射线检验

无损检测方法

射线检验英文：radiographic testing，通常简称为：RT，是无损检测方法的一种。

基本含义

当强度均匀的射线束透照射物体时，如果物体局部区域存在缺陷或结构存在差异，它将改变物体对射线的衰减，使得不同部位透射射线强度不同。

这样，采用一定的检测器（例如，射线照相中采用胶片）检测透射射线强度，就可以判断物体内部的缺陷和物质分布等，从而完成对被检测对象的检验。

射线检验常用的方法有X射线检验、γ射线检验、高能射线检验和中子射线检验。对于常用的工业射线检验来说，一般使用的是X射线检验和γ射线检验。

应用范围

射线检验是应用较早的材料检测方法之一。1896年，即德国物理学家伦琴 (W.K.R?ntgen)发现Χ射线的第二年,英国的霍尔-爱德华兹(Hall-EdWards)和拉德克利夫(Radcliffe)便把 X射线用于医疗诊断；不久他又将X射线用于检查金属中缺陷。

γ射线检验始于1925年，当时，皮隆 (H.Pilon)和拉博德(M.A.Laborde)用镭对蒸汽机进行射线检查。1948年以后，由于人工放射性同位素的出现，γ射线检验的应用日趋广泛。

射线检验在工业上有着非常广泛的应用，它既用于金属检查，也用于非金属检查。

对金属内部可能产生的缺陷，如气孔、夹杂、疏松、裂纹、未焊透和未熔合等，都可以用射线检查。应用的行业有承压设备、航空航天、船舶、兵器、水工成套设备和桥梁钢结构。

检验原理

X和γ射线的波长短,能够穿过一定厚度的物质，并且在穿透的过程中与物质中的原子发生相互作用。这种相互作用引起辐射强度的衰减，衰减的程度又同受检材料的厚度、密度和化学成分有关。

因此，当材料内部存在某种缺陷而使其局部的有效厚度、密度和化学成分改变时，就会在缺陷处和周围区域之间引起射线强度衰减的差异。如果用适当介质将这种差异记录或显示出来，就可据以评价受检材料的内部质量。

X射线检验和γ射线检验,基本原理和检验方法无原则区别,不同的只是射线源的获得方式。X射线源是由各种X射线机、电子感应加速器和直线加速器构成的从低能(几千电子伏)到高能(几十兆电子伏)的系列，可以检查厚至 600mm的钢材。γ射线是放射性同位素在衰变过程中辐射出来的。

检验设备

X射线机

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。

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。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。

常见的便携式X射线机如图1所示。

X射线机的核心器件是X射线管，普通X射线管主要由阳极、阴极和管壳构成。

对低压X射线机，输入X射线管的能量只有很少部分转换为X射线，大部分转换成热，所以对于X射线机来说要保证良好的散热。

γ射线机

γ射线机用放射性同位素作为γ射线源辐射γ射线，它与X射线机的一个重要不同是γ射线源始终都在不断地辐射γ射线，而X射线机仅仅在开机并加上高压后才产生X射线，这就使γ射线机的结构具有了不同于X射线机的特点。γ射线是由放射性元素激发，能量不变。

将γ射线探伤机分为三种类型：手提式、移动式、固定式。手提式γ射线机轻便，体积小、重量小，便于携带，使用方便。但从辐射防护的角度，其不能装备能量高的γ射线源。

常见的手提式γ射线机如图2所示。

γ射线机主要由五部分构成：源组件（密封γ射线源）、源容器（主机体）、输源（导）管、驱动机构和附件。

γ射线机与X射线机比较具有设备简单、便于操作、不用水电等特点，但γ射线机操作错误所引起的后果将是十分严重，因此，必须注意γ射线机的操作和使用。

检验方法

射线检验因记录或显示介质的不同，有多种方法。常用的方法：

①胶片照相法。

用X射线胶片作为记录介质,这种方法直观、可靠，而且灵敏度较高。用X射线源时，分辨力较高(用γ射线源时，分辨力要低些),并能提供永久性记录；其缺点是成本较高。

②荧光屏观察法。

这种方法是：射线束透过物体直接照射在荧光屏上，转换成可见的图象。这种方法的优点是快速、简便、检验费用低。但由于亮度较低，难于观察细节，分辨力较差。因此多采用图象增强器，使亮度提高几千倍。如果配合工业闭路电视系统,就成为工业X射线电视。它不仅具有荧光屏观察法的优点，而且易于实现检验的自动化，主要适用于形状简单的零部件检查，不过灵敏度仍不如胶片照相法。

③还有一些应用较少的方法，如干板射线照相法、辐射测量法和高速射线照相法等。在医疗诊断上已用电子计算机控制的层析照相法（通称CT），可望应用于工业。

无论采用何种射线检验都要加强人身安全防护。

检验器材

射线检验主要使用的器材有胶片、增感屏、像质计、观片灯、黑度计、标记符号等。

胶片

射线胶片与普通胶片除了感光乳剂成分有所不同外，其他的主要不同是射线胶片一般是双面涂布感光乳剂层，普通胶片是单面涂布感光乳剂层；射线胶片的感光乳剂层厚度远大于普通胶片的感光乳剂层厚度。这主要是为了能更多地吸收射线的能量。但感光最慢、颗粒最细的射线胶片也是单面涂布乳剂层。

胶片主要是由片基（图3中4）、结合层（图3中3）、感光乳剂层（图3中2）、和保护膜（图3中1）组成，如图3所示。

胶片的感光特性是指胶片曝光后（经暗室处理）得到的底片黑度（光学密度）与曝光量的关系。主要的感光特性包括感光度（S）、梯度（G）、灰雾度（D0）及宽容度等，感光特性曲线集中反应了这些感光特性。

在可见光或射线照射下，胶片感光乳剂层中可以形成眼睛看不见的潜在的影像，称为“潜影”，经过显影处理，潜影可转化为可见的影像。

在照相乳剂的制备过程中，在感光乳剂层中将形成“感光中心”—卤化银微粒表面的一些部分，由于存在中性银原子和硫化银而提高了对光的反应能力，它是潜影形成的基础。

在工业射线照相中使用的胶片，从大的方面分为两种类型：增感型胶片；非增感型胶片（直接型胶片）。增感型胶片是指适宜与荧光增感屏配合使用的胶片，非增感型胶片适于与金属增感屏一起使用或不用增感屏直接使用。

根据射线照相技术发展的情况，在射线照相中一般不使用增感型胶片。

增感屏

当射线入射到胶片时，由于射线的穿透能力很强，大部分穿过胶片，胶片仅吸收入射射线很少的能量。为了更多地吸收射线的能量，缩短曝光时间，在射线照相检验中，常使用前、后增感屏贴附在胶片两侧，与胶片一起进行射线照相，利用增感屏吸收一部分射线能量，达到缩短曝光时间的目的。

描述增感屏增感性能的主要指标是增感系数。

增感屏主要有三种类型：金属增感屏、荧光增感屏、复合增感屏（金属荧光增感屏）。

增感屏具有增感作用，但必须注意正确使用。使用时增感屏常分为前屏和后屏。前屏应置于胶片朝向射线源一侧，后屏置于另一侧，胶片夹在两屏之间。前屏应采用适于射线能量的厚度，后屏厚度经常较大，以便同时具有吸收背景产生的散射线的作用。为了操作的方便，实际上经常选用同样厚度的前屏和后屏，而另外在暗袋外面附加一定厚度的铅板屏蔽环境产生的散射线。

像质计

像质计（像质指示器，透度计）是测定射线照片的射线照相灵敏度的器件，根据在底片上显示的像质计的影像，可以判断底片影像的质量，并可评定透照技术、胶片暗室处理情况、缺陷检验能力等。最广泛使用的像质计主要是三种：丝型像质计、阶梯孔型像质计、平板孔型像质计。像质计应用与被检验工件相同或对射线吸收性能相似的材料制做。

关于丝的直径，各个国家一般都采用公比为（近似为1.25）的等比数列决定的一个优选数列（ISO/R10化整值系列），并对丝径给以编号。

我国以丝型像质计为主。

使用时，丝型像质计放置的数量、位置和具体的安放方法等应符合有关标准的规定。一般的规定主要是，原则上每张底片上都应有像质计的影像，像质计应放置在工件射线源侧的表面上，且应放置在透照区中灵敏度度差的部位。当像质计放置在工件胶片侧表面时，应附加标记（一般是字母“F”）。多数标准对丝型像质计的识别性都是有规定的。

其他设备和器材

为完成射线照相检验，除需要上面叙述的设备器材外，还需要其他的一些设备和器材，下面列出了另外一些常用的小型设备和器材，但这并不是全部的器材，如暗盒、药品等均未在此列出。

参考书目

ASM Metals Handbook, 8th ed.,Vol.11,Non-Destructive Inspection and Quality Control,ASM,1976. 　J.F.Hinsley,Non-Destructive Testing, MacDonald & Evans Ltd.,London, 1959. 　Richard A. Quinn, Claire C.Sigl,Radiography in Modern Industry,4th ed., Eastman Kodak Co.,Rochester, NeW York,1980.

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