3 Фізична суть дзеркально-тіньового методу і його застосування.

4 Детектори іонізуючого випромінювання, їхні типи та застосування, використання підсилюючих екранів.

Для перетворення розподілу інтенсивності чи сумарної дози ІВ, одержаного після взаємодії з ОК, в видиме можуть бути використані наступні індикатори: фотоплівка, ксерорадіографічна пластина, радіолюмінісцентні індикатори, електронно-оптичні перетворювачі і рентгеновідекони.

Універсальним індикатором, який використовується в найбільш широкому спектрі випромінювання є фотоплівка. Вона має найбільше застосування тепер в неруйнівному контролі якості. Фотоплівка використовує фотохімічний ефект взаємодії ІВ з речовиною, широко використовується для дефектоскопії і вивчення внутрішньої будови ОК. Фотоемульсія містить чутливу до випромінювання речовину – бромисте срібло з добавкою йодистого срібла, розподілену рівномірно у вигляді мікроскопічних зернин в тонкому шарі желатину. На радіографічні плівки емульсія наноситься на обидві сторони для зменшення часу експозиції в 2 рази. При опроміненні плівки ІВ в кристалах AgBr відбувається зміни, які приводять до того, що кристал стає здатним до проявлення, тобто відновлення до металічного срібла під дією проявника. Радіографічні плівки діляться на дві групи: безекранні плівки для використання без флуоресцентних екранів або з металічними підсилюючими екранами і екранні плівки для використання з флуоресцентними підсилюючими екранами в зв’язку з їх високою чутливістю до видимої чи УФ частини спектра.

Метод промислової радіографії оснований на тому, що ступінь почорніння плівки в деякому діапазоні пропорційний експозиційній дозі. Ефективність реєстрації радіографічної плівки визначається її здатністю одержувати різні густини почорніння при проявленні після опромінення ІВ різної енергії з однаковою експозиційною дозою.

Підсилюючі металічні і флуоресцентні екрани застосовують для зменшення часу просвічування. Підсилююча дія металічних екранів характеризується коефіцієнтом підсилення, який визначається відношенням часу просвічування без екрану до часу просвічування з екраном. Металічні екрани рекомендується використовувати з плівками типу РТ-1, РТ-3, РТ-4м, РТ-5, їх застосування практично не впливає на погіршення роздільної здатності зображення на плівках. Випускається 15 типорозмірів екранів. Ці екрани виконані у вигляді свинцевої фольги (0,05-0,5 мм), яка нанесена на гнучку пластмасову підкладку.При використанні флуоресцентних екранів роздільна здатність зображення на плівках суттєво погіршується із-за крупнозернистості самих екранів.

Зараз починають застосовувати флуорометалічні підсилюючі екрани, які виконані у вигляді свинцевої підкладки з нанесеним на неї шаром люмінофора. Ці екрани мають більший коефіцієнт підсилення, чим металічні, і забезпечують кращу чутливість, чим флуоресцентні.

В практиці радіографії застосовують подвійну комбінацію з підсилюючих екранів (переднього і заднього), між якими розміщують плівку. Застосування заднього металічного екрану разом із збільшенням коефіцієнта підсилення зменшує вплив розсіяного випромінювання на плівку. Товщину металічних екранів, а також матеріал люмінофора і його кількість в складі флуоресцентних екранів вибирають в залежності від джерела ІВ.

Ксерорадіографічна пластина. Використовується електричний ефект дії ІВ. Ксеропластини складають з електропровідного шару основи (латунь, алюміній) і тонкого фотошару (30-50 мкм), фотошар найчастіше із селену (напівпровідник). Перед експозицією фотошар ксеропластини рівномірно заряджають до напруги 0,6-1 кВ, а потім розміщують її так само як фотоплівку, повертаючи шар селену до ОК.

Під час експозиції ІВ від контрольованого об’єкта, попадає в матеріал (шар селену) фотошару ксеропластини, частково розряджає його, притому тим більше, чим більша інтенсивність падаючого ІВ. Одержане зображення в вигляді електростатичного рельєфу перетворюють в видиме, опилюючи фотошар зарядженим сухим дрібнодисперсним порошком з розміром частин не більше 10 мкм. Але для зручності розшифрування результатів їх одержане зображення переносять на папір і фіксують його. Перенесення видимого зображення від зарядженої пластини на папір відбувається менше чим за хвилину.

Недоліки ксерографічного методу є обмеження зони проведення НК розмірами ксеропластини; можливість появи несправжніх дефектів через пошкоджень поверхні пластини, особливо вкінці терміну служби (біля 1000 експозицій); погана передача півтонів; підвищена жорсткість ксеропластини.

Радіографічні індикатори виготовляють на основі різних люмінофорів у вигляді екранів чи монокристалів (сцинтилятори). Ці індикатори перетворюють падаюче ІВ в видиме світло, що дозволяє оператору проводити НК безпосередньо в технологічному потоці чи фіксувати видиме зображення з допомогою фото- чи кіноапаратури.

Флуоресціюючі екрани складаються з основи (картон, пластмаса ), на яку наносять тонкий шар люмінофору. Флуоресцентні екрани, зображення на яких оцінює безпосередньо оператор, виготовляють на основі речовин (ZnS,CdS, і інші), які випускають біле чи жовто-зелене світло, які відповідають максимальній чутливості ока, а підсилюючі флуороскопічні екрани для фотоплівки на основі речовин (PbSO₄, BaSO₄, і т.д.), які випромінюють фотони з великою енергією – синє, фіолетове і ультрафіолетове світло. Флуоресцентні екрани дозволяють оперативно аналізувати результати НК.

Сцинтиляційні монокристали виготовляють з неорганічних речовин (NaI(Tl), KI(Tl), CsI(Va)), і з органічних речовин (антрацен, стілбен і інші) у вигляді пластин, дисківСцинтиляційні кристали є базою для створення сцинтиляційних лічильників з ФЕП, рентгенівських електронно-оптичних перетворювачів (РЕОП) і інших пристроїв для перетворення ІВ у видиме.

Електронно - оптичні перетворювачі. При радіаційному контролі якості використовуються з подвійною метою: для перетворення зображення ІВ у видиме зображення (рентгенівський ЕОП– РЕОП) і для підвищення яскравості зображення в видимому світлі (підсилювач яскравості). В першому випадку ЕОП має мішень, чутливу до ІВ. За рахунок енергії високовольтного джерела живлення електрони, число яких прямо зв’язано з інтенсивністю ІВ, прискорюються і створюють велику яскравість свічення вихідного екрану.

При використанні ЕОП в ролі підсилювача яскравості перетворення зображення ІВ в видиме здійснюється сцинтилятором, флуороскопічним екраном чи іншим ЕОП, а зображення в видимому світлі проектується на фотокатод вторинного ЕОП. Одержане на вихідному екрані більш яскраве зображення може бути подане ще на наступний ЕОП, тобто ще раз підсилено по яскравості.

Рентгеновідикони – це спеціальні передаючі ЕПТ, які дають можливість одержати електричний сигнал про інтенсивність ІВ після взаємодії його з ОК і одержати видиме зображення цього розподілу на телевізійному екрані. Принциповою відмінністю рентгеновідиконів від оптичних є наявність напівпровідникової мішені, чутливої до рентгенівського випромінювання. Мішень рентгеновідикона виготовляють з аморфного селену , окису цинку, сірчистої сурми і інші. Вхідне вікно рентгеновідиконів закрито тонкою алюмінієвою плівкою для захисту чутливого шару від дії інших видів випромінювання (в першу чергу від видимого світла).

На основі рентгеновідиконів випускаються прикладні телевізійні установки, які мають загальпромислове застосування, а також телевізійні рентгенівські мікроскопи.

Рентгеновідикони дають більші можливості для обробки сигналу, автоматизувати процес обробки сигналу.

Первинні перетворювачі ІВ в електричні сигнали.

Перетворення величин, які характеризують ІВ, в електричний сигнал можуть проводити наступні пристрої:

Фотоелектронні помножувачі використовують в парі із сцинтилюючим кристалом для одержання електричного сигналу, залежного від інтенсивності і складу ІВ. Фотон або інша частинка, яка викликана сцинтиляцією, приводить до появи в колі анода фотоелектричного помножувача імпульсу електричного струму, який може бути зареєстрований. Амплітуда одержаного імпульсу залежить від енергії кванту ІВ, матеріалу і розмірів сцинтилюючого монокристалу, а кількість імпульсів, які появляються за одиницю часу залежить від інтенсивності падаючого на монокристал ІВ. Перевагою сцинтилятора, об’єднаного з ФЕП, є висока чутливість, велика роздільна здатність в часі і можливість вимірювання енергії частинок ІВ. Недоліками ФЕП є: великий рівень шуму в вихідному сигналі і вплив нестабільності джерела живлення високої напруги.

Іонні прилади працюють на основі взаємодії ІВ з газом, в якому воно створює вільні носії зарядів. Для НК використовують іонізаційні камери, пропорційні лічильники і лічильники Гейгера-Мюллера. Різниця між цими приладами полягає в конструктивних особливостях і різних електричних режимах роботи.

Іонні приладі можна використовувати для реєстрації всіх видів ІВ, але з різним ступенем ефективності, який показує, яка частина ІВ відносно падаючого приводить до появи електричного сигналу.

Іонізаційні камери працюють при невеликих напругах між електродами (100-350 В) в режимі насичення, коли всі електрони, які появились від дії ІВ, збираються анодом. Вихідний струм іонізаційних камер невеликий, але іонізаційні камери мають найбільший стабільний коефіцієнт перетворення інтенсивності ІВ в струм.

Пропорційні лічильники працюють в режимі несамостійного розряду і створюють при падінні ІВ великі імпульси струму за рахунок “ефекту газового підсилення” (від 10 до 10⁶ раз), обумовленого багатократним повторення процесів іонізації. В результаті один первинний електрон приводить до утворення великої кількості вторинних електронів, загальна кількість яких пропорційна кількості первинних електронів і залежить від їхньої енергії.

В лічильниках Гейгера-Мюллера коефіцієнт “газового підсилення” ще більший, а виникаючий від ударної іонізації електричний струм не залежить від енергії квантів падаючого ІВ і визначається електричним опором зовнішнього кола. Первинні електрони, які тільки появляються, приводять до існування в лічильнику самостійного розряду. Тому в лічильниках Гейгера-Мюллера необхідно гасити розряд спеціальними електронними схемами або підбирати склад газової суміші в об’ємі колби лічильника (самогаснучі лічильники). Вихідний сигнал лічильника Гейгера-Мюллера рівний 150 В, що дає можливість застосувати їх безпосередньо без електронних схем підсилення. Іонні прилади є ефективні, прості, доступні перетворювачі енергії ІВ в електричний сигнал. Недолік цих приладів – обмежені можливості по реєстрації параметрів ІВ, порівняно великі габарити і недостатня механічна міцність.

Напівпровідникові детектори. Робота напівпровідникових приладів основана на внутрішньому фотоефекті, який проявляється в тому, що при дії ІВ змінюється питома електрична провідність напівпровідникової речовини за рахунок зміни кількості носіїв зарядів (електронів чи дірок), кількість яких зв’язана з інтенсивністю випромінювання і його енергією. Для реєстрації ІВ використовуються напівпровідникові резистори з одним провідним шаром і пристрої з декількома шарами, які мають різні типи провідності.

Напівпровідникові резистори (датчики проникаючого випромінювання) виготовляють на основі плівок із полікристалічних матеріалів. Датчики проникаючого випромінювання герметизується епоксидною смолою або шляхом розміщення напівпровідника в тонкий металічний корпус. В останньому випадку забезпечується надійний захист від світлового і рентгенівського випромінювання з квантами, які мають велику енергію.

Датчики проникаючого випромінювання РГД-0, РГД-1, РГД-2 і ГД-Г1 в порівнянні з другими перетворювачами ІВ мають високу чутливість при порівняно низькій напрузі (не більше 50 В), тому вони застосовуються для індикації і дозиметрії рентгенівського і -випромінювання, особливо в малогабаритній апаратурі.

5.

№30