Ứng dụng kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ tia X để kiểm tra khuyết tật trong kim loại dạng ống và hình chữ T

Sơ lược: Phần mở đầu Chương 1 : Tổng quan về tia X và phương pháp chụp ảnh phóng xạ Chương 2 : Thiêt bị dùng trong chụp ảnh phóng xạ Chương 3 : Quá trình xử lý phim chất lượng ảnh và liều chiếu. Phần II: Thực nghiệm và kết quả Phần III: Kết luận Tài liệu tham khảo

pdf75 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Ngày: 29/01/2013 | Lượt xem: 8448 | Lượt tải: 8download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Ứng dụng kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ tia X để kiểm tra khuyết tật trong kim loại dạng ống và hình chữ T, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
n mức thích hợp. Khóa luận tốt nghiệp : Ứng dụng kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ tia X để kiểm tra khuyết tật trong kim loại dạng ống và hình chữ T. SVTH : Trần Thị Thủy Trang 35 • Ở các bể trung gian và bể làm sạch thì nước luôn ổn định không được thiếu. • Tra cứu bảng thời gian hiện ảnh, tra cứu biểu đồ thời gian – nhiệt độ hiện ảnh, và đặt thời gian trên đồng hồ hẹn giờ cho phù hợp. • Lau sạch các dụng cụ dùng trong xử lý tráng rửa phim và rửa sạch tay. • Tắt toàn bộ các nguồn sáng, chỉ tiến hành công việc xử lý tráng rửa phim trong điều kiện ánh sáng an toàn. I.1.1. Đối với quá trình hiện ảnh Phim được đặt trong dung dịch thuốc hiện, ở giai đoạn này những tinh thể không bị chiếu xạ thì không bị tác động hoặc tẩy sạch, thuốc hiện sẽ phản ứng với ảnh ẩn những tinh thể bị chiếu nằm trong lớp nhũ tương, tách kim loại bạc ra khỏi hỗn hợp và kết tủa dưới dạng những hạt bạc có màu đen. Ảnh chụp bức xạ tốt nhất khi nhiệt độ thuốc hiện khoảng 200 C. Nhiệt độ cao hơn gây ra mờ ảnh nhiều hơn do tập trung hóa chất và các hạt bị tạo dấu nhiều hơn. Dung dịch hiện nhanh hỏng do mất quá trình làm tươi trong phim và trong bể thuốc, hoặc do làm sạch không đủ sau khi hiện. Nếu nhiệt độ giảm xuống 180C tạo các nguyên tố trong thuốc hiện bị kìm hãm không đạt độ tương phản cao hơn. * Quá trình rung lắc : Sự rung lắc phim là cho chim di chuyển trong các dung dịch xử lý tráng rửa phim, thao tác như vậy làm tươi dung dịch ở trên bề mặt của phim, để tạo ra phản ứng phù hợp giữa lớp nhũ tương của phim và dung dịch xử lý tráng rửa phim. Sự rung lắc là quá trình quan trọng nhất trong thời gian làm hiện ảnh. Nếu ta không dùng động tác rung lắc nào thì những sản phẩm phản ứng trong quá trình hiện ảnh sẽ chảy xuống dưới bề mặt của phim, làm cho dung Khóa luận tốt nghiệp : Ứng dụng kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ tia X để kiểm tra khuyết tật trong kim loại dạng ống và hình chữ T. SVTH : Trần Thị Thủy Trang 36 dịch hiện tươi không đi đến bề mặt của phim. Mật độ phim càng lớn thì dòng chảy xuống càng mạnh, và làm cho quá trình hiện ảnh không đồng đều ở vùng bên dưới. Nguyên nhân này có thể tạo ra các dạng đường vết trên phim. Sự rung lắc bằng tay làm cho dòng chảy của các dung dịch tráng rửa phim từ từ, quá trình hiện ảnh sẽ đồng đều. I.1.2. Rửa trung gian : Sau khi hiện xong thì phim được rửa trong dung dịch thuốc rửa trung gian khoảng 30 đến 60 giây. Thuốc rửa trung gian chứa 2.5% dung dịch acid acetic băng nghĩa là 2.5 mL acid acetic băng trong một lít nước. Acid dùng làm ngưng các hoạt động của thuốc hiện trên phim. Mặt khác, dung dịch này sẽ ngăn cản các phản ứng khi dung dịch thuốc hiện rơi vào dụng dịch thuốc hãm và có thể làm hỏng thuốc hãm. Nếu acid acetic băng không có sẵn thì phim có thể được nhúng trong một dòng nước sạch chảy liên tục khoảng 1 đến 2 phút. I.1.3. Quá trình hãm : Dung dịch thuốc hãm dùng : o Làm dừng nhanh quá trình hiện. o Làm sạch các hạt muối bạc hallogen không được hiện trong lớp nhũ tương, giữ lại những hạt bạc hiện được để tạo ra ảnh thật. o Làm lớp glatin trong lớp nhũ tương cứng và chắc hơn trong quá trình làm sạch, sấy khô, khi cầm lên để kiểm tra. Khoảng thời gian khi đặt phim vào dung dịch thuốc hãm làm mất đi các hạt muối bạc ban đầu được gọi là thời gian làm sạch. Đây là khoảng thời gian dung dịch thuốc hãm hòa tan các muối hallogen bạc không hiện được. Với thời gian bằng thời gian được yêu cầu để tẩy sạch các hạt muối hallogen bạc Khóa luận tốt nghiệp : Ứng dụng kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ tia X để kiểm tra khuyết tật trong kim loại dạng ống và hình chữ T. SVTH : Trần Thị Thủy Trang 37 khuếch tán trong lớp nhũ tương và để cho lớp glatin đạt được độ cứng như mong muốn. Vì vậy, thời gian hãm tổng cộng ít nhất phải bằng hai lần thời gian làm sạch. I.1.4. Quá trình rửa làm sạch : Một số chất hóa học vẫn còn lưu lại trên lớp nhũ tương khi phim rửa qua dung dịch thuốc hãm, sẽ làm cho ảnh chụp bức xạ bị đổi màu, và mờ dần sau một thời gian lưu giữ. Vì vậy phim phải được rửa sạch trong những điều kiện thích hợp để loại bỏ những hợp chất hóa học này. Những thao tác khi rửa phim chụp ảnh bức xạ : o Dùng dòng nước sạch, chảy liên tục ngập trên lớp nhũ tương. o Bộ kẹp phim nhúng chìm trong nước. o Thời gian rửa ít nhất khoảng 20 phút. o Nhiệt độ của nước không được quá 250 C để cho lớp nhũ tương không bị làm mềm ra và bị rửa trôi đi mất. o Nhiệt độ của nước không được dưới 150 C, vì nếu ở nhiệt độ thấp thì dung dịch thuốc hãm sẽ không hòa tan tốt. o Thể tích nước chảy trong bể phải được thay thế từ bốn đến tám lần trong một giờ. Hình 3.1 : bể đơn với dòng nước chảy Khóa luận tốt nghiệp : Ứng dụng kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ tia X để kiểm tra khuyết tật trong kim loại dạng ống và hình chữ T. SVTH : Trần Thị Thủy Trang 38 Hình 3.2 : các bể làm sạch dạng tầng I.1.5. Quá trình sấy phim : Khi sấy phim ta không gây ra bất kỳ sự hư hại nào cho lớp nhũ tương hoặc tạo ra các vết, dấu do quá trình sấy không đồng đều, không được đặt lớp nhũ tương ẩm lên những nơi bẩn hoặc có xơ bông vải. Phim thường làm khô trong tủ sấy có không khí được thoáng (có sự trao đổi khí). Nhiệt độ của không khí trong tủ sấy phải được điều chỉnh để cho phim không bị cong hoặc khô không đều. Phải cẩn thận không nên để phim va chạm với các phim khác trong tủ sấy. Lưu ý : Thiết bị xử lý tráng rửa phim bằng tay được dùng rộng rãi trong tráng rửa phim. Thiết bị này gồm một ngăn chứa dung dịch thuốc hiện, một bể dung dịch thuốc rửa trung gian, hai bể dung dịch hãm, một bể nước rửa sạch và một dung dịch photoflo, toàn bộ các ngăn dung dịch này được đựng trong một bể lớn. Khóa luận tốt nghiệp : Ứng dụng kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ tia X để kiểm tra khuyết tật trong kim loại dạng ống và hình chữ T. SVTH : Trần Thị Thủy Trang 39 Thiết bị này có tốc độ xử lý tráng rửa chậm. Nên nó thích hợp để giới thiệu cho những lớp tập huấn, rất phù hợp cho những người mới học do nó cung cấp cho học viên hiểu thấu đáo tất cả các giai đoạn tráng rửa phim tia X. I.2. Phòng tối Phòng tối được thiết kế để thỏa mãn những yêu cầu riêng biệt khác nhau dựa vào khối lượng và tính chất công việc. Đối với phòng tối chụp dùng trong chụp ảnh bức xạ nên có giới hạn không cần chiếm nhiều diện tích. Phòng tối được giữ sạch sẽ, ánh sáng, nội thất phải có thực tế. Do đó phòng tối cần thỏa mãn các yêu cầu sau :  Chắn được hoàn toàn ánh sáng và cách xa các nguồn bức xạ tia X hoặc gamma.  Có quạt thông gió và sưởi ấm để làm việc một cách thoải mái.  Có nước nóng, nước lạnh và hệ thống thoát nước tốt.  Khô ráo, dễ dàng làm sạch và nằm cách xa ánh sáng mặt trời.  Phải bố trí sao cho công việc thực hiện được theo từng bước thích hợp, những khu vực ướt và khô được bố trí cách biệt rõ ràng. II. CHẤT LƯỢNG ẢNH VÀ LIỀU CHIẾU II.1. Các phương pháp xác định khuyết tật : II.1.1. Hình dạng khuyết tật Những hình dạng khác nhau của khuyết tật sẽ tạo ra những ảnh bóng khác nhau, ví dụ như ảnh của một lỗ khí như một vết tròn, một vết nứt, nếu phát hiện được sẽ có dạng một đường. Khóa luận tốt nghiệp : Ứng dụng kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ tia X để kiểm tra khuyết tật trong kim loại dạng ống và hình chữ T. SVTH : Trần Thị Thủy Trang 40 Nếu hướng của chùm tia bức xạ không vuông góc hoặc nếu mặt phẳng của khuyết tật không song song với mặt phẳng của phim thì ảnh bóng sẽ bị méo mó. II.1.2. Kích thước của nguồn và khoảng cách từ nguồn đến khuyết tật và phim. Ảnh bóng tạo từ khuyết tật và nó được chia làm hai phần : Vùng nóng : Là vùng không có tia bức xạ trực tiếp đến phim. Vùng nửa tối : Là vùng bị chiếu một phần. Vùng này làm tăng độ nhòe của ảnh. Từ đồ thị trên ta lập tỉ số : Z - ZO XY ZO ZO AB CO C = = (1) Trong đó : XY : Kích thước của vùng nửa tối = P AB : Kích thước của nguồn (tiêu điểm phát chùm tia bức xạ) = F ZO : Khoảng cách từ khuyết tật đến phim = OFD. ZC : Khoảng cách từ nguồn (Tiêu điểm phát bức xạ) đến phim = SFD. Từ phương trình (1) được viết theo dạng các kí hiệu ở trên : OFD SFD - OFD P F = hoặc ( ) *OFD D - 1SFD - OFD OFD F FP SF = = (2) Vùng nửa tối P là độ nhòe của ảnh bóng, nên làm giảm P càng nhỏ càng tốt. Để P giảm thì giảm F, tăng SFD, OFD giảm xuống. Khóa luận tốt nghiệp : Ứng dụng kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ tia X để kiểm tra khuyết tật trong kim loại dạng ống và hình chữ T. SVTH : Trần Thị Thủy Trang 41 Đối với máy phát tia X, kích thước của nguồn lá cố định. Khi tính toán nửa vùng tối, thì khoảng cách từ kkhuyết tật đến phim là khoảng cách từ bề mặt mẫu phía nguồn bức xạ đến phim, nhằm để kích thước của nửa vùng tối của một khuyết tật bất kì vẫn nằm trong khoảng chấp nhận cho phép. Phim thường đặt ngay bên dưới mẫu vật và khoảng cách OFD là bề dày của mẫu vật. Chúng ta có thể xác định được khoảng cách từ nguồn đến phim đạt giá trị nhỏ nhất mà nửa vùng tối của khuyết tật vẫn nằm trong giới hạn cho phép của mẫu vật có bề dày d. Phương trình (2) có thể viết dưới dạng : ( )SFD= OFD* 1F P + ⇒ ( )Min * 10.25D FdSF = + đối với quá trình kiểm tra yêu cầu chặt chẽ. Và ( )Min * 0.5D FdSF = đối với quá trình kiểm tra thông thường Độ nhạy phát hiện khuyết tật : 100× vaät maãu daøy Beà ñöôïc än phaùt hietheå coùnhaát nhoûtaät khuyeát cuûa thöôùc ích= KS f Độ nhạy của ảnh chụp bức xạ. Chất lượng ảnh bức xạ được xác định qua khuyết tật của nó trên mẫu vật, nên nói đến độ nhạy của ảnh là nói đến khả năng phát hiện khuyết tật trên vật thể kiểm tra. Khóa luận tốt nghiệp : Ứng dụng kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ tia X để kiểm tra khuyết tật trong kim loại dạng ống và hình chữ T. SVTH : Trần Thị Thủy Trang 42 Độ nhạy của ảnh chụp bức xạ thường được đo dưới dạng một số chuẩn nhân tạo mà không cần phải thật giống với một khuyết tật nằm bên trong mẫu vật. II.1.3. Các đặc trưng của IQI Đó là khả năng nhạy về giá trị đọc được khi kĩ thuật chụp ảnh bức xạ thay đổi. Phương pháp đọc ảnh của một IQI đơn giản và rõ ràng càng tốt. Có thể áp dụng được với một dải bề dày khác nhau. Kích thước nhỏ để hình ảnh của nó không che khuất khuyết tật trong mẫu. Dễ dàng trong việc sử dụng. Có khả năng kết hợp được với một số phương pháp xác định khuyết tật khác. II.1.4. Các dạng vật chỉ thị chất lượng ảnh . Vật chỉ thị chất lượng ảnh có hai loại chính đó là : II.1.4.1. IQI dạng dây Cấu tạo bao gồm một loạt những sợi dây thẳng (dài ít nhất là 25mm) bằng vật liệu cơ bản giống với vật liệu của mẫu vật, với đường kính của các dây được chọn từ những giá trị cho trong bảng 3.1. Dung sai của đường kính dây là ± 5%. Những dây được đặt song song và cách nhau 5mm kẹp giữa hai tấm polyethylene có tính năng hấp thụ bức xạ tia X thấp. Đối với những dây rất nhỏ thì người ta có thể căng nó ngang qua một khung kim loại dạng dây và không cần tấm nhựa polyethylene, tuy cấu tạo này có vẻ hơi yếu. IQI phải có những kí hiệu nhận dạng để chỉ ra vật liệu của dây và số dây : Khóa luận tốt nghiệp : Ứng dụng kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ tia X để kiểm tra khuyết tật trong kim loại dạng ống và hình chữ T. SVTH : Trần Thị Thủy Trang 43 Bảng 3.1. ĐƯỜNG KÍNH CỦA CÁC DÂY TRONG BỘ IQI LOẠI DÂY Số của dây Đường kính (mm) Số của dây Đường kính (mm) 1 0.032 12 0.400 2 0.040 13 0.500 3 0.050 14 0.630 4 0.063 15 0.80 5 0.080 16 1.00 6 0.100 17 1.25 7 0.125 18 1.60 8 0.160 19 2.00 9 0.200 20 2.50 10 0.250 21 3.20 11 0.320 IQI theo tiêu chuẩn của Đức bao gồm một dãy 16 dây có đường kính khác nhau được chia ra làm 3 bộ. Mỗi một bộ gồm 7 dây được đặt song song và cách nhau 5mm. Các dây có chiều dài 50 hoặc 25mm (xem hinh dưới).Trên đầu của nó được kí hiệu chữ DIN 62 và vật liệu chế tạo, còn ở đáy được đánh dấu số của dây lớn nhất, ISO, số dây mảnh nhất. Đánh dấu chữ ISO nghĩa là những IQI này được chấp nhận bởi tổ chức tiêu chuẩn quốc tế (ISO) Khóa luận tốt nghiệp : Ứng dụng kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ tia X để kiểm tra khuyết tật trong kim loại dạng ống và hình chữ T. SVTH : Trần Thị Thủy Trang 44 Bảng 3.2 : Đường kính của dây theo tiêu chuẩn của Đức. Đường kính của dây (mm) Số của dây 0 Dung sai 3.20 ±0.03 1 2.50 2 2.00 3 1.60 ±0.02 4 1.25 5 1.00 6 0.80 7 0.63 8 0.50 ±0.01 9 0.40 10 0.32 11 0.25 12 0.20 13 0.16 14 0.125 ±0.005 15 0.100 16 Bảng 3.3 : Kí hiệu đánh dấu, cấu tạo và vật liệu của vật chỉ thị chất lượng ảnh theo tiêu chuẩn Đức : Khóa luận tốt nghiệp : Ứng dụng kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ tia X để kiểm tra khuyết tật trong kim loại dạng ống và hình chữ T. SVTH : Trần Thị Thủy Trang 45 Kí hiệu đánh dấu Số của dây theo bảng 2 Loại dây Sử dụng để kiểm tra Chiều dài Vật liệu DIN FE 1/7 1 2 3 4 5 6 7 50 Thép : Fe (không hợp kim) Các sản phẩm sắt và thép DIN FE 6/12 6 7 8 9 10 11 12 50 hoặc 25 DIN FE 10/16 10 11 12 13 14 15 16 50 hoặc 25 DIN CU 1/7 1 2 3 4 5 6 7 50 Đồng : Cu Đồng, Kẽm, và các hợp kim của chúng DIN CU 6/12 6 7 8 9 10 11 12 50 DIN CU 10/16 10 11 12 13 14 15 16 50 hoặc 25 DIN AL 1/7 1 2 3 4 5 6 7 50 Nhôm : Al Nhôm và hợp kim của nó DIN AL 6/12 6 7 8 9 10 11 12 50 DIN AL 10/16 10 11 12 13 14 15 16 50 hoặc 25 II.1.4.2. IQI dạng bậc và dạng lỗ Khóa luận tốt nghiệp : Ứng dụng kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ tia X để kiểm tra khuyết tật trong kim loại dạng ống và hình chữ T. SVTH : Trần Thị Thủy Trang 46 Các IQI loại này : Trên mỗi bậc có một hoặc nhiều lỗ khoan xuyên qua bề dày của bậc và vuông góc với bề mặt của bậc đó. Những bậc có các bề dày lớn hơn hoặc bằng 0,8mm thì chỉ có một lỗ khoan. Các bậc có bề dày nhỏ hơn 0,8mm có hai hoặc nhiều hơn hai lỗ khoan, được sắp xếp một cách khác nhau từ bậc này với bậc kế tiếp. Khoảng cách từ tâm lỗ đến mép bậc, hoặc giữa các mép của hai lỗ, trong bất cứ trường hợp nào không được nhỏ hơn đường kính lỗ cộng thêm 1mm. Ví dụ như : IQI của Mĩ, gồm một bề dày đồng nhất có 3 lỗ khoan và được khắc các chữ số nhận dạng.Nếu gọi bề dày vật kiểm là T thì đường kính các lỗ theo thứ tự tăng dần là: T, 2T, 4T tức là ứng với đường kính 0.01, 0.02, 0.04 (inch). Các lỗ này phải chuẩn và vuông góc với bề mặt của vật chỉ thị chất lượng ảnh (1 inch = 2.54cm) Hình 3.3 : IQI dạng bậc và lỗ. II.1.5. Cách đặt IQI :  IQI phải được đặt trên bề mặt của mẫu vật hướng về phía nguồn. Khóa luận tốt nghiệp : Ứng dụng kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ tia X để kiểm tra khuyết tật trong kim loại dạng ống và hình chữ T. SVTH : Trần Thị Thủy Trang 47  Tốt nhất là phải đặt IQI nằm gần với vùng được quan tâm, chú ý với bậc mỏng hơn của loại IQI bậc/lỗ hoặc dây mảnh nhất của loại IQI dây nằm cách xa trục chùm tia bức xạ nhất.  Trong kỹ thuật chụp ảnh bức xạ kiểm tra mối hàn, thì IQI dạng bậc/ lỗ phải được đặt lên trên một miếng lót, sau đó được đặt gần và song song với mối hàn, còn IQI dạng dây phải đặt dây nằm vuông góc với chiều dài mối hàn.  Trong trường hợp chụp ảnh bức xạ kiểm tra vật đúc có nhiều bề dày khác nhau thì phải sử dụng nhiều loại IQI tương ứng với những bề dày khác nhau đó.  Đối với các mẫu vật quá nhỏ hoặc quá phức tạp, thì không cho phép đặt IQI lên nó, do đó IQI phải đặt lên một khối chuẩn đồng nhất có cùng vật liệu như mẫu vật đang kiểm tra và đặt cạnh mẫu vật. II.2. Công thức tính toán và phương pháp xác định liều chiếu. II.2.2. Định nghĩa liều chiếu : Liều chiếu dùng trong chụp ảnh phóng xạ được định nghĩa bằng tích của cường độ nguồn phóng xạ với thời gian chiếu lên phim.Trong trường hợp sử dụng bức xạ tia X ta có: Liều chiếu = cường độ dòng điện trong ống tia X * thời gian. Cường độ trong ống tia X : Lượng bức xạ phát ra từ bia. Thời gian chiếu được tính như sau: 2 exp . . .( ) . .602 T HVLFF SFD QS t mA = (3) Khóa luận tốt nghiệp : Ứng dụng kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ tia X để kiểm tra khuyết tật trong kim loại dạng ống và hình chữ T. SVTH : Trần Thị Thủy Trang 48 Trong đó: texp : là thời gian chiếu (phút), FF : là hệ số phim, SFD : là khoảng cách từ nguồn đến phim (m), T : là bề dày vật kiểm (mm), Q : là suất liều chiếu của máy phát tia-X (mA/Min.0.7m) nhà sản xuất quy định, S : là hệ số độ đen tương ứng nhận được trên phim, mA là cường độ dòng phát bức xạ tia-X, HVL : là lớp chiều dày một nửa ứng với năng lượng tia-X (mm). Định nghiã HVL : Chiều dày một nửa (thuật ngữ tiếng Anh là Half- Value Layer – ký hiệu là HVL) là chiều dày của một lớp vật chất có thể giảm một nửa cường độ bức xạ tia-X khi đi qua vật chất đó. Thay I = Io / 2 vào phương trình hấp thụ cơ bản : 0 d eI I µ− = -> HVL = µµ 693,0 =2Ln (4) Việc xác định chính xác liều chiếu trong chụp ảnh phóng xạ là rất cần thiết để cho ra được những kết quả tốt nhất. Do đó ta có thể dùng các phương pháp sau để xác định liều chiếu. II.2.3. So sánh với những số liệu trước đó : Khi chiếu chụp một mẫu vật mới tương tự như mẫu vật cũ đã thực hiện kiểm tra trước đó, thì ta sử dụng kết quả số liệu cũ để tham khảo trong quá trình chiếu chụp vật liệu mới,nhằm giảm thời gian, khinh phí của nhân viên chụp ảnh. II.2.4. Sử dụng đường cong đặc trưng : Đường cong đặc trưng dùng để xác định đúng liều chiếu, đặc biệt đối với những mẫu vật được chế tạo từ các vật liệu hỗn hợp, dùng biểu đồ chế độ chiếu chụp không thể được. Khi quá trình chiếu chụp được thực hiện, sẽ đo Khóa luận tốt nghiệp : Ứng dụng kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ tia X để kiểm tra khuyết tật trong kim loại dạng ống và hình chữ T. SVTH : Trần Thị Thủy Trang 49 được độ đen, và các giá trị độ đen đó được vẽ theo thang logarit của liều chiếu được một đường cong đặc trưng. Đường cong này kết hợp với liều chiếu thử nghiệm để cho ra độ đen chuẩn là 2.0. Phương pháp này có thể minh họa như sau : Gọi liều chiếu thử nghiệm là Et, cho ra độ đen tương ứng là Dt. Những liều chiếu tương đối tương ứng với những độ đen này có thể đọc từ đường cong đặc trưng của phim. Gọi Ect là liều chiếu tương ứng với độ đen Dt và Ecr tương ứng với độ đen Dr khi đọc trên đường cong đặc trưng. Thì liều chiếu đúng là E, để đạt được độ đen cần thiết, sẽ cho bởi công thức : E/Et = Ecr/Ect Hoặc E = (Ecr * Et)/Ect II.2.5. Phương pháp dùng để xây dựng biểu đồ xác định liều chiếu. Một giản đồ liều chiếu là một đồ thị mô tả quan hệ của liều chiếu với bề dày vật liệu. Liều chiếu chính xác đối với các mẫu được chế tạo từ các vật liệu đơn giản (như thép, đồng, nhôm, …) có thể nhận được từ các giản đồ được chuẩn bị cho mỗi loại vật liệu. Dựa vào giản đồ liều chiếu của chụp ảnh phóng xạ, các vật đúc phức tạp hơn cũng có thể tiến hành chụp ảnh một cách nhanh chóng và cho kết quả tốt. Để chuẩn bị một giản đồ liều chiếu, các thông số sau phải được giữ cố định và phải được ghi trên giản đồ liều chiếu : Loại máy, loại phim, độ đen của phim, vật liệu mẫu, màn tăng cường, khoảng cách từ nguồn tới phim. Có hai phương pháp xây dựng giản đồ liều chiếu khác nhau như sau : Khóa luận tốt nghiệp : Ứng dụng kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ tia X để kiểm tra khuyết tật trong kim loại dạng ống và hình chữ T. SVTH : Trần Thị Thủy Trang 50 II.2.5.1. Phương pháp thứ nhất : Đường cong đặc trưng được sử dụng trong phương pháp này và nó được thiết lập trước khi cài đặt dải kV trung bình trên máy phát tia X. Trong phương pháp này cũng cần có một biểu đồ xây dựng dựa trên một mẫu chuẩn dạng bậc thang, và nó có dải bề dày thích hợp với máy phát bức xạ tia X. Độ đen của những bậc khác nhau được đo trên máy đo độ đen và được xếp theo các bậc bề dày tương ứng. Mỗi một kV sẽ có một bảng tương quan độ đen – bề dày như thế. Liều chiếu đúng đối với độ đen yêu cầu là 2.0 được tính toán đối với mọi bề dày sử dụng đường cong đặc trưng. Các liều chiếu đúng được vẽ ứng với bề dày trên thang logarit đối với mỗi một kV để thu được giản đồ liều chiếu. Hình 3.4 . Một giản đồ liều chiếu đặc biệt. II.2.6. Phương pháp thứ hai Phương pháp này dài nhưng tin cậy và chính xác hơn. Một rãnh khía rộng 1.0 cm và dài 20 cm (ngắn hơn một chút so với chiều dài của mẫu chuẩn dạng bậc thang) được cắt trên một tấm chì. Một phép chụp của mẫu chuẩn dạng bậc thang đó tiến hành bằng việc đặt nó trên khe và phủ phần còn lại của Khóa luận tốt nghiệp : Ứng dụng kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ tia X để kiểm tra khuyết tật trong kim loại dạng ống và hình chữ T. SVTH : Trần Thị Thủy Trang 51 phim bằng chì dư. Một liều chiếu (1mA-min) được dùng ở một giá trị kV (chẳng hạn 60 kV) đủ để tạo dải độ đen gần với độ đen yêu cầu (2.0) đối với các bậc mỏng. Khe hở sau đó được chuyển tới vị trí chưa được chiếu của phim và chiếu với một liều chiếu gần như gấp đôi liều trước (chẳng hạn 2 mA-min) được dùng ở cùng vị trí (tức là 60 kV). Trong cách này 5 đến 6 liều chiếu cần được thực hiện, mỗi lần gấp đôi liều trước, sao cho bao phủ toàn bộ dải bề dày của mẫu chuẩn bậc thang. Các bậc mỏng hơn phải được che đi ở những liều chiếu cao để loại bỏ sự mờ thêm của phim gây bởi bức xạ tán xạ. Phim được xử lý theo quy trình chuẩn. Độ đen được đọc bằng máy đo độ đen và các kết quả được sắp xếp thành cột với mỗi một liều chiếu. Bằng việc vẽ các kết quả này tại thang đồ thị tuyến tính sẽ có được các đường cong đặc trưng. Các giá trị bề dày đối với các liều chiếu khác nhau cần cho độ đen là 2.0 được đọc trực tiếp từ các đường cong này. Các giá trị này được vẽ ứng với giá trị bán logarit của liều chiếu và thu được một đường đối với một giá trị kV. Khóa luận tốt nghiệp : Ứng dụng kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ tia X để kiểm tra khuyết tật trong kim loại dạng ống và hình chữ T. SVTH : Trần Thị Thủy Trang 52 Hình 3.5. Các đường bề dày, độ đen với những liều chiếu khác nhau II.2.7. Cách sử dụng giản đồ liều chiếu : * Mẫu có bề dày đồng nhất : Liều chiếu được đọc từ biểu đồ tương ứng với bề dày mẫu vật. Biểu đồ là để dùng cho cùng một loại vật liệu giống như mẫu vật kiểm tra. Giá trị kV thấp nhất nên được sử dụng để có thể cho một liều chiếu hợp lý, không quá ngắn và cũng không quá dài. Liều chiếu này cho độ đen mà trên cơ sở đó biểu đồ được thiết lập (2. 0) với các điều kiện ghi trong biểu đồ được giữ nguyên. Tuy nhiên nếu phải thay đổi một hoặc nhiều các điều kiện này thì ta cần tính đến các vấn đề sau : + Để thay đổi phim các tốc độ tương phản của phim cần được tính toán. Sau đây là tốc độ tương phản của một số loại phim khác nhau. Bảng 3.4 :. Các tốc độ tương đối của các phim khác nhau. Phim Kodak Tốc độ tương đối Phim Agfa Gevaert - 0.5 Structuix D2 (phủ một mặt) - 1 Structuix D2 Industrex M 4 Structuix D4 - 8 Structuix D5 Industrex A 16 Structuix D7 Industrex C - - Industrex B 32 - Kodirex 64 Structuix D10 Khóa luận tốt nghiệp : Ứng dụng kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ tia X để kiểm tra khuyết tật trong kim loại dạng ống và hình chữ T. SVTH : Trần Thị Thủy Trang 53 + Để thay đổi khoảng cách từ nguồn tới phim, sử dụng tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách. 2 1 1 2 2 2 E r E r = (5) + Để thay đổi độ đen của ảnh chụp, ta có thể sử dụng đường đặc trưng để tính. + Khi có một sự thay đổi vật liệu cũng có thể được khắc phục dễ dàng nếu dùng một phép tính sử dụng các hệ số tương đương trong Bảng 3.5. Bảng 3.5 : Các hệ số tương đương chụp ảnh phóng xạ gần đúng. Vật liệu Tia-X 50 kV 100 kV 140 kV 220 kV 400 kV Manhê Nhôm-100 Nhôm-2024 Thép C, SS Đồng Đồng thau Chì Sắt 0,05 0,08 0,12 1,0 - - - - 0,05 0,08 0,12 1,0 1,5 - - 12,0 0,05 0,12 0,13 1,0 1,5 1,4 14,0 1,0 0,08 0,18 0,14 1,0 1,4 1,3 11,0 1,0 - - - 1,0 1,4 1,3 1,3 1,0 * Mẫu có bề dày khác nhau : Để kiểm tra những mẫu vật có bề dày khác nhau nên sử dụng phương pháp chụp ảnh bức xạ. Đối với những mẫu này phải kiểm tra nghiêm ngặt, giá trị liều chiếu được xác định trên biểu đồ cho mỗi bề dày khác nhau.Quá trình tính toán liều chiếu được xác định: Đo chiều dày cực đại và cực tiểu của mẫu. Xác định độ đen thấp nhất và cao nhất phù hợp với phép chụp ảnh bức xạ. Khóa luận tốt nghiệp : Ứng dụng kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ tia X để kiểm tra khuyết tật trong kim loại dạng ống và hình chữ T. SVTH : Trần Thị Thủy Trang 54 Một ảnh tốt có dải độ đen từ 1.0 – 3.0 và có thể thay đổi tuỳ thuộc vào độ sáng của đèn chiếu phù hợp với việc soi phim. Đọc các liều chiếu tương ứng từ đường đặc trưng ở độ đen nhỏ nhất và cao nhất. Xác định tỷ số liều chiếu này. Trên biểu đồ liều chiếu ta đánh dấu hai liều chiếu có cùng tỷ số liều chiếu xác định từ đường cong đặc trưng. Tạo hình chữ nhật trên các giản đồ liều chiếu qua các điểm bề dày mỏng nhất, dày nhất và hai liều chiếu nói trên. Vẽ đường chéo của hình chữ nhật này và chọn đường kV song song hoặc gần song song với đường chéo này. Trên đường kV này ta đọc các liều chiếu tương ứng với các bề dày mỏng nhất và dày nhất của mẫu. Với các liều này, độ đen như biểu đồ thiết kế sẽ thu được đối với các bề dày tương ứng. Sau đó, hiệu chỉnh các liều chiếu này với sự hỗ trợ của các đường đặc trưng để thu được độ đen thấp nhất đối với bề dày lớn nhất và độ đen lớn nhất đối với bề dày mỏng nhất. Nếu đường kV được chọn thực sự song song với đường chéo thì cả hai liều chiếu này là một. Khi mà nó không hoàn toàn song song thì hai liều chiếu này sẽ khác nhau chút ít và lúc đó liều chiếu để chụp sẽ là trung bình hai liều chiếu đó. Hình 3.6. Phương pháp đường chéo để xác định liều chiếu. Khóa luận tốt nghiệp : Ứng dụng kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ tia X để kiểm tra khuyết tật trong kim loại dạng ống và hình chữ T. SVTH : Trần Thị Thủy Trang 55 Khóa luận tốt nghiệp : Ứng dụng kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ tia X để kiểm tra khuyết tật trong kim loại dạng ống và hình chữ T. SVTH : Trần Thị Thủy Trang 56 CHƯƠNG 4 : ỨNG DỤNG VÀ ĐÁNH GIÁ AN TOÀN TRONG CHỤP ẢNH BỨC XẠ I. KĨ THUẬT CHỤP ẢNH BỨC XẠ KIỂM TRA CÁC MỐI HÀN. I.1. Các mối hàn nối. Đối với một mối hàn thường có hai mặt : một mặt dùng để đặt sát song song với phim, nguồn phát bức xạ sẽ đặt gần bên mặt còn lại. Phải xác định vị trí đặt nguồn phát bức xạ và phim một cách cẩn thận, vì ta không nhìn thấy được cả hai phía mối hàn. Hình 4.1 Chụp ảnh bức xạ kiểm tra các mối hàn nối. Trong trường hợp các tấm phẳng được hàn nối lại với nhau thì bố trí kiểm tra chụp ảnh bức xạ như hình (4.1.a.) Khóa luận tốt nghiệp : Ứng dụng kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ tia X để kiểm tra khuyết tật trong kim loại dạng ống và hình chữ T. SVTH : Trần Thị Thủy Trang 57 Trường hợp chụp ảnh bức xạ kiểm tra các mối hàn nối trong các ống thì phim được đặt ở mặt mối hàn trong ống và nguồn phát được đặt ở phía bên ngoài ống (hình 4.1.b). Trong trường hợp mà cả phim và nguồn phát bức xạ đều không thể đặt được ở phía bên trong ống thì cả phim và nguồn phát bức xạ đều đặt ở phía bên ngoài ống ở hai phía đối diện nhau (hình 4.1.c). I.2. Các mối hàn chu vi I.2.1. Vị trí đặt nguồn phát bức xạ và phim. I.2.1.1. Phim đặt ở phía bên trong, nguồn đặt ở phía bên ngoài: Kỹ thuật này chỉ được sử dụng được khi ống đủ lớn cho phép ta có thể tiếp xúc được với mối hàn nằm ở phía bên trong ống. Hình 4.2 :Sơ đồ minh họa phim đặt ở phía trong, nguồn đặt ở phía ngoài. I.2.1.2. Phim đặt ở phía bên ngoài, nguồn đặt ở phía bên trong: Nguồn đặt ở tâm vòng tròn của đường hàn vòng chu vi, cho phép kiểm tra toàn bộ một đường hàn vòng chỉ trong một Lần chiếu, vì vậy tiết kiệm được một lượng thời gian đáng kể. Khóa luận tốt nghiệp : Ứng dụng kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ tia X để kiểm tra khuyết tật trong kim loại dạng ống và hình chữ T. SVTH : Trần Thị Thủy Trang 58 Hình 4.3 : Cách bố trí phim đặt phía ngoài, nguồn đặt ở phía trong. I.2.1.3. Phim đặt ở phía bên ngoài, nguồn đặt ở phía bên ngoài: Kỹ thuật này áp dụng theo hai phương pháp:  Phương pháp kỹ thuật hai thành một ảnh: Trong phương pháp này nguồn và phim được bố trí ở khoảng cách ngắn nhằm khuếch tán hình ảnh của phần mối hàn bên trên, ảnh bức xạ nhận được là ảnh phần mối hàn nằm sát phim nhất.  Phương pháp kỹ thuật hai thành hai ảnh: Trong đó nguồn và phim được đặt cách nhau một khoảng cách lớn làm cho ảnh bức xạ của mối hàn trên phim có dạng hình ellip. Số lượng phim chụp ảnh bức xạ cần dùng trong kỹ thuật hai thành một ảnh và kỹ thuật hai thành hai ảnh có sự khác nhau một chút, phụ thuộc vào đường kính ngoài của ống, bề dày thành ống và cách bố trí chụp ảnh bức xạ. Khóa luận tốt nghiệp : Ứng dụng kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ tia X để kiểm tra khuyết tật trong kim loại dạng ống và hình chữ T. SVTH : Trần Thị Thủy Trang 59 Hình 4.4 : Phương pháp phim đặt phía bên ngoài, nguồn đặt ở phía bên ngoài.  Kỹ thuật hai thành một ảnh: Trong kỹ thuật chụp ảnh bức xạ sử dụng phương pháp hai thành một ảnh để kiểm tra các mối hàn vòng chu vi trong các ống, G : là đường kính ngoài của ống, t : là bề dày thành ống. L : là khoảng cách từ tiêu điểm phát chùm tia bức xạ đến phim. Lf : là khoảng cách từ bề mặt mẫu vật nằm ở phía phim đến phim. Φ : Là giá trị cực đại của góc phát chùm tia bức xạ tương ứng với các vết nứt nằm ngang, 2α : là góc ở tâm. Vậy diện tích của phần được kiểm tra thỏa mãn các điều kiện trên là phần gạch chéo ở hình dưới và sẽ được xác định bởi phương trình sau: 1 1 22* 1 *sin 2 2* 1 sin tG f G L L θ θ α − −    − +      = −     −  (1) Khóa luận tốt nghiệp : Ứng dụng kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ tia X để kiểm tra khuyết tật trong kim loại dạng ống và hình chữ T. SVTH : Trần Thị Thủy Trang 60 Với đường kính ngoài của ống G = L – Lf và bề dày của thành ống đủ nhỏ so với đường kính ngoài của ống thì diện tích hiệu dụng của phần kiểm tra là cực đại và phương trình (1) được viết lại: ( ) a x 42 m θα = (2) Khi diện tích hiệu dụng của phần kiểm tra là cực đại, và thành ống có bề dày không đáng kể, lúc đó khoảng cách từ tiêu điểm phát chùm tia bức xạ đến phim tiến tới vô cùng. Phưong trình (1) được viết thành : ( ) min 22 θα = (3) Số lượng phim cho toàn bộ mối hàn trong ống được kí hiệu N, khi phim quấn xung quanh mối hàn và sử dụng kỹ thuật chụp ảnh bức xạ hai thành một ảnh: 0 2 360N α = (4) Số lượng phim nhiều nhất : 0 0 ax 2 3 6 0 1 8 0 mN θ θ= = (5) Số lượng phim ít nhất : θθ 00 min 90 4 360 ==N (6) Khóa luận tốt nghiệp : Ứng dụng kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ tia X để kiểm tra khuyết tật trong kim loại dạng ống và hình chữ T. SVTH : Trần Thị Thủy Trang 61 Hình 4.5. Kỹ thuật hai thành một ảnh.  Kỹ thuật phim đặt ở phía bên trong : Phần gạch chéo là diện tích hiệu dụng của phần được kiểm tra trong kỹ thuật chụp ảnh bức xạ phim đặt ở phía bên trong, thì góc 2α và diện tích hiệu dụng của phần kiểm tra cho bởi phương trình sau: ( ) 1 1 22 * 1 * sin 2 2 * 2 * 1 sin tG f g L L θ α θ η θ − −    −      = − = + −     −  (7) g : là đường kính trong của ống.  Nếu không tính đến bề dày thành ống, diện tích hiệu dụng của phần kiểm tra là cực đại khi khoảng cách từ tiêu điểm phát chùm bức xạ đến Khóa luận tốt nghiệp : Ứng dụng kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ tia X để kiểm tra khuyết tật trong kim loại dạng ống và hình chữ T. SVTH : Trần Thị Thủy Trang 62 phim tiến tới vô cùng thì : ( ) min 22 θα = (8) Số lượng phim chụp ảnh bức xạ cần dùng trong kỹ thuật này được xác định bởi phương trình : 0 2 360N θ = (9) 0 0 min 2 360 180N θ θ= = (10) Hình 4.6. Kỹ thuật phim đặt ở phía bên trong Tuy nhiên, khoảng cách từ tiêu điểm phát chùm tia bức xạ đến phim là vô cùng nên số luợng phim chụp ảnh bức xạ cần dùng phải lớn hơn giá trị nhận đựơc từ phưong trình này. Khóa luận tốt nghiệp : Ứng dụng kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ tia X để kiểm tra khuyết tật trong kim loại dạng ống và hình chữ T. SVTH : Trần Thị Thủy Trang 63 I.3. Mối hàn chữ T Hướng của chùm bức xạ tia X hoặc tia gamma có ảnh hưởng một cách đáng kể lên kết quả kiểm tra các mối hàn chữ T bằng chụp ảnh bức xạ. Do đó, ta cần phải xác định một hướng phát chuẩn cho chùm tia bức xạ. Trong hình (4.5a) bề dày xuyên thấu của mối hàn sẽ nhỏ đi ở một chỗ nào đó và như thế theo quy tắc, chùm tia bức xạ sẽ chiếu định hướng ở một góc 300. Trong hình (4.5b) theo quy tắc chùm tia bức xạ được chiếu theo một hướng ở góc 450. Hình4.7: Hướng truyền của chùm bức xạ gamma lên bề dày các mối hàn chữ T Trong một mối hàn chữ T, phần kiểm tra có bề dày xuyên thấu lớn nhất bằng khoảng hai lần bề dày xuyên thấu nhỏ nhất. Do đó, nếu ta thực hiện chụp ảnh bức xạ theo hướng này (bề dày lớn), thì khó tạo được toàn bộ hình ảnh của phần được kiểm tra nằm trong phạm vi một dải độ đen cao. Trong hình 4.7 trên, nếu ta sử dụng một tấm nêm hiệu chỉnh bề dày để làm giảm sự Khóa luận tốt nghiệp : Ứng dụng kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ tia X để kiểm tra khuyết tật trong kim loại dạng ống và hình chữ T. SVTH : Trần Thị Thủy Trang 64 khác biệt về bề dày, thì việc chụp ảnh bức xạ sẽ thực hiện được một cách dễ dàng và ta có thể kiểm tra mối hàn một cách hoàn hảo. Hình 4.8: Cách bố trí nêm bổ sung bề dày Trong trường hợp không sử dụng tấm nêm độ đen ta có thể chụp với góc chiếu nhỏ hơn mà vẫn đảm bảo rằng hình ảnh toàn bộ mối hàn vẫn nằm trên cùng một dải độ đen của phim I.4. Xác định vị trí khuyết tật  Một mẫu vật ba chiều sẽ có ảnh chụp bức xạ là một ảnh bóng hai chiều. Một hình ảnh được tạo ra ở điểm C, trên hình 7.11, trong quá trình chụp ảnh bức xạ có thể là do một khuyết tật nằm ở bất kỳ nơi nào đó trên đoạn thẳng AB của mẫu vật, song song với hướng truyền chùm tia bức xạ. Như vậy, một ảnh chụp bức xạ không thể cung cấp vị trí của khuyết tật theo chiều thứ ba được. Khóa luận tốt nghiệp : Ứng dụng kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ tia X để kiểm tra khuyết tật trong kim loại dạng ống và hình chữ T. SVTH : Trần Thị Thủy Trang 65 Hình 4.9 : Quá trình hình thành ảnh bóng hai chiều của một khuyết tật. Do đó sự hiểu biết vị trí của một khuyết tật theo ba chiều là cần thiết, nhằm mục đích:  Giúp ta trong việc giải đoán.  Đánh giá được mức độ nguy hiểm của khuyết tật  Giúp ta trong việc sửa chữa nếu cần thiết. Những phương pháp được trình bày sau đây có thể được sử dụng để xác định vị trí của một khuyết tật theo ba chiều I.4.1. Phương pháp góc vuông Nếu kích thước của mẫu vật cho phép, thì ta có thể tạo ra được hai ảnh chụp bức xạ trên hai phim được đặt ở hai vị trí vuông góc với nhau như được biểu diễn trong hình 4.10. Bức xạ A B C Phim Mẫu vật Khóa luận tốt nghiệp : Ứng dụng kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ tia X để kiểm tra khuyết tật trong kim loại dạng ống và hình chữ T. SVTH : Trần Thị Thủy Trang 66 Hình 7.12. Phương pháp góc vuông. Hình 4.10 : Phương pháp vuông góc Một trong hai ảnh chụp bức xạ đó sẽ cho ta vị trí khuyết tật biểu diễn theo hai chiều và ảnh chụp bức xạ còn lại sẽ cho ta vị trí của khuyết tật được biểu diễn theo chiều thứ ba. Phương pháp này là đơn giản nhất và cho kết quả rất chính xác. Nhược điểm của phương pháp này là mẫu vật phải có kích thước hai chiều thích hợp để có thể thực hiện chụp ảnh bức xạ. I.4.2. Phương pháp dịch nguồn Phương pháp này đặc biệt phù hợp với các mẫu vật có dạng phẳng và trong trường hợp mà phương pháp góc vuông không thể thực hiện được. Phương pháp này được trình bày như sau :  Trước hết, thực hiện chụp ảnh bức xạ theo cách thông thường để có được một ảnh chụp bức xạ của mẫu vật và đánh dấu vị trí của khuyết tật (theo hai chiều) lên trên mặt trên của mẫu vật.  Thực hiện hai lần chiếu trên cùng một phim, mỗi lần chiếu sử dụng một liều chiếu gần bằng một nửa liều chiếu tổng tương ứng với khoảng cách Ảnh chụp bức xạ thứ hai Ảnh chụp bức xạ thứ nhất Hướng truyền chùm tia bức xạ thứ nhất Hướng truyền chùm tia bức xạ thứ hai Khuyết tật Maãu vaät Khóa luận tốt nghiệp : Ứng dụng kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ tia X để kiểm tra khuyết tật trong kim loại dạng ống và hình chữ T. SVTH : Trần Thị Thủy Trang 67 từ nguồn đến phim (SFD) cho trước. Giữa hai lần chiếu này thì tiêu điểm phát chùm tia bức xạ được xê dịch một khoảng cách nào đó trong một mặt phẳng song song với phim và đi ngang qua chiều có kích thước lớn hơn của khuyết tật (4.11). Sau khi thực hiện xử lý tráng rữa phim xong thì ta đo được khoảng cách xê dịch ảnh của khuyết tật trên phim. Hình 7.13. Phương pháp xê dịch nguồn. Hình 4.11: phương pháp xê dịch nguồn Gọi S = khoảng cách xê dịch tiêu điểm phát chùm tia bức xạ. D = SFD (được đo dọc theo đường thẳng vuông góc). I = Khoảng cách xê dịch ảnh. d = Khoảng cách từ khuyết tật đến phim. Theo công thức về tam giác đồng dạng ta có : Khuyết tật Mẫu vật Phim d I D S S1 S2 Khóa luận tốt nghiệp : Ứng dụng kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ tia X để kiểm tra khuyết tật trong kim loại dạng ống và hình chữ T. SVTH : Trần Thị Thủy Trang 68 1 d D d dD I S −= − = Hoặc IS ID I )IS/(Dd + × = + = Để tìm ra khoảng cách từ khuyết tật đến mặt đáy của mẫu vật thì ta có thể lấy d trừ đi bề dày của cassette và màn tăng cường (nếu chúng được sử dụng). Khoảng cách xê dịch tiêu điểm phát chùm bức xạ không được quá lớn hoặc quá nhỏ vì điều này có thể làm méo những hình ảnh ghi nhận được trên phim, hoặc nếu quá nhỏ không đủ khoảng cách tách rời giữa hai hình ảnh và làm cho việc đo khoảng cách xê dịch ảnh khó. Giá trị thích hợp có thể sử dụng được là bằng SFD 3 1 . I.4.3. Phương pháp đánh dấu chì Đây là một trong những phương pháp được sử dụng phổ biến nhất để xác định vị trí của khuyết tật. Quy cách thực hiện tương tự như phương pháp xê dịch nguồn, nhưng khoảng cách dịch nguồn cũng như SFD không cần đo. Phương pháp này được trình bày như sau :  Thực hiện chụp ảnh bức xạ theo cách thông thường để có một ảnh chụp bức xạ của mẫu vật biểu diễn theo hai chiều. Đánh dấu vị trí của khuyết tật nằm trong mẫu vật lên mặt trên của mẫu vật theo hai chiều  Đặt hai vật đánh dấu bằng chì (thường là những sợi dây mảnh bằng chì hoặc bất kỳ kim loại nặng nào khác) lên mẫu cần chụp: một được đặt lên bề mặt mẫu vật nằm ở phía nguồn và một được đặt lên bề mặt của mẫu vật nằm ở phía phim, nằm gần và dọc theo chiều dài ở bất cứ cạnh nào của khuyết tật. Cần phải đặt cẩn thận để tránh hình ảnh của khuyết tật và hình ảnh của vật đánh dấu trùng hoặc trộn lẫn lên nhau (hình 4.12). Khóa luận tốt nghiệp : Ứng dụng kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ tia X để kiểm tra khuyết tật trong kim loại dạng ống và hình chữ T. SVTH : Trần Thị Thủy Trang 69  Thực hiện chiếu hai lần lên cùng một phim, mỗi lần chiếu với một liều chiếu bằng một nửa liều chiếu tổng cộng tương ứng với khoảng cách từ nguồn đến phim (SFD) cho trước. Giữa hai lần chiếu này thì tiêu điểm phát chùm tia bức xạ được xê dịch qua một khoảng cách nào đó trong mặt phẳng song song với mặt phẳng của phim và đi ngang qua chiều dài của khuyết tật (hình 4.12).  Sau khi thực hiện xử lý tráng rữa phim xong thì ta đo được khoảng cách xê dịch ảnh của khuyết tật và hình ảnh của các vật đánh dấu trên phim. Từ đó ta có thể nhận thấy rằng, những vật đánh dấu được đặt gần sát với khuyết tật, thì sự xê dịch hình ảnh của khuyết tật và của các vật đánh dấu tỷ lệ với khoảng cách của chúng đến phim, bề dày của các vật đánh dấu được xem như là không đáng kể. Gọi h = Khoảng cách từ khuyết tật đến bề mặt đáy của mẫu vật. X1: khoảng xê dịch ảnh của vật đánh dấu nằm phía phim X2: khoảng xê dịch ảnh của khuyết tật X3 : khoảng xê dịch ảnh của vật đánh dấu nằm phía nguồn. Y1: khoảng cách từ vật đánh dấu phía phim tới phim Y2 : khoảng cách từ khuyết tật đến phim Y3 : khoảng cách từ vật đánh dấu phía nguồn đến phim Hướng xê dịch nguồn L2 D L Mẫu vật S1 S2 Khóa luận tốt nghiệp : Ứng dụng kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ tia X để kiểm tra khuyết tật trong kim loại dạng ống và hình chữ T. SVTH : Trần Thị Thủy Trang 70 Hình 4.12. Phương pháp đánh dấu chì. Hình 4.13. Các đồ thị biểu diễn khoảng cách từ các dấu chì, khuyết tật đến phim và khoảng cách từ các dấu chì đến mặt đáy của mẫu vật theo khoảng cách xê dịch ảnh. Từ đó ta nhận được một đường thẳng (hình 4.13a) nếu ta vẽ Y theo các giá trị X. Từ đồ thị này ta có thể đánh giá được khoảng cách từ khuyết tật đến phim (các giá trị Y) theo sự dịch chuyển hình ảnh của khuyết tật (các giá trị X). X1 X2 X3 Y3 Y2 Y1 0 Khoảng cách xê dịch ảnh (a) X1 X2 X3 0 Khoảng cách xê dịch ảnh (b) -Y1 T h K ho ản g cá ch từ cá c dấ u ch ì v à cá c kh u yế t t ật đế n ph im K ho ản g cá ch từ cá c dấ u ch ì v à cá c kh u yế t tậ t đế n bề m ặt đá y củ a m ẫu v ật Phim Khóa luận tốt nghiệp : Ứng dụng kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ tia X để kiểm tra khuyết tật trong kim loại dạng ống và hình chữ T. SVTH : Trần Thị Thủy Trang 71 Một cách thực hiện tốt và thực tế hơn là vẽ đồ thị khoảng cách từ hai vật đánh dấu đến mặt đáy của mẫu vật theo khoảng xê dịch hình ảnh (hình 4.13b). Cách này loại bỏ được quá trình đo bề dày của cassette và màn tăng cường. Trong trường hợp này thì khoảng cách từ mặt đáy của mẫu vật đến vật đánh dấu được đặt ở phía phim là bằng 0; và khoảng cách từ vật đánh dấu đặt ở phía nguồn đến mặt đáy của mẫu vật chính là T (bề dày của mẫu vật kiểm tra). Từ hình 4.13 (a&b) ta có thể tìm ra được khoảng cách từ khuyết tật đến mặt đáy của mẫu vật (h), nếu biết được khoảng cách xê dịch hình ảnh của khuyết tật , ngoài ra h cũng có thể được tính theo công thức sau : 13 12 XX )XX(T h − −× = II. SỰ TÁC ĐỘNG CỦA BỨC XẠ LÊN CHẤT LƯỢNG ẢNH CHỤP BỨC XẠ. II.1. Nguồn gốc và sự tác động của bức xạ tán xạ lên chất lượng ảnh Khi một chùm tia bức xạ tương tác với vật chất thì cường độ của chúng bị suy giảm, và sẽ sinh ra bức xạ tán xạ, quá trình tán xạ phát ra theo mọi hướng. Một ảnh chụp bức xạ lý tưởng nếu hiển thị được những chi tiết nhỏ nhất của mẫu vật. Khi tạo ra một ảnh chụp bức xạ, các bức xạ tán xạ có thể sinh ra từ chính bản thân mẫu vật, caseete đựng phim, sàn, tường và bất kì các vật thể nào nằm trong đường truyền của chùm bức xạ đến mẫu vật.. Bức xạ tán xạ sẽ làm độ mờ tăng lên và gây ra sự suy giảm độ tương phản do đó làm cho ảnh chụp bức xạ có chất lượng kém. Khi ta kiểm tra bằng chụp ảnh bức xạ có điện thế nằm trong khoảng 100 đến 200kV và các mẫu vật bằng kim loại nặng, thì quá trình tán xạ có thể gây ảnh hưởng nghiêm trọng. Khóa luận tốt nghiệp : Ứng dụng kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ tia X để kiểm tra khuyết tật trong kim loại dạng ống và hình chữ T. SVTH : Trần Thị Thủy Trang 72 II.2. Các biện pháp khắc phục Một số biện pháp hiệu chỉnh cần thiết để giảm thiểu các tác động xấu của bức xạ tán xạ: Trong quá trình chiếu chụp nên sử dụng một tấm chì đặt phía sau phim và mẫu vật để làm giảm bức xạ tán xạ phát sinh ra từ sàn nhà. Chùm bức xạ phải được giới hạn bằng một màn chuẩn trực hoặc bộ chuẩn trực đặt ngay trên mẫu vật để vùng chiếu xạ thu hẹp lại, lượng bức xạ tán xạ giảm đáng kể. Những vùng không sử dụng đến ở trên phim nên che chắn cẩn thận. Như những mẫu vật có dạng đồng đều nên dùng chì để che chắn. Với mẫu vật thông thường dùng một lớp hồ hoặc lớp đất sét trát xung quanh. Ngoài ra, dùng các loại bi chì, đồng, sắt, có đường kính khoảng 0.25mm che chắn mẫu vật cũng rất tốt. Những chất lỏng như các dung dịch muốn chì, các chất dẫn xuất hữu cơ halogen … cũng được dùng như một chất che chắn. Các màn tăng cường bằng chì được sử dụng đặt tiếp xúc trực tiếp với phim. Màn tăng cường bằng chì đặt ở phía trước phim sẽ hấp thụ bức xạ tán xạ phát ra từ mẫu vật còn màn tăng cường phía sau phim sẽ che chắn chống tán xạ ngược. Việc sử dụng các bộ lọc bằng chì hoặc đồng đặt trên đường truyền của chùm bức xạ tia X sẽ giúp làm giảm được bức xạ. Cụ thể đối với bức xạ tia X : Ảnh kém chất lượng khi phim bị ảnh hưởng bởi bức xạ tán xạ, đối với bức xạ tia X có năng lượng 150 – 400kV rất nguy hiểm. Bức xạ tán xạ xuất phát từ bên trong lẫn bên ngoài mẫu vật. Để làm giảm ảnh hưởng của bức xạ đến giá trị nhỏ nhất thì chùm tia bức xạ chỉ đi đến nơi ta cần chụp. Để thực hiện được dùng một tấm chắn, bằng cách sử dụng thêm một màn tăng cường dày đặt ở đằng sau hoặc thêm một tấm chì dày đặt ở đằng sau phim kết hợp với màn tăng cường. Khóa luận tốt nghiệp : Ứng dụng kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ tia X để kiểm tra khuyết tật trong kim loại dạng ống và hình chữ T. SVTH : Trần Thị Thủy Trang 73 II.3. Tác động của bức xạ lên cơ thể con người. Khi tia X chiếu vào bộ phận nào trên cơ thể đều gây nguy hiểm lớn đến sức khỏe. Do đó, khi sử dụng các thiết bị phát bức xạ tia X hoặc các nguồn phóng xạ, cần phải đảm bảo cho các nhân viên làm việc chụp ảnh, hay những người khác trong vùng lân cận. Việc bảo vệ phòng ngừa bức xạ tia X là một điều luật bắt buộc trong mỗi quốc gia. II.3.1. Kiểm soát và ghi nhận bức xạ : Trước khi bắt đầu chụp ảnh, công việc đầu tiên là kiểm soát bức xạ. Các máy ghi nhận bức xạ và máy đo liều phải đạt tiêu chuẩn, không nên sử dụng để đo liều vượt quá mức. Khi lấy thiết bị chụp ảnh bức xạ ra khỏi nơi cất giữ, phải rà soát lại xem, nhằm mục đích kiểm tra nguồn, có nằm đúng trong thiết bị hay không hoặc máy đo liều có làm việc chính xác hay không. Sau đó kiểm tra liều bức xạ khi nguồn đang vận hành ở chế độ chiếu cực đại, và theo mọi hướng. Quan trọng là vùng kiểm soát phải quét một cách có hệ thống để phát hiện bất kì sự rò rỉ nào. Sự rò rỉ phóng xạ phần lớn xuất hiện ở chân tường và các tấm chắn ở đáy hoặc ở những phía để mở cửa, tại những vị trí mở ra trên ống dẫn cáp, và các cửa thông gió. Những vùng mái của phòng chụp bức xạ phải lưu ý, vì những vùng này công nhân hay tiến hành bảo dưỡng, sửa chữa. Dấu cảnh báo phóng xạ cần phải đặt ở những vùng mà phát hiện được độ rò rỉ phóng xạ vượt quá mức cho phép. Nhân viên chụp ảnh bức xạ phải chú ý số chỉ trên máy đo liều của họ trong quá trình đang chụp ảnh mà nguồn đang chiếu. Khi đưa nguồn vào trong cotainer thì nhân viên vận hành thiết bị chụp ảnh bức xạ cần xem xét chỉ số trên máy đo liều của họ và họ cũng cần kiểm tra thiết bị chiếu chụp theo tất cả mọi hướng và toàn bộ chiều dài của ống dẫn Khóa luận tốt nghiệp : Ứng dụng kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ tia X để kiểm tra khuyết tật trong kim loại dạng ống và hình chữ T. SVTH : Trần Thị Thủy Trang 74 dừng nguồn hoặc ống chuẩn trực để đảm bảo rằng nguồn đã được che chắn thích hợp.Việc sử dụng máy đo liều phù hợp có thể tránh được bất kì những tai nạn trong quá trình chiếu xạ gây ra. Cần lưu ý phòng chụp ảnh bức xạ tia X phải được kiểm soát nếu đi vào ngay sau khi tắt máy phát bức xạ tia X . Phải thực hiện việc kiểm soát và đo đạc các phòng nằm kế cạnh phòng chụp ảnh bức xạ. Những người làm việc trong và xung quanh vùng phóng xạ cũng phải kiểm soát liều chiếu xạ mà họ nhận. Những nhân viên chụp ảnh phóng xạ phải thường xuyên theo dõi, kiểm tra sức khỏe định kỳ để cho họ biết được liều chiếu xạ mình đã nhận là bao nhiêu và họ sắp xếp công việc cho phù hợp đảm bảo an toàn đến tính mạng mình. II.3.2. Phòng chụp ảnh bức xạ : Khi thiết kế phòng chụp ảnh dùng tia X cần lưu ý : Diện tích phòng đặt thiết bị phải đủ lớn. Nước, điện là những thành phần không thể thiếu khi vận hành thết bị. Nếu các ống dẫn, cáp điện hay cáp dẫn được lắp đặt bên trong tường của phòng chụp ảnh bức xạ thì phải thiết kế đường đi của chúng sao cho bức xạ thoát ra ngoài không đáng kể. Đối với tường dùng che chắn có độ dày đảm bảo được liều chiếu xạ khi chiếu đạt giá trị nhỏ nhất. Với mục đích này thông thường người ta sử dụng bê tông đủ dày và đủ mật độ để che chắn. Nếu các tường bê tông mỏng thì thường lót thêm những tấm chì. Cửa ra vào cần phải che chắn bảo vệ chống bức xạ thích hợp . Phòng đặt máy phát tia X bắt đầu hoạt động thì cửa được đóng lại, nếu có nhân viên Khóa luận tốt nghiệp : Ứng dụng kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ tia X để kiểm tra khuyết tật trong kim loại dạng ống và hình chữ T. SVTH : Trần Thị Thủy Trang 75 vô tình ở trong đó thì có đèn báo hiệu hoặc có hệ thống tắt máy phát tia X tự động. Đối với những nhân viên làm trong môi trường bức xạ chịu một suất liều chiếu là 1mR/h, còn những nhân viên không liên quan là 0.05mR/h. II.3.3. An toàn bức xạ cho nhân viên và bảo vệ chống bức xạ. Các hạt nhân phóng xạ gây nguy hại cho tế bào sống do những đặc tính ion hóa trực tiếp hoặc gián tiếp của chúng. Sự hủy hoại gây ra bởi phóng xạ là rất nguy hiểm mà các giác quan của con người không có khả năng cảm nhận được ngay cả ở những liều phóng xạ gây chết người. Cơ thể của con người có khả năng bảo vệ chống lại nhiệt , tia tử ngoại trong một giới hạn nào đó, nhưng đáng tiếc là cơ thể của con người không có khả năng chống được bức xạ. Sự hủy hoại xảy ra mạnh khi chất phóng xạ đi vào cơ thể. Không thể phát hiện được dấu hiệu và triệu chứng cho đến khi sự hủy hoại kết thúc. Các hiệu ứng xảy ra trong chiếu xạ như : hiệu ứng tất nhiên, hiệu ứng ngẫu nhiên, hiệu ứng sớm, hiệu ứng muộn. Những nhân viên làm việc liên quan đến bức xạ như những nhân viên chụp ảnh bức xạ phải chịu bức xạ ion hóa trong khi họ thực hiện công việc của mình. Vì vậy, để đảm bảo an toàn cho những nhân viên chụp ảnh bức xạ cần phải sử dụng thiết bị liều kế cá nhân. Thiết bị này được trang bị cho họ để những nhân viên này làm việc trong khu vực phóng xạ có liều chiếu bức xạ không vượt quá liều giới hạn cho phép cực đại. Ngoài ra, thiết bị này còn giúp các chuyên gia y tế trong việc thực hiện phân tích trong trường hợp bất ngờ bị chiếu xạ quá liều Những dụng cụ liều kế cá nhân gồm liều kế phim đeo, các loại máy đo liều bỏ túi, liều kế nhiệt phát quang.

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdfỨng dụng kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ tia X để kiểm tra khuyết tật trong kim loại dạng ống và hình chữ T.pdf