NGUYÊN LÝ GHI NHẬN TIA X VÀ TIA GAMMA TRÊN PHIM CÔNG NGHIỆP

MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU iii DANH MỤC HÌNH ẢNH iv MỞ ĐẦU .1 CHƯƠNG TỔNG QUAN VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT .2 1.1 TỔNG QUAN VỀ TIA X 1.1.1.Bản chất tia X .2 1.1.2.Tính chất tia X 1.1.3.Cơ chế làm yếu xa gamma 1.2 NGUYÊN LÝ GHI NHẬN TIA X VÀ TIA GAMMA TRÊN PHIM CÔNG NGHIỆP 1.3 PHIM CHỤP ẢNH CÔNG NGHIỆP .7 1.3.1.Cấu tạo phim chụp ảnh .7 1.3.2.Các tính chất phim 1.3.3.Độ đen 1.3.4.Độ mờ 1.3.5.Tốc độ phim 1.3.6Độ tương phản phim 1.3.7 Phân loại phim 10 1.3.8 Đánh giá chất lượng ảnh 12 1.4 VẬT CHỈ THỊ CHẤT LƯỢNG ẢNH IQI .12 1.4.1 Giới thiệu vật thị ảnh IQI .12 1.4.2 Độ nhạy phát khuyết tật 14 1.4.3.Tính đánh giá độ nhạy chụp ảnh phóng xạ 14 1.5 LIỀU CHIẾU VÀ AN TOÀN BỨC XẠ TRONG CHỤP ẢNH CÔNG NGHIỆP 15 1.5.1 Liều chiếu 15 1.5.2 Xác định liều chiếu 16 1.5.3 An toàn xạ 17 1.5.4 Các đại lượng đơn vị đo 18 1.5.5.Giới hạn chiếu xạ 20 1.5.6.Phương pháp kiểm soát chiếu xạ 21 1.5.7Kiểm soát xạ 21 i CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 22 2.1 HỆ CHỤP ẢNH PHÓNG XẠ TRONG CÔNG NGHIỆP .22 2.1.1.Phòng điều khiển .22 2.1.2 Ống phát tia X 23 2.1.3.Phòng tối 24 2.2 BỐ TRÍ THỰC NGHIỆM 26 2.3 CHUẨN BỊ THỰC NGHIỆM 27 2.4 THỰC NGHIỆM 28 CHƯƠNG KẾT QUẢ XỬ LÝ SỐ LIỆU VÀ THẢO LUẬN .29 3.1 Thực nghiệm cao áp 110 kV 29 3.1.1.Thực nghiệm chọn khoảng cách SFD 29 3.1.2.Thực nghiệm xác định độ đen 29 3.1.3.Thực nghiệm tính toán độ nhạy 33 3.2 Thực nghiệm cao áp 120 kV 35 3.2.1 Thực nghiệm chọn khoảng cách SFD 35 3.2.2.Thực nghiệm xác định độ đen .35 3.2.3 Thực nghiệm tính toán độ nhạy 39 3.3 Thực nghiệm cao áp 130 kV 41 3.3.1.Thực nghiệm chọn khoảng cách SFD 41 3.3.2.Thực nghiệm xác định độ đen .41 3.3.3.Thực nghiệm tính toán độ nhạy 44 3.4 Thực nghiệm cao áp 140 kV 47 3.4.1.Thực nghiệm chọn khoảng cách SFD 47 3.4.2 Thực nghiệm xác định độ đen 47 3.4.2.Thực nghiệm tính toán độ nhạy .51 3.5 Ảnh chụp số mẫu vật sử dụng giản đồ chiếu 54 KẾT LUẬN .56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 58 ii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Đường kính dây IQI vật liệu nhôm theo ASTM 13 Bảng 1.2: Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhạy chất lượng ảnh chụp 15 Bảng 1.3 đưa giá trị trọng số (WR) số loại xạ .19 Bảng 1.4: Trọng số mô (WT) quan thể 20 Bảng 3.1: Giá trị độ đen chụp mẫu nhôm dày 1mm với khoảng cách SFD thời gian chiếu khác cao áp 110kV 29 Bảng 3.2: Độ đen mẫu chụp cao áp 110kV SFD = 60cm 29 Bảng 3.3 : thời gian chiếu theo chiều dày mẫu để phim đạt độ đen D = .31 Bảng 3.4: Các thông số ghi nhận phim sau xử lý 33 Bảng 3.5: Giá trị độ đen chụp mẫu nhôm dày 1mm với khoảng cách SFD thời gian chiếu khác cao áp 120kV 35 Bảng 3.6 Độ đen mẫu chụp cao áp 120kV SFD = 60cm .35 Bảng 3.7 : thời gian chiếu theo chiều dày mẫu để phim đạt độ đen D = .37 Bảng 3.8: Các thông số ghi nhận phim sau xử lý 39 Bảng 3.9: Giá trị độ đen chụp mẫu nhôm dày 1mm với khoảng cách SFD thời gian chiếu khác cao áp 130kV 41 Bảng 3.10: Độ đen mẫu chụp cao áp 130kV SFD = 60cm 41 Bảng 3.11 : thời gian chiếu theo chiều dày mẫu để phim đạt độ đen D = .43 Bảng 3.12: Các thông số ghi nhận phim sau xử lý 45 Bảng 3.13: Giá trị độ đen chụp mẫu nhôm dày 1mm với khoảng cách SFD thời gian chiếu khác cao áp 120kV 47 Bảng 3.14: Độ đen mẫu chụp cao áp 110kV SFD = 60cm 47 Bảng 3.15 : thời gian chiếu theo chiều dày mẫu để phim đạt độ đen D = .49 Bảng 3.16: Các thông số ghi nhận phim sau xử lý 51 iii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Hiệu ứng quang điện Hình 1.2: Hiện tượng tán xạ compton Hình 1.3: Hiệu ứng tượng tạo cặp .4 Hình 1.4: Cấu trúc phim chụp ảnh Hình 1.5: Đường đặc trưng tiêu biểu phim tia X loại trực tiếp Hình 1.7: Hình dạng đường đặc trưng loại phim 16 Hình 2.1: Hệ thống điều khiển 22 Hình 2.2: Giản đồ suất liều (μSv/h) vị trí tường phòng số máy phát làm việc cao áp cực đại 200kV Vị trí người ngồi điều khiển: 0.3μSv/h 23 Hình 2.3: Ống phát tia X 24 Hình 2.4: Hệ xử lý phim phòng tối 25 Hình 2.5: Đèn đọc phim (a) máy đo độ đen (b) 25 Hình 6.6: Sơ đồ chụp đơn tường đơn ảnh 26 Hình 3.1 đồ thị giản đồ chiếu chụp thu sau thực nghiệm xử lý số liệu .32 Hình 3.2 Đường cong độ nhạy,cao áp 110kV 34 Hình 3.3 đồ thị giản đồ chiếu chụp thu sau thực nghiệm xử lý số liệu .38 Hình 3.4 Đường cong độ nhạy,cao áp 120kV 40 Hình 3.5 đồ thị giản đồ chiếu chụp thu sau thực nghiệm xử lý số liệu .44 Hình 3.6 Đường cong độ nhạy,cao áp 130kV 46 Hình 3.7 đồ thị giản đồ chiếu chụp thu sau thực nghiệm xử lý số liệu .50 Hình 3.8 Đường cong độ nhạy,cao áp 140kV 52 Hình 3.9 Giản đồ chiếu vật liệu nhôm cao 110, 120, 130, 140kV, SFD = 60cm 53 Hình 3.10: Ảnh chụp mẫu nhôm sử dụng giản đồ chiếu 54 Hình 3.11: Ảnh chụp mẫu nhôm sử dụng giản đồ chiếu 54 Hình 3.12: Ảnh chụp mẫu nhôm sử dụng giản đồ chiếu 55 Hình 3.13: Ảnh chụp mẫu nhôm sử dụng giản đồ chiếu 55 iv MỞ ĐẦU Ngày nay, với phát triển không ngừng công nghệ thông tin kỹ thuật hạt nhân áp dụng ngày rộng rãi lĩnh vực khác đời sống, kinh tế - xã hội như: nông nghiệp, công nghiệp, y tế, nghiên cứu trình tự nhiên, nghiên cứu bảo vệ môi trường, khử trùng, bảo quản biến tính vật liệu, Trong phát triển kỹ thuật hạt nhân “kiểm tra không phá hủy (Non Destructive Testing - NDT)” công nghệ thiết yếu thiếu ngành công nghiệp Nó đáp ứng nhu cầu cụ thể là: Xác định khuyết tật, sai hỏng có vật liệu cấu kiện, chi tiết lắp ráp Đối với nước phát triển Việt Nam việc đầu tư, quan tâm ngành công nghiệp trọng điểm phải xem ưu tiên hàng đầu để hòa nhập vào kinh tế giới, nên chất lượng sản phẩm bán giá hai yếu tố hàng đầu định sức cạnh tranh sản phẩm công nghiệp thị trường quốc tế Kiểm tra không phá hủy góp phần định đảm bảo sản phẩm đạt chất lượng cao, giá thành hạ công cụ hữu hiệu giúp doanh nghiệp nâng cao sức cạnh tranh kinh tế thị trƣờng xu toàn cầu hoá Trong thực tế, nhôm hợp kim loại vật liệu chế tạo nhiều cấu kiện khác phục vụ ngành công nghiệp đời sống vỏ máy, trục truyền động, chi tiết máy bay v.v nên việc xây dựng qui trình chụp ảnh phóng xạ công nhiệp thăm dò khuyết tật cho vật liệu nhôm máy phát tia X “RIGAKU – 200EGM” có phòng thí nghiệm NDT, Trung tâm đào tạo – Viện Nghiên cứu hạt nhân cần thiết để phục vụ cho công tác nghiên cứu, giảng dạy triển khai ứng dụng Mục tiêu đặt luận văn xây dựng giản đồ chiếu cho vật liệu nhôm cho chụp ảnh phóng xạ công nghiệp máy phát tia X “RIGAKU – 200EGM” dải bề dày vật liệu từ 01 mm đến 100 mm Đánh giá độ nhạy phương pháp Nghiên cứu đề phương án thực nghiệm Tiến hành thực nghiệm chụp mẫu vật cần thiết theo phương án đề ra, xử lý phim, thu nhận kết xây dựng giản đồ chiếu giá trị cao áp 110 kV, 120 kV, 130kV, 140 kV CHƯƠNG TỔNG QUAN VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT Bức xạ tia X nhà bác học Roentgen tìm năm 1895 Trong trình làm thí nghiệm Roentgen chụp ảnh vật khác nhau, năm sau phát tia X đường hàn kiểm định chụp ảnh tia X Những ảnh đánh dấu đời phương pháp chụp ảnh phóng xạ (RT Radiographic Testing), phương pháp có khả phát khuyết tật nằm ẩn chứa bên đối tượng kiểm tra Phương pháp ứng dụng ngày rộng rãi mang lại nhiều lợi ích kinh tế đời sống 1.1 TỔNG QUAN VỀ TIA X 1.1.1 Bản chất tia X Tia X xạ điện từ giống ánh sáng, có điểm khác có bước sóng nhỏ bước sóng ánh sáng hàng nghìn lần Trong chụp ảnh phóng xạ tia X thường dùng có bước sóng khoảng từ 10-4A0 đến 10A0 Phổ tia X phổ liên tục 1.1.2 Tính chất tia X - Không thể cảm nhận giác quan người - Làm chất phát huỳnh quang Ví dụ: kẽm sulfide, canxi tungstate, kim cương, barium platinocyanide, - Truyền với vận tốc ánh sáng ×1010 cm/s - Gây hại cho tế bào sống - Tạo ion hóa: tách electron khỏi nguyên tử, tạo ion dương ion âm - Truyền theo đường thẳng, bị phản xạ khúc xạ nhiễu xạ - Nó xuyên qua vật mà ánh sáng không truyền qua khả đâm xuyên phụ thuộc vào lượng, mật độ chiều dày loại vật chất Nó tác dụng lên lớp nhũ tương phim ảnh Tuân theo định luật tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách: cường độ xạ tia X điểm tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách từ nguồn đến điểm - Sự suy giảm chùm tia X qua môi trường vật chất Khi chùm xạ tia X truyền qua vật thể đó, phần truyền qua, phần bị hấp thụ tán xạ theo hướng khác Giả sử có chùm xạ tia X truyền qua vật thể có chiều dày x, cường độ chùm tia tới I0, cường độ chùm tia truyền qua I chùm tia tới đơn ta có: I = I0exp(-μx) (1.1) Trong μ hệ số hấp thụ tuyến tính μ=γ+δ+k (1.2) Hệ số hấp thụ tuyến tính μ có đóng góp ba hiệu ứng sau: Hiệu ứng hấp thụ quang điện, hiệu ứng tạo cặp tán xạ Compton Với γ hệ số làm yếu hấp thụ quang điện; δ bao gồm hai thành phần δa ( hệ số hấp thụ tán xạ), δb ( hệ số hấp thụ Compton) k hệ số tạo cặp Người ta thường dùng khái niệm chiều dày nửa (HVL) để đánh giá khả làm suy giảm xạ loại vật chất Một HVL chiều dày lớp vật chất làm giảm nửa cường độ xạ qua chất đó, HVL = 0.693/μ Trong chụp ảnh phóng xạ, lớp nửa định nghĩa chiều dày vật kiểm tra mà chùm xạ qua bị làm yếu tạo độ đen phim giá trị độ đen tạo chùm không bị làm yếu thời gian chụp nửa Về khía cạnh che chắn, HVL chiều dày vật liệu che chắn cần thiết để giảm suất liều xạ tới nửa Ngoài có “lớp giảm 10 lần” (TVL) định nghĩa chiều dày lớp vật liệu che chắn để giảm cường độ xạ suất liều 10 lần, TVL = 2.30/μ 1.1.3 Cơ chế làm yếu xa gamma Tia X gamma hoàn toàn giống mặt chất chế tương tác với vật chất, khác chế phát chúng Người ta phân loại ba hiệu ứng trình làm yếu tia gamma là: Hiệu ứng quang điện, hiệu ứng Compton hiệu ứng tạo cặp (Positron – electron) Hiệu ứng quang điện Trong hiệu ứng quang điện lượng tử gamma biến sau truyền toàn lượng động chúng cho electron nguyên tử làm xuất vật chất electron chạy nhanh electron lại ion hóa nguyên tử khác chất h photo-electron Hình 1.1: Hiệu ứng quang điện Tán xạ compton Hiện tượng tán xạ photon có lượng cỡ vài MeV lớn (tương đương với bước sóng   1Ao) va chạm đàn hồi với điện tử tự nguyên tử tạo điện tử chuyển động gọi điện tử compton photon tới chuyển động lệch hướng góc  so với phương ban đầu Phần lượng truyền cho điện tử compton phụ thuộc vào lượng góc tương tác photon tới h’ h Điện tử tán xạ Hình 1.2: Hiện tượng tán xạ compton Hiệu ứng tạo cặp Negatron eh Positron e+ Hình 1.3: Hiệu ứng tượng tạo cặp Sự tạo cặp trình biến đổi photon thành hai hạt negatron positron Quá trình xảy lượng photon gamma tới vượt hai lần khối lượng nghỉ electron, nghĩa h  2m0c2 = 2×0.511MeV = 1.022 MeV;   0.01 A0,  = 3×1020s-1, chuyển động tới gần hạt nhân Chú ý: Quá trình chiếm ưu gamma tới có lượng cao chuyển động tới gần hạt nhân có nguyên tử số cao Positron bị làm chậm dần hấp thụ trung gian biến sau đó, hai photon biến tương tác thứ cấp với vật chất Quy luật tỷ lệ nghịch bình phương khoảng cách Cường độ xạ điểm phụ thuộc vào khoảng cách từ điểm tới nguồn Cường độ thay đổi tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách Nguyên lý biểu diễn theo biểu thức đại số sau: I r12  I r22 (1.3) Với I1, I2 cường độ xạ điểm C1, C2 khoảng cách r1, r2 : Vì I1 ~ E1, I2 ~ E2 nên định luật viết lại: I E1  I E2 (1.4) với E1, E2 liều chiếu C1, C2 Trong lĩnh vực an toàn xạ biểu thức viết sau: I1 D1  I D2 (1.5) Trong D1, D2 suất liều xạ khoảng cách r1, r2 tính từ nguồn 1.2 NGUYÊN LÝ GHI NHẬN TIA X VÀ TIA GAMMA TRÊN PHIM CÔNG NGHIỆP 1.2.1 Cơ chế tương tác tia X với phim ảnh Giống ánh sáng nhìn thấy, tia X gây nên hiệu ứng thay đổi quang hóa lớp nhũ tương phim ảnh, tạo nên thay đổi vể độ đen phim X quang chỗ có khuyết tật Độ đen phim phụ thuộc vào cường độ lượng xạ tới phim Khi xạ tương tác với lớp nhũ tương phim ảnh tạo hình ảnh “tiềm tàng” nhũ tương phim tinh thể Bromicde bạc nhỏ Dưới tác động xạ có lượng h, ion âm Br- giải phóng bớt điện tử trở trạng thái trung hòa Nghĩa là: Br- + hγ → Br + eĐiện tử giải phóng trung hòa trung hòa ion bạc dương Ag+ theo phản ứng: Ag+ + e- → Ag Tổng hợp trình sau: Ag+ + Br- → Ag + Br Các nguyên tử Bromide trung hòa rời khỏi tinh thể AgBr, nguyên tử bạc tự giữ lại Sau trình ảnh, ảnh tiềm tàng trở thành nhìn thấy Phương pháp kiểm tra chụp ảnh phóng xạ Chụp ảnh phóng xạ trình sử dụng tia phóng xạ hướng trực tiếp tới vật cần kiểm tra, sau truyền qua vật kiểm tra, phần tia phóng xạ bị chặn lại hay gọi bị hấp thụ Sự hấp thụ tia phóng xạ phụ thuộc vào mật độ độ dày vật thể mà xạ truyền qua Nếu vật thể không đồng có chênh lệch hấp thụ tùy theo khu vực chênh lệch ghi lại phim hay hình điện tử, đề cập tới phương pháp chụp ảnh phóng xạ tia X tia gamma sử dụng phim Sau xử lý, phim chứa hình ảnh vật kiểm tra với vùng “tối, sáng” khác chứa đựng thông tin có hay tồn khuyết tật vật kiểm tra Nguyên lý chụp ảnh phóng xạ tia X dùng phim Chụp ảnh phóng xạ tia X diện loại khuyết tật bên vật liệu cần kiểm tra Kỹ thuật sử dụng tính chất tương tác tia X gamma với bước sóng cực ngắn vào vật thể Bước sóng ngắn có khả xuyên thâu lớn Không phải tất tia xạ xuyên qua vật liệu mà phần bị hấp thụ vật liệu Nếu có khuyết tật rỗng hay bất liên tục vật liệu chùm tia xạ truyền qua Chiều dày 55 mẫu (mm) 60 65 70 75 80 85 90 95 100 Thời gian chiếu [T(s)] 14.56 19.42 25.50 33.72 44.37 59.28 79.63 106.56 142.44 190.94 a= 22.5 b= -30.4 -41.8 -49.5 -52.6 -68.6 -98.5 -130.5 -189.7 -209.3 -267.9 R2 = 0.999 0.999 0.999 0.999 0.997 0.999 0.998 0.987 0.996 0.994 30.6 37.5 43.1 56.5 78.9 105.1 148.2 175.9 229.4 Từ số liệu bảng 3.11 thiết lập hàm giản đồ chiếu cho vật liệu nhôm cao áp 130kV khoảng cách SFD = 60cm cách khớp hàm Hàm số thu là: T = 0.6104×exp(0.991×d) Trong đó: T thời gian chiếu chụp (s) ; d chiều dày mẫu (mm) Hình 3.5 đồ thị giản đồ chiếu chụp thu sau thực nghiệm xử lý số liệu 3.3.3 Thực nghiệm tính toán độ nhạy 44 Thực nghiệm xác định độ nhạy tiến hành cách sử dụng thị chất lượng ảnh Hiệp hội kiểm tra vật liệu Mỹ (ASTM), trình bày chi tiết chương mục 1.4.3 Chọn IQI hợp lý để chụp mẫu có chiều dày khác tốt hai giây phải có đường kính cỡ 2% chiều dày mẫu vật Số phim chụp thực nghiệm với chiều dầy khác nhau, thời gian chiếu khác nhau, với chiều dày mẫu 1mm chọn IQI loại 02A – chiều dày mẫu lại chọn loại 02B – 11, số liệu đường kính dây nêu bảng 1.1 Các thông số ghi nhận phim sau xử lý đưa bảng 3.12 Bảng 3.12: Các thông số ghi nhận phim sau xử lý Độ đen Dây phát Độ nhạy (%) Chiều dày Thời gian (mm) chiếu (s) 3.22 10 64 3.07 10 12.8 10 2.87 11 8.1 15 2.72 11 5.4 20 2.58 11 4.05 25 18 3.93 12 4.08 30 18 3.68 12 3.4 35 18 3.38 12 2.91 40 18 3.08 12 2.55 45 18 2.64 13 2.82 50 18 2.44 13 2.54 55 30 2.69 14 2.91 60 30 2.34 14 2.67 65 30 2.12 14 2.46 70 36 2.06 14 2.29 No 45 Độ đen Dây phát Độ nhạy (%) Chiều dày Thời gian (mm) chiếu (s) 75 42 1.96 15 2.71 80 60 2.01 15 2.54 85 60 1.81 15 2.39 90 60 1.69 16 2.78 95 60 1.53 16 2.63 100 60 1.43 16 2.5 No Sau tính toán độ nhạy ảnh cao áp 130 kV kết trình bày hình 3.6 Hình 3.6 Đường cong độ nhạy,cao áp 130kV 46 3.4 Thực nghiệm cao áp 140 kV 3.4.1 Thực nghiệm chọn khoảng cách SFD Trước tiên chụp số phim nhằm xác định khoảng cách nguồn – phim (SFD) phù hợp với mục đích chụp mẫu nhôm có chiều dày từ 1- 100mm với thời gian khác để phim đạt độ đen lý tưởng Thực nghiệm tiến hành với loại khoảng cách SFD 60, 70, 80 90 cm Thời gian chiếu cho khoảng cách SFD 6, 12, 18 24 giây Xử lý phim nhiệt độ 20 – 22oC xác định độ đen Kết đưa bảng 3.13 Bảng 3.13: Giá trị độ đen chụp mẫu nhôm dày 1mm với khoảng cách SFD thời gian chiếu khác cao áp 120kV SFD (cm) Tc = (s) Tc = 12 (s) Tc = 18 (s) Tc = 24 (s) 60 3.41 4.87 6.40 7.92 70 3.13 4.53 5.73 7.20 80 2.86 3.91 5.02 6.33 90 2.49 3.57 4.74 6.01 Số liệu bảng 3.13 tăng khoảng cách SFD độ đen phim giảm dần So sánh số liệu bảng 3.9 ta thấy độ đen tăng lên tăng cao áp 3.4.2 Thực nghiệm xác định độ đen Sử dụng phim D7 chụp 21 mẫu nhôm phẳng có chiều dày từ 1mm đến 100mm, mẫu có chiều dày cách 5mm chụp với giá trị thời gian chiếu khác khoảng cách SFD = 60cm cao áp 140kV Giá trị độ đen phim ghi lại chụp mẫu nhôm chiều dày thời gian khác đưa bảng 3.14 Bảng 3.14: Độ đen mẫu chụp cao áp 110kV SFD = 60cm Chiều dày 1-20 (mm) Chiều dày Tc = s Tc = 12 s Tc = 18 s Độ đen (D) (mm) 47 Tc = 24 s Chiều dày Tc = s Tc = 12 s Tc = 18 s Tc = 24 s Độ đen (D) (mm) 3.41 4.87 6.40 7.92 3.29 4.69 6.13 7.53 10 3.15 4.45 5.75 7.05 15 2.95 4.15 5.30 6.40 20 2.79 3.74 4.71 5.74 Tc = 24 s Tc = 30 s Tc = 36 s Chiều dày từ 25-50 (mm) Chiều dày Tc = 18 s Độ đen (D) (mm) 25 4.22 5.05 5.89 6.69 30 3.99 4.71 5.48 6.23 35 3.65 4.30 5.01 5.62 40 3.34 3.89 4.49 5.04 45 2.98 3.44 4.94 4.39 50 2.67 3.03 3.41 3.77 Tc = 36 s Tc = 42 s Tc = 48 s Chiều dày từ 55 -75 (mm) Chiều dày Tc = 30 s Độ đen (D) (mm) 55 2.98 3.26 3.56 3.83 60 2.54 2.73 2.94 3.13 65 2.34 2.49 2.64 2.80 70 2.14 2.25 2.36 2.48 75 1.99 2.06 2.14 2.23 Chiều dày từ 80-100 (mm) 48 Chiều dày Tc = 42 s Tc = 48 s Tc = 54 s Tc = 60 s Độ đen (D) (mm) 80 2.01 2.07 2.13 2.20 85 1.89 1.94 1.99 2.05 90 1.78 1.82 1.86 1.91 95 1.67 1.71 1.74 1.78 100 1.54 1.57 1.61 1.64 Từ số liệu bảng 3.14 tăng chiều dày mẫu chụp thời gian độ đen phim giảm dần Số liệu bảng 3.14 làm khớp hàm tuyến tính bậc cho mẫu có chiều dày khác (bốn điểm) để tính thời gian chiếu cho phim có độ đen D = Hàm khớp tuyến tính có dạng: T(s) = a×D + b Trong đó: T(s) thời gian chiếu; D độ đen a b số thu sau khớp hàm Số liệu thứ cấp Thời gian chiếu theo chiều dày mẫu để đạt độ đen phim: D = đưa bảng 3.15 Bảng 3.15 : thời gian chiếu theo chiều dày mẫu để phim đạt độ đen D = Chiều dày t mẫu (mm) 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Thời gian chiếu [T(s)] 0.45 0.55 0.65 0.92 1.29 1.82 2.15 3.05 4.17 5.60 7.11 a= 4.0 4.2 4.6 5.2 6.1 7.3 8.0 9.1 10.6 12.7 16.3 b= -7.5 -7.9 -8.5 -9.5 -10.9 -12.7 -13.9 -15.1 -17.1 -19.8 -25.5 49 R2 = Chiều dày mẫu (mm) 0.999 0.999 0.999 0.999 0.999 0.999 0.999 0.999 0.999 0.999 0.999 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 Thời gian chiếu [T(s)] 9.38 13.71 16.75 22.68 31.15 41.25 54.68 72.90 96.68 128.27 a= 21.0 30.3 b= -32.7 -46.9 -61.7 -83.5 -118.4 -148.9 -171.3 -205.3 -235.6 -246.4 R2 = 0.996 0.998 0.997 0.999 0.996 0.998 0.997 0.996 0.996 0.999 39.2 53.1 74.8 95.1 113.0 139.1 166.2 187.3 Từ số liệu bảng 3.15 thiết lập hàm giản đồ chiếu cho vật liệu nhôm cao áp 140kV khoảng cách SFD = 60cm cách khớp hàm Hàm số thu là: T = 0.4093×exp(0.0576×d) Trong đó: T thời gian chiếu chụp (s) ; d chiều dày mẫu (mm) Hình 3.7 đồ thị giản đồ chiếu chụp thu sau thực nghiệm xử lý số liệu 50 3.4.2 Thực nghiệm tính toán độ nhạy Thực nghiệm xác định độ nhạy tiến hành cách sử dụng thị chất lượng ảnh Hiệp hội kiểm tra vật liệu Mỹ (ASTM), trình bày chi tiết chương mục 1.4.3 Chọn IQI hợp lý để chụp mẫu có chiều dày khác tốt hai giây phải có đường kính cỡ 2% chiều dày mẫu vật Số phim chụp thực nghiệm với chiều dầy khác nhau, thời gian chiếu khác nhau, với chiều dày mẫu 1mm chọn IQI loại 02A – chiều dày mẫu lại chọn loại 02B – 11, số liệu đường kính dây nêu bảng 1.1 Các thông số ghi nhận phim sau xử lý đưa bảng 3.16 Bảng 3.16: Các thông số ghi nhận phim sau xử lý Chiều dày (mm) Thời gian chiếu (s) Độ đen Dây phát No Độ nhạy (%) 6s 3.41 11 81 6s 3.29 11 16.2 10 6s 3.15 11 8.1 15 6s 2.95 12 6.8 20 6s 2.79 12 5.1 25 18s 4.22 12 4.08 30 18s 3.99 12 3.4 35 18s 3.65 13 3.63 40 18s 3.34 13 3.18 45 18s 2.98 13 2.82 50 18s 2.67 14 3.2 55 30s 2.98 14 2.91 60 30s 2.54 14 2.67 65 30s 2.34 14 2.46 51 Chiều dày (mm) Thời gian chiếu (s) Độ đen Dây phát No Độ nhạy (%) 70 30s 2.14 15 2.9 75 30s 1.99 15 2.71 80 42s 2.01 15 2.54 85 54s 1.99 16 2.94 90 60s 1.91 16 2.78 95 60s 1.78 16 2.63 100 60s 1.64 16 2.5 Sau tính toán độ nhạy ảnh cao áp 140 kV kết trình bày hình 3.8 Hình 3.8 Đường cong độ nhạy,cao áp 140kV 52 Liều chiếu độ đen yêu cầu Các liều chiếu vẽ ứng với bề dày thang loga cao chiều dày khác ta thu giản đồ chiếu theo yêu cầu Hình 3.9 Giản đồ chiếu vật liệu nhôm cao 110, 120, 130, 140kV, SFD = 60cm Kết thu thời gian chiếu, chiều dày mẫu giá trị cao áp khoảng cách cố định phim máy phát Kết thu phù hợp với tài liệu kỹ thuật máy nói riêng phương pháp chụp ảnh phóng xạ tia X nói chung Từ giản đồ thu được, người sử dụng dễ dàng xác định thời gian, khoảng cách giá trị cao áp cần đặt mẫu nhôm cần chụp có độ dày khác sử dụng phim D7 Kết phân bố suất liều cho thấy sở thiết kế tốt đảm bảo nguyên tắc an toàn Do đó, người sử dụng hoàn toàn yên tâm thực thao tác chụp ảnh vật liệu nhôm sử dụng máy phát RIGAKU – 200EGM Trung tâm đào tạo Viện nghiên cứu hạt nhân 53 3.5 Ảnh chụp số mẫu vật sử dụng giản đồ chiếu Hình 3.10: Ảnh chụp mẫu nhôm sử dụng giản đồ chiếu Chiều dày mẫu = mm; SFD = 60 mm; Cao áp 110 kV; Độ đen D = 2.40; Thời gian chiếu 6s; Hình 3.11: Ảnh chụp mẫu nhôm sử dụng giản đồ chiếu Chiều dày mẫu = 16 mm; SFD = 60 mm; Cao áp 110 kV; Độ đen D = 2.73; Thời gian chiếu 12s; 54 Hình 3.12: Ảnh chụp mẫu nhôm sử dụng giản đồ chiếu Chiều dày mẫu = 15 mm; SFD = 60 mm; Cao áp 110 kV; Độ đen D = 2.93; Thời gian chiếu 12s; Hình 3.13: Ảnh chụp mẫu nhôm sử dụng giản đồ chiếu Chiều dày mẫu = 20 mm; SFD = 60 mm; Cao áp 110 kV; Độ đen D = 2.47; Thời gian chiếu 12s; 55 KẾT LUẬN Với kiến thức thu thập trình học tập, sưu tập tài liệu, nghiên cứu lý thuyết tiến hành thực nghiệm Trung tâm đào tạo, Viện Nghiên cứu hạt nhân, nâng cao kiến thức trình độ hiểu biết kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ công nghiệp khả ứng dụng thực tế phương pháp Trong phần lý thuyết tổng quan đã: - Trình bày nghiên cứu tìm hiểu tương đối tốt xạ tia X với tính chất ứng dụng chúng chụp ảnh phóng xạ công nghiệp Nguyên lý loại chụp ảnh sử dụng phim, chế tác động tia X gamma lên phim ảnh - Ngoài luận văn nghiên cứu đề cập tới qui định an toàn bảo vệ chống xạ ion hóa, tiêu chuẩn để đánh giá an toàn xạ cho nhân viên làm việc trực tiếp với nguồn xạ đối tượng có liên quan gián tiếp, hiểu biết bắt buộc người làm thực nghiệm chụp ảnh phóng xạ nói riêng nhân viên xạ nói chung - Qui trình xử lý phim tìm hiểu cách kỹ lưỡng bước quan trọng định thành công kết thực nghiệm Phần thực nghiệm: - Với tất nguyên lý, lý thuyết tìm hiểu nắm rõ, phần thực nghiệm tiến hành theo hai chương trình bày phương pháp thực nghiệm kết thảo luận Cuối xây dựng giản đồ liều chiếu chụp ảnh phóng xạ vật liệu nhôm mục đích luận văn đề Trong trình thực học viên thu thập, tích lũy nhiều kinh nghiệm kiến thức bổ ích Thực nghiệm luận văn cho kết đạt yêu cầu độ đen phim độ nhạy ảnh qua mẫu chụp sử dụng giản đồ chiếu xây dựng Kết khẳng định hoàn toàn sử dụng giản đồ để xác định thời gian chiếu chụp cho mẫu máy phát tia X “RIGAKU – 200EGM” Kiến nghị Trong tương lai, nên tiếp tục xây dựng giản đồ chiếu nhôm cao khác : 150 kV, 160 kV, 170 kV, 180 kV, 190 kV, 200 kV,… có 56 thể xây dựng thêm giản đồ liều chiếu cho đối tượng mẫu khác để khai thác thiết bị ngày hiệu nghiên cứu, đào tạo ứng dụng 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Biên dịch: Đào Quang Long, Nguyễn Quang Hải, “Kiểm tra kiểm tra vật liệu kỹ thuật chụp ảnh bậc 2”, Vienna 1998, Tài liệu quan Năng lượng Nguyên tử quốc tế(IAEA) [2] Nguyễn An Sơn (2/2014), “Cơ sở vật lý Hạt nhân thực nghiệm”, Đại học Đà Lạt [3] Nguyễn Thị Minh Phượng (2011), “Nghiên cứu phương pháp thực nghiêm xây dựng qui trình chụp ảnh phóng xạ công nghiệp thăm dò khuyết tật cho vật liệu nhôm máy phát xạ tia X “RIGAKU - 200 EGM” sủ dụng phim D7”, luận văn thạc sĩ, Đại học Đà Lạt [4] Nguyễn Văn Hùng(10/2010), “Các giảng An toàn xạ”, Viện nghiên cứu Hạt nhân Đà Lạt [5] Nguyễn Minh Xuân, “Chụp ảnh phóng xạ công nghiệp”, Viện nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt [6] Trần Quang Tuyến (2010), “Kiểm tra giả phẫu khuyết tật số vật liệu kim loại sản xuất công nghiệp phương pháp chụp ảnh phong xạ tia X”, luận văn thạc sĩ Đại học sư phạm thành phố Hồ Chí Minh [7] Phạm Ngọc Nguyên, Phạm Khắc Hùng (06/2009), “Phương pháp kiểm tra không phá hủy kim loại tia Ronghen Gamma” Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội [8] Trần Phong Dũng cộng (2003), “Phương pháp phân tích huỳnh quang tia-X.” Nhà xuất Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh [9] Phạm Xuân Hải (2013), “Xây dựnggiản đồ chiếu phát khuyết tật sử dụng phim Fuji # 100cho vật liệu nhôm máy phát tia X “RIGAKU – 200 EGM”., luận văn thạc sĩ Đại học Đà Lạt [10] Biên dịch: Trần Đại Nghiệp, Nguyễn Thành Minh (1984), “Liều lượng học bảo vệ chống xạ ion hóa”, NXB Khoa học xã hội, Hà nội 58 ... việc có liên quan tới nguồn xạ Do đòi hỏi hiểu biết an toàn phóng xạ, vận hành xác thái độ nghiêm túc cao nhân viên trình làm việc Mục đích hiểu biết an toàn xạ đảm bảo an toàn cho thân, người xung