3. Способи контакту уз перетворювачів з поверхнею виробу.

Способи контакту перетворювача з виробом:

1. Контактний метод. В даному методі поверхню ПП притискають до поверхні ОК за допомогою контактної рідини (масло, вода).

2. Щільовий, в даному методі між ПП і ОК неперервно подають контактну рідину, причому товщина шару рідини ≈ довжині хвилі, т. б. між ПП і ОК є зазор.

3. Імерсійний метод, при даному методі виріб ставлять в ванну з рідиною і за рахунок постійності акустичного зв’язку між ПП і ОК створений достатньо ефективний контакт без тертя поверхонь ПЕП і ОК. Даний метод дозволяє без підготовки поверхні ОК, контролювати наявність дефектів (різьбові з’єднання в муфтах труб).

4. Безконтактний метод, коли коливання поширюються через шар повітря або за допомогою електромагнітного поля, т. б. ЕМА-перетворювачів.

4. Рентгенівські трубки, їх характеристики, класифікація, основні конструкції, типи. Оптична система рентгенівських трубок, її розрахунок.

Рентгенівська трубка представляє собою електровакуумний прилад з двома електродами – анодом і катодом. Частина електронів при попаданні на анод проникають всередину атома і збуджують внутрішні, близькі до ядра електрони, а інша частина електронів гальмується електричним полем зовнішніх електронів атома. При гальмуванні електронів їх енергія переходить в енергію гальмівного випромінювання, яке має неперервний спектр. А ті електрони, які звільнили внутрішні електрони атома аноду, призводять до появи характеристичного випромінювання.

Інтенсивність випромінювання трубки характеризується так званою променевою віддачею рентгенівської трубки, що представляє собою потужність дози рентгенівського випромінювання, яка створюється на відстані 1 м від анода при струмі електронів 1 мА. Променева віддача даної рентгенівської трубки залежить головним чином від живлячої напруги й попередньої фільтрації випромінювання й може бути різною для трубок різної конструкції.

Електричні властивості рентгенівської трубки характеризуються анодною напругою, анодним струмом і струмом розжарення.

Збільшення струму розжарення підвищує анодний струм при тій же напрузі на рентгенівській трубці. Тому регулювання енергії рентгенівського випромінювання досягається зміною анодної напруги, а регулювання інтенсивності випромінювання при заданій анодній напрузі – зміною струму розжарення, що приводить до зміни анодного струму.

Оптичні властивості рентгенівської трубки визначаються формою й розмірами оптичного фокуса трубки, а також кутом розходження пучка випромінювання.

Сучасні рентгенівські трубки мають так званий лінійний (з відношенням сторін не більше ніж 1,25) або круглий оптичний фокус, утворений відповідно до прямокутним або еліптичним дійсним фокусом. Для максимального збільшення різкості рентгенівського зображення розміри оптичного фокуса повинні бути мінімальними. Для цього необхідно зменшити кут зрізу анода або розміри дійсного фокуса. Однак зменшення кута зрізу анода може привести до зменшення кута розходження пучка випромінювання, що звичайно становить 35 – 40°.

Зменшення розмірів дійсного фокуса рентгенівської трубки, розрахованої на певну максимальну напругу, можна досягти, зменшивши максимальний анодний струм при даній ефективності системи охолодження анода або підвищивши, ефективність системи охолодження при тому ж анодному струмі. Такі обмеження необхідні тому, що максимальне питоме електричне навантаження правильно сконструйованого мідного анода з вольфрамовим дзеркалом не може перевищувати 200 – 220 Вт/(мм²·с).

У радіаційній дефектоскопії застосовують наступні типи рентгенівських трубок:

1) трубки нормальної двохелектродної конструкції;

2) трубки спеціалізованих конструкцій:

а) з винесеним порожнистим анодом;

б) з обертовим анодом;

в) імпульсні;

г) високовольтні.

Рентгенівські трубки з винесеним порожнистим анодом

Застосовують для контролю деталей з легких сплавів і тонкостінних сталевих деталей. Мідний анод припаяний до анодної трубки й перебуває на значній віддалі від катода. За рахунок додаткового фокусування, що досягається за допомогою магнітної фокусуючої котушки на анодній трубці поблизу анода, електронний пучок фокусується до мінімального діаметра 0,3 мм. Приблизно такі ж розміри оптичного фокуса.

Рис. 4.16. Конструктивні елементи й параметри рентгенівської трубки:

1 - оптичний фокус; 2 - вікно; 3 - дзеркало анода; 4 - дійсний фокус; 5 - анод.

Рентгенівські трубки з обертовим анодом

Призначені для короткочасного навантаження великої потужності при малих розмірах оптичного фокуса. Це досягається інтенсивним охолодженням дискового анода при обертанні його автономним електродвигуном зі швидкістю 3000-9000 об/хв. Трубки ефективні при часі просвічування не більше 1 – 5 сек. Подальше збільшення часу просвічування викликає необхідність різкого скорочення потужності трубки.

Панорамна трубка

Імпульсні рентгенівські трубки призначені для дослідження швидкоплинних процесів. За час близько 1 мкс у трубці створюється імпульс струму до 2000 А при напрузі до 300 кВ. Анодом трубки служить масивний вольфрамовий стержень із наконечником у формі конуса з кутом при вершині 30°. Катод виконаний у вигляді двох дисків із центральними отворами, концентрично розташованих відносно анода. Один з дисків виконує роль проміжного електрода, полегшуючи утворення розряду (за рахунок автоелектронної емісії) між катодом і анодом.

Високовольтні рентгенівські трубки не можуть бути виготовлені двохелектродними, тому що висока автоелектронна емісія, високовольтний вакуумний пробій і відбиті (від анода) електрони утрудняють роботу таких трубок. Тому високовольтні рентгенівські трубки на напругу вище 400 кВ звичайно роблять секціонованими, що складаються з катода, проміжних електродів і порожнистого анода. Кількість проміжних електродів і напругу на них підбирають такими, щоб була виключена можливість акту електронної емісії. Порожнистий анод майже повністю вловлює відбиті електрони.

Високовольтний вакуумний пробій виключений через велику відстань між анодом і катодом.

Залежно від області застосування окремі частини рентгенівських трубок можуть відрізнятися конструктивним оформленням.

Коефіцієнт корисної дії рентгенівської трубки можна характеризувати тією частиною потужності трубки, що перетворюється в енергію іонізуючого випромінювання. Вона залежить від величини напруги на рентгенівській трубці й речовини, з якої зроблений анод.

Для цілей дефектоскопії велике значення має геометрія фокуса – його величина й форма. Вона залежить від форми й розмірів нитки розжарення й фокусування електронного пучка. Температура поверхні фокуса рентгенівської трубки при її роботі швидко наростає й може досягти великої величини. Для рентгенівських трубок, застосовуваних у рентгенівській дефектоскопії (а також у рентгенодіагностиці й рентгенівському аналізі), найважливішою вимогою є зменшення розмірів фокуса, що поліпшує виявлюваність дефектів. Але при цьому слід врахувати, що чим менші розміри фокуса, тим меншою буде й величина електричного навантаження, що може витримати рентгенівська трубка, не піддаючись руйнуванню.

У зв'язку із цим велике значення має відвід тепла від нагрітого анода. У рентгенівській трубці частина анода, на якій розташовується фокус, виготовляється з тугоплавкого металу – звичайно вольфраму. Вольфрам застосовують у вигляді тонких дисків або пластинок, що впаюють у масивний мідний стержень анода. Швидкий відвід тепла з поверхні фокуса в товщу металу анода забезпечується великою теплопровідністю вольфраму й міді. Подальший відвід тепла від нагрітого анода можна здійснити охолодженням водою, маслом, повітрям і т.д.

Застосовуючи трубки з обертовим анодом, можна досягти значного скорочення розмірів фокуса. У таких трубках нагріванню піддаються послідовно різні ділянки поверхні обертового анодного диска. Це дозволяє більш ніж в 10 разів підвищити питоме навантаження на поверхню фокуса й без збільшення його розмірів виготовляти трубки на більші потужності. У такій рентгенівській трубці анод являє собою диск, закріплений на осі, що обертається на шарикопідшипниках; на протилежному кінці осі закріплений ротор короткозамкненого двигуна змінного струму. Зовні трубки поміщений статор двигуна, що створює обертове магнітне поле.

Рентгенівські трубки з винесеним і заземленим порожнистим анодом представляють особливий клас. У рентгенодефектоскопії вони знаходять застосування для панорамного просвічування зварених швів у трубках, казанах і інших подібних виробах або важкодоступних ділянках. У рентгенівських трубках цього класу для спрямування пучка електронів точно по центрі порожнини анода й частково для регулювання фокуса застосовується магнітне фокусування.

Важливою характеристикою рентгенівської трубки є також радіаційний вихід.

Додаткові дані наведені в технічних паспортах на трубки.

Розрахунок оптичної системи (рис. 4.16):

Площа оптичного фокусу складає

,

де і - розміри дійсного фокуса; – кут зрізу анода.

Кут розходження пучка випромінювання: