báo cáo thực tập tốt ngiệpPhương pháp chụp ảnh mối hàn ống hai thành hai ảnh

báo cáo thực tập tốt ngiệpPhương pháp chụp ảnh mối hàn ống hai thành hai ảnhbáo cáo thực tập tốt ngiệpPhương pháp chụp ảnh mối hàn ống hai thành hai ảnhbáo cáo thực tập tốt ngiệpPhương pháp chụp ảnh mối hàn ống hai thành hai ảnhbáo cáo thực tập tốt ngiệpPhương pháp chụp ảnh mối hàn ống hai thành hai ảnhbáo cáo thực tập tốt ngiệpPhương pháp chụp ảnh mối hàn ống hai thành hai ảnhbáo cáo thực tập tốt ngiệpPhương pháp chụp ảnh mối hàn ống hai thành hai ảnhbáo cáo thực tập tốt ngiệpPhương pháp chụp ảnh mối hàn ống hai thành hai ảnhbáo cáo thực tập tốt ngiệpPhương pháp chụp ảnh mối hàn ống hai thành hai ảnhbáo cáo thực tập tốt ngiệpPhương pháp chụp ảnh mối hàn ống hai thành hai ảnhbáo cáo thực tập tốt ngiệpPhương pháp chụp ảnh mối hàn ống hai thành hai ảnhbáo cáo thực tập tốt ngiệpPhương pháp chụp ảnh mối hàn ống hai thành hai ảnhbáo cáo thực tập tốt ngiệpPhương pháp chụp ảnh mối hàn ống hai thành hai ảnh

Mục Lục

MỞ ĐẦU 3

CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 4

I.1 Tổng quan về các phương pháp NDT 4

I.1.1 Định nghĩa 4

I.1.2 Các phương pháp NDT 4

I.2 Nguyên lý của phương pháp chụp ảnh phóng xạ - Radiographic test 5

I.2.1 Bản chất của bức xạ tia X và tia gamma 5

I.2.2 Các phương pháp xác định liều chiếu 8

I.3 Phim chụp ảnh bức xạ 13

I.3.1 Cấu tạo phim chụp ảnh bức xạ 13

I.3.2 Đặc trưng của phim chụp ảnh bức xạ 14

I.3.3 Phân loại phim chụp ảnh bức xạ 20

I.3.4 Kỹ thuật xử lý phim 22

I.4 Chỉ thị chất lượng ảnh 26

I.4.1 Độ nhạy phát hiện khuyết tật [1] 26

I.4.2 Độ nhạy của ảnh chụp bức xạ 27

I.4.3 Vật chỉ thị chất lượng ảnh 29

I.4.4 Các đặc trưng của IQI 29

I.4.5 Các dạng vật chỉ thị chất lượng ảnh 30

I.4.6 Cách đặt IQI [4] 33

CHƯƠNG II: THỰC HÀNH CHỤP VÀ GIẢI ĐOÁN PHIM 34

PHƯƠNG PHÁP CHỤP ẢNH HAI THÀNH HAI ẢNH 34

II.1 Cấu tạo máy phát tia X MHF200D [2] 34

II.1.1 Cấu tạo máy 34

II.1.2 Thông số kỹ thuật 35

II.2 Một số dạng khuyết tật trên mối hàn [1] 37

II.2.1 Khuyết tật bên trong 37

II.2.2 Khuyết tật bề mặt 40

II.3 Thiết kế hình học cho phương pháp chụp ảnh mối hàn ống hai thành hai ảnh [2] 41

II.3.1 Trình tự thí nghiệm 41

II.3.2 Kết quả thí nghiệm 44

II.3.2.1 Các mối chữ T 44

II.3.2.3 Mối hàn ống có đường kính lớn hơn 90mm (mối hàn T5-301) 51 II.3.3 Kết luận và phương hướng 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO 55

MỞ ĐẦU

Hiện nay, kỹ thuật kiểm tra không phá mẫu (NDT) được áp dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp, nông nghiệp ở nước ta như: xây dựng, y tế, hàng không, chế tạo, thăm dò khoáng sản,… Đất nước ta đang trong quá trình phát triển công nghiệp hóa – hiện đại hóa, nhu cầu về chất lượng của sản phẩm trong quá trình sản xuất tăng cao Để tạo ra được những sản phẩm như thế thì công đoạn kiểm tra và đánh giá chất lượng sản phẩm là cực kỳ quan trọng Một trong những phương pháp được áp dụng nhiều nhất chính là NDT – Phương pháp kiểm tra không phá hủy mẫu, mà một trong những phương pháp được ứng dụng nhiều nhất của phương pháp này là phương pháp chụp ảnh bức xạ

Chụp ảnh bức xạ không làm thay đổi hình dạng và cấu trúc của mẫu vật cần kiểm tra, cho phép kiểm tra các khuyết tật của mẫu vật trong quá trình sử dụng và sản xuất để đảm bảo không có sự cố xảy ra trong quá trình sử dụng Trong quá trình thực tập này, em đã học tập và nghiên cứu những lý thuyết cơ bản về chụp ảnh bức xạ Đồng thời đi vào thực tập kỹ thuật chụp ảnh cơ bản là : “Phương pháp chụp ảnh mối hàn ống hai thành hai ảnh”, chuẩn bị cho quá trình thực tập tại hiện trường sau này

CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

I.1 Tổng quan về các phương pháp NDT

I.1.1 Định nghĩa

Kiểm tra không phá hủy mẫu (NDT) là việc sử dụng các phương pháp vật lý để kiểm tra phát hiện các khuyết tật bên trong hoặc ở bề mặt vật kiểm mà không làm tổn hại đến cấu trức và khả năng sử dụng của chúng

Kiểm tra không phá hủy dùng để phát hiện các khuyết tật như là nứt, rỗ, xỉ, tách lớp, hàn không ngấu, không thấu trong các mối hàn , kiểm tra độ cứng của vật

tra độ ẩm của bê tông (trong cọc khoan nhồi), đo bề dày vật liệu trong trường hợp không tiếp xúc được hai mặt (thường ứng dụng trong tàu thủy), đo cốt thép (trong các công trình xây dựng ),v.v Trong nhà máy lọc dầu, hóa chất, nhiệt điện, các

kỹ thuật kiểm tra không phá hủy được sử dụng trong chương trình bảo dưỡng phòng ngừa cho các thiết bị tĩnh như bồn bể, tháp phản ứng, nồi hơi, trao đổi nhiệt…

I.1.2 Các phương pháp NDT

NDT có các phương pháp kiểm tra chính:

1 Kiểm tra bằng thị giác và quang học (Visual Test - VT)

2 Kiểm tra bằng chất lỏng thẩm thấu hay thấm màu (Penetrant test - PT)

3 Kiểm tra bằng bột từ (Magnetic particle test – MT)

4 Dòng xoáy điện (Eddy Current Test - ET)

5 Chụp ảnh bức xạ hay còn gọi là chụp phim (Radiographic test – RT)

6 Siêu âm kiểm tra (Ultrasonic test – UT)

7 Kiểm tra bằng truyền âm (Acoustic Emission Testing - AE)

8 Kiểm tra rò rỉ (Leak Testing - LT)

Trong đó các biện pháp số 5 và 6 (UT và RT) được sử dụng để phát hiện các khuyết tật nằm sâu bên trong chiều dày kết cấu, còn biện pháp số 1, 2, 3 và 4 (VT,

PT, MT và ET) sử dụng khi cần kiểm tra các khuyết tật nằm trên bề mặt hay lớp dưới bề mặt

Ngoài ra NDT còn có một số phương pháp khác như chụp ảnh notron, kĩ thuật

vi sóng, bứ xạ âm

I.2 Nguyên lý của phương pháp chụp ảnh phóng xạ - Radiographic test

Phương pháp chụp ảnh bức xạ sử dụng một nguồn phát bức xạ là máy phát tia

X hoặc nguồn phóng xạ phát tia gamma chiếu qua vật mẫu kiểm tra Sau khi đi qua vật mẫu, chùm bức xạ sẽ được ghi nhận bằng phim chụp ảnh phóng xạ Sau một quá trình xử lý phim đã được chiếu chụp, có thể quan sát được các hình ảnh bên trong vật mẫu kiểm tra thể hiện trên phim

Hình 1.1: Nguyên lý của phương pháp chụp ảnh bức xạ

I.2.1 Bản chất của bức xạ tia X và tia gamma

Bức xạ tia X và bức xạ tia gamma là dạng bức xạ điện từ có bước sóng rất ngắn,

có khả năng xuyên sâu rất mạnh Trong kiểm tra vật liệu bằng chụp ảnh bức xạ

thường sử dụng bức xạ tia X có bước sóng nằm trong khoản 10-4A0 đến 10A0 (1A0=10-10m)

I.2.1.1 Tính chất của bức xạ tia X và tia gamma [3]

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:

• Không nhìn thấy được

• Không cảm nhận được bằng giác quan của con người

• Không có điện tích, không có khối lượng

• Tính phát quang

• Tác dụng sinh học

• Tia X có hại đối với tế bào sống do chúng ion hóa các phần tử vật chất trong tế bào sống Phá hủy, đình trệ hoặc làm suy giảm khả năng sống sót của tế bào

• Tính ion hóa

Khi có năng lượng lớn hơn 15eV, Tia X có thể gây ra hiện tượng ion hóa, chúng

có thể tách các điện tử ra khỏi các nguyên tử chất khí để tạo ra các ion dương và ion âm(ion hóa chất khí)

• Tính đẳng hướng

Cường độ tuân theo quy luật tỷ lệ nghịch bình phương khoảng cách

Cường độ của các tia X tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách lan truyền

Do đặc tính mở rộng của chùm tia nên cường độ của chùm tia X suy giảm theo giá trị bình phương của khoảng cách

1) Xuyên thấu

Các tia X có thể xuyên qua một chất theo cách mà ánh sáng không thể qua được,

độ xuyên sâu phụ thuộc vào năng lượng của tia, mật độ và chiều dày của vật chất Khi đi qua vật chất các tia X bị suy giảm cường độ và năng lượng do sự hấp thụ tia X của vật chất

2) Tác dụng hóa học

Các tia X tác dụng lên lớp nhũ tương của phim ảnh, kích thích các phản ứng hóa học trong lớp nhũ tương để tạo nên các hình ảnh "tiềm tàng" thể hiện hình ảnh đối tượng được chụp

I.2.1.2 Tương tác của tia X với vật chất

a) Sự tương tác của tia X với vạt chất

Đối với kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ, tương tác quan trọng nhất giữa tia bức xạ với vật chất là hiện tượng hấp thụ bức xạ Một chùm tia X khi đi vào một chất nào

đó sẽ bị suy giảm cường độ Hiện tượng này gọi là sự hấp thụ tia bức xạ của vật chất được thể hiện qua các hiệu ứng là hiệu ứng quang điện, hấp thụ compton và tán xạ ngược

Khi một chùm bức xạ tia X hoặc tia gamma đi qua vật chất thì có một số tia được truyền qua, một số tia bị hấp thụ và một số tia bị tán xạ theo nhiều hướng khác nhau Hiện tượng một chùm bức xạ tia X hoặc tia gamma khi đi qua vật chất thì cường độ của chúng bị suy giảm gọi là sự hấp thụ bức xạ tia X hoặc tia gamma Lượng bức xạ bị suy giảm phụ thuộc vào chất lượng của chùm bức xạ, vật liệu, mật độ của mẫu vật và bề dày của mẫu vật mà chùm tia bức xạ đi qua Một cơ chế thứ tư là sự tạo cặp, hiệu ứng này xảy ra khi năng lượng bức xạ tia X hoặc tia gamma tới lớn hơn 1,02MeV và tương đối ít quan trọng

Trong quá trình xảy ra hiện tượng hấp thụ quang điện thì bức xạ tia X hoặc tia gamma truyền toàn bộ năng lượng của chúng cho một electron nằm ở lớp vỏ trong cùng của một nguyên tử để bứt electron này ra khỏi nguyên tử Trong quá trình này thì bức xạ tia X hoặc tia gamma biến mất Khi năng lượng của photon được tăng lên vượt ra khỏi vạch K (cấp hấp thụ K hay giới hạn hấp thụ K) thì quá trình hấp thụ chủ yếu thay đỏi từ hiệu ứng quang điện sang hiệu ứng Compton

b) hệ số hấp thụ

Khi đi xuyên qua một lớp vật chất, các tia X hay tia gamma bị suy giảm cường

độ theo công thức:

I = Io.exp(-.x)

Trong đó I, I0 là cường độ chùm tia bực xạ trước và sau khi đi qua lớp vật chất

có chiều dày là x  là hệ số hấp thụ tuyến tính hoặc là hệ số suy giảm, phụ thuộc vào năng lượng bức xạ tới và mật độ của vật chất

Hình 1.2: Định luật hấp thụ

I.2.2 Các phương pháp xác định liều chiếu

Liều chiếu là lượng bức xạ chiếu lên mẫu cần kiểm tra Việc xác định liều chiếu

là một yêu cầu bắt buộc trước khi tiến hành quá trình chụp ảnh phóng xạ để đưa

ra kết quả là phim chụp sau khi xử lý có độ đen, độ tương phản và độ nét tốt nhất

x

phản ánh rõ nhất các yêu cầu cần xác định, ví dụ trong kiểm tra các mối hàn thì các khuyết tật (nếu có) phải hiện rõ nhất trên phim Việc lựa chọn liều chiếu không thích hợp sẽ dẫn đến kết quả là phim chụp bị quá đen do bức xạ đến phim quá nhiều hoặc quá sáng do bức xạ bị suy giảm gần hết trong mẫu kiểm tra trước khi đến được phim Hay thường gặp nhất là các ảnh trên phim không rõ nét, độ tương phản kém, gây khó khăn cho quá trình giải đoán phim

1.2.1.1 Định nghĩa liều chiếu

Đối với các máy phát tia X:

Liều chiếu là tích số giữa thời gian chiếu và giá trị dòng điện trong ống phóng Liều chiếu = Thời gian chiếu x Dòng điện trong ống phóng = phút x mA

Giá trị liều chiếu phụ thuộc vào các thông số sau:

Điện áp của ống phóng (số KV cài đặt), xác định năng lượng của chùm tia X Dòng điện trong ống phóng (số mA cài đặt), xác định cường độ của chùm tia

X

Thời gian chụp (giây hoặc phút), thời gian ống phóng làm việc

Loại vật liệu của mẫu kiểm tra

Quãng đường xuyên tia của tia X trong mẫu, nếu chụp thẳng góc với bề mặt mẫu thì quãng đường xuyên tia chính là độ dày của mẫu

Khoảng cách từ tiêu điểm của ống phóng tới phim, khi khoảng cách thay đổi thì cường độ chùm tia cũng thay đổi theo tỷ lệ nghịch bình phương khoảng cách Loại phim chụp ảnh sử dụng, tốc độ phim, loại màn màn tăng cường

Các thông số có thể thay đổi để định ra giá trị của liều chiếu là điện áp ống phóng (KV), dòng điện trong ống phóng (mA), thời gian phát tia của ống phóng

và khoảng cách từ ống phóng tới phim

1.2.2.2 Các phương pháp xác định liều chiếu

So sánh với số liệu trước

Đôi khi một sự ghi chép các liều chiếu trước là rất hữu ích cho việc xác định liều chiếu cho một mẫu Nếu một mẫu tương tự đã được chụp trước đó thì liều chiếu của nó có thể được sử dụng với các điều kiện tương tự Chính vì thế các bảng tra giá trị liều chiếu dựng sẵn được các nhà chụp ảnh phóng xạ sử dụng

Sử dụng đường cong đặc trưng của phim

Đường cong đặc trưng của phim có thể được dùng để xác định các liều chiếu chính xác, đặc biệt đối với các mẫu được chế tạo từ các vật liệu mà việc dùng một giản đồ chiếu thông thường là không phù hợp Một liều chiếu thử (được xác định

từ mật độ và bề dày của vật liệu mẫu) được thực hiện và độ đen thu được trên phim sau khi xử lý được đo lại Liều chiếu thử này sau đó được hiệu chỉnh để cho độ đen là 2,0 (độ đen tiêu chuẩn) bằng cách sử dụng đường cong đặc trưng của phim

Sử dụng biểu đồ liều chiếu

Một biểu đồ liều chiếu là một đồ thị mô tả quan hệ giữa liều chiếu với chiều dày vật liệu.Biểu đồ liều chiếu được xây dựng nhờ quá trình thực nghiệm để đưa ra một công cụ tra cứu cho các trường hợp chụp ảnh thực tế

Đối với trường hợp sử dụng máy phát tia X, biểu đồ liều chiếu được thiết lập bởi các nhà sản xuất Biểu đồ liều chiếu được lập ra cho các điện thế ống phóng khác nhau, cho các vật liệu khác nhau và yêu cầu các điều kiện chính xác hoặc tương đương về loại phim sử dụng, điều kiện của quá trình xử lý phim

Đối với trường hợp sử dụng nguồn phóng xạ, biểu đồ liều chiếu được thiết lập cho từng loại nguồn khác nhau, cho từng hoạt độ, cho các vật liệu khác nhau và yêu cầu các điều kiện chính xác hoặc tương đương về loại phim sử dụng, điều kiện của quá trình xử lý phim

Phương pháp thiết lập biểu đồ liều chiếu cho máy phát tia X:

Nguyên lý của phương pháp xây dựng biểu đồ liều chiếu là chụp ảnh nhiều lần với các liều chiếu (thời gian chiếu) khác nhau đối với một tấm vật liệu dạng bậc thang có độ dày khác nhau (giá trị điện áp ống phóng không thay đổi) Do liều chiếu được định nghĩa là tích của thời gian chiếu và giá trị dòng điện trong ống phóng, do đó nếu thay đổi thời gian chiếu để thay đổi giá trị liều chiếu thì phải giữ giá trị dòng điện trong ống phóng cố định hoặc ngược lại Sau đó, đo độ đen trên phim tại các bậc thang của các phim được chiếu ở các liều chiếu khác nhau.Vẽ các

đồ thị quan hệ giữa độ đen và độ dày của các bậc thang ở các giá trị liều chiếu khác nhau Dựa vào các đồ thị đó, xác định giá độ dày của bậc thang ứng với độ đen là 2,0 (đây là độ đen tiêu chuẩn của một phim chụp ảnh) của các giá trị liều chiếu khác nhau Từ các cặp giá trị độ dày bậc thang và giá trị liều chiếu, vẽ một

đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa giá trị liều chiếu và độ dày vật liệu.Đó chính là

đồ thị liều chiếu ứng với giá trị điện áp ống phóng sử dụng.Thay đổi giá trị điện

áp ống phóng và tiếp tục làm các thí nghiệm như trên Sau đó tổng hợp các đồ thị liều chiếu lên cùng một đồ thị, ta thu được một đồ thị tổng hợp hay gọi là biểu đồ liều chiếu Yêu cầu trong quá trình làm thí nghiệm thiết lập biểu đồ liều chiếu là các thông số sau phải được giữ cố định:

Loại máy phát tia X và bộ phận lọc tia

Loại phim sử dụng và loại màn tăng cường

Quy trình xử lý phim (loại thuốc hiện, thời gian hiện và nhiệt độ thuốc hiện) Vật liệu mẫu (chỉ dùng cùng một mẫu bậc thang)

Khoảng cách từ nguồn tới phim

Muốn sử dụng biểu đồ liều chiếu để tra cứu liều chiếu cho quá trình chụp thực

tế thì các thông số trên trong quá trình chụp thực tế cũng phải tuân thủ hoặc tương ứng

Hình 1.3 giản đồ liều chiếu cho sắt của máy MHF200D

I.3 Phim chụp ảnh bức xạ

I.3.1 Cấu tạo phim chụp ảnh bức xạ

Hình 1 1 Cấu tạo của phim chụp ảnh bức xạ

Phim chụp ảnh bức xạ gồm có một lớp nền (1) dẻo dễ uốn, trong suốt bằng chất dẫn suất cellulose sạch hoặc chất tương tự Một hoặc cả hai mặt của lớp nền này được phủ một lớp nhũ tương muối bạc hallogen nhạy ánh sáng dưới dạng huyền phù nằm trong lớp gelatine (2) Muối bạc halogen được phân bố đều trong lớp nhũ

tương dưới dạng tinh thể rất mịn và cấu trúc vật lý của nó sẽ bị biến đổi bởi quá trình chiếu xạ, như bức xạ tia X, tia gamma hoặc ánh sáng nhìn thấy Về bản chất

sự biến đỏi này ta không thể phát hiện (nhìn thấy) được bằng những phương pháp vật lý thông thường và sự biến đỏi này được gọi là “ảnh ẩn” Tuy nhiên, khi phim được xử lý tráng rửa trong dung dịch thuốc hiện thì xuất hiện một phản ứng tạo ra các hạt bạc kim loại nhỏ li ti mày đen Các hạt kim loại bạc nhỏ li ti này nằm lơ lửng trong lớp gelatine ở hai mặt ở lớp nền, thành hình ảnh

Lớp phủ (bảo vệ) ngoài cùng (4) của phim là một lớp mỏng gelatine sạch được làm cứng để cho lớp nhũ tương (3) nằm bên dưới khỏi bị xước (hư hỏng) trong quá trình cầm nắm bình thường Lớp nhũ tương là lớp quan trọng nhất của phum

do nó nhạy với bức xạ tia X, tia gamma, ánh sáng, nhiệt độ, áp suất và một số chất hóa học khác Lớp nhũ tương gồm một số lượng lớn các hạt bromua bạc nhỏ li ti (muối bạc halogen) dày khoảng 0,025mm, được phủ trên một môi trường nền là lớp gelatine

I.3.2 Đặc trưng của phim chụp ảnh bức xạ

Phim chụp ảnh được sản xuất bởi nhiều hãng phim khác nhau để phục vụ cho những nhu cầu khác nhau và sử dụng theo các hoàn cảnh khác nhau tùy thuộc vào: mẫu kiểm tra, loại bức xạ sử dụng, năng lượng bức xạ, cường độ bức xạ và mức

độ kiểm tra Không có một loại phim nào có thể thỏa mãn tất cả mọi yêu cầu vì vậy phải kết hợp một cách hiệu quả nhất giữa kỹ thuật chụp và phim để nhận được kết quả mong muốn Các phim chụp ảnh có các tính chất sau:

Về định lượng nó được định nghĩa theo biểu thức sau:𝐷 = log𝐼0

𝐼𝑡Trong đó: D là độ đen

Io là cường độ của ánh sáng tới phim

It là cường độ ánh sáng truyền qua phim

Tỷ số Io/It được gọi là độ chắn sáng của phim

Tỷ số It/Io được gọi là độ truyền qua của phim

Nếu ánh sáng truyền qua phim bằng một nửa của ánh sáng tới (độ truyền qua = 0,5) thì độ đen là 0,3 và đối với một độ đen là 1 thì chỉ có 1/10 ánh sáng tới là truyền qua được phim

Bảng 1 1 Quan hệ giữa độ đen ảnh chụp với độ chắn sáng và độ truyền qua

I.3.2.2 Đường cong đặc trưng

Đường cong đặc trưng, hay còn gọi là đường cong độ nhạy hoặc đường cong H-D (Hurter và Driffield, 1890) thể hiện mối quan hệ giữa liều chiếu (mức độ chiếu bức xạ vào phim chụp) và độ đen của phim chụp sau khi xử lý

Đối với mỗi loại phim chụp ảnh bức xạ đều có một đường cong đặc trưng cho riêng nó Một đường cong như vậy thu được bằng cách chiếu tia bức xạ vào phim với một loạt các liều chiếu khác nhau đã biết Sau khi rửa phim, đo các độ đen trên phim chụp được tạo nên bởi các liều chiếu này và vẽ đồ thị thể hiện sự thay đổi của độ đen theo thang Logarit của liều chiếu

Các đặc tính quan trọng của đường cong đặc trưng:

Không xuất phát từ độ đen bằng 0 Nghĩa là ngay cả khi không chiếu thì vẫn có một độ đen nào đó khi xử lý Độ đen đó được gọi là độ mờ của phim

Có vùng chân (vùng a) và sau đó đường cong đi lên

Hình 1 2 Đường cong đặc trưng của phim chụp ảnh bức xạ

Có một đoạn tương đối thẳng (vùng b) Đoạn này được gọi là đoạn tuyến tính nghĩa là độ đen của phim tỷ lệ thuận với liều chiếu

Có một vùng vai (vùng d), ở đó độ đen giảm khi liều chiếu tăng lên Đối với loại phim trực tiếp (không có màn tăng cường) vùng này thường xuất hiện ở độ đen khoảng bằng 10 hoặc lớn hơn Trong khi đối với các loại phim có màn tăng cường nó xuất hiện ở độ đen giữa 2 và 3 Nghĩa là để thu được cùng một độ đen, khi không sử dụng màn tăng cường thì phải chiếu bức xạ vào phim với một liều chiếu lớn hơn rất nhiều so với khi sử dụng một tấm màn cường cho phim

I.3.2.3 Độ mờ

Khi không bị chiếu, độ đen thu được trên phim sau khi xử lý được gọi là độ mờ hay mức mờ của phim Độ mờ xuất hiện là do hai nguyên nhân:

Do độ đen cố hữu của nền phim vì nó không phải là trong suốt hoàn toàn

Do độ mờ của hóa chất trên phim (halide bạc của lớp nhũ tương) do thực tế là một số hạt halide bạc có khả năng “hiện” ngay cả khi không bị đưa vào chụp

Độ mờ thực sẽ thay đổi theo loại và tuổi của phim và theo các điều kiện xử lý Các giá trị tiêu biểu của độ mờ đối với phim ảnh trong điều kiện bình thường là 0,2 - 0,3 Chú ý là các phim chưa chụp cần được bao gói kỹ bằng giấy đen để tránh ánh sáng tiếp xúc với phim Cần cách ly phim chụp ảnh với các nguồn phát bức

xạ tránh làm mờ hoặc thậm chí làm hỏng phim

I.3.2.4 Tốc độ phim

Tốc độ phim được định nghĩa là giá trị nghịch đảo của liều chiếu tổng cộng tính bằng Roengen của một phổ bức xạ đặc thù mà phổ này sẽ tạo ra một độ đen nhất định trên phim

Tốc độ phim (trong điều kiện xử lý thông thường) phụ thuộc vào cỡ hạt và năng lượng bức xạ Nhìn chung cỡ hạt càng lớn thì tốc độ của phim càng lớn Tức là phim chụp càng nhanh

Tốc độ phim không nhất thiết bằng nhau ở các độ đen khác nhau do sự khác nhau về dáng điệu giữa các đường Tốc độ phim cũng thay đổi theo năng lượng của bức xạ Điều này là do các loại phim khác nhau không có phản ứng giống nhau khi bị chiếu bởi các bức xạ có năng lượng khác nhau Những nhà sản xuất phim thường định ra tốc độ cho mỗi một loại phim

I.3.2.5 Độ tương phản

Độ tương phản của một phim chụp ảnh bức xạ là mức độ chênh lệch về độ đen

ở các vùng khác nhau trên phim

Độ tương phản hoặc gradient của phim tại một độ đen được xác định từ đường cong đặc trưng của phim qua việc tìm độ nghiêng của đường cong tại độ đen ấy

Độ tương phản càng cao thì khả năng phát hiện khuyết tật trên phim càng lớn do chênh lệch độ đen giữa vùng khuyết tật và vùng nền của phim là khá lớn

I.3.2.6 Độ hạt của phim

Độ hạt của phim thể hiện kích thước của các vùng bị “kích thích” trong lớp nhũ tương khi phim bị chiếu bởi bức xạ Độ hạt phụ thuộc vào kích thước của các tinh thể halide bạc (cỡ 1-1,5 micromet), phụ thuộc vào năng lượng bức xạ Các phim tốc độ cao thường có độ hạt lớn và ngược lại

I.3.2.7 Độ nét của phim

Độ nét của ảnh trên phim chụp sau khi xử lý phụ thuộc vào kích thước và sự phân bố của các hạt halide bạc trong lớp nhũ tương Nói chung, các hạt càng nhỏ thì càng có nhiều thành phần mịn được rửa hơn Hai yếu tố ảnh hưởng đến độ nét của phim là độ hạt và hiệu ứng của các điện tử thứ cấp Độ nét phụ thuộc vào:

Loại phim sử dụng: phim nhanh hoặc thô cho một vết lớn hơn của độ nét so với phim chậm

Chất lượng của bức xạ chiếu: khi tăng năng lượng bức xạ sẽ làm tăng độ nét Mức độ xử lý: thời gian xử lý lâu hơn sẽ làm tăng độ nét Thời gian xử lý lâu hơn được dùng để dung hòa nhiệt độ của chất liệu không có ảnh hưởng đến độ nét Loại màn tăng cường: màn tăng cường làm tăng độ nét của các phim chụp bức

xạ trong trường hợp bức xạ năng lượng thấp Màn tăng cường bằng chì có ảnh hưởng ít đến độ nét của hình ảnh tại một năng lượng nào đó của bức xạ

I.3.2.7 Hệ số phim

Hệ số phim được định nghĩa là liều chiếu (tính theo Rơnghen, R) để tạo ra một

độ đen xác định (thường là 2.0) dưới các điều kiện rửa phim xác định

Hệ số phim phụ thuộc vào loại phim và năng lượng bức xạ Phim nhanh thường

có hệ số phim thấp hơn phim chậm Cùng một loại phim, hệ số phim sẽ khác nhau đối với bức xạ năng lượng khác nhau Ví dụ phim Agfa D7 có hệ số phim đối với nguồn Ir - 192 là 1,4 R, trong khi với nguồn Co - 60 (năng lượng cao hơn) là 2,8

R

Trong thực tế, người ta hay dùng khái niệm hệ số phim tương đối Hệ số phim tương đối là tỷ số giữa hệ số phim của loại phim đó so với hệ số phim của một phim xác định Bảng dưới đây giới thiệu hệ số phim tương đối của một số loại phim STRUCTURIX thuộc hãng Agfa - Gevaert (So với phim D7) và Gradient G2.0 (độ tương phản của phim ở độ đen 2.0) của các phim đó

Chú ý: Các phim chậm thường có độ tương phản và độ phân giải cao hơn, do

đó trong lĩnh vực kiểm tra các mối hàn hoặc các vết nứt nhỏ, người ta thường dùng các phim D2, D3, D4 hoặc D5

I.3.2.8 Các yếu tố ảnh hưởng đến các đặc trưng của phim

Độ mờ của phim tăng lên khi tăng thời gian hiện

Tốc độ của phim (được xác định bởi vị trí của đường cong đặc trưng theo trục log giá trị của liều chiếu) tăng lên khi tăng thời gian hiện

Độ tương phản của phim (được xác định bởi độ dốc của đường cong đặc trưng) tăng lên khi tăng thời gian hiện

Độ hạt của ảnh chụp bức xạ tăng lên khi tăng thời gian hiện Xem xét kỹ những ảnh hưởng nói trên thời gian chuẩn nằm trong khoảng 4 – 6 phút ở nhiệt độ 200C cho các loại thuốc hiện khác nhau

Độ tương phản của phim tăng khi độ đen tăng lên dọc theo phần đường thẳng tuyến tính trên đường cong đặc trưng

Độ đen có sẵn trong phim, tuổi phim và những điều kiện trong quá trình thực hiện chụp ảnh hưởng đến độ mờ của phim

I.3.3 Phân loại phim chụp ảnh bức xạ

Dựa vào cách sử dụng thì phim dùng trong chụp ảnh bức xạ công nghiệp được chia thành 3 nhóm:

Loại phim sử dụng với màn tăng cường bằng muối: có khả năng ghi nhận được ảnh chụp bức xạ với liều chiếu nhỏ nhất

Loại phim trực tiếp: dùng trực tiếp hoặc dùng với màn tăng cường bằng chì Một số trong những loại phim này cũng có thể sử dụng được cùng với màn tăng cường bằng kim loại huỳnh quang

Loại phim dùng với màn tăng cường bằng kim loại huỳnh quang

Dựa vào tốc độ phim, độ hạt và độ tương phản thì phim dùng trong chụp ảnh bức xạ công nghiệp được chia làm 4 loại:

Bảng 1.2 Phân loại phim chụp ảnh bức xạ

Loại

Độ tương phản

1

Dùng cho phép kiểm tra đặc biệt, dùng điện áp cao và chụp kim loại nhẹ và hợp kim của chúng

Rất chậm

Cực

2

Dùng để chụp những kim loại nhẹ với số KV thấp hơn và

những phần kim loại nặng với 1- 2MV

3

Tốc độ cao nhất thích hợp khi những tia gamma hoặc tia X năng lượng cao được sử dụng trực tiếp hoặc có màn chì

Trung bình

Trung bình

Trung bình

4

Tốc độ cao nhất và độ tương phản cao khi sử dụng với màn tăng cường huỳnh quang Độ tương phản thấp hơn khi sử dụng trực tiếp hoặc với màn chì

Nhanh Trung

bình

Trung bình

[3]

I.3.4 Kỹ thuật xử lý phim

Sau khi chụp ảnh bức xạ, ảnh ẩn của đối tượng chụp đã hình thành trên phim Mục đích của quá trình xử lý phim là biến ảnh ẩn chưa nhìn thấy thành ảnh nhìn thấy được và có thể bảo quản lâu dài

Quá trình xử lý phim gồm 6 bước sau:

1) Chuẩn bị trước khi xử lý phim

2) Hiện ảnh (tạo ra ảnh nhìn thấy)

3) Rửa trung gian

4) Hãm ảnh (loại bỏ các tinh thể halogen thừa)

5) Rửa nước (Loại bỏ nước hãm thừa)

6) Phơi hoặc sấy khô (loại bỏ nước thừa)

I.3.4.1 Chuẩn bị trước khi xử lý

1) Kiểm tra buồng tối

Phim được xử lý trong buồng tối Trước khi sử dụng buồng tối cần kiểm tra độ

an toàn của ánh sáng trong buồng tối đối với phim Việc kiểm tra cần tiến hành bằng cách đặt một vật dụng nào đó (ví dụ thước kẻ, bút viết, ) lên một tấm phim

để ngỏ Sau 10 phút tráng phim, nếu trên phim xuất hiện vật dụng thì cần che chắn lại buồng tối để ánh sáng không lọt vào

Có bảng tra cứu thời gian và nhiệt độ xử lý phim do nhà sản xuất cung cấp

AgNO + KBr → KNO + AgBr

Thuốc hiện là chất cung cấp electron cho phản ứng khử

Khi bị chiếu xạ có một hàng rào ion âm Br- xung quanh tinh thể AgBr vì thế các electron từ thuốc hiện không thể xuyên qua hàng rào vào tinh thể do lực đẩy tĩnh điện

Khi tinh thể bị chiếu xạ, xuất hiện các tâm hiện, các tâm này tạo ra các điểm yếu trong hàng rào ion Br-, nhờ đó electron có thể lọt vào tinh thể tham gia phản ứng khử ion bạc để tạo ra bạc kim loại dươí dạng các điểm tối: e−+ Ag+ → Ag

Thành phần của thuốc hiện

Mỗi loại thuốc hiện thường gồm từ các chất sau:

Chất hiện: 3 loại chất hiện thường dùng là Metol, Hydroqninone và Phenidone Người ta có thể kết hợp các chất hiện, Ví dụ: Metol - Hydroqninone, Hydroqninone - Phenidone Chất hiện là chất cung cấp e- cho phản ứng khử Chất tăng tốc: Chât tăng tốc thường là chất có hoạt tính kiềm, chẳng hạn Na2CO3, NaOH, K2CO3, KOH, Độ kiềm cao thúc đấy sự giải phóng e- khỏi thuốc hiện trong một thời gian ngắn, nhờ đó ảnh có độ tương phản cao

Chất bảo quản: các dung dịch thuốc hiện thường bị oxi hoá trong môi trường không khí làm thuốc dễ bị thoái hoá Để làm chậm tốc độ oxi hoá, kéo dài thời gian sử dụng, người ta dùng các chất bảo quản, phổ biến nhất là Na2SO3 hoặc K2SO3

Chất hạn chế hay chất chống nhiễu: Thuốc hiện có khả năng khử các hạt AgBr chưa bị chiếu xạ, đó là hiện tượng tạo nền phông nhiễu Để khắc phục hiện tượng này, người ta dùng chất hạn chế hay chất chống nhiễu Nhờ chất này quá trình tạo nhiễu diễn ra chậm hơn nhiều so với quá trình tạo ảnh Các muối tan của Br, chẳng hạn KBr, với nồng độ 5g/lít thường được dùng làm chất chống nhiễu

Quan hệ thời gian - nhiệt độ

Mối loại thuốc hiện thường có bảng chỉ dẫn mối quan hệ giữa nhiệt độ của thuốc hiện và thời gian hiện ảnh Trong trường hợp không có bảng chỉ dẫn có thể dùng bảng sau đây:

Bảng 1.3 Quan hệ thời gian - nhiệt độ hiện ảnh

Nhiệt độ, oC 18 20 22 24 26 28 30 Thời gian, phút 6 5 4 3,5 3 2,5 2

Chú ý: Nhiệt độ thuốc hiện không nên để thấp dưới 18oC hoặc trên 30oC Giũ phim

Sau khi hiện, phim được giũ trong bồn nước lưu thông trong thời gian khoảng

2 - 3 phút để loại các chất hiện còn thừa bám trên phim Người ta có thể dùng dung dịch axêtic 2 - 3% để giũ phim nhằm giảm thời gian giũ phim xuống còn 30 giây

Chú ý: Sau khi giũ xong cần nhanh chóng chuyển phim sang bồn hãm để tránh hiện tượng oxi hoá lớp bề mặt phim

I.3.4.3 Hãm phim

Hãm phim là quá trình cố định ảnh bằng cách chỉ giữ lại các hạt bạc kim loại tạo thành ảnh trên phim Trong quá trình hãm phim, các phân tử AgBr chưa được hiện trong phim sẽ được hoà trong chất hãm phim Chất hãm thường dùng là Na2S2O3 hoặc chất hãm nhanh (NH4)2S2O3 Dung dịch của chúng nhanh chóng hoà tan AgBr còn lại trên phim Ngoài chất hãm người ta còn sử dụng một số chất phụ gia như axit axêtic để dung hoà các vết thuốc còn lại và Na2SO3 để ngăn chặn

sự phân huỷ lưu huỳnh và tái tạo chất hãm theo phản ứng:

Na2SO3 + S -> Na2S2O3 Thời gian phim lưu trong bồn hãm khoảng 10 phút Trường hợp dùng thuốc hãm nhanh, thời gian này có thể giảm xuống còn khoảng 2 - 3 phút

Nhiệt độ của bồn hãm tương tự như nhiệt độ của bồn hiện hoặc bồn giũ

I.3.4.4 Rửa nước

Sau khi hãm, phim mang theo một số hoá chất từ bồn hãm Các hoá chất này nếu lưu lại trên phim sẽ làm phim biến mầu và mờ dần theo thời gian Để khắc phục hiện tượng này, phim cần rửa sạch trong bồn nước lưu thông Thời gian rửa phụ thuộc vào nhiệt độ của nước:

Nhiệt độ 25oC, thời gian rửa khoảng 20 phút

Nhiệt độ 28oC, thời gian rửa khoảng 15 phút

Nhiệt độ 30oC, thời gian rửa khoảng 10 phút

Chú ý: Không rửa nước ở nhiệt độ quá thấp (dưới 15oC); khi đó các hoá chất khó được rửa sạch hết; hoặc ở nhiệt độ quá cao (trên 40oC); khi đó chất nhũ tương

có thể bị biến dạng

I.3.4.5 Làm khô

Phim trước khi đem bảo quản hoặc khảo sát cần được làm khô Trước khi làm khô, phim có thể nhúng vào dung dịch làm khô khoảng 30 giây sau đó được đưa vào máy xấy trong vòng 1 - 1,5 phút

Chú ý: Trường hợp không có máy xấy, có thể treo phim để phim khô tự nhiên

I.4 Chỉ thị chất lượng ảnh

I.4.1 Độ nhạy phát hiện khuyết tật [1]

Độ nhạy được định nghĩa bằng công thức sau:

Sf = Kích thước của khuyết tật nhỏ nhất có thể phát hiện được

Bề dày mẫu vật x100% (1.4) Đây là một công thức lý thuyết, nhưng không thực tế vì độ nhạy của quá trình phát hiện khuyết tật là một hàm phức tạp của các biến số: kích thước, hình dạng,

vị trí và hệ số hấp thụ tuyến tính của khuyết tật, loại phim được sử dụng, độ đen của hình ảnh nhận được Nên không thể tính hoặc tìm độ nhạy của quá trình phát hiện khuyết tật Tuy nhiên độ nhạy của ảnh chụp bức xạ chính là độ nhạy của quá trình phát hiện ra khuyết tật nên ta có thể sử dụng các chỉ thị chất lượng ảnh IQI

để gián tiếp chỉ khả năng phát hiện khuyết tật hoặc sự thay đổi bề dày trong mẫu vật kiểm tra

I.4.2 Độ nhạy của ảnh chụp bức xạ

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

đó, nó đo được 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 tỉ lệ phần trăm của bề dày tổng cộng

Độ nhạy của chụp ảnh bức xạ được đánh giá bởi công thức:

độ 𝑛ℎạ𝑦 𝑐ủ𝑎 𝑐ℎụ𝑝 ả𝑛ℎ 𝑏ứ𝑐 𝑥ạ =

𝑘í𝑐ℎ 𝑡ℎướ𝑐 𝑑â𝑦, 𝑙ỗ, 𝑏ậ𝑐 𝑛ℎỏ 𝑛ℎấ𝑡 𝑛ℎì𝑛 𝑡ℎấ𝑦 đượ𝑐

𝑏ề 𝑑à𝑦 𝑚ẫ𝑢 𝑣ậ𝑡 × 100%

Độ nhạy hay chất lượng ảnh chụp phụ thuộc vào độ nét và độ tương phản của ảnh Các yếu tố ảnh hưởng tới độ nét và độ tương phản được liệt kê trong bảng 1.1 dưới đây: