hóa Bức xạ hạt hay bức xạ điện từ đều có khả năng ion hóa Một hạt

có vận tốc cao hay một bức xạ điện từ có năng lượng cao khi đi qua vật chất sẽ phá vỡ sự sắpxếp nguyên tử trong vật chất

Do quá trình ion hóa nên số lượng các electron qũy đạo có thể bị thay đổi nhưng khônglàm thay đổi hạt nhân Hạt nhân vẫn là hạt nhân của một nguyên tử của cùng một nguyên tốban đầu Bức xạ gamma và bức xạ tia X được xem như không có khối lượng và cũng không

có kích thước Chúng di chuyển với một vận tốc bằng với vận tốc của ánh sáng và không gây

ra quá trình ion hóa trực tiếp qua quá trình va chạm Khi đi qua vật chất bức xạ gamma hoặcbức xạ tia X truyền năng lượng của chúng cho các nguyên tử thông qua ba quá trình ion hóa

đã được trình bày trong phần 2.3 đó là Sự hấp thụ quang điện, quá trình tán xạ Compton và

sự tạo cặp

Liều chiếu bức xạ hay suất liều chiếu là thuật ngữ được dùng để mô tả tổng cường độbức xạ nhận được bởi một khối chất nào đó ở tại một vị trí nào đó Có một số yếu tố liên quanđến quá trình đánh giá liều chiếu

Cường độ bức xạ được phát ra bởi một nguồn phóng xạ và yếu tố quan trọng đó làcường độ bức xạ thay đổi theo khoảng cách và các vật liệu che chắn chúng Yếu tố quantrọng thứ hai là thời gian đối với sự tồn tại của cường độ bức xạ nói trên Liều chiếu hay suấtliều chiếu có thể được định nghĩa theo dạng toán học đó là E = I.t Trong đó E là liều chiếu, I

là cường độ bức xạ và t là thời gian mà đối với một khối chất nào đó đã bị chiếu xạ Liềuchiếu được đo bằng Roentgen

Roentgen đã được định nghĩa trong phần trước nhưng để thuận tiện trong việc giảithích thì định nghĩa này được trình bày lại ở đây Một Roentgen được định nghĩa đó là cường

độ bức xạ mà tạo ra trong một đơn vị thể tích không khí khô ở nhiệt độ 00C và áp suất760mmHg một điện tích 1e.s.u mỗi dấu Roentgen có thể áp dụng cho bức xạ tia X hoặc tiagamma và chỉ cho trong môi trường không khí Liều hấp thụ Roentgen (Rad) được địnhnghĩa là cường độ bức xạ tương đương với một năng lượng hấp thụ là 100erg/g của vật liệu bịchiếu xạ

V Nguyên lý ghi nhận bức xạ tia X và tia Gamma

1 Ghi nhận bức xạ bằng phim

Bức xạ tia X và γ gây ra những thay đổi quang hoá trong lớp nhũ tương chụp ảnh của filmtạo ra những thay đổi về mật độ quang học (độ đen) của film Độ đen của film phụ thuộc vào

số lượng và chất lượng của chùm bức xạ đến tương tác với film

Khi bức xạ đến tương tác với lớp nhũ tương của film sẽ hình thành 1 ảnh ẩn Lớp nhũtương chụp ảnh của film có chứa những tinh thể AgBr nhỏ li ti Dưới tác động của bức xạ cónăng lượng hν xảy ra quá trình sau :

AgBr + hν → Ag + BrCác nguyên tử AgBr kết hợp lại với nhau hình thành các hạt Br và thoát ra khỏi tinh thểAgBr, còn các nguyên tử Ag sẽ lắng xuống, hình thành ảnh có thể nhìn thấy được

2 Ghi nhận bức xạ bằng các chất phát huỳnh quang

Một số chất có khả năng phát ra ánh sáng nhìn thấy và ánh sáng tử ngoại khi chúng bịchiếu xạ bởi bức xạ tia X và γ như Cadmium, Sulphate, Barium platinocyamide, calúciumsulphate Quá trình đó gọi là quá trình phát huỳnh quang Người ta đã lợi dụng tính chấttrên để chụp ảnh bức xạ và soi ảnh trên màn huỳnh quang.Các màn tăng cường bằng huỳnhquang cũng được sử dụng để làm tăng hiệu ứng quang hoá trên film mà được tạo ra bởi bứcxạ

3 Ghi nhận bức xạ bằng các đầu dò

Các detector được sử dụng để xác địng số đếm, năng lượng, loại bức xạ Các detector được

sử dụng để ghi nhận bức xạ như detector bán dẫn, detector nhấp nháy, detector khí

Thông thường các detector được sử dụng để ghi nhận bức xạ là các detector nhấp nháy, hoạtđộng dựa trên nguyên lý : khi bức xạ đến tương tác với tinh thể nhấp nháy sẽ làm phát ra ánhsáng ánh sáng thu được sẽ đưa vào ống nhân quang điện rồi chuyển thành tín hiệu điện để xửlý

5.3 THIẾT BỊ DÙNG TRONG CHỤP ẢNH BỨC XẠ

Để tạo ra tia X cần có các bộ phận chính như sau : nguồn phát e, định hướng và gia tốc e, bia

Hình 3.1 Một ống phát bức xạ tia X điển hình.

I Thiết bị phát bức xạ tia X

1 Nguồn phát electron

Nguồn phát e là một cuộn dây được đốt nóng Khi một điện thế được đặt vào 2 đầu cuộn dây

sẽ sinh ra một dòng điện đốt nóng cuộn dây đến dải nhiệt độ phát ra các e Trong ống phát tia

X thì nguồn phát e được gọi là Cathode

2 Quá trình gia tốc electron

Các e sau khi được tạo ra từ Cathode sẽ được định hướng bằng cách đặt vào Cathode điệntích âm và Anode điện tích dương

Để tạo ra bức xạ cần thiết cho chụp ảnh phóng xạ thì điện thế đặt vào anode và cathode phảinằm trong khoảng từ 30KVÀ÷30MV Năng lượng của các e nhận được tương đương với dảiđiện thế này

3 Bia

Bức xạ tia X được phát ra khi các điện tử được gia tốc có năng lượng cao va đập vàobất kỳ một dạng vật chất nào Vật liệu dùng để làm bia cần phải có các tính chất cần thiếtnhư : nguyên tử số Z cao, điểm nóng chảy cao, độ dẫn nhiệt cao Tungsten là kim loại duynhất có tất cả các tính chất trên Bia được gắn với một cốc được làm bằng đồng có chứcnăng như anode

Vỏ bọc bóng thủy tinh Anode làm bằng đồng

Hình 3.2 Kích thước tiêu điểm phát bức xạ hiệu dụng so với tiêu điểm phát bức xạ thực tế.

II Thiết bị và các nguồn phát bức xạ tia Gamma

Các nguồn γ phát bức xạ mọi lúc mọi nơi, theo mọi phương nên không an toàn khi sử dụngchúng Vì vậy, các nguồn phát bức xạ γ cần được đặt trong các thiết bị chứa nguồn nhằm đảmbảo an toàn khi sử dụng Thiết bị chứa nguồn γ còn gọi là Container hay buồng chứa, thườngđược chế tạo bằng các kim loại có khả năng hấp thụ bức xạ tốt như chì, Tungsten, Uraniumnghèo

Những yêu cầu cơ bản cho một buồng chứa :

- Thuận thiện cho việc nạp nguồn và thay đổi vỏ bọc

- Buồng chứa phải bền chắc, an toàn khi bị hỏng hóc

- Cần phải có biển báo vị trí của nguồn

- Buồng chứa phải được thiết kế sao cho có thể điều chỉnh được hướng phát chùm tia

Có thể điều chỉnh được độ rộng chùm tia sao cho phù hợp với kích thước mẫu vật và film

1 Các đồng vị bức xạ có trong tự nhiên

Trước khi xuất hiện các loại nguồn phóng xạ được chế tạo bằng phương pháp nhân tạo, thìradium là loại nguồn phóng xạ tự nhiên được sử dụng phổ biến nhất để chụp ảnh bức xạgamma Nó có chu kỳ bán rã rất dài : 1590 năm và có hiệu suất phát bức xạ tương đối lớn.Ngày nay nó đã được thay thế hoàn toàn bởi các đồng vị phóng xạ nhân tạo rẽ tiền hơn nhiều

và việc sử dụng nó trong công nghiệp chỉ còn mang ý nghĩa lịch sử Tuy nhiên, một nguồn

Chuøm electron

71

radium chứa khoảng 200 đến 250mg một nguyên tố có dạng muối kim loại, được hàn kíntrong một vỏ bọc làm bằng bạch kim Phát ra bức xạ ưu tiên có năng lượng là 0.6, 1.12 và1.76MeVÀcó khả năng chụp ảnh bức xạ tương đương với các máy tia X hoạt động trong dảiđiện thế 1000 – 2000KV Chu kỳ bán rã là 1590 năm và nguồn này có thể sử dụng để chụpảnh bức xạ cho các mẫu vật bằng thép dày từ 5 đến 15cm Một Curie của nguồn phát ra mộtliều chiếu 0.83 roentgen trên 1 giờ tại một mét.

2 Các đồng vị bức xạ được tạo ra bằng phương pháp nhân tạo

Các đồng vị phóng xạ sử dụng trong chụp ảnh bức xạ là những đồng vị phóng xạ được tạo rabằng phương pháp nhân tạo Một số trong những đồng vị phóng xạ này được tạo ra bằng cáchdùng neutron ở trong lò phản ứng hạt nhân kích hoạt vào nó Hầu hết các nguồn phóng xạgamma được tạo ra theo phản ứng (n,γ) Phản ứng (n,γ) này chủ yếu là phản ứng neutronnhiệt

Hạt nhân của nguyên tố bị kích hoạt sẽ bắt neutron và chất được tạo ra là một đồng vị phóng

xạ của nguyên tố ban đầu Ví dụ :

27Co 59 + 0n1→ 27Co60 + γ

Iridium – 192, Thulium – 170 và Ytterbium – 169 cũng được tạo ra theo phương pháp này.Hoạt độ riêng của các đồng vị phóng xạ được tạo ra bằng phương pháp kích hoạt neutronđược tính theo công thức :

( )

A107.3

e16

.0

×Φ

×

Trong đó :

a là hoạt độ riêng (Ci/g)

Φ là thông lượng neutron của lò phản ứng (n/cm2)

σ là tiết diện kích hoạt (barn) (1barn = 10-24cm2)

A là số khối của nguyên tố bị chiếu xạ

t là thời gian chiếu xạ

T1/2 là chu kỳ bán rã.

Caesium – 137 được chiết tách từ các sản phẩm phân hạch nhiên liệu uranium trong lò phảnứng hạt nhân

3 Đầu bọc đồng vị bức xạ

Nguồn phóng xạ được dùng trong chụp ảnh bức xạ rất nhỏ và thường được bọc trong một lớp

vỏ kim loại bảo vệ kín Hình 3.9 biểu diễn một nguồn điển hình Hầu hết các đồng vị được sửdụng trong chụp ảnh bức xạ có dạng hình trụ vuông với đường kính và chiều cao gần bằngnhau Dạng nguồn này cho phép sử dụng bất cứ bề mặt nào của nó làm tiêu điểm phát bức xạ,

do tất cả các bề mặt khi hướng đến mẫu vật có diện tích gần bằng nhau

Hình 3.9: Mô hình cấu trúc bên trong của một đầu chụp ảnh phóng xạ điển hình

Đường kính của các nguồn hình trụ khác nhau thay đổi trong khoảng từ 0.5 đến 20mm trongkhi đó chiều dài của chúng thay đổi trong khoảng từ 0.5 đến 8mm Đôi khi các nguồn cũngđược chế tạo theo dạng hình cầu Đường kính của phần có phóng xạ nằm trong khoảng 6 đến20mm

Các nguồn được cung cấp có thể kèm theo thẻ (nhãn) hoặc không có Các nguồn Cs137 có hoạt

độ lên đến 3Ci chứa đồng vị phóng xạ giống như là một hạt thủy tinh caesium Những nguồn

lớn hơn chứa các viên caesium chlorride nhỏ được nén lại Chúng có thể đặt trong các vỏ baohình trụ trơn hoặc trong các vỏ bao có nhãn dạng phẳng.

4 Các đầu chiếu

Các nguồn γ luôn phát bức xạ mọi lúc, mọi nơi, theo mọi phương, nên không an toàn khi sửdụng chúng cho công việc chụp ảnh bức xạ, ngay cả khi chúng ở dạng vỏ bọc như trên Cácnguồn được đặt trong các container (buồng chứa) được thiết kế đặc biệt gọi là các đầu chiếubức xạ gamma hoặc các máy chiếu bức xạ gamma Các container (buồng chứa) này nóichung thường được chế tạo từ các kim loại có khả năng hấp thụ bức xạ tốt như chì, tungsten,hoặc uranium nghèo để làm giảm cường độ bức xạ phát ra xuống đến mức cho phép Việcthiết kế những container này cần có bề dày phù hợp để bảo đảm an toàn khi nguồn không sửdụng và cũng tạo ra chùm bức xạ mong muốn khi cần thiết Các đầu chiếu bức xạ gamma cósẵn trên thị trường theo một vài dạng thiết kế thích hợp với nhiều ứng dụng khác nhau Ta cóthể lựa chọn một hoặc nhiều thiết bị khác nhau thích hợp nhất cho những yêu cầu của ta

5 Lựa chọn nguồn phát bức xạ Gamma

Để đánh giá khả năng sử dụng của các nguồn phát bức xạ gamma khác nhau cho một côngviệc nào đó, một số tính chất của nó cần phải được xem xét Những chỉ dẫn tóm tắt được trìnhbày dưới đây :

(i) Chu kỳ bán rã

Nguồn phải có chu kỳ bán rã đủ dài để có thể thực hiện hoàn tất công việc Tuy nhiên, nếulựa chọn một nguồn có thời gian sống ngắn thì cần phải xem xét những tính chất cần thiếtkhác như hoạt độ khi xuất xưởng phải cao Ví dụ như nguồn Radon có chu kỳ bán rã là 3,825ngày và phân rã nhanh nhưng một nguồn như vậy mà có hoạt độ ban đầu khoảng chừng150mCi sẽ có khả năng sử dụng để trong chụp ảnh bức xạ lên đến hai tuần lễ

(ii) Năng lượng của bức xạ Gamma

Năng lượng của bức xạ gamma phát ra từ nguồn phải đủ lớn để xuyên qua được bề dày mẫukiểm tra Dải bề dày kim loại thông dụng tương ứng với các loại nguồn gamma khác nhau

đều có ở trong các tài liệu kỹ thuật Thực tế thường giới hạn bề dày trong một dải chỉ định đểgiảm thiểu khả năng làm mất chất lượng ảnh chụp bức xạ.

Năng lượng bức xạ phát ra từ một nguồn phóng xạ gamma không thể thay đổi được, để cócác năng lượng bức xạ phát ra khác nhau thì chỉ có cách sử dụng các nguồn phóng xạ gammakhác nhau

(iii) Kích thước nguồn

Kích thước nguồn cần phải nhỏ để làm giảm bóng mờ (Unsharápness – Ug) của ảnh chụp bức

xạ trên phim đến mức nhỏ nhất, do đó sẽ làm tăng chất lượng ảnh chụp bức xạ Trong kỹthuật chụp ảnh bức xạ kiểm tra các mối hàn ống, ví dụ như ở đó nguồn được đặt ở bên trongống và phim được đặt ở bên ngoài ống, ống có đường kính trong là 30cm và bề dày thành là1.2cm có thể kiểm tra được bằng cách sử dụng một nguồn phóng xạ gamma có kích thước là2mm × 2mm được đặt ngay tại tâm của ống còn trong khi đó đối với một ống có đường kínhtrong là 5cm và có bề dày thành là 0.5cm được kiểm tra bằng chụp ảnh bức xạ bằng cách sửdụng một nguồn phóng xạ gamma có kích thước là 1mm × 1mm thì cần phải giữ Ug của ảnhchụp bức xạ trong một giới hạn cho phép (< [Ug])

(iv) Hoạt độ riêng cao

Để giữ thời gian chiếu chụp ngắn thì cần phải có một lượng bức xạ phát ra thích hợp (nghĩa làhoạt độ cao) Để có độ xác định ảnh (image definition) tối ưu thì nguồn phải có hoạt độ cao

và được ép thành một khối nhỏ nhất Hoạt độ riêng của một nguồn phóng xạ gamma đượcđịnh nghĩa là hoạt độ trên một đơn vị khối lượng (Ci/g; Bq/g)

(v) Tính thích hợp

Nguồn phải tìm kiếm được dễ dàng trên thị trường, giá rẻ nhất và chế tạo được dể dàng Cuốicùng cần lưu ý rằng Co-60, Ir-192 có thể chế tạo dễ dàng bằng cách kích hoạt chúng vớineutron trong lò phản ứng hạt nhân còn Cs-137 thì không

5.4 KỸ THUẬT GHI NHẬN ẢNH

I Cấu tạo của phim chụp ảnh bức xạ

Lớp nhũ tương là các hạt tinh thể muối AgBr rất mịn có kích thước 0,22÷1,7µm phân

bố đều trong lớp Gelatin dày 0,01÷0,015 mm Mỗi hạt tinh thể gồm 2÷100 phân tử AgBr.Lớp nhũ tương này rất nhạy với bức xạ tia X, tia gamma, ánh sáng, nhiệt độ … đây chính làlớp tạo ảnh khi chụp nên nó là lớp quan trọng nhất của phim

Lớp bảo vệ là lớp Gelatin mỏng, dày 1µm, được làm cứng để bảo vệ lớp nhũ tương bên trong

II Các đặc trưng của phim chụp ảnh bức xạ

Phim chụp ảnh bức xạ được sản xuất bởi rất nhiều công ty khác nhau nhằm đáp ứngđược những yêu cầu rất đa dạng Mỗi loại phim được thiết kế để đáp ứng được những yêu cầu

kỹ thuật nhất định và chúng được chỉ định bởi các tình huống kiểm tra như : (a) Mẫu vậtkiểm tra, (b) loại bức xạ được sử dụng, (c) năng lượng của bức xạ, (d) cường độ của bức xạ

và (e) mức độ kiểm tra yêu cầu Không một loại phim nào có khả năng đáp ứng được tất cảnhững yêu cầu đặt ra cùng một lúc Do đó, các công ty sản xuất ra những loại phim khác nhau

và tất cả các loại phim này đều có những đặc trưng khác nhau, việc lựa chọn phim là quátrình kết hợp giữa kỹ thuật chụp ảnh bức xạ và phim để đạt được kết quả mong muốn

3

3 2

2

Những hệ số phim phải xét đến khi lựa chọn phim đó là : tốc độ, độ tương phản, dải bề dàythay đổi rộng (lattitude) và độ hạt Bốn hệ số này có quan hệ mật thiết với nhau; bất kỳ một

hệ số nào cũng là một hàm gần đúng của ba hệ số kia Những loại phim có kích thước hạt lớnthì có tốc độ cao hơn so với phim có kích thước hạt mịn hơn Cũng như vậy, những loại phim

có độ tương phản cao thường có kích thước hạt mịn hơn và có tốc độ chậm hơn so với nhữngloại phim có độ tương phản thấp Ta cần phải lưu ý, độ hạt có ảnh hưởng tới độ xác định chitiết hình ảnh Đối với các loại phim có cùng độ tương phản thì phim có kích thước hạt nhỏhơn sẽ có khả năng phân giải chi tiết hơn loại phim có kích thước hạt lớn hơn

III Độ đen của phim chụp ảnh bức xạ

Một cách định lượng, mật độ quang học của ảnh chụp bức xạ được định nghĩa như là mức độlàm đen một ảnh chụp bức xạ sau khi xử lý tráng rửa phim Ảnh chụp bức xạ càng đen thì tanói rằng độ đen của ảnh chụp bức xạ càng lớn.x

Theo một cách định lượng thì độ đen được xác định theo mối quan hệ sau :

Độ đen = D = log10(I0/It)

Trong đó :

I0 = cường độ ánh sáng tới phim

It = cường độ ánh sáng truyền qua phim

Tỷ số I0/It được gọi là độ cản sáng của ảnh chụp bức xạ trong khi đó ngược lại : It/I0 được gọi

là độ truyền ánh sáng qua ảnh chụp bức xạ

IV Phân loại phim

1 Loại phim sử dụng với màn tăng cường bằng muối

Loại phim này được sử dụng với màn tăng cường bằng muối (Các loại màn tăng cường xemtrong phần 4.13) và có khả năng ghi nhận được ảnh chụp bức xạ với liều chiếu nhỏ nhất.Chúng ít khi được sử dụng trong công nghiệp nhưng có những ưu điểm về giảm thời gianchiếu một cách đáng kể nhất

2 Loại phim trực tiếp

Đây là loại phim được dùng cho quá trình chiếu chụp trực tiếp bằng bức xạ tia X hoặc tiagamma hoặc các quá trình chiếu chụp có sử dụng màn tăng cường bằng chì Một số trongnhững loại phim này cũng có thể sử dụng được cùng với màn tăng cường bằng kim loạihuỳnh quang.

3 Loại phim sử dụng với màn tăng cường bằng kim loại huỳnh quang

Loại phim này được thiết kế đặc biệt để sử dụng với màn tăng cường bằng kim loại huỳnhquang Các loại phim dùng màn tăng cường thông thường có thể sử dụng được với màn tăngcường bằng lá kim loại thay vì dùng các màn tăng cường bằng muối, nhưng nó thường cho

độ tương phản thấp hơn loại phim không dùng màn tăng cường có cùng tốc độ

V Màn tăng cường

Khi bức xạ tia X hoặc tia gamma tác động lên phim thì mức độ ghi nhận ảnh chụp trên phimphụ thuộc vào độ lớn của năng lượng bức xạ bị hấp thụ bởi lớp nhũ tương nhạy sáng trênphim Quá trình này chỉ cần khoảng 1% lượng bức xạ xuyên qua vật kiểm tra để tạo ảnh Cònlại 99% lượng bức xạ sẽ xuyên qua phim mà không dùng để làm gì cả Để tránh sự phí phạmnày thì phim phải được kẹp giữa hai màn tăng cường Trong quá trình chiếu bức xạ tia Xhoặc tia gamma, những màn tăng cường này có chức năng là phát ra các chùm electron (màntăng cường bằng chì) hoặc phát huỳnh quang (màn tăng cường huỳnh quang), sẽ tạo ra mộtquá trình chụp ảnh phụ tác động lên các lớp nhũ tương của phim Để nhận được những hìnhảnh rõ nét thì phim và màn tăng cường cần phải có sự tiếp xúc tốt Có ba loại màn tăng cườngchính được sử dụng phổ biến : Màn tăng cường bằng lá chì, màn tăng cường bằng muối hoặchuỳnh quang, màn tăng cường bằng kim loại huỳnh quang

1 Màn tăng cường bằng lá chì

Đối với các thiết bị phát bức xạ tia X thì mn tăng cường bằng lá chì hấp thụ bức xạ tn xạnhiều hơn bức xạ sơ cấp vàtăng cường bức xạ sơ cấp nhiều hơn bức xạ tn xạ Ưu diểm chínhcủa mn tăng cường bằng lá chì làlm giảm được thời gian chiếu đối với những thiết bị phátbức xạ tia X có điện thế lớn hơn 120KVÀvàlm giảm được bức xạ tán xạ vàtạo ra ảnh chụpbức xạ có độ tương phản cao hơn Những mn tăng cường bằng lá chì được chế tạo từ những

tấm chì mỏng vàcó cấu trc đặc biệt đồng nhất, được dán dính trên một lớp nền mỏng làmột tờgiấy cứng hoặc một bìa cứng.

Thông thường người ta sử dụng hai loại mn tăng cường bằng lá chì : Bề dày của mn chì đặttrước phim phải ph hợp với việc sử dụng các bức xạ cứng Mn tăng cường phía trước này chopháp bức xạ sơ cấp đi qua, trong khi đó lại ngăn cản được một lượng lớn bức xạ thứ cấplàbức xạ tn xạ có bước sĩng di vàđộ xuyn thấu thấp Mn tăng cường bằng làchì phía trướcthường có bề dày 0.1mm (0.004inch) vàmn tăng cường bằng lá chì đặt ở phía sau phim có bềdày bằng khoảng 0.15mm (0.006inch) Tuy nhin, ta cũng có thể sử dụng cả hai mn tăngcường bằng lá chì có cng bề dày Những khuyết tật trên mn tăng cường như làcác vết xước,các vết rch trong kim loại có thể nhìn thấy trong ảnh chụp bức xạ trên phim Do đó, khôngđược sử dụng mn tăng cường bị hỏng Tuy nhin mn tăng cường bằng chì không có hiệu quảđối với thiết bị phát bức xạ tia X có điện thế nhỏ hơn 120KV

2 Màn tăng cường bằng muối

Những loại màn này gồm có một lớp nền mỏng được làm bằng một chất dẻo dễ uốn và đượcphủ lên trên một lớp chất phát huỳnh quang được chế tạo từ những tinh thể mịn là những loạimuối kim loại thích hợp thường là muối calúcium tungsten Màn tăng cường bằng muối cóhai loại chính thường được sử dụng trong chụp ảnh bức xạ công nghiệp

(1) Màn tăng cường có độ xác định cao (kích thước hạt mịn) được chế tạo từ những tinhthể muối có kích thước hạt nhỏ

(2) Màn tăng cường cho khả năng tăng cường cao (nhanh hoặc màn có tốc độ cao) đượcchế tạo từ những tinh thể muối có kích thước hạt lớn

Việc chiếu bức xạ tia X sẽ làm cho những tinh thể muối phát quang có ánh sáng màu xanh.Ánh sáng này tác động lên phim và tạo ra một phần chính của ảnh ẩn trên phim Sử dụngnhững màn tăng cường bằng muối làm giảm được thời gian chiếu và cho phép sử dụng đượcnhững máy phát tia X có điện thế thấp Tuy nhiên, độ xác định của ảnh chụp bức xạ sử dụngmàn tăng cường bằng muối phụ thuộc vào kích thước của tinh thể muối Màn tăng cườngbằng muối nhanh (kích thước hạt lớn) cho hiệu quả kém Phim chụp ảnh bức xạ được đặtgiữa hai màn tăng cường bằng muối sao cho lớp muối của màn tăng cường phải tiếp xúc với

phim Hai màn tăng cường và phim kẹp ở giữa chúng sau đó được đặt trong một cassette hayhộp giữ phim làm bằng kim loại hoặc plastic sao cho chúng tiếp xúc trực tiếp với nhau.

Những màn tăng cường bằng muối phải được kiểm tra thường xuyên để đảm bảo không cóbụi bẩn bám vào và các vết dơ Chúng được làm sạch bằng một miếng bọt biển xốp thấm một

ít xà bông hoặc một miếng vải len mềm chùi nhẹ nhàng cho đến khi tất cả các vết bẩn đãđược chùi sạch hoàn toàn Miếng bọt xốp và vải len mềm chỉ thấm đủ ướt, nhưng không chobất cứ giọt nước nào rơi vào màn tăng cường Mỗi lần lau sẽ tạo ra một vệt ướt Lau khô lạivới vải mềm không có sợi

3 Màn tăng cường bằng kim loại huỳnh quang

Loại màn tăng cường này là sự kết hợp giữa màn tăng cường bằng chì và màn tăng cườngbằng muối, tạo ra cả hiệu ứng phát xạ electron và hiệu ứng phát huỳnh quang

Chúng gồm có một cặp và có một lớp nền được làm bằng bìa cứng hoặc chất dẻo dễ uốnđược phủ lên một lớp chì mỏng và một lớp muối huỳnh quang hạt mịn

Chúng thường được sử dụng với loại phim trực tiếp có độ tương phản cao và kích thước hạtmịn tạo ra quá trình tăng cường có thể làm giảm được liều chiếu xuống đến chín lần, nhưngkhông làm giảm nhiều độ nhạy phát hiện khuyết tật Màn tăng cường bằng kim loại huỳnhquang được chế tạo theo nhiều loại khác nhau phù hợp với những dải năng lượng bức xạ tia

X và tia gamma khác nhau Khả năng sử dụng của những màn tăng cường loại này có mộthạn chế lớn đối với việc kiểm tra thường xuyên khi cần chụp với tốc độ nhanh nhưng trong

đó các màn tăng cường bằng muối thường cho sự mất mát những chi tiết kiểm tra rất lớn

VI Chụp ảnh phóng xạ không dùng phim

1 Phương pháp soi ảnh trên màn huỳnh quang

a) Quá trình tạo ảnh

Ống phát bức xạ tia X, mẫu vật và màn huỳnh quang được đặt trong một buồng che chắn bảo

vệ và mẫu vật được đặt giữa ống phát bức xạ tia X và màn huỳnh quang Bức xạ tia X truyềnqua mẫu vật sẽ kích thích chất huỳnh quang phát ra các vệt sáng trong vùng bị chiếu xạ mạnhhơn Vì vậy, hình ảnh huỳnh quang là dương bản, trong khi ảnh đã hiện là ảnh âm bản Ảnh

trên màn huỳnh quang có thể quan sát được trực tiếp hoặc bằng kính như biểu diễn trongnhững hình minh họa Kính cho phép người quan sát xem được hình ảnh trên màn huỳnhquang mà không bị chiếu xạ trực tiếp mặc dù độ nhạy nhận được trong trường hợp nàythường kém hơn một chút so với quá trình quan sát trực tiếp.

b) Màn huỳnh quang

Các màn huỳnh quang khác nhau cho chất lượng ảnh khác nhau phụ thuộc vào kích thước hạtcủa chất huỳnh quang, bản chất của nó và bức xạ sử dụng Độ sáng tỷ lệ với cường độ củabức xạ do đó cần phải hoà hợp giữa độ sáng của màn và giá thành bảo vệ chống bức xạ Độsáng của mỗi loại màn huỳnh quang phụ thuộc vào điện thế phát bức xạ tia X Tuy nhiên, mỗichất huỳnh quang cho độ sáng tốt nhất ở những giá trị điện thế khác nhau và các nhà sản xuấtmàn huỳnh quang sẽ cung cấp cho ta số liệu để ứng dụng trong dải điện thế của thiết bị

c) Những ứng dụng của phương pháp soi ảnh trên màn huỳnh quang

Trong lãnh vực kiểm tra các vật liệu kim loại bằng kỹ thuật soi ảnh trên màn huỳnh quangđược áp dụng cho những vật đúc hợp kim nhẹ có bề dày lên đến 40mm Trong nhiều trườnghợp vật đúc được soi trên màn bằng phương pháp này và nếu các vật đúc có những khuyết tậtlớn nguy hiểm sẽ bị loại bỏ trước khi thực hiện kiểm tra bằng phương pháp chụp ảnh bức xạtheo cách thông thường Cũng áp dụng như vậy đối với những chi tiết kim loại mỏng, nhữngkết cấu hàn và những cấu trúc dạng sandwich thô

Những chi tiết bằng plastic được kiểm tra để phát hiện các hạt kim loại kẹt ở bên trong hoặccác lỗ rỗng Ngoài ra còn có những ứng dụng khác như việc kiểm tra các thiết bị điện : cáccông tắc, cầu chì, điện trở, tụ điện, bóng đèn radio, các loại cáp và mối nối cáp để phát hiện

sự đứt gãy, sự chập mạch hay lắp ráp sai có thể gây ra các vấn đề về điện Các vật liệu nhưceramic, gạch chịu lửa, và các sản phẩm amian , hoàn toàn kiểm tra được bằng phương phápsoi ảnh trên màn huỳnh quang Những thức ăn đóng gói và đóng hộp được kiểm tra xem cóđầy hay để phát hiện các vật lạ

2 Kỹ thuật tráng rửa phim

Những bước thực hiện chủ yếu trong một quá trình xử lý tráng rửa phim chụp ảnh bức xạ:

a) Quá trình chuẩn bị trước khi thực hiện xử lý tráng rửa phim

Trước khi thực hiện xử lý tráng rửa phim kỹ thuật viên phải tuân theo các bước sau :

(i) Khuấy đều tất cả những dung dịch dùng để xử lý tráng rửa phim trước khi đem vào

sử dụng (những dung dịch đó có khuynh hướng bị loãng ra khi ta không khuấyđều)

(ii) Kiểm tra nhiệt độ của dung dịch chứa trong bể Điều quan trọng là nhiệt độ những

dung dịch này nên gần bằng với phương pháp kiểm soát cho phép và nhiệt độ củadung dịch thuốc hiện càng gần với 200C càng tốt

(iii) Kiểm tra mức dung dịch chứa trong bể Nhân viên rửa ảnh cần phải xem xét thường

xuyên và thật kỹ mức dung dịch trong bể và nước rửa Mức dung dịch trong bể phảingập hết các thanh ngang của bộ gá phim Nếu mức dung dịch quá thấp thì phảithêm vào dung dịch làm mới cho đến mức thích hợp

(iv) Cần luôn luôn có một dòng nước chảy đều ổn định và đủ mạnh trong các bể rửa

trung gian và bể làm sạch

(v) Tra cứu bảng thời gian hiện ảnh và khi cần thiết thì tra cứu biểu đồ thời gian -nhiệt

độ hiện ảnh mà nhà sản xuất phim nào cũng cung cấp và đặt thời gian trên đồng hồhẹn giờ cho phù hợp

(vi) Lau sạch các dụng cụ dùng trong xử lý tráng rửa phim và rửa sạch tay

Tắt toàn bộ các nguồn sáng và chỉ tiến hành công việc xử lý tráng rửa phim trong điều kiệnánh sáng an toàn

b) Quá trình hiện ảnh

Khi phim được đặt trong dung dịch thuốc hiện, ở giai đoạn này những tinh thể không bị chiếu

xạ thì không bị tác động hoặc bị tẩy sạch, nhưng thuốc hiện sẽ phản ứng với ảnh ẩn nhữngtinh thể bị chiếu nằm trong lớp nhũ tương, tách kim loại bạc ra khỏi hỗn hợp và kết tủa dướidạng những hạt bạc kim loại nhỏ li ti tạo thành hình ảnh kim loại bạc có màu đen Nhiệt độcàng cao thì quá trình hiện ảnh càng nhanh Tuy nhiên hình ảnh nhận được tốt nhất khi nhiệt

độ thuốc hiện khoảng 200C Nhiệt độ cao hơn sẽ gây ra sự mờ hình ảnh nhiều hơn do tậptrung hoá chất và các hạt bị tạo dấu nhiều hơn Dung dịch hiện bị hỏng nhanh hơn và xuấthiện sự hư hỏng do mất đi quá trình làm tươi trong phim và (hoặc ) trong bể thuốc hoặc dolàm sạch không đủ sau khi hiện.v.v…Ở nhiệt độ cao có thể phát hiện thấy trên lớp nhũ tương

sự hình thành mắt lưới, làm cho nó có thể bị trôi đi hoặc bị chảy ra Mặt khác nếu nhiệt độgiảm xuống dưới 180C tạo ra các nguyên tố trong thuốc hiện bị kìm hãm không đạt độ tươngphản cao hơn

Trong quá trình xử lý tráng rửa thủ công thì việc rung lắc được thực hiện bằng tay Thôngthường không nên dùng các máy bơm thổi lưu thông hoặc máy khuấy, vì khi sử dụng nhữngthiết bị này thường gây ra những dòng chảy mạnh trong dung dịch, tạo ra những điều kiệnhiện không đồng đều còn xấu hơn khi không thực hiện một động tác rung lắc nào Sự rung lắccho phép được thực hiện khi phim được rung lắc lên, xuống, qua phải, trái hoặc dịch chuyển

từ phía bên này qua phía bên kia ở trong bể khoảng một vài giây trong mỗi phút của quá trìnhhiện Quá trình làm mới dung dịch thoả mãn hơn bằng cách lấy phim ra khỏi dung dịnh thuốchiện, để ráo dung dịnh ở một góc nào đó của phim trong khoảng 1 đến 2 giây sau đó lại đặtphim vào dung dịnh thuốc hiện và lập lại quy trình làm ráo dung dịch ở một góc khác Điềunày được lặp đi lặp lại trong khoảng một phút trong suốt quá trình hiện.

d) Quá trình rửa trung gian

Sau khi hiện xong thì phim được rửa trong dung dịch thuốc rửa trung gian (thuốc dừng hiện)

khoảng 30 đến 60 giây Thuốc rửa trung gian (dừng hiện) chứa 2.5% dung dịch acid acetic

băng nghĩa là 2.5mLÀacid acetic băng trong một lít nước Acid dùng làm ngưng các hoạt

động của thuốc hiện trên phim Mặt khác, dung dịch này sẽ ngăn cản các phản ứng khi dungdịch thuốc hiện rơi vào dung dịch thuốc hãm và có thể làm hỏng thuốc hãm Nếu acid aceticbăng không có sẵn thì phim có thể được nhúng trong một dòng nước sạch chảy liên tục, ítnhất từ 1 đến 2 phút

e) Quá trình hãm

Chức năng của dung dịch thuốc hãm hoặc dung dịch “Hypo” là :

(a) Làm dừng nhanh quá trình hiện

(b) Làm sạch toàn bộ những hạt muối bạc không được hiện trong lớp nhũ tương và giữ lạinhững hạt bạc hiện được như một hình ảnh cố định vĩnh viễn

Làm cứng lớp glatin trong lớp nhũ tương làm cho lớp này trở nên chắc hơn trong quá trìnhlàm sạch, sấy khô và những thao tác cầm nắm tiếp theo sau

• Sử dụng dòng nước chảy liên tục, sạch, lưu thông tuần hoàn sao cho toàn bộdiện tích của lớp nhũ tương thường xuyên nhận được sự thay đổi.

• Chắc chắn rằng bộ gá kẹp phim đều được nhúng chìm trong nước

Thể tích nước chảy trong bể phải được thay thế từ bốn đến tám lần trong một giờ

5.5 CHẤT LƯỢNG ẢNH VÀ LIỀU CHIẾU

I Độ nhạy phát hiện khuyết tật

Một cách định lượng thì độ nhạy của quá trình phát hiện khuyết tật : Sf có thể được xác định :

Sf =

Đây là một công thức lý tưởng nhưng không thực tế do độ nhạy của quá trình phát hiệnkhuyết tật làmột hm phức tạp bao gồm kích thước, hình dạng, vị trí và hệ số hấp thụ tuyếntính của khuyết tật, loại phim được sử dụng, độ đen của hình ảnh nhận được Nếu ta khôngthể tính hoặc tìm ra độ nhạy của quá trình phát hiện khuyết tật Do đó, ta cần có một số thôngtin về nó Thật may thay, độ nhạy của ảnh chụp bức xạ chính là độ nhạy của quá trình pháthiện khuyết tật và hiện nay có nhiều cách thích hợp có thể dùng để đo nó

II Độ nhạy của chụp ảnh bức xạ

Độ nhạy của một ảnh chụp bức xạ là một chỉ thị gián tiếp chỉ khả năng phát hiện ra cáckhuyết tật của nó hoặc sự thay đổi bề dày trong mẫu vật được kiểm tra Do đó, nó đo được

Kích thước của khuyết tật nhỏ nhất có thể phát hiện được × 100

Bề dày của mẫu vật

chất lượng ảnh chụp bức xạ Độ nhạy được biểu diễn bằng số lượng về các biến đổi nhỏ nhất

có thể phát hiện trong mẫu, theo tỷ lệ phần trăm của bề dày tổng cộng

Quá trình xác định độ nhạy theo dạng trên chỉ áp dụng cho kiểm tra các khuyết tật bên trongmẫu vật, nó không có gi trị trong việc chụp ảnh bức xạ kiểm tra những chi tiết lắp ráp Dotrong loại kiểm tra này, kỹ thuật chụp ảnh bức xạ dùng để đánh giá độ chính xác trong quátrình lắp ráp hơn là kiểm tra chất lượng vật liệu sử dụng trong các chi tiết đó Trong các ứngdụng dạng này, thì những chi tiết độc lập của bộ phận rắp ráp sẽ cung cấp một biểu hiện tincậy về chất lượng ảnh chụp bức xạ

III Vật chỉ thị chất lượng ảnh

Độ nhạy của ảnh chụp bức xạ thường được đo dưới dạng một số chuẩn nhân tạo mà khôngcần phải thật giống với một khuyết tật nằm bên trong mẫu vật Vì vậy, có hai phương phápđược sử dụng phổ biến là:

(i) Xác định độ nhạy về mặt khả năng phát hiện được một dây bằng vật liệu giống như

vật liệu của mẫu kiểm tra, khi dây được đặt trên bề mặt mẫu cách xa phim Đườngkính của dây nhỏ nhất có thể phát hiện được, xem như là độ nhạy đánh giá

(ii) Sử dụng một loạt các lỗ khoan trong một tấm bằng vật liệu giống như mẫu vàđặt

trên mẫu vật, để xác định độ nhạy theo cách làcác lỗ khoan nhỏ nhất có thể pháthiện được trên ảnh chụp bức xạ

Những dụng cụ này là những bộ dày có đường kính khác nhau hoặc những mẫu dạng bậcthang được khoan nhiều lỗ, chúng được gọi là các vật chỉ thị chất lượng ảnh (IQI)

IV Các đặc trưng của IQI Những đặc trưng cần thiết của một IQI phải như sau đây :

(i) Nó phải nhạy về giá trị đọc được khi kỹ thuật chụp ảnh bức xạ thay đổi

(ii) Phương pháp đọc ảnh của một IQI phải càng đơn giản và càng rõ ràng càng tốt;

những kỹ thuật viên khác nhau phải đọc được cùng một giá trị từ ảnh chụp bức xạ.(iii) Phải đa năng – nghĩa là có thể áp dụng được đối với một dải bề dày khác nhau

(iv) Phải nhỏ – Hình ảnh của IQI sẽ xuất hiện trên ảnh chụp bức xạ và do đó nó phải

không che khuất hoặc làm sai lệch các chỉ thị khuyết tật trong mẫu vật

Những mẫu IQI này đã được Tổ chức Tiêu chuẩn Quốc tế (ISO) chấp nhận và được ban hànhtrong kiến nghị của ISO R1027 (1969) “Các vật chỉ thị chất lượng ảnh, những nguyên lý vànhận dạng”

Vật chỉ thị chất lượng ảnh có hai loại chính đó là :

1 IQI dạng dây

Cấu tạo bao gồm một loạt những sợi dây thẳng (dài ít nhất là 25mm) bằng vật liệu cơ bảngiống với vật liệu của mẫu vật, với đường kính của các dây được chọn từ những giá trị chotrong bảng 6.1 Dung sai của đường kính dây là ± 5%

Những dây được đặt song song và cách nhau 5mm kẹp giữa hai tấm polyethylene có tínhnăng hấp thụ bức xạ tia X thấp Đối với những dây rất nhỏ thì người ta có thể căng nó ngangqua một khung kim loại dạng dây và không cần tấm nhựa polyethylene, tuy cấu tạo này có vẻhơi yếu IQI phải có những kí hiệu nhận dạng để chỉ ra vật liệu của dây và số dây

BẢNG 6.1 ĐƯỜNG KÍNH CỦA CÁC DÂY TRONG BỘ IQI LOẠI DÂY

Số của dây Đường kính (mm) Số của dây Đường kính

Đường kính của lỗ bằng với bề dày của bậc và có các giá trị như trong bảng 6.2 Những bậc

có các bề dày lớn hơn hoặc bằng 0,8mm thì chỉ có một lỗ khoan Các bậc có bề dày nhỏ hơn0,8mm có hai hoặc nhiều hơn hai lỗ khoan, được sắp xếp một cách khác nhau từ bậc này vớibậc kế tiếp Khoảng cách từ tâm lỗ đến mép bậc, hoặc giữa các mép của hai lỗ, trong bất cứtrường hợp nào không được nhỏ hơn đường kính lỗ cộng thêm 1mm

BẢNG 5.5 BỀ DÀY BẬC VÀ ĐƯỜNG KÍNH LỖ ĐƯỢC KIẾN NGHỊ

Số thứ tự của bậc Đường kính và bề

dày của bậc (mm)

Số thứ tự của bậc Đường kính và

bề dày của bậc(mm)

9 0,800 18 6,30

VI Cách đặt IQI

Để đặt IQI đúng cách thì phải ghi nhớ những điều sau đây :

(i) IQI phải được đặt trên bề mặt của mẫu vật hướng về phía nguồn Nếu do cấu tạo

của mẫu vật mà ta không thể đặt IQI trên bề mặt của mẫu vật ở phía nguồn, thì tốtnhất là không dùng một IQI nào, nhưng nếu cần thiết, kỹ thuật chụp ảnh bức xạ phảiđược kiểm tra trên một mô hình mô phỏng có cùng bề dày và cùng kích thước hìnhhọc

(ii) Tốt nhất là phải đặt IQI nằm gần với vùng được quan tâm, với bậc mỏng hơn (loại

IQI bậc/lỗ) hoặc dây mảnh nhất (loại IQI dây) nằm cách xa trục chùm tia bức xạnhất

(iii) Trong kỹ thuật chụp ảnh bức xạ kiểm tra mối hàn thì IQI dạng bậc/ lỗ phải được đặt

lên trên một miếng lót và sau đó được đặt gần và song song với mối hàn; còn IQIdạng dây phải đặt dây nằm vuông góc với chiều dài mối hàn

(iv) Trong trường hợp chụp ảnh bức xạ kiểm tra vật đúc có nhiều bề dày khác nhau thì

phải sử dụng nhiều loại IQI tương ứng với những bề dày khác nhau trong vật đúc

(v) Đối với các mẫu vật quá nhỏ hoặc quá phức tạp, thì không cho phép đặt IQI lên nó

do đó IQI phải đặt lên một khối chuẩn đồng nhất có cùng vật liệu như mẫu vật đangkiểm tra và đặt cạnh mẫu vật

(vi) Vùng của một IQI hiện trên ảnh chụp bức xạ phải nằm trong dải độ đen có độ chênh

lệch không nằm ngoài giới hạn từ –15% đến + 30% Mặt khác, cần phải sử dụng haivật chỉ thị chất lượng ảnh, một để chỉ độ nhạy ở vùng có độ đen lớn hơn và một làchỉ ra độ nhạy ở vùng có độ đen thấp hơn trên ảnh chụp bức xạ

Đối với quá trình chụp ảnh bức xạ sử dụng kỹ thuật chiếu toàn phương thì ít nhất tại mỗicung bán kính 1/4 chu vi phải sử dụng một IQI.

5.6 KỸ THUẬT CHỤP ẢNH BứC Xạ KIỂM TRA CÁC MỐI HÀN

Trong kỹ thuật chụp ảnh bức xạ để kiểm tra các mối hàn thì cách bố trí phim, mối hàn vànguồn phát bức xạ là rất quan trọng và cần phải ghi nhớ sau đây chúng ta xét ba dạng mốihàn chính như sau :

• Các mối hàn nối

• Các mối hàn vòng chu vi

• Các mối hàn ống nhánh

I Các mối hàn nối

Đối với các mối hàn dạng này thì người ta thường dùng kỹ thuật chụp ảnh bức xạ mà trong

đó phim được đặt nằm song song sát với một bề mặt nào đó của mối hàn và nguồn phát bức

xạ được đặt ở phía bề mặt còn lại của mối hàn, tại một khoảng cách nào đó tính từ mối hàn.Phải xác định vị trí đặt nguồn phát bức xạ và phim một cách cẩn thận vì thông thường cùngmột lúc ta không thể nhìn thấy được cả hai phía mối hàn sau đây là một vài cách bố trí nguồn– phim thích hợp để chụp ảnh bức xạ kiểm tra các mối hàn trong những mẫu vật có các hìnhdạng khác nhau, được biểu diễn trong hình 7.1

Phim

Phim

Phim Mối hàn

Mối hàn

Hình 7.1 chụp ảnh bức xạ kiểm tra các mối hàn nối.

Trong trường hợp các tấm phẳng được hàn nối lại với nhau thì cách bố trí thực hiện kiểm trabằng chụp ảnh bức xạ rất đơn giản như được biểu diễn trong hình 7.1a

Trong trường hợp chụp ảnh bức xạ kiểm tra các mối hàn nối trong các ống thì phim được đặt

ở mặt mối hàn trong ống (nếu được) và nguồn phát bức xạ được đặt ở phía bên ngoài ốnghoặc ngược lại (hình 7.1b)

Trong trường hợp mà cả phim và nguồn phát bức xạ đều không thể đặt được ở phía bên trongống thì cả phim và nguồn phát bức xạ đều được đặt ở phía bên ngoài ống ở hai phía đối diệnnhau (hình 7.1c)

II Các mối hàn vòng (chu vi) trong các ống

1 Vị trí đặt nguồn phát bức xạ và phim

các mối hàn vòng thường có trong các ống cũng như trong các mẫu vật có dạng hìnhcầu để chụp ảnh bức xạ kiểm tra các mối hàn vòng trong ống thì sử dụng những kỹ thuật sauđây :

Hình 7.2 Các bố trí phim đặt ở phía bên trong, nguồn đặt ở phía bên ngoài.

(a) Phim đặt ở phía bên trong, nguồn đặt ở phía bên ngoài :

Kỹ thuật này (hình 7.2) chỉ sử dụng được khi ống đủ lớn cho phép ta có thể tiếp xúcđược với mặt mối hàn nằm ở phía bên trong ống

Mối hàn

(b) Phim đặt ở phía bên ngoài, nguồn đặt ở phía bên trong :

Đối với kỹ thuật này thì nguồn được đặt ở tâm vòng tròn của đường hàn vòng chu vi,(hình 7.3a) cho phép kiểm tra được toàn bộ một đường hàn vòng chỉ trong một lần chiếu vìvậy tiết kiệm được một lượng thời gian đáng kể tuy nhiên, kích thước của nguồn được sửdụng được xác định theo bán kính của ống và bề dày của mối hàn

Đôi khi việc sử dụng một nguồn có kích thước nhỏ nhất đặt ở tâm vòng tròn của đườnghàn vòng vẫn không thể thoả mãn được những điều kiện về bóng mờ do đó có thể đặtnguồn lệch tâm vòng tròn của đường hàn vòng (hình 7.3b), nhưng cần phải thực hiện nhiềulần chụp mới kiểm tra được toàn bộ đường vòng hàn

Hình 7.3 Cách bố trí phim đặt ở phía bên ngoài, nguồn đặt ở phía bên trong.

(c) Phim đặt ở phía bên ngoài, nguồn đặt ở phía bên ngoài :

Kỹ thuật này có thể được áp dụng theo hai phương pháp

Phương pháp thứ nhất là kỹ thuật hai thành một ảnh (hình 7.4a) : trong phương pháp nàythì nguồn và phim được bố trí ở một khoảng cách ngắn nhằm khuếch tán hình ảnh của phầnmối hàn bên trên, ảnh bức xạ nhận được là ảnh của phần mối hàn nằm sát với phim nhất

Nguoàn

Phim Phim

Phương pháp thứ hai là kỹ thuật hai thành hai ảnh (hình 7.4b) : trong đó nguồn và phimđược đặt cách nhau một khoảng cách lớn làm cho ảnh bức xạ của mối hàn trên phim có dạnghình ellip.

Hình 7.4 Phương pháp phim đặt ở phía bên ngoài, nguồn đặt ở phía bên ngoài.

2 Số lượng phim dùng trong một mối hàn nối

a) Kỹ thuật hai thành một ảnh

Trong kỹ thuật chụp ảnh bức xạ sử dụng phương pháp hai thành một ảnh để kiểm tra cácmối hàn vòng chu vi trong các ống, đường kính ngoài của ống được ký hiệu bằng chữ g nhưtrong hình 7.5, bề dày thành ống được ký hiệu bằng chữ t, khoảng cách từ tiêu điểm phátchùm tia bức xạ đến phim được ký hiệu bằng chữ l; và khoảng cách từ bề mặt mẫu vật nằm ởphía phim đến phim được ký hiệu bằng chữ lf nếu giá trị cực đại của góc phát chùm tia bức

xạ tương ứng với vết nứt nằm ngang được ký hiệu bằng chữ φ, thì diện tích của phần đượckiểm tra mà thoả mãn góc đã quy định (trong tài liệu này gọi là diện tích hiệu dụng của phần

kiểm tra) là phần gạch chéo trong hình 7.5 và góc ở tâm là 2α (độ) sẽ được cho bởi phươngtrình sau đây :

1 L

L

G 2

sin G

t 2 1 sin 2 ) ( 2

(2α)max = 4φ (7.2)

Phương trình (7.1) được viết lại thành phương trình (7.3) khi diện tích hiệu dụng củaphần kiểm tra là cực đại, và thành ống có bề dày không đáng kể, lúc đó khoảng cách từ tiêuđiểm phát chùm bức xạ đến phim tiến tới vô cùng

Số lượng phim ít nhất: nmin , dùng để kiểm tra toàn bộ một mối hàn nối trong ống dùng

kỹ thuật hai thành một ảnh được cho bởi phương trình sau, nhưng nmin không được nhỏ hơn1/2nmax :

nmin = 3600/4φ = 900/φ (7.6)

Hình 7.5 Kỹ thuật hai thành một ảnh.

b) Kỹ thuật phim đặt ở phía bên trong

Như trong hình 7.6, phần gạch chéo là diện tích hiệu dụng của phần được kiểm tra trong

kỹ thuật chụp ảnh bức xạ phim đặt ở phía bên trong, thì góc 2α và diện tích hiệu dụng củaphần kiểm tra được cho bởi phương trình sau :

1 L

L

g 2

sin g

t 2 1 sin 2

) ( 2

×

= η

− φ