射線(xiàn)探傷是利用射線(xiàn)可以穿透物質(zhì)和在物質(zhì)中有衰減的特性來(lái)發(fā)現其中缺陷的一種無(wú)損探傷方法。它可以檢查金屬和非金屬材料及其制品的內部缺陷，如焊縫中的氣孔、夾渣、未焊透等體積性缺陷。這種無(wú)損探傷方法有獨特的優(yōu)越性，即檢驗缺陷的直觀(guān)性、準確性和可靠性，而且，得到的射線(xiàn)底片可用于缺陷的分析和作為質(zhì)量憑證存檔。但此法也存在著(zhù)設備較復雜、成本較高的缺點(diǎn)，并需要對射線(xiàn)進(jìn)行防護。

X射線(xiàn)的產(chǎn)生

      用來(lái)產(chǎn)生X射線(xiàn)的裝置是X射線(xiàn)管。它由陰極、陽(yáng)極和真空玻璃（或金屬陶瓷）外殼組成，其簡(jiǎn)單結構和工作原理如圖1所示。陰極通以電流加熱至白熾狀態(tài)時(shí)，其陽(yáng)極周?chē)纬呻娮釉?，當在?yáng)極與陰極間施加高壓時(shí)，電子加速穿過(guò)真空空間，高速運動(dòng)的電子束集中轟擊陽(yáng)極靶子的一個(gè)面積（幾平方毫米左右、稱(chēng)實(shí)際焦點(diǎn)），電子被阻擋減速和吸收，其部分動(dòng)能（約1%）轉換為X射線(xiàn),其余99%以上的能量變成熱能。

圖1  X射線(xiàn)的產(chǎn)生示意圖

X射線(xiàn)的主要性質(zhì)

      ?不可見(jiàn)，以光速直線(xiàn)傳播。

      ?具有可穿透可見(jiàn)光不能穿透的物質(zhì)如骨骼、金屬等的能力，并且在物質(zhì)中有衰減的特性。

      ?可以使物質(zhì)電離，能使膠片感光，亦能使某些物質(zhì)產(chǎn)生熒光。

γ射線(xiàn)的產(chǎn)生及性質(zhì)

      γ射線(xiàn)是由放射性物質(zhì)（60Co、192Ir等）內部原子核的衰變過(guò)程產(chǎn)生的。

      γ射線(xiàn)的性質(zhì)與X射線(xiàn)相似，由于其波長(cháng)比X射線(xiàn)短，因而射線(xiàn)能量高，具有更大的穿透力。例如，目前廣泛使用的γ射線(xiàn)源60Co，它可以檢查250mm厚的銅質(zhì)工件、350mm厚的鋁制工件和300mm厚的鋼制工件。

射線(xiàn)與物質(zhì)的相互作用

      當射線(xiàn)穿透物質(zhì)時(shí)，由于物質(zhì)對射線(xiàn)有吸收和散射作用，從而引起射線(xiàn)能量的衰減。

      射線(xiàn)在物質(zhì)中的衰減是呈負指數規律變化的，以強度為I0的一束平行射線(xiàn)束穿過(guò)厚度為δ的物質(zhì)為例，穿過(guò)物質(zhì)后的射線(xiàn)強度為：

I=I0e－μδ

      式中：

      I：射線(xiàn)透過(guò)厚度δ的物質(zhì)的射線(xiàn)強度；

      I0：射線(xiàn)的初始強度；

      e：自然對數的底；

      δ：透過(guò)物質(zhì)的厚度；

      μ：衰減系數（㎝-1）

射線(xiàn)照相法

      射線(xiàn)照相法是根據被檢工件與其內部缺陷介質(zhì)對射線(xiàn)能量衰減程度的不同，使得射線(xiàn)透過(guò)工件后的強度不同，使缺陷能在射線(xiàn)底片上顯示出來(lái)的方法。如圖2所示，從X射線(xiàn)機發(fā)射出來(lái)的X射線(xiàn)透過(guò)工件時(shí)，由于缺陷內部介質(zhì)對射線(xiàn)的吸收能力和周?chē)旰貌课徊灰粯?，因而透過(guò)缺陷部位的射線(xiàn)強度不同于周?chē)旰貌课?。把膠片放在工件適當位置，在感光膠片上，有缺陷部位和無(wú)缺陷部位將接受不同的射線(xiàn)曝光。再經(jīng)過(guò)暗室處理后，得到底片。然后把底片放在觀(guān)片燈上*可以明顯觀(guān)察到缺陷處和無(wú)缺陷處具有不同的黑度。評片人員據此*可以判斷缺陷的情況。

圖2射線(xiàn)照相法原理

射線(xiàn)熒光屏觀(guān)察法

      熒光屏觀(guān)察法是將透過(guò)被檢物體后的不同強度的射線(xiàn)，投射在涂有熒光物質(zhì)的熒光屏上，激發(fā)出不同強度的熒光而得到物體內部的影象的方法。

      此法所用設備主要由X射線(xiàn)發(fā)生器及其控制設備﹑熒光屏﹑觀(guān)察和記錄用的輔助設備﹑防護及傳送工件的裝置等幾部分組成。檢驗時(shí)，把工件送至觀(guān)察箱上，X射線(xiàn)管發(fā)出的射線(xiàn)透過(guò)被檢工件，落到與之緊挨著(zhù)的熒光屏上，顯示的缺陷影象經(jīng)平面鏡反射后，通過(guò)平行于鏡子的鉛玻璃觀(guān)察。

      熒光屏觀(guān)察法只能檢查較薄且結構簡(jiǎn)單的工件，同時(shí)靈敏度較差，*高靈敏度在2%～3%，大量檢驗時(shí)，靈敏度*高只達4%～7%，對于微小裂紋是無(wú)法發(fā)現的。

射線(xiàn)實(shí)時(shí)成象檢驗

      射線(xiàn)實(shí)時(shí)成象檢驗是工業(yè)射線(xiàn)探傷很有發(fā)展前途的一種新技術(shù)，與傳統的射線(xiàn)照相法相比具有實(shí)時(shí)、高效、不用射線(xiàn)膠片、可記錄和勞動(dòng)條件好等顯著(zhù)優(yōu)點(diǎn)。由于它采用X射線(xiàn)源，常稱(chēng)為X射線(xiàn)實(shí)時(shí)成象檢驗。國內外將它主要用于鋼管、壓力容器殼體焊縫檢查；微電子器件和集成電路檢查；食品包裝夾雜物檢查及海關(guān)安全檢查等。

      這種方法是利用小焦點(diǎn)或微焦點(diǎn)X射線(xiàn)源透照工件，利用一定的器件將X射線(xiàn)圖象轉換為可見(jiàn)光圖象，再通過(guò)電視攝象機攝象后，將圖象直接或通過(guò)計算機處理后再顯示在電視監視屏上，以此來(lái)評定工件內部的質(zhì)量。通常所說(shuō)的工業(yè)X射線(xiàn)電視探傷，是指X光圖象增強電視成象法，該法在國內外應用*為廣泛，是當今射線(xiàn)實(shí)時(shí)成象檢驗的主流設備，其探傷靈敏度已高于2%，并可與射線(xiàn)照相法相*。該法探傷系統基本組成如圖3所示。

圖3 X光電增強—電視成法探傷系統

      1：射線(xiàn)源；
      2、5：電動(dòng)光闌；
      3：X射線(xiàn)束；
      4：工件；

      6：圖象增強器：
      7：耦合透鏡組；
      8：電視攝象機；

      9：控制器；
      10：圖象處理器；
      11：監視器；
      12：防護設施。

射線(xiàn)計算機斷層掃描技術(shù)

      計算機斷層掃描技術(shù)，簡(jiǎn)稱(chēng)CT（Computertomography）。它是根據物體橫斷面的一組投影數據，經(jīng)計算機處理后，得到物體橫斷面的圖象。其裝置結構如圖4所示。

圖4射線(xiàn)工業(yè)CT系統組成框圖

      1：射線(xiàn)源；
      2：工件；
      3：檢測器；
      4：數據采集部；

      5：高速運算器；
      6：計算機CPU；
      7：控制器；

      8：顯示器；
      9：攝影單元；
      10：磁盤(pán)；
      11：防護設施；

      12：機械控制單元；
      13：射線(xiàn)控制單元；

      14：應用軟件；
      15：圖象處理器。

      射線(xiàn)源發(fā)出扇形束射線(xiàn)，被工件衰減后的射線(xiàn)強度投影數據經(jīng)接收檢測器（300個(gè)左右，能覆蓋整個(gè)扇形掃描區域）采集，并進(jìn)行從模擬量到數字量的高速A/D轉換，形成數字信息。在一次掃描結束后，工作轉動(dòng)一個(gè)角度再進(jìn)行下一次掃描，如此反復下去，即可采集到若干組數據。這些數字信息在高速運算器中進(jìn)行修正﹑圖象重建處理和暫存，在計算機CPU的統一管理及應用軟件支持下，便可獲得被檢物體某一斷面的真實(shí)圖象，顯示于監視器上。