02.射线照相检验设备与器材

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1、57第2章射线照相检验设备与器材2.1X射线机2.1.1X射线机的基本结构与类型工业射线照相探伤中使用的低能X射线机，简单地说是由四部分组成：射线发生器（X射线管）、高压发生器、冷却系统、控制系统。当各部分独立时，高压发生器与射线发生器之间应采用高压电缆连接。X射线机可以从不同方面进行分类。按照X射线机的结构，X射线机通常分为三类，便携式X射线机、移动式X射线机、固定式X射线机。便携式X射线机采用组合式射线发生器，其X射线管、高压发生器、冷却系统共同安装在一个机壳中，也简单地称为射线发生器，在射线发生器中充满绝缘介质。整机由两个单元构成，即控制器和射线发生器，它们之间由低压电缆连接。在射线发

2、生器中所充的绝缘介质，较早时为高抗电强度的变压器油，其抗电强度应不小于30～50kV/2.5mm。现在多数充填的绝缘介质是六氟化硫（SF6），以减轻射线发生器的重量。充填的SF6气体的气压应不低于0.34MPa（3.5kg/cm2），但也不能过高，以防机壳爆裂，通常不应超过0.49MPa（5.0kg/cm2）。采用充气绝缘的便携式X射线机，体积小、重量轻，便于携带，利于现场进行射线照相检验。便携式X射线机的管电压一般不超过320kV，管电流经常固定为5mA，连续工作时间一般为5min。移动式X射线机具有分立的各个组成部分，但它们共同安装在一个小车上，可以方便地移动到现场、车间，进行射线检验。

3、冷却系统为良好的水循环冷却系统。X射线管采用金属陶瓷X射线管，管电压不高于160kV（或150kV），尺寸小，射线发生器通常就是X射线管，它与高压发生器之间采用一长达15m左右的高压电缆连接，以便于现场的防护和操作。固定式X射线机采用结构完善、功能强的分立射线发生器、高压发生器、冷却系统和控制系统，射线发生器与高压发生器之间采用高压电缆连接，高压电缆的长度一般为2m。其体积大、重量也大，不便移动，因此固定安装在X射线机房内。这类X射线机已形成150kV、250kV（225kV）、320kV、450kV（420kV）等系列，其管电流可用到30mA甚至更大的值，系统完善，工作效率高，它是检验实验

4、室应优先选用的X射线机。X射线机也可以按其他方面分类，57例如按照X射线机的工作电压可分为恒压X射线机和脉冲X射线机，按照加在X射线管上的电压脉冲频率可分为恒频X射线机和变频X射线机，按照所使用的X射线管可分为玻璃管X射线机和陶瓷管X射线机，按照X射线管的辐射角可分为定向X射线机和周向X射线机，按照X射线管焦点尺寸可分为微焦点、小焦点和常规焦点X射线机等，但目前较多采用的是按照结构进行分类。2.1.2X射线管X射线机的核心器件是X射线管，普通X射线管的基本结构如图2-1所示。它主要由阳极、阴极和管壳构成。图2-1X射线管结构示意图图2-2阳极的基本结构示意图1—阳极罩2—阳极体3—放射窗口4

5、—阳极靶阳极是产生X射线的部位。主要由阳极体、阳极靶和阳极罩组成。阳极的基本结构如图2-2所示。阳极体为具有高热传导性的金属电极，典型的阳极体由无氧铜制做。其作用是支承阳极靶，并将阳极靶上产生的热量传送出去，避免靶面烧毁。阳极靶的作用是承受高速电子的撞击，产生X射线。阳极靶紧密镶嵌在阳极体上，与阳极体具有良好的接触。由于工作时阳极靶直接承受高速电子的撞击，电子大部分动能在它上面转换为热，因此阳极靶必须耐高温。此外，阳极靶应具有高原子序数，才能具有较高的X射线转换效率。所以，对工业射线照相检验用的X射线管，其阳极靶采用钨制做。阳极靶的表面应磨成镜面，并与X射线管轴成一定角度，靶面与管轴垂线所成

6、的角度常称为靶面角。阳极靶可以采用不同的结构，以产生不同的辐射。例如，常用锥形靶和平面形靶产生周向辐射X射线，也有的X射线机采用特殊的旋转阳极靶，它不仅可以改善散热状况，而且可以获得更高的管电流。57高速电子撞击阳极靶时会产生二次电子，二次电子可集聚在管壳上，形成一定电位，影响飞向阳极靶的电子束，阳极罩就是用来吸收高速电子撞击阳极靶时产生的二次电子。阳极罩常用铜制做，在朝向阴极方向有一小孔，阴极发射的电子从这个小孔进入，撞击阳极靶；阳极罩的侧面也有一个小孔，常用原子序数很低的薄铍板覆盖，称为窗口，阳极靶产生的X射线从此窗口辐射出来。图2-3X射线管的阳极特性曲线X射线管的阳极特性是指，在一定

7、的阴极灯丝电流下，管电流与管电压的关系。图2-3是X射线管的阳极特性曲线。从图中可以看到，管电流在最初随着管电压升高而增加，但当管电压达到一定值以后，管电流趋于饱和。产生这种饱和特点的原因是，灯丝发射的电子已接近全部到达阳极靶。当X射线管施加的管电压较低时，为了得到较大的管电流，只能采用更大的灯丝电流。但实际上灯丝电流也只能在一定范围内调整，这也就限定了低管电压下可使用的最大管电流。阴极是X射线管中发射电子的