NHÓM 3: PHƯƠNG PHÁP TIA X ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN -***** - BÁO CÁO CUỐI KỲ ĐO VÀ KIỂM TRA KHÔNG PHÁ HỦY Đề tài: “ Phương pháp tia X ” Sinh viên nhóm 3: STT Họ & Tên Ngô Văn Đức SHSV 20090793 - Hoàng Văn Nam Nguyễn Trung Tâm Nguyễn Thanh Long Đinh Quốc Chính Trần Thị Hiên Đõ Việt long 1|P a ge 20091822 20092311 20091655 - 20090314 20091012 20106039 - Nội dung phụ trách Định hướng báo cáo tuần, tổng hợp báo cáo Tổng quan NDT, tổng quan tia X, phương pháp tia X, nguyên lý Các thiết bị dùng tia X Ứng dụng Các phương pháp kiểm tra dùng tia X Nguyên lý phương pháp tia X Kỹ thuật thực hiệu chuẩn An toàn xạ Kỹ thuật thực hiệu chuẩn NHÓM 3: PHƯƠNG PHÁP TIA X MỤC LỤC Trang I GIỚI THIỆU CHUNG Giới thiệu NDT 1.1 Định nghĩa chất NDT 1.2 Tầm quan trọng NDT Các phương pháp NDT 2.1 Phương pháp kiểm tra mắt 2.2 Phương pháp kiểm tra dòng điện xoáy (ET) 2.3 Phương pháp kiểm tra chụp ảnh phóng xạ (RT) 2.4 Phương pháp kiểm tra siêu âm (UT) 2.5 Phương pháp kiểm tra bột từ (MT) 2.6 Phương pháp kiểm tra thẩm thấu lỏng (PT) II PHƯƠNG PHÁP TIA X Tia X 1.1 Cơ sở hình thành 1.2 Tính chất tia X 1.3 Tác hại tia X Quá trình tương tác xạ với vật chất 2.1 Hiện tượng hấp thụ 2.2 Hệ số suy giảm khối µm 2.3 Định luật suy giảm chùm tia xạ hẹp 2.4 Tán xạ ngược 10 Chụp ảnh phóng xạ tia X 10 3.1 Định nghĩa chụp ảnh phóng xạ 10 3.2 Nguyên lý phương pháp tia X 11 3.3 Ưu điểm nhược điểm phương pháp tia X 12 3.4 Nguyên lý tạo ảnh phim 12 2|Page NHÓM 3: PHƯƠNG PHÁP TIA X 3.5 Các phương pháp kiểm tra dùng phương pháp tia X 13 Ống phóng tia X 15 4.1 Cấu tạo 15 4.2 Nguyên lý hoạt động 16 4.3 Quan hệ UAK cường độ xạ phát 16 III.CÁC THIẾT BỊ DÙNG TRONG PHƯƠNG PHÁP TIA X 17 Nguồn phát tia X 17 1.1 Cathode 18 1.2 Anode 18 1.3 Các thành phần khác 18 1.4 Bàn điều khiển 20 Phim 20 2.1 Cấu tạo phim 20 2.2 Đặc tính phim 23 2.3 Phân loại phim 24 2.4 Đóng gói, bảo quản phim 25 Màn tăng cường 26 3.1 Màn tăng cường chì 26 3.2 Màn tăng cường muối 27 3.3 Màn tăng cường kim loại huỳnh quang 27 Hầm rửa phim 28 IV KỸ THUẬT THỰC HIỆN VÀ HIỆU CHUẨN 28 Độ nhạy phim 28 Độ tương phản 30 1.4 Độ tương phản vật kiểm tra 30 1.5 Độ tương phản phim 31 Độ nét 32 2.1 Các yếu tố hình học 33 2.2 Phim yếu tố hình 34 Mật độ chụp ảnh phóng xạ 34 3|Page NHÓM 3: PHƯƠNG PHÁP TIA X Đường cong đặc tính phim chụp phóng xạ 35 Tính toán tiếp xúc 38 Tráng rửa phim 39 6.1 Quá trình ảnh 40 6.2 Quá trình rửa trung gian 40 6.3 Quá trình hãm 40 6.4 Rửa làm 41 6.5 Sấy khô 42 6.6 Phòng tối 42 Xem ảnh X-quang 43 Liều chiếu 43 x-quang số 45 9.1 Định nghĩa 45 9.2 Cấu trúc 45 9.3 Quy trình 45 9.4 Đặc điểm 46 V: AN TOÀN BỨC XẠ 46 Sự nguy hiểm xạ 47 1.1 Bức xạ gì? 47 1.2 Tế bào 47 1.3 Đặc điểm vật chất sau bị chiếu xạ 48 Các kiểu nhiễm xạ 49 2.1 Chiếu xạ 49 2.2 Chiếu xạ 49 2.3 Nhiễm bẩn phóng xạ 49 Chu kì bãn rã 49 Đơn vị đo phóng xạ 50 4.1 Rơnghen (R) 50 4.2 Liều hấp thu – Radiation Absorbed Dose (RAD) 50 4.3 Liều hấp thu tương đương (REM) 50 4|P ag e NHÓM 3: PHƯƠNG PHÁP TIA X Liều xạ cho phép 51 5.1 Yếu tố ảnh hưởng đến liều chiếu cá nhân 51 5.2 Liều xạ cho phép 51 Ảnh hưởng xạ thể người 52 6.1 Tế bào dễ bị ảnh hưởng 52 6.2 Ảnh hưởng xạ lên thể người 52 Các thiết bị bảo vệ 53 7.1 Thiết bị bảo vệ cá nhân 53 7.2 Máy từ xa đo liều suất liều 54 7.3 Hệ thống báo động 55 Bảo đảm an toàn xạ 56 8.1 Nguyên lí 56 8.2 Suất liều 56 VI CÁC ỨNG DỤNG CỦA TIA X 56 Ứng dụng tia X công nghiệp 56 Ứng dụng y tế 62 Ứng dụng an ninh 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 5|P a ge NHÓM 3: PHƯƠNG PHÁP TIA X I GIỚI THIỆU CHUNG Giới thiệu NDT 1.1 Định nghĩa chất NDT Kiểm tra không phá hủy sử dụng phương pháp vật lý để kiểm tra phát khuyết tật bên cấu trúc vật liệu, sản phẩm chi tiết máy…mà không làm ảnh hưởng đến khả hoạt động chất lượng chúng 1.2 Tầm quan trọng NDT Phương pháp kiểm tra đo không phá hủy đóng vai trò quan trọng việc kiểm tra chất lượng sản phẩm NDT sử dụng tất công đoạn trình chế tạo sản phẩm Sử dụng phương pháp NDT có hiệu công đoạn trình chế tạo sản phẩm như: Tăng mức độ an toàn tin cậy sản phẩm làm việc Làm giảm sản phẩm lỗi, đảm bảo chất lượng vật liệu, từ giảm giá thành sản phẩm Ngoài NDT sử dụng rộng rãi việc kiểm tra thường xuyên định kỳ chất lượng thiết bị máy móc công trình trình vận hành Các phương pháp NDT 2.1 Phương pháp kiểm tra mắt Kiểm tra mắt phương pháp phổ biến hiệu phương pháp đo kiểm tra không phá hủy Đối với phương pháp bề mặt vật thể cần phải có đủ độ sáng tầm nhìn người kiểm tra phải thích hợp Các thiết bị, dụng cụ trang bịđầy đủ người kiểm tra phải qua lớp tập huấn 2.2 Phương pháp kiểm tra dòng điện xoáy (ET) Phương pháp dùng phát khuyết tật bề mặt, phân loại vật liệu, để đo thành mỏng từ mặt…và vài ứng dụng khác để đo độ sâu lớp thấm Phương pháp kiểm tra nhanh, tự động hóa 2.3 Phương pháp kiểm tra chụp ảnh phóng xạ (RT) Phương pháp kiểm tra cách chụp ảnh phóng xạ dùng để xác định khuyết tật bên nhiều loại vật liệu có cấu hình khác Đây phương pháp chụp ảnh tia X gamma 2.4 Phương pháp kiểm tra siêu âm (UT) Kiểm tra vật liệu siêu âm nhiều phương pháp kiểm tra không phá hủy, sóng siêu âm có tần số cao truyền vào vật liệu cần kiểm tra 6|P a ge NHÓM 3: PHƯƠNG PHÁP TIA X 2.5 Phương pháp kiểm tra bột từ (MT) Phương pháp dung để kiểm tra vật liệu dễ nhiểm từ Nó có khả phát khuyết tật hở bề mặt sát bề mặt 2.6 Phương pháp kiểm tra thẩm thấu lỏng (PT) Phương pháp dùng kiểm tra bất đồng bề mặt như: Các vết nứt, rỗ khí, chống mép, lỗ rò rỉ Phương pháp rẻ tiền, dễ áp dụn, kiểm tra nhanh, thiết bị nhẹ gọn II PHƯƠNG PHÁP TIA X Tia X 1.1 Cơ sở hình thành Năm 1895 nhà bác học Roentgen phát xạ tia X lúc ông nghiên cứu tượng phóng điện qua không khí Trong thời gian thí nghiệm loại tia bí ẩn Roentgen chụp ảnh bóng vật thể khác gồm hộp đựng cầu súng ngắn nhìn thấy rõ ràng Những ảnh bóng đánh dấu đời phương pháp chụp ảnh xạ Năm 1913 Collidge thiết kế ống phát bực xạ tia X Thiết bị có khả phát xạ tia X có lượng cao có khả xuyên xâu Năm 1917 phòng thí nghiệm chụp ảnh xạ tia X thiết lập Royal Arsenal Woolwich Năm 1930 hải quân Mỹ đồng ý dùng phương pháp chụp ảnh xạ để kiểm tra mối hàn nồi 1.2 Tính chất tia X Bức xạ tia X dạng xạ điện từ giống ánh sáng Giữa tia X ánh sáng thường khác bước sóng Trong kiểm tra vật liệu chụp ảnh xạ thường sử dụng xạ tia X có bước sóng từ 0.01 đến 10 nm, tần số khoảng từ × 1016 Hz đến × 1019 Hz lượng khoảng 120 eV đến 120 keV Bức xạ tia X xạ điện từ giông ánh sáng, có tính chất sau:  Có tính chất ánh sáng  Gây ion hóa, có khả làm số chất phát huỳnh quang (kim cương, barium… )  Xuyên qua vật mà ánh sáng không xuyên qua  Tuân theo định luật bình phương khoảng cách Đó là, cường độ xạ tia X thời điểm tỷ lệ với bình phương khoảng cách từ nguồn đến điểm tính theo công thức: (I=1/r2)  Tác động lên lớp nhũ tương phim 7|Page NHÓM 3: PHƯƠNG PHÁP TIA X 1.3 Tác hại tia X Khi tia X vào thể, tất khỏi được, àm số tia X bị thể hấp thụ Những tia X bị có lượng lớn, qua thể giải phóng tất lượng Năng lượng chuyển thành electron gây nhiều tổn thương cho thể người vùng hẹp như: ion hóa mô trường qua, phá hủy AND tế bào Quá trình tương tác xạ với vật chất 2.1 Hiện tượng hấp thụ Một chùm tia X qua vật chất cường độ chúng bị suy giảm Hiện tượng gọi hấp thụ xạ tia X vật chất Nếu có khuyết tật nằm bên cấu trúc mẫu vật, có thay đổi bề dày mật độ mẫu vật đó, tác động đến cường độ chùm xạ truyền qua, chùm xạ truyền qua ghi nhận phim tạo ảnh chụp xạ phim Cường độ suy giảm thể qua ba hiệu ứng: hấp thụ quang điện(τ), hấp thụ tán xạ Compton(σ) tạo cặp(χ) Hệ số suy giảm: µ= τ+ σ+ χ  Trong đó: hấp thụ quang điện(τ), hấp thụ tán xạ Compton(σ) tạo cặp(χ) 2.1.1 Sự hấp thụ quang điện Khi có tương tác quang điện với nguyên tử hấp thụ, lượng tử có lượng tương đối thấp (nhỏ MeV) truyền toàn lượng cho electron lớp - thường lớp K Do nhận lượng hiệu số lượng lượng tử với lượng liên kết nguyên tử, electron bị bứt khỏi nguyên tử Electron gọi photoelectron dịch chuyển chất hấp thụ gây ion hóa thứ cấp kích thích Khi liên kết electron bền vững hiệu ứng quang điện mạnh Hiệu ứng quang điện hỉ xảy chất có nguyên tử lượng nguyên tử số cao, chì Pb dùng làm chất che chắn tốt lượng tử lượng thấp Hệ số tương tác tuyến tính quang điện  tỉ lệ với số Z lượng Z lượng E Hình 2.1: Hiệu ứng quang điện 8|P a ge NHÓM 3: PHƯƠNG PHÁP TIA X Ở đây, cần phải ý xạ tán xạ có ảnh hưởng đặc biệt đến phim trình chụp Nó làm tăng độ mờ chụp xạ điều không mong muốn giải đoán hình ảnh Do hiệu ứng Compton hiệu ứng có ảnh hưởng quan trọng 2.1.2 Sự tạo cặp Quá trình tạo cặp lượng tử  tương tác với nguyên tử tạo nên cặp electron e- positron e+ điện trường; lượng tử biến Năng lượng tối thiểu để tạo cặp electron- positron cần phải vượt tổng lượng chúng tức 1.022 MwV Sau tạo thành electron positron tách khỏi bị động ion hóa thứ cấp Quá trình tạo cặp có vai trò quan trọng lượng E lớn với chất có nguyên tử số Z cao, hệ số tương tác tạo cặp  tỷ lệ với Z2 2.2 Hệ số suy giảm khối µm Khi kiểm tra chụp xạ, hệ số suy giảm khối đặc trưng đồng thời cho mật độ vật liệu lượng xạ Nó xác định theo quan hệ: µm= µ/  (g/cm2) (2.1) µm=k  3Z3 (2.2)  Trong đó:  mật độ vật chất (g/cm3) Hệ số suy giảm khối phụ thuộc vào bước sóng xạ sơ cấp xạ mềm hay xạ có lượng thấp có hệ số hấp thụ lớn Hệ số suy giảm khối phụ thuộc vào nguyên tử số Z chất hấp thụ tăng lên theo nguyên tử số Z 2.3 Định luật suy giảm chùm tia xạ hẹp Bức xạ bị hấp thụ truyền qua lớp vật liệu mỏng phụ thuộc vào chiều dày  hệ số suy giảm tuyến tính µ Tương tự định luật phân rã phóng xạ viết: It = I0e-µ  =I0 exp(-µ  ) (2.3)  Trong đó: It, I0 cường độ chùm tia xạ hẹp tới truyền qua vật liệu tương ứng với I0 cách nguồn m Để thuận tiện cho tính toán người ta thường dùng chiều dày làm yếu (hấp thụ) nửa (HVL) – chiều dày vật liệu cho trước làm cho cường độ chùm tia xạ qua giảm xuống nửa Chiều dày hấp thụ nửa HVL xác định từ công thức: I t  I e   ln( 9|P a ge It )    I0 (2.4) NHÓM 3: PHƯƠNG PHÁP TIA X 2.4 Tán xạ ngược Khi lượng tử tán xạ nhiều lần vật kiểm bị hấp thụ vật gần đó, phần xạ truyền ngược khỏi vật hấp thụ tác động đến detector người thao tác Độ lớn tán xạ ngược môi trường tỷ lệ nghịch với bình phương nguyên tử số Z2 vật chất Nó tăng chùm xạ tới vật kiểm bị lệch tỉ lệ với cos  (ở  góc tới tia xạ) Chụp ảnh phóng xạ tia X 3.1 Định nghĩa chụp ảnh phóng xạ Phương pháp chụp ảnh phóng xạ dùng để xác định khuyết tật bên vật liệu kiểm tra Phim ảnh xạ tạo từ chùm tia X qua vật thể Cường độ chủa chùm tia X qua vật thể bị thay đổi tùy theo cấu trúc bên vật thể, rửa phim chụp xuất ảnh bóng, ảnh chụp xạ sản phẩm Sau phim giải đoán để biết khuyết tật có sản phẩm Về chất hệ chụp ảnh gồm: Nguồn phóng xạ, vật liệu cần kiểm tra phận ghi phim Hình 2.2 : Cách bố trí phương pháp kiểm tra chụp ảnh phóng xạ Phương pháp phát lỗi như: - 10 | P a g e Không gian rỗng co ngót đông Cứng, rỗ khí, nứt, cháy cạnh, kênh khí, bọc xỉ Lỗi không liên kết, bọc táp chất rắn (đồng Wolfram) Hàn không thấu (không xuyên qua đầy đủ) Lỗi hình dạng hình học - Bắn tóe hàn NHÓM 3: PHƯƠNG PHÁP TIA X Có loại chu kỳ bán rã  Chu kì bán rã phóng xạ Thời gian phân huỷ hết ½ nguyên tử chất phóng xạ  Chu kì bán rã sinh học Thời gian thể thải hết ½ lượng chất phóng xạ thể  Chu kì bán rã hiệu dụng Thời gian thể thải hết ½ lượng chất phóng xạ phân huỷ hết Đơn vị đo phóng xạ 4.1 Rơnghen (R) Đơn vị đo phóng xạ cho tia X Gamma Rơnghen (R) (đơn vị phóng xạ dựa khả ion hóa xạ) Rơnghen lượng xạ có khả tạo đơn vị điện tích tĩnh điện tức 2.083 tỉ cặp ion 1cm3 không khí Trong an toàn xạ thường dùng MiliRơnghen : 1R = 1000mR 4.2 Liều hấp thu – Radiation Absorbed Dose (RAD) Là đơn vị đo phóng xạ đặc trưng cho hiệu ứng sinh học Liều hấp thu lượng xạ tạo 0.01 J/kg mô thể Đối với tia X: 1R = 1RAD 4.3 Liều hấp thu tương đương (REM) Là đơn vị đo phóng xạ đặc trưng cho hiệu ứng sinh học xạ Đối với loại xạ khác có hiệu ứng sinh học khác nhau, đặc trưng hệ số hiệu ứng sinh học xạ RBE Bảng 5.1: Hệ số RBE Ta có : REM = RAD x RBE ( RBE – hệ số hiệu ứng sinh học) 50 | P a g e NHÓM 3: PHƯƠNG PHÁP TIA X Bảng 5.2: Ví dụ tính liều tương đương Liều hấp thu tương đương cá nhân phải theo dõi báo cáo định kì Hồ sơ theo dỗi liều hấp thu tương đương phải lưu trữ lâu dài Suất liều sinh học đo REM/H Trong chụp ảnh phóng xạ : 1R/H = 1REM/H Liều xạ cho phép 5.1 Yếu tố ảnh hưởng đến liều chiếu cá nhân Có yếu tố ảnh hưởng đến liều chiếu cá nhân - Số lần thể bị chiếu - Phần thể bị chiếu - Khoảng thời gian bị chiếu - Tuổi cá nhân bị chiếu - Sự khác biệt sinh học cá nhân - Cường độ chiếu xạ 5.2 Liều xạ cho phép Việc nhận liều xạ không cần thiếu xem nhận liều Các công việc gây liều cho kỹ thuật viên xem công việc không an toàn Theo nguyên lý ALARA( as low as reasonably) liều chiếu hấp thu thấp tốt Liều chiếu nghề nghiệp theo tiêu chuẩn Mỹ không vượt bảng sau 51 | P a g e NHÓM 3: PHƯƠNG PHÁP TIA X Bảng 5.3: Liều chiếu cho phép theo tiêu chuẩn Mỹ Các liều xạ xem nguy hiểm nhận thời gian dài thể tự khắc phục vài ảnh hưởng xạ thời gian Khi thể hấp thụ lúc với liều lượng lớn bị coi tai nạn phóng xạ thông thường liều hấp thụ tuần không nên vượt 0.1 REM Ảnh hưởng xạ thể người 6.1 Tế bào dễ bị ảnh hưởng Có số tế bào dễ bị ảnh hưởng xạ tế bào khác, là: - Tế bào bạch huyết Tế bào hồng huyết cầu sinh Tế bào hệ thống tiêu hoá Tế bào sinh để thay tế bào cũ Tế bào da Tế bào động & tĩnh mạch Tế bào mô, xương, bắp thịt hệ thần kinh Đặc biệt dễ tổn thương tế bào máu Vì vậy, nên dấu hiệu nhiễm xạ nhiễm xạ thay đổi tế bào máu Do đó, luật quy định phải khám sức khỏe hàng năm xét nghiệm máu cho nhân viên làm việc với xạ 6.2 Ảnh hưởng xạ lên thể người Ảnh hưởng lên thể người hiệu ứng - Ảnh hưởng trước mắt : hiệu ứng SÔ-MA – hiệu ứng nhanh 52 | P a g e NHÓM 3: PHƯƠNG PHÁP TIA X Bảng 5.4: Một vài số liệu hiệu ứng SO-MA - Ảnh hưởng lâu dài – di truyền : hiệu ứng chậm- hiệu ứng gen ảnh hưởng đến đặc tính di truyền cho hệ sau Thời kì sau bị chiếu đến trước phát bệnh gọi thời kì ủ bệnh Liều chiếu 200REM có đến tuần sau bắt đầu xuất dấu hiệu rụng tóc, tiêu chảy, ăn không ngon… Trong chụp ảnh xạ công nghiệp, nhân viên kĩ thuật nhận xạ liều Các thiết bị bảo vệ Do phát xạ giác quan nên phải sử dụng thiết bị bảo vệ, thiết bị bảo vệ gồm có nhóm dựa nguyên lí ion hoá vật liệu xạ 7.1 Thiết bị bảo vệ cá nhân Là thiết bị đo liều tích luỹ cá nhân - Liều kế thạch anh  Đọc trực tiếp hay gián tiếp  Nguyên lý hoạt động dựa nguyên tắc buồng ion hóa Khi nhận xạ, không khí buồng ion hóa dẫn điện làm dịch chuyển sợi dây thạch anh mang điện dương sạc phía dây cố định dần điện tích dương tương tác với electron không khí bị ion hóa Bức xạ cao, dây dịch chuyển nhiều liều kế thạch anh liều hấp thụ từ sạc đến thời điểm đọc Sau đọc, liều kế phải sạc điện Khi đó, dây thạch anh nhiễm điện tích dấu nên bị đẩy xa Điều chỉnh dây vị trí núm điều chỉnh 53 | P a g e NHÓM 3: PHƯƠNG PHÁP TIA X Hình 5.6: Liều kế thạch anh  Liều kế thạch anh thường có dải đo từ 0-200 mR với độ xác ±10% giá trị đọc  Thường dễ sai ẩm, xạ từ vũ trụ… - Liều kế đeo Do liều kế thạch anh xác, khó lưu trữ nên thường dùng liều kế phim, liều kế nhiệt phát quang… Hình 5.7: Liều kế đeo 7.2 Máy từ xa đo liều suất liều Dùng để đo suất liều mR/h hay R/h từ xa nguồn xạ 54 | P a g e NHÓM 3: PHƯƠNG PHÁP TIA X Hình 5.8: Máy đo suất liều Có nhóm máy đo suất liều dựa nguyên tắc khác - Buồng ion hoá (0 – 50 R/h) Gồm điện cực trái dấu đặt đầu, nguồn nuôi pin Khi có xạ không khí bị ion hoá, tạo thành dòng điện điện cực, đo cường độ dòng điện suy suất liều -Ống đếm Geiger – Mueller (0 – R/h) (Đo xạ suất liều nhỏ ) Tương tự buồng ion hoá ion hoá tiếp tục ion hoá phân tử khác tạo phản ứng dây chuyền nên tạo dòng điện lớn 7.3 Hệ thống báo động Hình 5.9: Hệ thống báo động Các máy tia X thường có sẵn hệ thống báo động còi hay đèn phát tia Thực chất buồng ion hóa Khi đạt ngưỡng báo hiệu đèn hay còi 55 | P a g e NHÓM 3: PHƯƠNG PHÁP TIA X Bảo đảm an toàn xạ 8.1 Nguyên lí Luôn giữ liều hấp thu mức cho phép Theo Nguyên lí Alara - liều hấp thu hợp lí thấp tốt Mọi liều hấp thu không cần thiết bị coi liều 8.2 Suất liều Luật tỉ lệ nghịch bình phương khoảng cách: Khoảng cách tăng gấp đôi, suất liều giảm 22 = lần Giảm suất liều : có cách - Giảm thời gian vùng có xạ Ta có : Liều chiếu (R) = suất liều (R/H) * thời gian (H) - Tăng khoảng cách, xa nguồn tốt Dùng che chắn, vật có tỷ trọng lớn che chắn tốt, thường dùng chì bê tông VI CÁC ỨNG DỤNG CỦA TIA X Ứng dụng tia X gồm:  Ứng dụng tia X công nghiệp  Ứng dụng tia X y tế  Ứng dụng tia X an ninh Lợi tia X: Tia X có khả xuyên qua loại vật liệu nên chụp X quang có lợi phương pháp NDT khác xác định hình ảnh sản phẩm ( ) thay đổi bóng tối phim Ứng dụng tia X công nghiệp Ứng dụng quan trọng tia X công nghiệp việc dò tìm khuyết tật sản phẩm Hình 6.1: Ứng dụng tia X tìm khuyết tật 56 | P a g e NHÓM 3: PHƯƠNG PHÁP TIA X  Ưu điểm phương pháp:  Kiểm tra chiếu tia thực với loại vật liệu ngoại lệ  Là phương pháp kiểm tra có độ tin cậy cao có khả tái tạo, chép lại  Có thể lưu trữ hồ sơ hình ảnh lâu dài điều kiện bảo quản định  Nhược điểm phương pháp:  Tất trang thiết bị phải quan có thầm quyền cấp phép chấp nhận  Từ sở kỹ thuật an toàn tia phóng xạ cần thiết phải ngăn chặn không gian rộng  Nó phép bố trí kiểm tra tuân thủ nghiêm ngặt điều kiện an toàn phóng xạ cho người  Khi chiếu tia với độ dày thành lớn thời gian chiếu tia kéo dài  Nó phương pháp kiểm tra phức tạp  Sẽ gặp khó khăn đối tượng kiểm tra có chiều dày thành khác  Các thiết bị lớn nặng  Một số máy chụp X quang thực tế Hình 6.2: MÁY CHỤP X-RAY KIỂM TRA KHUYẾT TẬT SẢN PHẨM - 7000BS Máy kiểm tra khuyết tật phương pháp chụp tia X điều khiển máy tính thiết kế chuyên dụng cho kiểm tra khuyết tật sản phẩm đúc, rèn hàn Hình ảnh kiểm tra mẫu vật hiển thị dạng ảnh 2D cắt lớp 3D  Ứng dụng:  Kiểm tra khuyết tật vật liệu rắn, sản phẩm kim loại phi kim, sản phẩm sản xuất công nghệ đúc, rèn, hàn… 57 | P a g e NHÓM 3: PHƯƠNG PHÁP TIA X  Kiểm tra, phát khuyết tật bề mặt khuyết tật nằm bên sản phẩm như: nứt, rỗ khí, ngậm xỉ, tạp chất bên trong, khuyết tật tách lớp  Kiểm tra lắp ráp chi tiết khí xác  Phần cứng Khoảng đo:  Đường kính x chiều cao mẫu tính từ chùm tia: 200 x 300mm  Khối lượng mẫu: Max 15 kg Buồng chiếu xạ  Kích thước (Rộng x Sâu x Cao):1,840mm x 1,330mm x 1,580mm  Độ rò tia X: < 1µS/h  Cửa đưa sản phẩm vào  Kích thước Cao x Rộng: 500 x 450mm  Đóng mở tay  Có camera quan sát bên buồng đặt mẫu, hiển thị video trực tuyến máy tính điều khiển Bàn đặt mẫu kiểm tra         Điều khiển số NC trục , chuột Joystick Đường kính bàn đặt mẫu: 200mm Bệ xoay: (n) x360O Hành trình trục X : 30mm Hành trình trục Y: 200mm Hành trình Trục quét (Trục Z): 500mm Độ nghiêng: ±30O FDD (khoảng cách từ tâm chùm tia đến thu ảnh): 150mm Bộ phát tia X     Điện áp phát tia: Max 225kV Kích thước tiêu điểm: 0.5 microns Công suất phát cực đại: 320W Góc ló chùm tia: 40 độ Hệ thống tạo ảnh  Cảm biến Detector: Digital XRI.I  Độ phân dải Camera X-Ray: 1.4 MPixel (1360 x 1024 pixel)  Độ phân dải màu: 12 bít, 4096 mức xám 58 | P a g e NHÓM 3: PHƯƠNG PHÁP TIA X  Độ phóng đại vật lý: - 70 lần  Độ phóng đại hệ thống: - 340 lần  Phần mềm: chụp ảnh giải đoán khuyết tật Máy tính điều khiển:  CPU tốc độ cao CoreDuo 2.33 GHz  RAM: GB  Ổ cứng: 250 GB x ổ  Màn hình: 24 inch TFT LCD  Phần mềm kiểm tra, đo lường xử lý ảnh Các chức xử lý ảnh theo thời gian thực:       Hiển thị ảnh theo thời gian thực Giảm nhiễu Điều chỉnh độ sang/ độ tương phản Đảo ngược ảnh Điều chỉnh độ shap (độ sắc nét) Tự động điều chỉnh tham số Các chức đo lường kích thước, khuyết tật         Đo đường thẳng Đo điểm đến điểm Đo đường thẳng song song Đo đường thẳng vuông góc Đo đường đa giác, chu vi Đo khoảng cách hai tâm Đo đường tròn, xác định tâm đường tròn Đo góc… Chú thích ảnh     Ghi thích lên ảnh hình vẽ ký tự chữ số Lập & tạo báo cáo kết kiểm tra Phóng đại ảnh Lưu ảnh, tự động lưu ảnh 59 | P a g e NHÓM 3: PHƯƠNG PHÁP TIA X Hình 6.3: MÁY CHỤP X-RAY DI DỘNG  Tính bật  Kích thước vùng thu ảnh lớn: 34.2 x 43.2 cm  Hiển thị ảnh chụp máy tính  Đáp ứng hoàn toàn tiêu chuẩn BSS 7044/7075, ASTMI 2422, ASME (section V) quy định chụp ảnh xạ kỹ thuật số công nghiệp  Không film, không hóa chất, không ô nhiễm môi trường  Giảm 97% thời gian chiếu tia X so với chụp film  Vận hành hoàn toàn pin Nhỏ Nhẹ - toàn hệ thống đựng vừa vali  Màn thu ảnh phẳng điều khiển máy tính xách tay  Cáp tín hiệu dài 50m kết nối cho phép vận hành từ khoảng cách xa  Phần mềm mạnh, phóng đại 800% tự động điều chỉnh mức xám ảnh vùng ảnh quan tâm  Mã hoá độ sâu màu 16bít, ảnh TIFF  Độ phân giải không gian cao – lên tới lp/mm, kích thước điểm ảnh 127 µm  Truyền tín hiệu không dây Wi-Fi khoảng cách đến 300m (tùy chọn)  Màn thu ảnh mã hoá độ sâu màu 16 bít tạo hình ảnh có chất lượng cao  Chỉ cần cáp tín hiệu nhỏ dài 50m  Thông số kỹ thuật  Độ đâm xuyên chụp vật liệu thép: Max từ 33mm Fe đến 55mm Fe (tùy thuộc vào loại nguồn phát tia X)  Thời gian chụp ảnh: - 15giây (tùy thuộc vào chiều dày vật chụp)  Hiển thị ảnh máy tính: 1-2 giây sau chụp  Độ nhạy: < 2%  Màn hình: kích thước 14.1”, TFT Active Matrix màu, với 16.7 triệu màu/256 mức xám  Bộ xử lý:Pentium Core-i hệ  Ổ đĩa:Ổ đĩa cứng tối thiểu 320 GB, Ổ đĩa DVD/CDRW  Cổng mạng Ethernet RJ-45 10/100 TX 60 | P a g e NHÓM 3: PHƯƠNG PHÁP TIA X        Các cổng USB, Cổng PS/2, RGB Wifi Bộ nhớ RAM: Tối thiểu 2GB Hệ điều hành: Windows Khả lưu ảnh: Hàng nghìn ảnh, giới hạn dụng lượng ổ đĩa cứng Môi trường Windows & Chương trình ứng dụng Trợ giúp trực tuyến thực đơn với gợi ý sử dụng Khả điều chỉnh thời gian chiếu chụp X-Ray tích hợp sẵn khả điều khiển cho nguồn phát X-Ray khác  Cảnh báo tia X hình ảnh âm thanh: trình phát tia X  Thư viện quan sát & Quản lý liệu: tất hình ảnh lưu kèm theo thông tin: tên người dùng, ngày chụp, phân loại, địa điểm, tên file, tên đề án (nếu yêu cầu), kiểu thu ảnh, kiểu nguồn phát XRay, mô tả chi tiết hình ảnh Thư viện quan sát cho phép quan sát hình ảnh dạng hình nhỏ chức xếp truy cập cho phép tìm hình ảnh nhanh chóng  Tích hợp chức Lưu nhanh, Xuất/Nhập ảnh, Sao lưu/Phục hồi  Các công cụ xử lý ảnh nâng cao: Xử lý độ sáng & tương phản, điều chỉnh mức xám, làm bật đường viền ảnh, tạo ảnh hay ảnh giả 3D, phân cực màu, phóng đại ảnh đến 800%, giả màu nhiều công cụ khác  Tự động điều chỉnh sắc thái màu ảnh vùng ảnh quan tâm (ROI Automatic Window Leveling): công cụ mạnh cho phép chọn vùng ảnh quan tâm (Region of Interest – ROI) tự động tay điều chỉnh cân độ sáng ảnh tối ưu cho vùng ảnh chọn  Tính ghép ảnh: tự động ghép nhiều ảnh liền vật chụp thành ảnh có kích thước lớn  Tính đo độ dày thành ống  Tính đo số chất lượng ảnh (tỷ lệ tín hiệu/nhiễu)  Các chức phục hồi ảnh gốc Undo/Redo  Đo lường kích thước khuyết tật đơn giảnt  Phóng đại ảnh lên tới 800%, di chuyển cửa sổ ảnh phóng đại ảnh cho chức ROI  Chương trình hiệu chuẩn nhanh theo trình tự bước cài đặt sẵn  Một số hình ảnh chụp x quang thực tế Hình 6.4: Ảnh chụp khuyết tật chi tiết đúc nhôm 61 | P a g e NHÓM 3: PHƯƠNG PHÁP TIA X Hình 6.5: Ảnh chụp khuyết tật ống nhôm Ứng dụng y tế Do tia X có khả xuyên qua vật liệu nên y học tia X dùng chẩn đoán cấu trúc xương phát mầm bệnh ( cấu trúc lạ phim ) Trong y tế, tia X phát triển riêng để chụp hình y tế Hình 6.6: Quy trình chụp ảnh y tế Khi sử dụng tia X y tế cần phải lưu ý đến số vấn đề sau:  Yêu cầu phòng chụp cho vận hành chùm tia X không chiếu bên  Đảm bảo an toàn xạ khí vận hành thiết bị X quang  Chấp hành quy định pháp luật an toàn xạ 62 | P a g e NHÓM 3: PHƯƠNG PHÁP TIA X Ứng dụng an ninh Ngoài ứng dụng trên, tính chất đo kiểm tra không phá hủy vật phẩm mà tia X đặc biệt sử dụng an ninh sân bay Tia X dùng để kiểm tra hành lý hành khách tham gia chuyến bay, từ phát đồ khả nghi có vi phạm pháp luật \ Hình 6.7: Hình ảnh kiểm tra hành lý sân bay 63 | P a g e NHÓM 3: PHƯƠNG PHÁP TIA X TÀI LIỆU THAM KHẢO 1.“Guidebook onnon-destructive testing ofconcrete structures”, INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY, VIENNA, 2002 2.http://www.ndted.org/EducationResources/CommunityCollege/Radiography/cc_rad _index.htm 64 | P a g e