СПОСОБ РАДИАЦИОННОЙ ДЕФЕКТОСКОПИИ Российский патент 2013 года по МПК G01N23/18 

Изобретение относится к области радиационных неразрушающих методов контроля, основанных на регистрации и анализе проникающего ионизирующего излучения, и может быть применено для дефектоскопии сварных и паяных швов, отливок и т.д.

Известен способ радиационной дефектоскопии, включающий генерацию рентгеновского излучения, пропускание его через фильтр, установленный после источника излучения и до детектора, и через объект контроля и регистрацию его детектором, причем толщину фильтра выбирают в диапазоне от 0,04-0,2 мм в зависимости от материала и толщины объекта контроля, а материал фильтра - исходя из условия, что скачок ослабления рентгеновских лучей для данного объекта контроля происходит в диапазоне энергии излучения - 5-29 КэВ (Патент РФ №2350931, кл. G01N 23/18, от 27.03.2009 г.) - прототип.

Недостатком известного способа является высокая стоимость эксплуатации в силу сложности оборудования и его высокой энергоемкости.

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявленное изобретение, является снижение сложности оборудования и его энергоемкости с одновременным повышением чувствительности к дефектам.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе радиационной дефектоскопии, включающем генерирование проникающего излучения, его фильтрацию с последующим пропусканием через объект контроля и регистрацией прошедшего излучения, в качестве генерируемого проникающего излучения используют гамма-излучение изотопа туллия Tm¹⁷⁰, а для фильтрации используют вольфрам или тантал эффективной толщиной от 0,2 до 0,5 мм.

На фиг.1 представлена таблица со спектральными характеристиками изотопа туллия Tm¹⁷⁰.

На фиг.2 представлен график зависимости коэффициента ослабления вольфрама от энергии излучения туллия.

На фиг.3 представлена таблица с данными, подтверждающими влияние фильтра из вольфрама на характеристики радиационного потока от источника Tm¹⁷⁰.

Для осуществления предлагаемого способа используется устройство с последовательно установленными источником γ-излучения, фильтром, выполненным из тантала или вольфрама в виде фольги толщиной в диапазоне от 0,2 до 0,5 мм, и детектором излучения, который регистрирует излучение, проходящее через фильтр и объект исследования. Объект исследования расположен за фильтром перед детектором.

Заявленный способ осуществляется следующим образом.

Пучок γ-излучения, полученный от изотопа туллия Tm¹⁷⁰, пропускают через фильтр, выполненный, например, в виде фольги из тантала или вольфрама толщиной от 0,2 до 0,5 мм, и исследуемый (контролируемый) объект и регистрируют сигнал излучения с детектора.

Использование гамма-излучения изотопа туллия Tm¹⁷⁰ в чистом виде ограничено дискретным характером его спектра (см. таблицу на фиг.1, где в энергетическом спектре туллия присутствуют две основные составляющие, соответствующие 53 и 84 кэВ), но в сочетании с фильтрацией спектра позволяет выявить линию меньшей энергии, поскольку она обеспечивает наилучшую чувствительность, в особенности для объектов малой толщины, к которым относятся объекты толщиной от 0,5 до 40 мм. Использование γ-излучения, создаваемого изотопом туллия Tm¹⁷⁰, приводит к упрощению используемого оборудования и снижению энергозатрат при дефектоскопии.

Интенсивность излучения, прошедшего через фильтр из тантала или вольфрама, имеет экспоненциальную зависимость от коэффициента ослабления µ со скачоком поглощения энергии. Значения энергий, соответствующих скачкам поглощения, для всех химических элементов хорошо известны с высокой точностью и содержатся в справочной и другой литературе (Я.С.Уманский. Рентгенография металлов и полупроводников. М.: Металлургия, 1969 г.). Использование фильтров из тантала и вольфрама толщиной от 0,2 до 0,5 мм для фильтрации пучка γ-излучения, создаваемого изотопом туллия Tm¹⁷⁰, позволяет ослабить (отфильтровать) преимущественно спектральные составляющие излучения с высокой энергией. Указанные составляющие подавляются фильтром гораздо сильнее, чем составляющие с меньшей энергией, так как скачок поглощения энергии лежит в области между спектральными составляющими 53 и 84 кэВ (см. фиг.2). Поскольку для вольфрама и тантала скачок поглощения соответствует энергиям 69 и 65 кэВ, то в спектре излучения, прошедшего через фильтр, относительно усиливается линия с наименьшим µ, что обеспечивает лучшее выявление дефектов.

Выполнение фильтра из вольфрама или тантала эффективной толщиной в диапазоне от 0,2 и 0,5 мм позволяет практически подавить спектральную линию с 84 кэВ, в то время как подавление спектральной линии 53 кэВ происходит незначительно (см. фиг.3), что обеспечивает повышенную чувствительность к дефектам.

Эффективной толщиной фильтра из поглощающего несплошного материала (пористый, вспененный, сотовая конструкция и т.п.) считают толщину сплошной пластины из этого материала, обеспечивающей такое же суммарное ослабление проходящего излучения, какое обеспечивается фильтром из несплошного материала.

Заявленный технический результат достигается только при использовании всей совокупности существующих признаков предлагаемого способа.

Осуществление заявленного способа описывается на следующем примере.

В качестве источника γ-излучения использовали толстостенный контейнер с помещенным в него изотопом туллия Tm¹⁷⁰. Контейнер снабжен коллимирующим отверстием для вывода излучения и заслонкой. При открытии заслонки на время экспозиции коллимированный пучок γ-излучения пропускали через фильтр из вольфрамовой фольги толщиной 0,2 мм и объект контроля (сварной шов). Прошедшее излучение регистрировали с помощью детектора излучения, в качестве которого использовали рентгеновскую пленку марки Kodak T200. В результате удалось выявить дефекты меньшего размера, чем при использовании способа по патенту РФ №2350931.

Использование: для неразрушающего контроля объектов посредством проникающего излучения. Сущность: заключается в том, что осуществляют генерирование проникающего излучения, его фильтрацию с последующим пропусканием через объект контроля и регистрацией прошедшего излучения, при этом в качестве генерируемого проникающего излучения используют гамма-излучение изотопа тулия Tm¹⁷⁰, а для фильтрации используют вольфрам или тантал эффективной толщиной от 0,2 до 0,5 мм. Технический результат: снижение сложности оборудования и его энергоемкости с одновременным повышением чувствительности к дефектам. 3 ил.

Способ радиационной дефектоскопии, включающий генерирование проникающего излучения, его фильтрацию с последующим пропусканием через объект контроля и регистрацией прошедшего излучения, отличающийся тем, что в качестве генерируемого проникающего излучения используют гамма-излучение изотопа тулия Tm¹⁷⁰, а для фильтрации используют вольфрам или тантал эффективной толщиной от 0,2 до 0,5 мм.