工(gong)業(ye)X射線探傷(shang)機的發(fa)展

       在(zai)工(gong)業(ye)探傷(shang)上(shang)，x射線的產生(sheng)是(shi)利(li)用(yong)x射(she)線管(guan)中高(gao)速(su)度(du)電(dian)子(zi)去(qu)撞(zhuang)擊陽極靶(ba)，電(dian)子(zi)運(yun)動突然被陽極靶(ba)制(zhi)止(zhi)，其動(dong)能大(da)部(bu)分(fen)轉(zhuan)變(bian)為熱能，壹小部(bu)分(fen)轉(zhuan)變(bian)為x射(she)線能。x射線管(guan)是(shi)用(yong)來(lai)產(chan)生(sheng)x射線的壹種真空二(er)極管(guan)。其陰(yin)極(燈絲)用(yong)來(lai)產(chan)生(sheng)熱電(dian)子(zi)。在(zai)陽極與陰極(ji)間(jian)加高(gao)電(dian)壓，電(dian)子(zi)由(you)於陽*電(dian)位的吸引(yin)，即以(yi)高(gao)速(su)皮(pi)向(xiang)陽極靶(ba)撞(zhuang)擊，從而產(chan)生(sheng)x射線。x射線管(guan)中電(dian)子(zi)的高(gao)速(su)運(yun)動是(shi)利(li)用(yong)陽，陰極間的高(gao)電(dian)壓形成(cheng)的。x射線管(guan)兩極的高(gao)電(dian) 壓是(shi)由(you)高(gao)壓發(fa)生(sheng)器(qi)(主(zhu)要(yao)由高(gao)醫(yi)變(bian)壓器(qi)等(deng)組(zu)成(cheng))供給(gei)的。高(gao)壓發(fa)生(sheng)器(qi)壹般 要(yao)浸在絕緣油裏(li)工作(zuo)。目前工業(ye)上采用(yong)的x射線機zui大(da)為(wei)420千伏(fu)。如(ru)欲 獲得高(gao)能x射線可采用(yong)加速(su)器(qi)，在(zai)探傷(shang)上(shang)應用(yong)直(zhi)線加速(su)器(qi)越(yue)來(lai)越(yue)多。本 文(wen)主(zhu)要(yao)從x射(she)線探傷(shang)機的關鍵(jian)部(bu)件(jian)-加速(su)器(qi)發(fa)展趨勢(shi)及進程(cheng)入(ru)手(shou)，介紹 了(le)工業(ye)x射線探傷(shang)機的研究進(jin)展(zhan)。
       壹、工業(ye)x射線探傷(shang)機加速(su)器(qi)的趨勢(shi)分(fen)析(xi)
       zui近十(shi)多年(nian)來(lai)，世(shi)界(jie)上(shang)射線探傷(shang)加速(su)器(qi)的發(fa)展十(shi)分(fen)迅(xun)速(su)。壹方面(mian)工(gong) 業(ye)發(fa)達國家(jia)擁(yong)有的探傷(shang)加速(su)器(qi)臺(tai)數(shu)迅(xun)增，另(ling)壹方是(shi)探傷(shang)加速(su)器(qi)的性能， 特(te)別是(shi)在(zai)小(xiao)型(xing)化(hua)和(he)可(ke)靠(kao)性方面(mian)，也(ye)取得了(le)顯(xian)著(zhu)的進展。已由過(guo)去(qu)的好幾(ji) 噸(dun)重減(jian)輕(qing)到(dao)幾(ji)百(bai)公(gong)斤(jin)，甚(shen)至(zhi)只有幾(ji)十(shi)公(gong)斤(jin)，某些小型(xing)駐(zhu)波(bo)電(dian)子(zi)直(zhi)線加速(su)器(qi) 可(ke)以(yi)可(ke)靠(kao)地工(gong)作(zuo)十(shi)年以(yi)上(shang)。壹般探傷(shang)加速(su)器(qi)，包(bao)括高(gao)壓加速(su)器(qi)(分(fen)共(gong)振 變(bian)壓器(qi)和(he)靜電(dian)加速(su)器(qi))、電(dian)子(zi)感(gan)應加速(su)器(qi)、電(dian)子(zi)直(zhi)線加速(su)器(qi)和(he)電(dian)子(zi)迥轉(zhuan)加 速(su)器(qi)四(si)種。目前，已被電(dian)子(zi)直(zhi)線加速(su)器(qi)所(suo)取代。當前世界(jie)上主(zhu)要(yao)探傷(shang)加速(su) 器(qi)已系列化(hua)；商品(pin)化(hua)，特(te)別是(shi)電(dian)子(zi)直(zhi)線加速(su)器(qi)，在(zai)高(gao)能射線探傷(shang)的電(dian)子(zi) 能量範圍(wei)內(nei)，可輸(shu)出很強的x射線，已能滿(man)足壹般探傷(shang)的需(xu)要(yao)，故已基(ji)本 定(ding)型(xing)。探傷(shang)加速(su)器(qi)的發(fa)展趨勢(shi)(以(yi)駐(zhu)波(bo)電(dian)子(zi)直(zhi)線加速(su)器(qi)為(wei)代(dai)表(biao))，主(zhu)要(yao)是(shi) 完(wan)善(shan)和(he)提(ti)高(gao)實用(yong)能力和(he)性能，力爭(zheng)把高(gao)靈(ling)敏(min)度(du)，高(gao)生(sheng)產率(lv)，經(jing)濟(ji)性(xing)和(he)通(tong) 用(yong)性(xing)有機地結(jie)合起(qi)來(lai)，即趨向(xiang)小(xiao)型化(hua)、高(gao)可靠性，長壽(shou)命，低成(cheng)本。
      1、小型化(hua)
       zui近(jin)十(shi)多(duo)年來(lai)。小(xiao)型(xing)化(hua)取得了(le)重大(da)發(fa)展。由(you)於采用(yong)邊(bian)耦合的駐波電(dian) 子(zi)直(zhi)線加速(su)器(qi)，使原來(lai)的行政電(dian)子(zi)直(zhi)線加逮(dai)器(qi)輻(fu)射頭晦體(ti)積、重量及電(dian) 源功串都(dou)分(fen)別(bie)減小(xiao)了(le)50%以(yi)上(shang)，另(ling)外，由於采用(yong)5cm或(huo)3cm隨(sui)波長(chang)的微(wei)波(bo) 功率(lv)潦代(dai)替了(le)原來(lai)的10cm波源，其加速(su)器(qi)的結構尺(chi)寸(cun)變(bian)小，體(ti)積重量已 減小。如(ru)美(mei)國的Schonberg、Radiation公(gong)司用(yong)3cm磁(ci)控管(guan)、作微(wei)波(bo)源的 輕(qing)便(bian)可(ke)攜(xie)帶超(chao)小型(xing)探傷(shang)行波電(dian)子(zi)直(zhi)線加速(su)器(qi)的輻(fu)射頭重為(wei)61kg。
     2、高(gao)可靠性長壽(shou)命
      影(ying)響(xiang)使用(yong)壽(shou)命的主(zhu)要(yao)因素(su)是(shi)管(guan)內(nei)真空、陰極及其熱電(dian)子(zi)：影(ying)響(xiang)可(ke)靠(kao) 性(xing)的主(zhu)要(yao)因素(su)是(shi)管(guan)子(zi)真空度、電(dian)路(lu)工作(zuo)狀(zhuang)態、電(dian)子(zi)能量和輸(shu)出(chu)x射線強 度(du)的波動。因(yin)此，采用(yong)了(le)全金(jin)屬(shu)—陶(tao)瓷(ci)全密(mi)封的加速(su)管(guan)結構，通(tong)過(guo)高(gao)溫 釬焊或(huo)氬弧(hu)焊等(deng)電(dian)真空工藝(yi)連(lian)接(jie)成(cheng)不可(ke)拆(chai)卸(xie)的不漏(lou)氣(qi)的整體，並采用(yong) 無(wu)油(you)超(chao)高(gao)真空排氣(qi)技術(shu)和長(chang)時間高(gao)溫烘烤工藝(yi)以(yi)*去(qu)氣(qi)與排氣(qi)，采 用(yong)固(gu)體(ti)電(dian)路(lu)或集(ji)成(cheng)電(dian)路(lu)標(biao)準(zhun)插件(jian)板(ban)。另外采用(yong)鎖相(xiang)自動頻(pin)率(lv)控(kong)制(zhi)系(xi)統(tong) 可以(yi)使磁(ci)控管(guan)的工作頻(pin)率(lv)總是(shi)等(deng)於(自動跟(gen)蹤(zong))加速(su)管(guan)的諧振頻(pin)率(lv)，使機 器(qi)處(chu)於*工(gong)作狀(zhuang)態，大(da)大(da)減(jian)小了(le)有關性能的波動，使可靠(kao)性提高(gao)。為 了(le)提高(gao)壽(shou)命，選用(yong)了(le)長壽(shou)命的擴散型(xing)陽極及長壽(shou)命熱子(zi)，美(mei)國Varian公(gong) 司生(sheng)產的4Mev小型駐(zhu)波(bo)電(dian)子(zi)直(zhi)線加速(su)器(qi)，采用(yong)了(le)上述措(cuo)施，機器(qi)性(xing)能穩 定(ding)，操(cao)作簡(jian)便(bian)，工(gong)作可靠(kao)，停機檢(jian)修與正(zheng)常(chang)工(gong)作的時間比(bi)接(jie)近(jin)1：100，可(ke) 連(lian)續(xu)運(yun)行十年(nian)以(yi)上(shang)。
    3、簡(jian)化(hua)結(jie)構(gou)降低成(cheng)本

       雖(sui)然(ran)邊(bian)耦合駐(zhu)波加速(su)結(jie)構性能良好(hao)，但結構(gou)復雜。目前，世界(jie)各國 都(dou)力圖(tu)采用(yong)多(duo)種方案(an)來(lai)簡(jian)化(hua)結(jie)構(gou)降低成(cheng)本。日本三(san)菱研究(jiu)了(le)單周期(qi)π模(mo) 駐(zhu)波加速(su)結(jie)構，但效串還(hai)不太(tai)高(gao)，工作還(hai)不夠(gou)穩定(ding)，法(fa)國、加拿大(da)研(yan)究了(le) 雙(shuang)周期(qi)和三(san)周期(qi)軸(zhou)耦合駐(zhu)波加速(su)結(jie)構，把邊耦合加速(su)結(jie)構中的耦合腔(qiang) 又移(yi)回中(zhong)心軸(zhou)線上，井(jing)盡可能壓縮軸(zhou)向(xiang)長(chang)度，如(ru)法(fa)國的Neptueio探傷(shang)加 速(su)器(qi)就(jiu)是(shi)采用(yong)三(san)周期(qi)軸(zhou)耦合駐(zhu)波加速(su)結(jie)構，但效率(lv)略有下降。
      二(er)、x射線探傷(shang)機的發(fa)展趨勢(shi)
      1、攜(xie)帶式x射線探傷(shang)機
       為了(le)便於攜(xie)帶，就要(yao)求(qiu)這(zhe)類探傷(shang)機向(xiang)重量輕(qing)、體(ti)積小、使用(yong)可(ke)靠(kao)等(deng) 方(fang)面(mian)發(fa)展，目前主(zhu)要(yao)采用(yong)如(ru)下措(cuo)施(shi)來(lai)減(jian)輕(qing)重量。縮小(xiao)x射(she)線管(guan)尺寸，如(ru)采 用(yong)金(jin)屬(shu)陶(tao)瓷(ci)x射線管(guan)；僅在x射線發(fa)生(sheng)器(qi)的放射線窗(chuang)口附近(jin)局(ju)部(bu)襯(chen)鉛； 在玻(bo)璃X射線管(guan)外殼(ke)上包(bao)特(te)殊皺(zhou)紋紙(zhi)，可提高(gao)可靠性，但缺點是(shi)影(ying)響(xiang) 散(san)熱，x射(she)線發(fa)生(sheng)器(qi)內(nei)充(chong)以(yi)六(liu)氟化(hua)硫(liu)等(deng)氣(qi)體代(dai)替變(bian)壓器(qi)油(you)。提(ti)高(gao)高(gao)壓變(bian) 壓器(qi)的工作頻(pin)率(lv)，來(lai)提(ti)高(gao)x射線管(guan)的工作頻(pin)率(lv)，而減(jian)輕(qing)高(gao)壓變(bian)壓器(qi)的重 量。目前壹般把工作(zuo)頻(pin)率(lv)從(cong)50-60Hz提(ti)高(gao)到400-800Hz，也(ye)有將(jiang)壹般 工頻(pin)電(dian)源通(tong)過(guo)操(cao)縱臺(tai)變(bian)換(huan)成(cheng)矩(ju)形(xing)脈沖(chong)波後加給高(gao)壓變(bian)壓器(qi)，利(li)用(yong)脈沖(chong) 波的多次(ci)諧振(zhen)可相(xiang)當於提(ti)高(gao)頻(pin)率(lv)，可(ke)以(yi)減(jian)輕(qing)高(gao)壓變(bian)壓器(qi)的重量。現國外 已生(sheng)產壹種稱(cheng)為升壓片的器(qi)件(jian)，將(jiang)鐵心(xin)和(he)高(gao)壓變(bian)壓器(qi)繞(rao)組(zu)的尺寸大(da)為(wei) 縮小，並根(gen)據(ju)要(yao)求(qiu)來(lai)選(xuan)用(yong)升壓片的數(shu)量，這(zhe)樣(yang)x射線發(fa)生(sheng)器(qi)的重量和體(ti) 積大(da)大(da)減(jian)輕(qing)和(he)縮(suo)小(xiao)。采取上述措(cuo)施改(gai)進的x射線發(fa)生(sheng)器(qi)，其重量顯(xian)著(zhu)減 小。對(dui)這(zhe)類x射線探傷(shang)機的操(cao)縱臺(tai)的重量和可(ke)靠(kao)性也(ye)采取了(le)些措施(shi)，如(ru) 先前的x射線探傷(shang)機的操(cao)縱臺(tai)壹般都(dou)有半自動曝(pu)光參數(shu)預(yu)選(xuan)裝置(zhi)，有的 還(hai)有波形變(bian)換(huan)裝置(zhi)，電(dian)路(lu)較比(bi)復雜。目前已用(yong)集(ji)成(cheng)組(zu)件(jian)代替其復雜電(dian)路(lu) 和大(da)型(xing)部(bu)件(jian)，操(cao)縱臺(tai)的重量和體(ti)積都(dou)大(da)大(da)的減小，壹般為10kg。為了(le)提 高(gao)其操(cao)縱臺(tai)的可靠性(xing)，目前對(dui)操(cao)縱臺(tai)采用(yong)優化(hua)設計，使用(yong)微(wei)機系統(tong)進行 控制(zhi)和計量，大(da)大(da)提(ti)高(gao)了(le)可靠性(xing)和準(zhun)確(que)性。
      2、移(yi)動式(shi)x射線探傷(shang)機
      移(yi)動式(shi)x射線探傷(shang)機主(zhu)要(yao)向(xiang)自動化(hua)和(he)高(gao)可靠性方向(xiang)發(fa)展。目前我國 已有50—400kV的定(ding)向(xiang)和(he)周向(xiang)照(zhao)射的系列化(hua)產(chan)品(pin)。為(wei)了(le)實現自動化(hua)和(he)高(gao) 可靠性，壹般都(dou)采用(yong)了(le)恒(heng)壓、穩流和完(wan)善(shan)的保護(hu)裝置(zhi)。德(de)國塞(sai)福特(te)公(gong)司 和荷(he)蘭菲利(li)浦(pu)公(gong)司都(dou)采用(yong)插件(jian)控制，插件(jian)上規定(ding)了(le)各種要(yao)求(qiu)的曝光參 數(shu)，插件(jian)被插入操(cao)縱臺(tai)插口上，並與機械(xie)手(shou)和(he)傳送帶相配合，可(ke)實 現自動控(kong)制、自動檢(jian)查(zha)和(he)分(fen)選(xuan)。該(gai)公(gong)司還(hai)配(pei)有自動取放膠片(pian)的機械(xie)手(shou)和(he) 打號機構，並已制成(cheng)了(le)壹種500mm×l20mm×8mm的軟墊狀(zhuang)電(dian)離室，進(jin) 行自動曝(pu)光，它的背面(mian)有厚度為lmm的鉛箔，以(yi)防(fang)外來(lai)射(she)線。使用(yong)時(shi)放(fang) 在(zai)被透(tou)照沖(chong)背面(mian)膠(jiao)片(pian)外側(ce)，測(ce)量透照(zhao)時(shi)透過(guo)膠(jiao)片(pian)後的x射線的劑量，達 到(dao)壹定(ding)數(shu)值後即可(ke)自動切(qie)斷x射(she)線管(guan)電(dian)壓。這(zhe)樣(yang)可以(yi)有效地控制曝(pu)光時 間(jian)，保證(zheng)底片(pian)黑度均勻。還(hai)可(ke)根(gen)據(ju)被透(tou)射材(cai)料(liao)的品種和厚(hou)度(du)，來(lai)自動調(tiao) 節(jie)管(guan)電(dian)壓。

                                                                                        本文(wen)摘(zhai)自：科技與企(qi)業(ye)