У цьому місці розміщений резонатор, який своїм НВЧ-полем прискорює електрони.

Резонатор збуджується імпульсним магнетроном. При проходженні через резонатор електрони одержують певну енергію DE і починають рухатись по наступній орбіті. При досягненні останньої орбіти електрони або попадають на мішень, або через канал виводяться із камери.

Частота НВЧ-коливань підбирається таким чином, щоб електрони при русі по колових орбітах попадали в резонатор в такі моменти коли поле між його частинками – прискорююче. Періодичне прискорення електронів забезпечується в тому випадку, коли час обертання на попередній чи наступній орбіті за один період НВЧ-коливань. І виводяться електрони з мікротрона, коли орбіта набуває найбільшого діаметра.

1 – камера, 2 – електромагніт, 3 – хвилепровід,

4 – електронний інжектор, 5 – мішень, 6 – резонатор,

7 – вакуумний насос

Рисунок 2.9 – Схема мікротрона

2.2.3 Лінійний прискорювач

Принцип дії його базується на тому, що електрони, введені з деякою початковою швидкістю вздовж осі циліндричного хвилепроводу (рис.2.10), в якому збуджується біжуча електромагнітна хвиля з граничною компонентою електричного поля, попадаючи в прискорюючу півхвилю, прискорюються електричним полем.

1 – камера, 2 – електромагніт, 3 – генератор, 4 – хвилепровід, 5 – електронна пушка, 6 – мішень, 7 – вакуумний насос

Рисунок 2.10 – Схема лінійного прискорювача

Для неперервного збільшення енергії електронів необхідно, щоб електромагнітна хвиля рухалась вздовж хвилепроводу з такою швидкістю, при якій електрон не виходить за межі прискорюючої півхвилі. З метою одержання необхідної для прискорення електронів швидкості електромагнітної хвилі всередині хвилепроводу встановлюють діафрагми. Діафрагмовий хвилепровід являється основним вузлом лінійного прискорювача електронів.

Перевага лінійних прискорювачів в великій інтенсивності гальмівного випромінювання. Так лінійне прискорення з енергією 10 – 25 МеВ створюють гальмівне випромінювання з ПЕД 2000 – 25000 Р/с на 1м.

Лінійні прискорювачі ЛУЭ-10/1; ЛУЭ-10-2Д призначені для контролю стальних ОК товщиною 400 – 600мм в промислових умовах. Прискорювачі являють собою компактні установки, які складаються з випромінювача, блоків живлення, теплообмінників і управління. Випромінювач має рентгенівську установку, яка дозволяє одержати рівномірне за інтенсивністю поле гальмівного випромінювання. При просвічуванні стальних виробів товщиною 400 мм прискорювачем ЛУЭ-10-2 час експозиції становить»7 хв. при відносній чутливості 1%.

Таблиця 2.3 – Основні параметри лінійних прискорювачів

Лінійні прискорювачі забезпечують велику потужність в електронному пучку, велику інтенсивність гальмівного випромінювання.

Недоліком лінійних прискорювачів є складність електронних систем, дорожчий від бетатрона і мікротрона, більша півширина енергетичного спектра.

2.3 Рентгенівські трубки

2.3.1 Принцип дії рентгенівської трубки

Джерелом рентгенівських променів є рентгенівська трубка, бетатрон або лінійний прискорювач. Джерелом електричної енергії для рентгенівської трубки служить рентгенівський апарат. Цей апарат разом з рентгенівською трубкою (а при реєстрації за допомогою лічильника – також разом з лічильником) складає рентгенівську установку. Бетатрон і лінійний прискорювач самі по собі представляють по суті своєрідні рентгенівські установки, якщо їх використовують для отримання рентгенівських променів.

У рентгенівській трубці відбувається трансформація енергії електричного струму, утвореного електронами, що розганяються до великих швидкостей, в енергію електромагнітного випромінювання. Основна умова роботи рентгенівської трубки – створення в ній пучка дуже швидких катодних променів. Електрони, які створюють цей пучок, можуть бути отримані двома способами: нагріванням катода трубки до дуже високої температури або обстрілюванням його позитивними іонами, що швидко летять. Трубки, в яких використовується перший спосіб, називаються електронними; другий спосіб застосовується в іонних трубках.

На рис. 2.11 зображена запаяна електронна рентгенівська трубка, що є скляною колбою (часто – порожнистий циліндр), повітря з якої викачане до можливої межі 10^{-6 мм} pт. ст ., з введеними в неї електродами – катодом і анодом. Катодом електронної трубки є спіраль з тонкого вольфрамового дроту, кінці якого виведені з колби і приєднані до контактів цоколя. Металевий ковпачок, зазвичай електрично сполучений з катодом, фокусує пучок електронів.

Вольфрамову спіраль можна нагрівати до необхідної температури, пропускаючи електричний струм від трансформатора розжарення. Анод може бути виконаний у вигляді порожнистої мідної трубки, впаяної в колбу, або у вигляді вольфрамового диска.

Якщо приєднати електроди до полюсів апарату високої напруги, то до тих пір, поки катод не нагріється до

температури, що перевищує 2000 ⁰ С, струм через трубку практично проходити не буде: високий вакуум – надзвичайно надійний ізолятор. З поверхні ж сильно розжареного катода вилітає така кількість електронів, що трубка, що знаходиться під напругою, пропускає в одному напрямі помітний електричний струм.

Рисунок 2.11 – Будова рентгенівської трубки

Сумарний заряд електронів, що випускається за 1 сз 1 см² поверхні розжареного металу (густина емісійного електронного струму), визначається формулою Річардсона:

, (2.6)

де А₀ – універсальна константа Зоммерфельда,

k– постійна Больцмана,

U – робота виходу електронів з поверхні даного металу,

α < 1 – константа для даного матеріалу,

Т – абсолютна температура.

Для вольфраму, який завдяки тугоплавкості застосовують зазвичай як матеріал нитки розжарення, α = 0, 6, U = 4, 5 эв, так що

. (2.7)

Нижче (табл. 2.4) дана залежність густини струму від температури вольфрамової нитки.

Таблиця 2.4 – Залежність густини струму від температури катода рентгенівської трубки

При температурах нижчих від 2000 К електронна емісія нитки дуже мала. Підвищення температури на 10 % (з 2000 К до 2200 К) збільшує густину струму в 10 разів. Цим пояснюється надзвичайна чутливість сили струму, що проходить через рентгенівську трубку, до зміни струму напруження: при збільшенні напруження на 3 – 5% струм, що проходить через трубку, зростає в 2 – 3 рази.

На рис. 2.12 наведено графік залежності сили струму в трубці від струму розжарення (характеристика рентгенівської трубки). Графік отриманий для однієї із звичайних рентгенівських трубок.

Рисунок 2.12 – Залежність сили Рисунок 2.13 – Залежність сили

анодного струму рентгенівської анодного струму в трубці від

трубки від струму розжарення напруги при різних струмах

розжарення

Необхідно мати на увазі, що густина емісійного струму не завжди повністю визначає силу струму, що протікає через трубку. При малих різницях потенціалу між електродами трубки не всі електрони, що вилітають з поверхні нитки, встигають притягнутись силами електричного поля і попадати на анод. Тому при малій напрузі сила струму, що проходить через трубку, менша тих значень, які дає формула Річардсона. Із збільшенням напруги все більша частина електронів доходить до анода, і сила струму зростає (рис. 2.13). При деякій різниці потенціалів на анод потраплятимуть всі електрони, що вилітають з поверхні нитки. Подальше збільшення напруги на величині струму не позначається, через трубку йде струм насичення. Чим вища напруга, тим вище струм насичення.

У області, яка лежить до насичення, закон зміни сили струму залежно від напруги вельми схожий із законом Ома: сила струму в даному випадку зростає із збільшенням напруги майже лінійно.

Струм насичення, відповідний нормальному режиму рентгенівської трубки, досягається при напрузі в 5 – 20 кВ. Оскільки трубки працюють при великій напрузі, то сила струму, що протікає через електронну рентгенівську трубку, не залежить від різниці потенціалів і визначається законом Річардсона.

При експлуатації трубки температуру нитки (зазвичай 2000 – 2250 К) не вимірюють, а вимірюють струм розжарення. Якщо хочуть знати силу струму заздалегідь, до включення високої напруги, то користуються емпірично отриманою характеристикою трубки.

Іноді поверхню нитки розжарення покривають речовинами, що зменшують «роботу виходу» електронів U. Так, якнайтонша плівка торію на поверхні вольфраму знижує роботу виходу до 2, 7 еВ; ще сильніше впливають плівки цезію і його оксиду. Це дозволяє отримувати достатню електронну емісію при менших температурах і подовжує термін життя нитки. Більшість рентгенівських трубок мають нитки, покриті торієм.

Розглянемо умови роботи електронної рентгенівської трубки і вимоги, які до такої трубки пред'являються, а у зв'язку з цим також і особливості конструкції окремих її частин.

У рентгенівської трубки к. к. д. малий: менше 1 % для структурної трубки і 1 – 3% для дефектоскопічних трубок, що випускаються промисловістю. Майже вся енергія, споживана трубкою (потужність звичайних трубок при нормальній роботі рівна від 300 до 3000 Вт ), перетворюється на тепло, що розігріває анод. Електрони летять в трубці концентрованим пучком, перетин якого у поверхні анода складає декілька квадратних міліметрів. Така ж величина оптичного фокусатрубки, тобто тієї плями на дзеркалі анода, в межах якого гальмуються електрони. Таким чином, в якнайтоншому шарі металу на майданчику в декілька квадратних міліметрів кожну секунду виділяється велика кількість теплоти. Анод трубки в цій ділянці надзвичайно сильно нагрівається, тому необхідно створити якнайкращі умови його охолоджування.

У трубках, використовуваних в технічній рентгенографії, весь анод або частина його виготовляють зазвичай з міді, тобто з металу, що має високу теплопровідність. При застосуванні рентгенівських променів для цілей рентгеноспектрального і рентгеноструктурного аналізів джерелом випромінювання є різні метали. Пластинку з відповідного матеріалу (дзеркало анода) запресовують в тіло анода.

Рентгенівське випромінювання виникає в результаті процесів, які відбуваються в атомі і супроводжуються енергетичними переходами, а також в результаті різкого зменшення швидкості електронів, що летять із катода, внаслідок гальмування їх в електричному полі електронів атомів анода. Це зменшення кінетичної енергії падаючих електронів при гальмуванні відбувається за рахунок перетворення її в енергію квантів гальмівного випромінювання, яке має неперервний спектр. Ті ж падаючі електрони, які мають достатню енергію і проникли всередину електронних оболонок атомів, віддають свою енергію внутрішнім електронам. Останні переходять на вищі енергетичні рівні, але в збудженому стані можуть перебувати недовго і повертаючись на свій основний рівень, випромінюють характеристичне випромінювання (тобто, властиве тільки даному хімічному елементу), яке має лінійковий (дискретний) характер. Таким чином, рентгенівське випромінювання – це є сукупність гальмівного і характеристичного випромінювання.

У результаті зіткнення електронів із атомами речовини анода можуть з останнього вибиватись вторинні електрони. Частина цих вторинних електронів, володіючи значною швидкістю, попадає в електричне поле трубки і знов спрямовується на анод, викликаючи додаткове рентгенівське випромінювання зі всієї площини анода. У результаті дії вторинних електронів на аноді выділяється додаткове тепло.

Аноди трубок, вживаних в технічній рентгенології, зазвичай бувають порожнистими, вони охолоджуються проточною водою, яка поступає по вузькій трубці, або технічною оливою, що подається спеціальною системою.

Коли розміри фокусу трубки достатньо великі (10 – 20 мм²), допустима потужність трубки пропорційна площі фокусної

плями.

Рисунок 2.15 – Форма оптичного фокуса рентгенівської трубки

Практично допустимі при інтенсивному охолоджуванні проточною водою (або оливою) значення потужності складають 150 Втна кожен квадратний міліметр площі фокусу для вольфрамового анода, 80 Вт/мм² – для мідного анода, 50 Вт/мм² – для залізного. У тих випадках, коли особливих вимог до розмірів фокусу не пред'являють, його роблять не дуже гострим (15 – 25 мм²), щоб не знижувати загальної потужності трубки.

Звичайна трубка для дефектоскопії з вольфрамовим анодом потужністю в 3 кВт має, наприклад, фокальну пляму в 20 мм².

У звичайних трубках електрони катодного пучка прагнуть розлетітися під дією сил взаємного електростатичного відштовхування, але вони збираються шляхом електростатичної дії форми катодного вузла. Нитка розжарення такої трубки сформована у вигляді циліндричної спіралі, фокусна пляма має форму вузького прямокутника, анодне дзеркало утворює з віссю кут біля 70⁰ (рис. 2.15). Такий фокус проектується у вигляді квадрата на площину, перпендикулярну до напрямку пучка рентгенівських променів.

2.3.2 Метод розрахунку теплових процесів в анодах рентгенівських трубках

Вважаємо, що рентгенівська трубка має ізотермічну лінійну фокусну пляму. Отже, відповідно до аналогії відповідна ділянка поверхні моделі повинна бути однопотенційною.

Відводом теплоти випромінюванням через зовнішню (поза фокусною плямою), що знаходиться у вакуумі поверхнею анода можна зневажити. Це означає, що нормальна до цієї поверхні складової щільності теплового потоку дорівнює нулеві. У моделі на відповідній ділянці поверхні повинна бути рівна нулеві нормальна складової густини струму. Тому зазначена ділянка поверхні повинна бути виконана з діелектрика. Таким чином, в області фокусної плями задана гранична умова І роду (яка характеризує розподіл температури поверхні S анода в будь-який момент часу), а на іншій частині зовнішньої поверхні анода однорідна гранична умова ІІ роду (яка описує розподіл густини теплового потоку q по поверхні S анода в залежності від часу).

На охолоджуваній поверхні анода, що знаходиться в умовах конвективного теплообміну, виконується гранична умова ІІІ роду (яка виражає закон, по якому проходить теплообмін між поверхнею S і навколишнім середовищем).

При цьому перепаді температури Δ T у прикордонному шарі холодоагенту в моделі повинен бути відповідний перепад потенціалу Δ U.

Для моделювання прикордонного шару можуть бути використані різні методи. Зокрема, він може бути відображений тонким шаром діелектрика з великим числом рівномірно розподілених отворів малого діаметра, заповнених електролітом. Шар, на якому відбувається падіння потенціалу Δ U, повинний щільно прилягати до металевого електрода, що має конфігурацію охолоджуваної поверхні анода. Параметри шару (його товщина, діаметр отворів і число їх на одиниці поверхні) залежать від коефіцієнта тепловіддачі α.

Конструкція електролітичної моделі анода показана на мал. 2.16, б. Вона складається з напівциліндричної ванни, у якій установлена коса перегородка, що моделює торцьовую частина зовнішньої поверхні анода. Стінки ванни і перегородка виконані з діелектрика, наприклад органічного скла. На перегородці укріплена прямокутна металева пластина, що імітує фокусну пляму. Переміщаючи косу перегородку, можна досліджувати температурні поля анодів різної товщини. Просочений електролітом блок губкової гуми є аналогом мішені. Напівциліндричний електрод покритий перфорованим шаром діелектрика, що моделює прикордонний шар холодоагенту. Для живлення моделі використовується генератор звукової частоти, що підключається до виводів пластини й електрода. Робоча частота генератора вибирається в діапазоні 200 – 500 Гц. Електролітом звичайно служить спеціально оброблена з метою стабілізації її електричної провідності водопровідна вода.

За допомогою зонда з вимірювальним пристроєм на моделі одержують картину розподілу потенціалу (звичайно у виді експонентних ліній), адекватну картині розподілу температури в площині симетрії анода. Нанесення температурної сітки на картину еквіпотенціальних ліній здійснюється за допомогою масштабних коефіцієнтів моделювання.

1 – діелектричний корпус напівциліндричної ванни;

2 – перегородка; 3 – металева пластина; 4 – губкова гума;

5 – перфорований діелектричний шар; 6 – електрод

Рисунок 2.16 – Анод з масивною мішенню і проточним охолодженням: а-конструкція анода; б-модель анода

Кінцевою метою теплового розрахунку, як правило є виявлення допустимої потужності трубки Р. Система охолодження рентгенівської трубки, призначена забезпечувати ефективний відвід тепла від анода і повинна мати просту, надійну і економічну конструкцію. У рентгенівському приладобудуванні знайшли широке застосування два типи анодних охолоджуючих пристроїв: системи проточного охолодження, у яких як холодоагент використовуються вода або трансформаторна олива, і радіатори різної конструкції, що працюють у газовому середовищі або в трансформаторній оливі.

Процес переносу теплоти між поверхнею твердого тіла і рідиною або газом називається конвективним теплообміном або тепловіддачею. У основі розрахунку систем, що працюють за принципом конвективного теплообміну, лежить закон Ньютона, відповідно до якого потужність, що відводиться, пропорційна площі охолоджуваної поверхні dSі різниці температур поверхні (стінки) Т_с і холодоагенту Т_р:

. (2.8)

Коефіцієнт тепловіддачі, який входить у це рівняння, залежить від великого числа факторів (теплофізичні властивості холодоагенту, режим його руху, форма і розміри охолоджуваної поверхні й ін.) і піддається теоретичному визначенню лише в деяких окремих випадках. Таким чином, задача розрахунку систем охолодження за допомогою рівняння зводиться, власне кажучи, до задачі визначення коефіцієнта тепловіддачі для цих систем.

Для визначення коефіцієнта зазвичай використовують критичні рівняння, отримані шляхом узагальнення великого числа експериментальних даних методами теорії подібності. Критеріальні рівняння являють собою емпіричні залежності, що зв'язують між собою деякі безрозмірні комплекси (критерії), складені з величин, що характеризують процес тепловіддачі.

При описі стаціонарного конвективного теплообміну використовуються наступні критерії подібності:

1) – критерій Нуссельта, що містить шуканий коефіцієнт і характеризує інтенсивність тепловіддачі;

2) – критерій Прандтля, що є характеристикою теплофізичних властивостей холодоагенту;

3) – критерій Рейнольдса, що описує гідродинамічний режим потоку теплоносія, що може бути ламінарним, перехідним або розвинутим турбулентним;

4) – критерій Грасгофа, що характеризує інтенсивність природної конвекції.

У наведених виразах позначено:

d – визначальний лінійний розмір системи;

– теплопровідність,

a – температуропровідність,

– кінематична в'язкість,

β – температурний коефіцієнт об'ємного розширення;

V – характерна швидкість потоку холодогену;

g – прискорення сили тяжіння;

Δ T – різниця температур охолоджуваної поверхні і холодоагенту.

Одна з найбільш розповсюджених систем охолодження анодів проточною рідиною показана на рис. 2.16, а.

Характерна риса цієї системи полягає в тому, що потік рідини, що надходить у порожнину анода по центральній трубці, безпосередньо попадає на найбільш нагріту торцьову частину охолоджуваної поверхні, а потім різко (на 180°) змінює свій напрямок і залишає порожнину анода через кільцевий зазор між центральною трубкою і циліндричною частиною охолоджуваної поверхні.

Для визначення коефіцієнтів тепловіддачі торцевої і циліндричної стінок охолоджуваної є такі критеріальні рівняння поверхні відповідно:

,

.

Приведені рівняння справедливі при Re _р = 3·10³ ÷ 3·10⁴; у якості визначальної прийнята середня температура рідини. Визначальним розміром у рівнянні є внутрішній діаметр d₁ центральної трубки, у нижньому рівнянні – еквівалентний діаметр кільцевого зазору

,

де δ _з – ширина зазору.

З підрахунком зробленого з рівняння (2.8), одержуємо такі вирази для розрахунку коефіцієнтів тепловіддачі торцевої (α _т) і циліндричної (α _ц) стінок охолоджуваної поверхні:

,

.

Швидкість рідини (м/с) в центральній трубці і в кільцевому зазорі при її витраті w (л/хв) визначаються відношеннями:

, ,

де – площа отвору в центральній трубці, м²,

– площа поперечного перерізу кільцевого зазора, м².

Викладена методика може бути використана також для розрахунку інших систем охолодження.

Збільшення тепловіддачі системи проточного охолодження може бути досягнуте при інших незмінних умовах шляхом підвищення в прийнятних межах витрати холодоагенту, тобто за рахунок збільшення числа Рейнольдса.

Досить високі коефіцієнти тепловіддачі можуть бути забезпечені при охолодженні нагрітих поверхонь водою в режимі бульбашкового кипіння. Однак охолодження анодів рентгенівських трубок у режимі кипіння води застосовується вкрай рідко. Охолодження в цьому режимі може швидко призвести до утворення на охолоджуваній поверхні шару накипу, що володіє низькою теплопровідністю і тому знижує інтенсивність тепловідводу. Шар накипу утруднює рух рідини у вузьких каналах, може відбуватися " заростання" вузьких щілин у щілинних охолоджувачах. Для стабільного режиму тепловіддачі потрібне ускладнення системи охолодження. У силу зазначених причин режим кипіння в даний час іноді застосовують лише при охолодженні обертових анодів потужних розбірних рентгенівських трубок.

2.4 Вибір джерела випромінювання та апаратури контролю

Вибір джерела випромінювання здійснюють на підставі поданих у завданні характеристик матеріалу об´ єкта контролю, його конструктивних особливостей. При цьому можна скористатись рекомендаціями, поданими у довідковій літературі, зокрема в [3, 4].

Слід враховувати також, що вибір джерела зумовлений використовуваним індикатором випромінювання.

Для кожного матеріалу і джерела існує гранична товщина контрольованого об´ єкта і рекомендований режим просвічування. Енергія джерела визначає проникаючу здатність випромінювання – чим більша енергія – тим більшу товщину матеріалу можна просвітити і виявити дефекти. Потужність експозиційної дози (ПЕД) випромінювання визначає продуктивність контролю – чим більша ПЕД, тим менше часу треба буде на просвічування даної товщини матеріалу. Але величина ПЕД також ставить відповідні вимоги до техніки безпеки і конструкції захисних засобів.

Питома активність джерела визначає розміри активної частини джерела, а також і геометрію контролю, нерізкість зображення – чим більші розміри активної частини джерела при фіксованій фокусній віддалі, тим більша геометрична нерізкість, тим гірша роздільна здатність методу.

Період піврозпаду визначає час “життя” радіоактивних елементів (Т =1, 443 Т ), а значить визначає періодичність їх заміни, витрати на їх придбання, зберігання, а потім на заховання використаних джерел в спеціальних сховищах.

Наявність радіоактивних домішок в низькоенергетичному джерелі випромінення приводить до погіршення виявлення дефектів.

При виборі типу джерела треба враховувати, що найбільш доступні, надійні і прості в обслуговувунні є промислові рентгенівські апарати.

Гамма-дефектоскопи рекомендується застосовувати для контролю:

– виробів великої товщини, які неможливо просвітити за допомогою рентгенівських апаратів через недостатню проникаючу здатність рентгенівського випромінювання;

– складних агрегатів, зварених та інших деталей і вузлів, конструкція яких не дозволяє встановити рентгенівські апарати в положення просвічування відповідно до оптимальної схеми;

– агрегатів, зварених та інших нерознімних з´ єднань в нульових умовах, коли неможливо застосувати рентгенівські апарати через відсутність електромереж.

Прискорювачі застосовують в основному для контролю товщин, недоступних для просвічування іншими джерелами випромінювання.

Конкретний тип джерела встановлюють з врахуванням вимог, які ставляться до чутливості дефектів, за маневреністю в процесі контролю, за його продуктивністю.

Вибравши необхідну енергію випромінювання і типи джерел, вибирають ті, які забезпечують вищу технічну і економічну ефективність.

Типова процедура вибору джерела випромінювання, полягає в наступному.

Спочатку визначають, в яких умовах буде проводитись контроль: в стаціонарній лабораторії радіаційного контролю чи в цехових, монтажних, польових і інших нестаціонарних умовах.

З дефектоскопічного обладнання найбільш простими і надійними в роботі є рентгенівські апарати. Малі розміри фокусної плями рентгенівської трубки і можливість плавного регулювання енергії випромінювання апарату дозволяють отримувати радіограми з високою якістю зображення.

Імпульсні рентгенівські апарати, хоч і відрізняються портативністю і невеликою масою, мають обмежене застосування через малу інтенивність випромінювання, приблизно в 100 раз меншу, ніж у моноблочного апарата РУП-120-5-1.

Гамма-дефектоскопи застосовують у тих випадках, коли не можна застосувати рентгенівські апарати: при відсутності електричної енергії і водяного охолоджування; при контролі виробів що мають складну конфігурацію або товщину, для

просвічування якої проникаюча здатність рентгенівського випромінювання виявляється недостатньою.

Прискорювачі електронів застосовують в основному для контролю великої товщини, недоступної для контролю іншими джерелами іонізуючого випромінювання.

При виборі типів радіографічної плівки, підсилюючих екранів і способів зарядки касет виходять з умови забезпечення необхідної чутливості контролю при мінімально можливому часі експозиції.

У випадку застосування рентгенівських апаратів слід використовувати в основному переносні апарати для контролю в нестаціонарних умовах і пересувні для контролю в стаціонарних умовах. Але проникаючої здатності цих апаратів іноді не вистачає для ефективного контролю в цехових і монтажних умовах стальних об’єктів товщиною більше 20 мм. В цих випадках застосовують більш потужні пересувні рентгенівські апарати з маніпуляторами, які забезпечують необхідне переміщення захисних кожухів з рентгенівськими трубками.

Далі підбирають за довідковими даними, виходячи із потрібної енергії випромінювання такі апарати, що мають відповідний діапазон напруг на рентгенівській трубці. При контролі в нестаціонарних умовах слід вибирати той апарат, в якого максимальна напруга в трубці і потрібна напруга найбільш близькі. Наприклад потрібна напруга для просвічування об’єкта 150 кВ, а може створюватись апаратами як 200кВ так і 280 кВ. Бажано використовувати апарати з напругою до 200 кВ, оскільки в нього будуть менші маса, габарити, а значить вища маневреність і продуктивність.

При просвічуванні в стаціонарних умовах ця вимога не важлива і при підборі апаратів за параметром напруги слід враховувати можливе розширення номенклатури контрольованих об’єктів, тобто вибирати апарати з достатньо високим діапазоном напруг, з різними рентгенівськими трубками.

Вияснюють, яка форма поля опромінення більш доцільна, який потрібен пучок випромінювання – направлений чи панорамний. Для просвічування ділянок виробів, які мають приблизно осьову чи центральну симетрію, перевагу слід віддавати джерелам з кінцевим полем опромінення. Більшість рентгенівських апаратів створюють спрямований потік випромінювання в конусі з кутом розкриття 40 – 60 . Остаточний вибір трубки з кільцевим чи направленим полем випромінювання необхідно робити, враховуючи розмір фокуса і одержувану чутливість до дефектів (фокуси трубок з кільцевим полем випромінювання мають, як правило, більші розміри). Крім того слід врахувати, що центральний промінь в трубках з кільцевим полем випромінювання не завжди перпендикулярний до осі трубки. Тому не вдається просвітити, наприклад, кільцеве зварне з’єднання з його центра по нормалі до поверхні зварених елементів за одну експозицію.

Перевіряють можливість розміщення блока випро-мінювання (захисного кожуха з рентгенівською трубкою) у відповідності з оптимальною схемою просвічування при заданій фокусній віддалі. Фокусна відаль не є в радіографії якою-небудь постійною величиною. У залежності вд габаритів виробів і умов доступу вона може змінюватись досить значно. Але орієнтовно для рентгенівських апаратів і гамма-дефектоскопів слід вибирати значення фокусної віддалі 50 – 70 см, а для бетатронів 1 – 2 м. Задачі, які можна розв’язувати за допомогою рентгенівських апаратів, визначаються можливістю установки на цих віддалях від контрольованої ділянки досить великих блоків випромінювання. Якщо габарити перевищують розміри вільних зон в області оптимальних фокусних віддалей, слід застосовувати рентгенівсьаі апарати кабельного типу з малогабаритними блоками випромінювання (захисними кожухами).

При контролі в польових, цехових і монтажних умовах, особливо для контролю магістральних і інших трубопроводів, можна застосовувати імпульсні рентгенівські апарати, середня інтенсивність випромінення яких в десятки раз менша в порівнянні з рентгенівськими апаратами неперервної дії.

Уточнюють вибір рентгенівських апаратів після визначення орієнтовного часу просвічування заданої товщини матеріалу з врахуванням інтенсивності випромінювання (сили струму) за номограмами для кожного типу плівки і типу апарату.

Остаточний вибір роблять за результатами порівняльної оцінки техніко-економічної ефективності застосування всіх тих ренгенівських апаратів, які технічно підходять для вирішення поставлених задач, з врахуванням потрібної чутливості до дефектів і продуктивності контролю.

У випадку гамма-дефектоскопічного контролю конкретний дефектоскоп вибирають за такою ж схемою, звернувши увагу на те, щоб об’єкти контролю в повній мірі відповідали призначенню дефектоскопів. Для контролю в нестаціонарних умовах слід звернути увагу на технологічну маневреність дефектоскопів (найменш можлива маса дефектоскопа і радіаційної головки, достатня довжина ампулопроводу, необхідність джерел живлення). При цьому можна керуватись наступними характеристиками деяких типів дефектоскопів.

Універсальними шланговими гамма-дефектоскопами можна подавати джерело випромінювання по ампулопроводу на віддаль 5 – 12 м від радіаційної головки, а таких просвічувати спрямованим пучком випромінювання з радіаційної головки, панорамним чи направленим пучком з комутуючої головки. Їх використовують для просвічування важкодоступних місць виробів з вузькими ходами, ємностей високого тиску, технологічних і напірних трубопроводів тощо.

Гамма-дефектоскопи для просвічування виробів типу порожнистих тіл обертання можуть створювати панорамний (кільцеве поле опромінення) чи фронтальний пучки і використовуються для контролю зварних з’єднань магістральних газонафтопроводів, сферичних і циліндричних ємностей.

Гамма-дефектоскопи для фронтального просвічування застосовують головним чином в умовах монтажу виробів, оскільки вибіркова спрямованість випромінювання дозволяє забезпечити високу радіаційну безпеку.

Гамма-дефектоскопи спеціалізованого призначення використовуються, зокрема, для контролю зварених з´ єднань атомних електростанцій в умовах їхнього ремонту.

Дія просвічування виробів великої товщини, а також виробів з особливо густих матеріалів (уран, вольфрам, свинець тощо) використовують прискорювачі – бетатрони, мікротрони, лінійні прискорювачі. Якщо для конкретної товщини підходять кілька прискорювачів, то ті з них, в яких більша енергія, забезпечують менший час просвічування, але вони більш громіздкі, вимагають більшого захисту, складніші в експлуатації.

Проведення радіаційного контролю якості можливе із застосуванням універсальної чи спеціалізованої апаратури, причому головним в обох випадках є одержання зображення достатньої яскравості, контрастності і чіткості.

Таблиця 2.5 – Область застосування рентгенографії

При використанні спеціалізованої апаратури радіаційного контролю якості більшість операцій контролю виконуються автоматично, що суттєво підвищує продуктивність праці і знижує ймовірність помилок при проведенні неруйнівного контролю. Механізовані і автоматичні установки успішно застосовують для поточного контролю масової продукції простої форми. У інших випадках їх використання потрібно ретельно зв’язувати, аналізуючи всі сторони контролю, особливо економічну. Тому в переважній більшості при необхідності проведення радіаційного НК використовують універсальні засоби промислової радіографії.

Таблиця 2.6 – Область застосування гаммаграфії

Товщина сплаву, що просвічується, мм на основі	Радіоактивні джерела
заліза	титану	алюмінію	свинцю
1 – 20 5 – 30 5 – 100 10 – 120 30 – 200	2 – 40 7 – 50 10 – 120 20 – 150 60 – 300	3 – 70 20 – 200 40 – 350 50 – 350 200 – 500	10 – 300 30 – 300 70 – 490 100 – 500 300 – 700	Тm Se Ir Cs Co

Таблиця 2.7 – Область застосування радіографії при