2.2.1. Phương pháp xác định định mức độ an toàn của trang bị bảo hộ cản xạ
Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm:
- Máy phát tia X: VALIGIA MHF ( Model: 10312702)
Rate/Mains: 110/230 V ~
Frequenza/Frequency: 50/60
Potenza/Power: 1.3 kVA
- Đầu dò đo ở trƣờng năng lƣợng thấp: máy Thermo mã hiệu FH 40 G-L:
Trƣờng đo là10 nSv/h – 100 mSv/h.
Trƣờng điện áp là 36 keV – 1.3 MeV.
Hình 2.4 - Máy phát tia X Hình 2.5 - Máy Thermo
Bố trí thí nghiệm:
Bố trí thí nghiệm theo tiêu chuẩn IEC 1331 – 1: 1994 [13].
- Phƣơng pháp hình học chùm tia rộng đƣợc bố trí theo Hình 2.6. - Phƣơng pháp hình học chùm tia hẹp đƣợc bố trí theo Hình 2.7.
Vị trí đầu dò đƣợc xác định theo Bảng 2.1:
Bảng 2.1 - Bảng xác định vị trí đầu dò
w a b
700 mm 50 mm 50 mm
Trong đó:
- a: là khoảng cách từ bề mặt mẫu thử đến tiêu điểm chuẩn của đầu dò tại vị trí trung tâm của chùm tia hẹp.
- b: là khoảng cách từ bề mặt mẫu thử đến tiêu điểm chuẩn của đầu dò tại vị trí trung tâm của chùm tia rộng.
- w: là khoảng cách giữa tiêu điểm chuẩn của đầu dò và bất kỳ đối tƣợng liền kề nào hoặc bề mặt tƣờng từ nguồn bức xạ.
Đại lƣợng cần đo:
Đại lƣợng cần đo là các giá trị AIR KERMA
Phƣơng pháp xác định hiệu quả cản xạ của vật liệu
Hiệu quả cản xạ của vật liệu đƣợc xác định bao gồm: hiệu quả cản xạ chùm tia rộng và hiệu quả cản xạ chùm tia hẹp của vật liệu.
Chuẩn bị mẫu:
Thí nghiệm đo để xác định hiệu quả cản xạ của vật liệu đƣợc tiến hành trực tiếp trên sản phẩm tại 5 vị trí: ngực, bụng, sinh dục, đùi trái, đùi phải. Đƣờng kính vùng cần đo tại mỗi vị trí với chùm tia rộng là 200 mm, với chùm tia hẹp là 20 mm. Vị trí đo đƣợc quy ƣớc nhƣ Bảng 2.2.
Bảng 2.2 - Bảng quy ƣớc vị trí xác định hiệu quả cản xạ của vật liệu trên sản phẩm
Vị trí Ngực Bụng Sinh dục Đùi phải Đùi trái
Hình 2.8 - Vị trí đo xác định hiệu quả cản xạ chùm tia rộng
của vật liệu
Hình 2.9 - Vị trí đo xác định hiệu quả cản xạ chùm tia hẹp
của vật liệu
Phương pháp đo:
Để xác định hiệu quả cản xạ chùm tia rộng của vật liệu ta tiến hành đo giá trị AIR KERMA trong chùm tia rộng khi có và không có vật liệu cản xạ.
Để xác định hiệu quả cản xạ chùm tia hẹp của vật liệu ta tiến hành đo giá trị AIR KERMA trong chùm tia hẹp khi có và không có vật liệu cản xạ.
Thời gian đo với mỗi phép đo là 1 phút. Tiến hành đo tại các vị trí đã xác định, mỗi vị trí đƣợc đo ở 2 mức điện áp 80 kV và 100 kV. Một phép đo đƣợc thực hiện 3 lần để lấy giá trị trung bình.
Tính kết quả:
Hiệu quả cản xạ [17] tại mỗi vị trí đƣợc xác định theo công thức:
Sl = 100.(K0- Kl)/K0 (%) (2.1) Se = 100.(K0- Ke)/K0 (%) (2.2)
Trong đó:
- Sl là hiệu quả cản xạ đối với chùm tia rộng. - Se là hiệu quả cản xạ đối với chùm tia hẹp.
- Kl là giá trị AIR KERMA trong chùm tia rộng khi có vật liệu cản xạ. - Ke là giá trị AIR KERMA trong chùm tia hẹp khi có vật liệu cản xạ.
- K0 là giá trị AIR KERMA trong chùm tia rộng/chùm tia hẹp khi không có vật liệu cản xạ.
Hiệu quả cản xạ của vật liệu tại mỗi mức điện áp đƣợc xác định bằng giá trị trung bình hiệu quả cản xạ tại 5 vị trí xác định ở mức điện áp đó.
Phƣơng pháp xác định ảnh hƣởng đƣờng may đến khả năng bảo vệ của sản phẩm
Chuẩn bị mẫu:
Thí nghiệm xác định ảnh hƣởng của đƣờng may đến khả năng bảo vệ của sản phẩm đƣợc tiến hành trên sản phẩm tại vị trí đƣờng ráp miếng đai dán vào thân trƣớc áo. Ba cặp vị trí đƣợc xác định dọc theo đƣờng may, 3 vị trí trên đƣờng may và 3 vị trí không có đƣờng may nằm lền kề để đảm bảo đƣợc tính đồng nhất của vật liệu ứng với từng cặp điểm đƣợc xét. Đƣờng kính vùng đo trên mẫu là 10 mm. Vị trí đo đƣợc quy ƣớc theo Bảng 2.3.
Bảng 2.3 - Bảng quy ƣớc mẫu đo xác định ảnh hƣởng của đƣờng may theo vị trí đến hiệu quả bảo vệ của sản phẩm
Vị trí đƣờng may Vị trí không có đƣờng may
1 2 3 1’ 2’ 3’
Hình 2.10 - Vị trí đo xác định ảnh hƣởng của đƣờng may đến hiệu quả bảo vệ của sản phẩm
Phương pháp đo:
Để xác định ảnh hƣởng của đƣờng may đến khả năng bảo vệ của sản phẩm, ta tiến hành đo giá trị AIR KERMA trong chùm tia hẹp khi có vật liệu cản xạ tại 3 vị trí đƣờng may và 3 vị trí liền kề trên sản phẩm (không có đƣờng may).
Đo ở mức điện áp 100 kV, mỗi một phép đo đƣợc thực hiện 5 lần để lấy giá trị trung bình, thời gian đo với mỗi phép đo là 1 phút.
Tính kết quả:
Để xem xét mức độ ảnh hƣởng của đƣờng may đến khả năng bảo vệ của sản phẩm ta xác định hiệu quả cản xạ tại vị trí có đƣờng may và vị trí không có đƣờng may dựa theo công thức (2.2).
Hiệu quả bảo vệ của sản phẩm [17] tại vị trí có đƣờng may so với không có đƣờng may đƣợc xác định theo công thức:
100 ' S S P (%) (2.3) Trong đó:
- P (protective effect): hiệu quả bảo vệ của sản phẩm tại vị trí có đƣờng may so với vị trí không có đƣờng may.
- S, S’ (shielding effect): hiệu quả cản xạ của vật liệu tại vị trí có đƣờng may và vị trí không có đƣờng may
Phƣơng pháp xác định tƣơng đƣơng chì của vật liệu
Tƣơng đƣơng chì của vật liệu bảo hộ cản xạ đƣợc xác định dựa theo tiêu chuẩn IEC 1331 – 1 : 1994 [13].
Chuẩn bị mẫu:
Thí nghiệm đo để xác định tƣơng đƣơng chì đƣợc tiến hành đo trên những tấm chì mẫu có độ dày lần lƣợt là 0.1 mm, 0.125 mm, 0.2 mm, 0.25 mm, 0.3 mm, 0.325 mm, 0.35 mm, 0.4 mm, 0,5 mm, 0,7 mm, 1 mm. Đƣờng kính khu vực đo trên chì mẫu là 20 mm.
0.1 mm x 4 0.125 mm x 2 0.35 mm 0.5 mm
Hình 2.11 - Chì mẫu
Phương pháp đo:
Để xác định tƣơng đƣơng chì của vật liệu ta xác định giá trị AIR KERMA trong chùm tia hẹp khi có tấm chì mẫu và so sánh với giá trị AIR KERMA trong chùm tia hẹp khi có vật liệu cản xạ đã đƣợc xác định ở phần “Phƣơng pháp xác định hiệu quả cản xạ của vật liệu” để xác định tƣơng đƣơng chì ở từng vị trí.
Thời gian đo với mỗi phép đo là 1 phút. Tiến hành đo tại các vị trí đã xác định, mỗi vị trí đƣợc đo ở 2 mức điện áp 80 kV và 100 kV. Một phép đo đƣợc thực hiện 5 lần để lấy giá trị trung bình.
Tính kết quả:
Tƣơng đƣơng chì của sản phẩm ở từng mức điện áp đƣợc xác định bằng giá trị tƣơng đƣơng chì trung bình ở năm vị trí tại mức điện áp đó.
Phƣơng pháp xác định độ không đồng nhất về tính chất của vật liệu bảo hộ cản xạ
Độ không đồng nhất về tính chất của vật liệu bảo hộ cản xạ đƣợc xác định dựa theo tiêu chuẩn IEC 1331 – 1 : 1994 [13].
Chuẩn bị mẫu:
Thí nghiệm đo để xác định độ không đồng nhất của vật liệu đƣợc tiến hành trên sản phẩm và trên tấm chì mẫu.
10 vị trí dọc theo trục đối xứng đƣợc xác định trên thân trƣớc sản phẩm, mỗi vị trí cách nhau 9 cm. Đƣờng kính khu vực đo trên áo mẫu là 10 mm.
Hình 2.12 - Vị trí đo xác định độ không đồng nhất về tính chất của vật liệu bảo hộ cản xạ - Chì mẫu có độ dày lần lƣợt là 0.1 mm, 0.125 mm, 0.2 mm, 0.25 mm, 0.3 mm, 0.325 mm, 0.35 mm, 0.4 mm, 0,5 mm, 0,7 mm, 1 mm. Đƣờng kính khu vực đo trên chì mẫu là 10 mm. Phương pháp đo:
Để xác định độ không đồng nhất về tính chất của vật liệu ta tiến hành đo giá trị AIR KERMA trong chùm tia hẹp khi có vật liệu cản xạ. Dựa trên kết quả đo giá trị AIR KERMA trong chùm tia hẹp khi có tấm chì mẫu để suy ra tƣơng đƣơng chì ở từng vị trí trên sản phẩm.
Trên sản phẩm: tiến hành đo từng vị trí, mỗi vị trí chỉ đo ở một mức điện áp 100 kV. Mỗi phép đo đƣợc thực hiện 3 lần để lấy giá trị trung bình, thời gian đo với mỗi phép đo là 1 phút.
Trên chì mẫu: với từng độ dày chì tiến hành đo 1 vị trí, đo ở mức điện áp 100 kV. Mỗi phép đo đƣợc thực hiện 5 lần để lấy giá trị trung bình, thời gian đo với mỗi phép đo là 1 phút.
Tính kết quả:
Độ không đồng nhất về tính chất vật liệu V đƣợc xác định theo công thức:
max
i
V (2.4) Trong đó:
- i là tƣơng đƣơng chì tại vị trí i
- là tƣơng đƣơng chì trung bình: n
i i
n 1
2.2.2. Phương pháp xác định đặc tính cơ lý của trang bị bảo hộ cản xạ
Phƣơng pháp xác định độ bền kéo đứt và độ dãn dài khi đứt của vật liệu cản xạ
Độ bền kéo đứt và độ dãn dài khi đứt đƣợc xác định theo TCVN 4509 : 2006 Xác định các tính chất ứng suất dãn dài khi kéo [5].
Thiết bị, dụng cụ:
Máy kéo đứt đa năng RTC 1250A:
Khả năng chịu lực lớn nhất: 5 kN (kgf) Bề rộng mẫu (mm): 420
Tốc độ dịch chuyển (mm/s): 0.05 – 1000 (18 speeds) Độ chính xác dịch chuyển: ± 0.02%
Hình 2.13 - Máy kéo đứt đa năng RTC 1250A
Chuẩn bị mẫu:
Mẫu thử hình quả tạ có kích thƣớc và hình dáng nhƣ Hình 2.14:
Trong đó:
- l3: chiều dài tổng thể: 70 mm
- l1: chiều dài phần hẹp song song: 12 ± 0.5 (mm) - b2: chiều rộng đầu khuôn: 6 ± 0.5 (mm)
- b1: chiều rộng phần hẹp: 2 ± 0.1 (mm) - h: độ dày: 1 ± 0.1 (mm)
Số lƣợng mẫu thử: 5
Hình 2.15 - Mẫu kéo đứt theo hƣớng dọc và hƣớng ngang của vật liệu cản xạ
Phương pháp đo:
Đặt mẫu thử vào máy thử kéo, đảm bảo rằng các đầu mẫu đƣợc kẹp đối xứng sao cho sức căng phân bố đồng đều trên toàn bộ mặt cắt ngang. Khởi động máy và giám sát liên tục sự thay đổi chiều dài thử và lực trong suốt phép thử với độ chính xác ± 2%.
Tốc độ danh nghĩa di chuyển của kẹp phải là 25 mm/phút. Khoảng cách giữa hai hàm kẹp là 20 mm.
Tính kết quả:
Cƣờng độ kéo TS, biểu thị bằng megapascal, đƣợc tính theo công thức:
Wt F
TS m (2.5) Độ dãn dài khi đứt Eb, biểu thị bằng phần trăm, đƣợc tính theo công thức: 0 0 100 L L L E b b (2.6) Trong đó: - Fm là lực lớn nhất ghi đƣợc, tính bằng niutơn. - L0 là chiều dài thử ban đầu, tính bằng milimét. - Lb là chiều dài thử tại điểm đứt, tính bằng milimét. - t là chiều dày của chiều dài thử, tính bằng milimet. - W là chiều rộng phần hẹp của khuôn, tính bằng milimet.
Độ cứng của lớp vật liệu cản xạ
Độ cứng của vật liệu cản xạ đƣợc xác định theo TCVN 1595 – 1: 2007 Xác định độ cứng ấn lõm – Phần 1: Phƣơng pháp sử dụng thiết bị đo độ cứng [6]. Thiết bị đo độ cứng thang A.
Thiết bị, dụng cụ:
Thiết bị đo độ cứng Shore thang A, do Cộng Hòa Liên Bang Đức sản xuất.
Mẫu thử:
Mẫu thử có chiều dày mẫu thử ít nhất 6 mm, do vật liệu cản xạ tƣơng đối mỏng (1 mm) do đó để đạt đƣợc chiều dày cần đo ta phải xếp chồng 6 lớp. Các kích thƣớc khác nhau của bề mặt mẫu thử phải đủ để có thể đo các cạnh bất kỳ ít nhất 12 mm.
Bề mặt mẫu thử phải thẳng và song song trên một diện tích vừa đủ để cho mặt ép tiếp xúc với mẫu thử trong phạm vi bán kính ít nhất 6 mm.
Số lƣợng mẫu thử: 3
Hình 2.18 - Mẫu thử độ cứng
Điều hoà:
Các mẫu thử phải đƣợc điều hòa ngay trƣớc khi thử nghiệm trong thời gian tối thiểu 1 giờ ở nhiệt độ tiêu chuẩn phòng thí nghiệm. Phải sử dụng nhiệt độ giống nhau trong suốt phép thử.
Phương pháp đo:
Đặt mẫu thử trên bề mặt phẳng, cứng. Áp mặt ép lên mẫu thử hoặc ngƣợc lại càng nhanh càng tốt, không đột ngột, đảm bảo rằng mũi ấn vuông góc với bề mặt mẫu thử. Thời gian thử là 3 s.
Làm 5 phép đo độ cứng ở các vị trí khác nhau trên mỗi mẫu thử cách nhau ít nhất 6 mm và xác định giá trị trung bình.
Tính kết quả:
Độ cứng của vật liệu cản xạ đƣợc xác định bằng giá trị độ cứng trung bình của 3 mẫu thử.
CHƢƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN 3.1. Kết quả nghiên cứu
3.1.1. Kết quả nghiên cứu mức độ an toàn của trang bị bảo hộ cản xạ
Kết quả giá trị AIR KERMA chùm tia rộng (200 mm) và chùm tia hẹp (20 mm) khi có và không có vật liệu ở hai mức điện áp 80 kV và 100 kV đƣợc trình bày chi tiết từ Bảng 3.1 đến Bảng 3.6.
Bảng 3.1 - Bảng giá trị AIR KERMA chùm tia rộng khi có vật liệu cản xạ tại mức điện áp 80 kV Lần đo Vị trí đo 1 2 3 4 5 AIR KERMA l K (mSv/giờ) 1 16.5 17.8 17.9 19.4 19.1 2 16.8 17.7 17.8 19.6 19 3 16.6 17.9 17.6 19.4 19.5 TB 16.63 17.8 17.77 19.47 19.2
Bảng 3.2 - Bảng giá trị AIR KERMA chùm tia rộng khi có vật liệu cản xạ tại mức điện áp 100 kV
Lần đo
Vị trí đo
1 2 3 4 5
AIR KERMA Kl (mSv/giờ)
1 53.6 57.4 56.1 61.8 61.3
2 53.1 58.3 57 62.3 61.7
3 53.9 57.8 57.4 62.5 61.2
Bảng 3.3 - Bảng giá trị AIR KERMA chùm tia rộng khi không có vật liệu cản xạ tại 2 mức điện áp 80 kV và 100 kV Lần đo Điện áp 80kV 100kV
AIR KERMA Kl (mSv/giờ)
1 320.78 860.84
2 322.34 868.34
3 316.98 891.00
TB 320.03 856.73
Bảng 3.4 - Bảng giá trị AIR KERMA chùm tia hẹp (20 mm) khi có vật liệu cản xạ tại mức điện áp 80 kV
Lần đo
Vị trí đo
1 2 3 4 5
AIR KERMA Ke (mSv/giờ)
1 4.76 3.7 4.38 4.92 4.92
2 4.86 3.61 4.43 5.02 4.88
3 4.71 3.56 4.48 4.95 4.95
Bảng 3.5 - Bảng giá trị AIR KERMA chùm tia hẹp (20 mm) khi có vật liệu cản xạ tại mức điện áp 100 kV Lần đo Vị trí đo 1 2 3 4 5
AIR KERMA Ke (mSv/giờ)
1 14.5 10.9 13.5 15.3 15.3
2 15 11.2 13.7 15.4 15.1
3 15.3 10.9 13.6 15.2 15.2
TB 14.93 11.00 13.60 15.30 15.20
Bảng 3.6 - Bảng giá trị AIR KERMA trong chùm tia hẹp (20 mm) khi không có vật liệu cản xạ tại 2 mức điện áp 80 kV và 100 kV
Lần đo
Điện áp
80kV 100kV
AIR KERMA Ke (mSv/giờ)
1 67.98 122.19
2 67.02 121.49
3 67.53 121.07
TB 67.51 121.58
Kết quả giá trị AIR KERMA chùm tia hẹp (10 mm) ở vị trí đƣờng may và không có đƣờng may tại điện áp 100 kV đƣợc trình bày chi tiết ở Bảng 3.7 và Bảng 3.8.
Bảng 3.7 - Bảng giá trị AIR KERMA trong chùm tia hẹp (10 mm) tại vị trí đƣờng may ở mức điện áp 100 kV
Lần đo
Vị trí
1 2 3
AIR KERMA Ke (mSv/giờ)
1 3.35 3.42 4.61 2 3.55 3.48 4.57 3 3.42 3.57 4.65 4 3.46 3.39 4.54 5 3.57 3.45 4.48 TB 3.47 3.462 4.57
Bảng 3.8 - Bảng giá trị AIR KERMA trong chùm tia hẹp (10 mm) tại vị trí không