工業(yè)X射線探傷機(jī)的研究進(jìn)展

在工業(yè)探傷上，X射線的產(chǎn)生是利用X射線管中高速度電子去撞擊陽(yáng)極靶，電子運(yùn)動(dòng)突然被陽(yáng)極靶制止，其動(dòng)能大部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，一小部分變?yōu)閄射線能。X射線管是用來(lái)產(chǎn)生X射線的一種真空二極管。其陰極（燈絲）用來(lái)產(chǎn)生熱電子。在陽(yáng)極與陰極間加高壓電，電子由于陽(yáng)*電位的吸引，即以高速向陽(yáng)極靶撞擊，從而產(chǎn)生X射線。X射線管中電子的高速運(yùn)動(dòng)是利用陽(yáng)、陰極間的高電壓形成的。X射線管兩級(jí)的高電壓是由于高壓發(fā)生器（主要由高壓變壓器等組成）供給的。高壓發(fā)生器一般要浸在絕緣油里工作。目前工業(yè)上采用的X射線機(jī)zui大為420千伏。如欲獲得高能X射線可采用加速器，在探傷上應(yīng)用直線加速器越來(lái)越多。

• 工業(yè)X射線探傷機(jī)加速器的趨勢(shì)分析

zui近十多年來(lái)，世界上射線探傷機(jī)加速器的發(fā)展十分迅速。一方面工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家擁有的探傷加速器臺(tái)數(shù)迅增，另一方是探傷機(jī)加速器的性能，特別是在小型化和可靠性方面，也取得了顯著地進(jìn)展。已由過(guò)去的好幾噸重減輕到幾百公斤，甚至只有幾十公斤，某些小型駐波電子直線加速器可以可靠地工作十年以上。一般探傷加速器，包括高壓加速器（分共振變壓器和靜電加速器）、電子感應(yīng)加速器、電子直線加速器和電子迥轉(zhuǎn)加速器四種。目前，已被電子直線加速器所取代。當(dāng)前世界上主要探傷加速器已系列化、商品化，特別是電子直線加速器，在高能射線探傷的電子能量范圍內(nèi)，可輸出很強(qiáng)的X射線，已能滿足一般探傷的需要，故已基本定型。探傷加速器的發(fā)展趨勢(shì)（已駐波電子直線加速器為代表），主要是完善和提高實(shí)用能力和性能，力爭(zhēng)把高靈敏度，高生產(chǎn)率，經(jīng)濟(jì)性和通用性有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，即趨向小型化、高可靠性，產(chǎn)壽命，低成本。

1. 小型化

zui近十多年來(lái)，小型化取得了重大發(fā)展。由于采用邊耦合的駐波電子直線加速器，是原來(lái)的行政電子直線加速器輻射源體積、重量級(jí)電源功率都分別減小了50%以上，另外，由于采用5cm或3cm隨波長(zhǎng)的微波功率代替了原來(lái)的10cm波源，其加速器的結(jié)構(gòu)尺寸變小，體積重量也減小。

1. 高可靠性長(zhǎng)壽命

影響使用壽命的主要因素是管內(nèi)真空、陰極及其熱電子；影響可靠性的主要因素是管子真空度、電路工作狀態(tài)、電子能量和輸出X射線強(qiáng)度的波動(dòng)。因此，采用了全金屬-陶瓷全密封的加速管結(jié)構(gòu)，通過(guò)高溫釬焊或氬弧焊等電真空工藝連接成不可拆卸的不漏氣的整體，并采用無(wú)油超高真空排氣技術(shù)和長(zhǎng)時(shí)間高溫烘烤工藝以*去氣排氣，采用固體電路或集成電路標(biāo)準(zhǔn)插件板。另外采用鎖相自動(dòng)頻率控制系統(tǒng)可以試磁控管的工作頻率總是等于（自動(dòng)跟蹤）加速管的諧振頻率，使機(jī)器處于*工作狀態(tài)，大大減小了有關(guān)性能的波動(dòng)，使可靠性提高。

1. 簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)降低成本

雖然邊耦合駐波加速結(jié)構(gòu)性能良好，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。目前，世界各國(guó)都力圖采用多種方案來(lái)簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)降低成本。日本三菱研究了單周期π模駐波加速結(jié)構(gòu)，但工作還不夠穩(wěn)定。

• X射線探傷機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)

1. 為了便于攜帶，就要求這類(lèi)探傷機(jī)向重量輕、體積小、使用可靠等方面發(fā)展，目前主要采用如下措施來(lái)減輕重量?？s小X射線管尺寸，如采用金屬陶瓷X射線管；僅在X射線發(fā)生器的放射線窗口附近局部襯鉛；在玻璃X射線管外殼上包裝特殊皺紋紙，可提高可靠性，但缺點(diǎn)是影響散熱，X射線發(fā)生器內(nèi)充以六氟化硫等氣體代替變壓器油。提高高壓變壓器的工作頻率，來(lái)提高X射線管的工作頻率，而減輕高壓變壓器的重量。目前一般把工作頻率從50-60Hz提高到400-800Hz，也有將一般工頻電源通過(guò)操縱臺(tái)變換成矩形脈沖波后加給高壓變壓器，利用脈沖波的多次諧振可相當(dāng)于提高頻率，可以減輕高壓變壓器繞組的尺寸大為縮小，并根據(jù)要求來(lái)選用壓片的數(shù)量，這樣X(jué)射線發(fā)生器的重量和體積大大減輕和縮小。采用上述措施改進(jìn)的X射線發(fā)生器，其重量顯著減小。對(duì)這類(lèi)X射線探傷機(jī)的操作臺(tái)一般都有半自動(dòng)曝光參數(shù)預(yù)選裝置，有的還有波形變換裝置，電路比較復(fù)雜。目前已用集成組件代替其復(fù)雜電路和大型部件，操縱臺(tái)的重量和體積都大大的減小，一般為10kg。為了提高其操縱臺(tái)的可靠性，目前對(duì)操縱臺(tái)采用優(yōu)化設(shè)計(jì)，使用微機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行控制和計(jì)量，大大提高了可靠性和準(zhǔn)確性。
2. 移動(dòng)式X射線探傷機(jī)

移動(dòng)式X射線探傷機(jī)主要向自動(dòng)化和高可靠性方向發(fā)展。目前我國(guó)已有50-40kV的定向和周向照射的系列化產(chǎn)品。為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和高可靠性，一般都采用了恒壓、穩(wěn)流和完善的保護(hù)裝置。采用插件控制，插件上規(guī)定了各種要求的曝光參數(shù)，插件被插入操縱臺(tái)插口上，并與機(jī)械手和傳送帶相配合，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、自動(dòng)檢查和分選。該公司還配有自動(dòng)取放膠片的機(jī)械手和打號(hào)機(jī)構(gòu)，并已制成了一種500mm×120mm×8mm的軟墊狀電離室，進(jìn)行自動(dòng)曝光，它的背面有厚度為1mm的鉛萡，以防外來(lái)射線。使用時(shí)放在被透照沖背面膠片外側(cè)，測(cè)量透照時(shí)透過(guò)膠片后的X射線的劑量，達(dá)到一定數(shù)值后即可自動(dòng)切斷X射線管電壓。這樣可以有效地控制曝光時(shí)間，保證底片黑度均勻。還可以根據(jù)被透射材料的品種和厚度，來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)管電壓。