Количественный рентгеноспектральный анализ
Задачей количественного рентгеноспектрального анализа является определение весовой доли искомого вещества в процентах к общей массе вещества, например, сколько процентов хрома содержится в специальной стали. По спектрам поглощения, применяемым реже, определяется потеря интенсивности в скачке поглощения, т. е. отношение интенсивностей непрерывного спектра с обеих сторон границы поглощения. Эта потеря зависит от массы просвечиваемого вещества в целом и массы определяемого элемента. Найдя потерю интенсивности, можно с помощью несложных вычислений определить процентное содержание исследуемого элемента в препарате. Автор в своё время пользовался рентгеноспектральным методом для определения причин плохого качества специальной стали на одном из металлургических заводов. Эта сталь получалась очень хрупкой и была непригодна для изготовления из неё ответственных деталей. Химические и металлографические исследования оказались бессильными определить причину брака. Тогда в рентгеновской лаборатории завода был применён метод рентгеноспектрального анализа. Способом вторичного возбуждения был получен линейчатый спектр образца стали.
Категория поста: Новые методы просвечивания лучами
Возрастание чувствительности спектрографа
Чувствительность спектрографа возрастает до тысячных долей процента. Счётная трубка, соединённая с электроизмерительными приборами, автоматически отсчитывает количество импульсов для каждой спектральной линии в единицу времени. Чем интенсивнее излучение, соответствующее данной линии, тем больше в нём квантов энергии, тем больше импульсов насчитывает трубка. Во время работы спектрографа счётная трубка перемещается вдоль рентгеновского спектра. Спектрограф системы Блохина может быть применен как для коротких, так и для длинных волн рентгеновского излучения. Благодаря тому, что в этом спектрографе образец не вводится в вакуум и спектр не фотографируется, а регистрируется счётной трубкой, время определения количественного содержания отдельных элементов очень мало (10-15 минут). В спектрографах с фотографированием спектра, качественный и количественный анализы проводятся по спектрам излучения и по спектрам поглощения. Спектры излучения (линейчатые) применяются на практике чаще, ибо требуют для съёмки меньше вещества при более коротких экспозициях. Длина волны линий исследуемого элемента определяется по линиям сравнения, т.
Категория поста: Новые методы просвечивания лучами
Специальные счётные трубки
Трубки употребляются двух типов: для первичного и для вторичного возбуждения рентгеновских лучей. В первом случае исследуемое вещество наносят на анод трубки, имеющий несколько косых срезов, что даёт возможность, вращая анод, обновлять исследуемое вещество, так как в процессе работы трубки при нагревании анода пучком: электронов происходит выветривание, возгонка вещества. На каждый срез напаиваются пластинки исследуемого вещества, а если оно находится в виде порошка, то срез анода покрывают густой сеткой неглубоких царапин, в которые «втирается» этот порошок. Рентгеновские лучи, излучаемые анодом и разложенные в спектрографе кристаллом, дают характеристический спектр исследуемого вещества. Это способ первичного возбуждения. При способе вторичного возбуждения в трубке специальной конструкции препарат (исследуемое вещество) помещается рядом с катодом. Рентгеновские лучи с анода направляются на препарат, облучают его и этим вызывают вторичные рентгеновские лучи, направляемые в спектрограф. В этом способе исследуемый препарат служит вторым анодом.
Категория поста: Новые методы просвечивания лучами
Применение вогнутых кристаллов
Принципы применения вогнутых кристаллов для разложения рентгеновских лучей в спектр те же, что и для плоских. Однако интенсивность спектров в первом случае гораздо больше благодаря фокусирующему действию вогнутых кристаллов. Для длинноволнового излучения чаще всего применяется способ отражения лучей от внутренней поверхности вогнутого кристалла, после чего лучи собираются в линейных фокусах и дают на плёнке, расположенной по кругу, тонкие, чёткие линии. При жёстком излучении (не свыше 2 А0) пучок рентгеновских лучей падает на выпуклую сторону кристалла, выгнутого по цилиндрической поверхности. При этом лучи отражаются от внутренних атомных плоскостей кристалла, перпендикулярных к поверхности выгиба, и фокусируются на круге с радиусом, равным половине радиуса кривизны кристалла. Во втором случав размытость спектральных линий тем меньше, чем меньше длина волны рентгеновских лучей. По сравнению с методами плоских кристаллов эти методы увеличивают интенсивность линий рентгеновского спектра в 80-100 раз и упрощают конструкцию спектрографа, так как отпадает необходимость иметь в нём специальную щель - диафрагму.
Категория поста: Новые методы просвечивания лучами
Получение рентгеновского спектра
Рентгеноспектральный анализ является ценным дополнением к химическим исследованиям и в некоторых случаях (например, там, где нужно исследовать химически подобные элементы - редкие земли или металлы платиновой группы) является незаменимым. Дело в том, что химическим анализом или совершенно нельзя, или с большими трудностями можно определить некоторые элементы в смеси путём отделения их один от другого. А для рентгеновского анализа достаточно иметь очень небольшое количество препарата, в который входили бы исследуемые элементы, чтобы быстро установить их присутствие и найти их количество. Чувствительность рентгеноспектрального анализа уменьшается при переходе от тяжёлых элементов к лёгким, так как характеристические лучи лёгких элементов имеют большую длину волны и сильно поглощаются кристаллами. Первые элементы в таблице Менделеева дают излучение, проследить которое возможно только в вакууме и с помощью искусственных дифракционных решёток, но не в кристаллах. Чтобы получить рентгеновский спектр какого-нибудь сплава, или смеси, или отдельного химического элемента, нужно иметь: кристалл для разложения рентгеновских лучей в спектр, диафрагму для создания в нужном направлении узкого пучка лучей и фотоплёнку для фиксирования рентгеновского спектра.
Категория поста: Новые методы просвечивания лучами
Качество сварных соединений
Особенно распространён метод рентгенографии для контроля качества сварных соединений. Контролируя сварные швы рентгеновскими лучами, рентгенолог находит в них шлаковые включения или трещины, характеризующие качество «сплошности» шва или непровары, характеризующие качество «сплавленности» шва. Эти два показателя служат основным мерилом при определении качества сварных швов по его скосам определяют непровар (плохая очистка от шлака), а в направлении, перпендикулярном ко шву - раковины и включения. Для одновременной съёмки обоих скосов служит специальный штатив, на котором укрепляют две рентгеновские трубки, которые можно поворачивать в любом направлении. Для просвечивания кольцевых сварных швов на паровых котлах применяют специальные рентгеновские трубки с анодом, имеющим форму заострённого карандаша. От такого анода рентгеновские лучи распространяются во все стороны. Трубка помещается в середине котла, а сварной шов с внешней стороны закрывают кольцевой фотоплёнкой. Лучи одновременно просвечивают весь шов и в десятки раз сокращают этим экспозицию.
Категория поста: Проблемы современной металлургии и металловедения
Автоматическое определение глубины дефекта
Применяется также съёмка деталей из двух разных точек. При этом рентгеновскую трубку переносят в новое положение или производят съёмку одновременно двумя трубками. Полученный таким способом двойной снимок рассматривают в стереоскопе, на линзах которого нанесены специальные шкалы, разделённые на миллиметры. Перспективное изображение дефекта детали помогает определить глубину залегания дефекта. Для автоматического определения глубины залегания дефекта имеется специальный прибор, называемый локализатором. Принцип его действия основывается на получении двойного изображения просвечиваемого объекта и специальной шкалы с отверстиями, смещение которых на снимке соответствует определенным глубинам. Измеряя смещение изображения дефекта на рентгенограмме и подбирая равное ему смещение изображения отверстия в шкале, находят глубину залегания дефекта. После расшифровки снимка рентгенолог делает вывод о характере порока, о причинах его образования в объекте, которое в большинстве случаев связано с недостатками технологии изготовления детали, и предлагает способы устранения этих недостатков.
Категория поста: Проблемы современной металлургии и металловедения
Отличия внешних и внутренних дефектов
Прежде всего рентгенолог сравнивает снимок с просвеченным участком детали, чтобы отличить внутренние дефекты от внешних. Потом определяет вид дефекта: газовую раковину, трещину, посторонние включения и пр. Пустоты и лёгкие включения дают на плёнке. (негативе) тёмные пятна, а тяжёлые включения - светлые. Для каждого вида дефектов имеются характерные стандартные снимки (эталонные рентгенограммы), набор которых должен быть у рентгенолога для сравнения с полученными снимками. Такое сравнение очень облегчает и ускоряет процесс определения вида дефектов. Некоторые рентгеновские лаборатории имеют разрезы просвечиваемых деталей с характерными дефектами и приложенные к ним рентгеновские снимки. Такой «музей» почти совсем устраняет ошибки в работе рентгенолога. Плёнки рассматривают на негатоскопе - ящике, в верхнюю крышку которого вставлено матовое стекло, а внутри помещается набор сильных электрических ламп. Часто бывает необходимо найти глубину залегания дефекта в детали, что помогает решить её дальнейшую судьбу.
Категория поста: Проблемы современной металлургии и металловедения
Сварные соединения лучами радия
В последнее время в промышленности начинает применяться просвечивание литья и сварных соединений лучами радия. Для этого ампулу с радиоактивным веществом помещают перед просвечиваемым объектом, позади которого укрепляется фотоплёнка. Радиоактивное вещество излучает лучи, которые превосходят по жёсткости рентгеновские лучи, проникают сквозь очень толстые объекты и дают на фотоплёнке дефектоскопическую радиограмму. На качество снимка влияет также жёсткость рентгеновских лучей. Мягкие лучи дают лучшую контрастность, но очень увеличивают экспозицию (до 7-8 часов при просвечивании железа толщиной 10 см или латуни толщиной 8 см). Усиливающие экран и двухсторонняя плёнка уменьшает экспозицию до одного часа. Для различных металлов различной толщины подбирают по таблицам наивыгоднейшее напряжение, а следовательно, и длину волны рентгеновских лучей. На основании опытных данных для большинства просвечиваемых металлов в зависимости от их толщины установлены соответствующие оптимальные условия просвечивания и построены графики для определения экспозиции по толщине изделия, которыми пользуются в практической работе.
Категория поста: Проблемы современной металлургии и металловедения
Просвечивание металла различной толщины
Рентгенолог, не знающий условий производства, может очутиться в тяжёлом положении. Работник рентгеновского контроля должен знать, что «прозрачность» разных тел для рентгеновских лучей различна, что она зависит от плотности и толщины объекта просвечивания и от качества рентгеновских лучей. Мягкие лучи сильнее поглощаются веществом, чем жёсткие. Самые мягкие лучи задерживаются даже тонким стеклом и человеческими мышцами более жёсткие лучи проникают сквозь кости, но задерживаются металлом. Наиболее сильно поглощает рентгеновские лучи свинец наименьшей поглощательной способностью обладает бериллий. Для просвечивания металла различной толщины необходимо подбирать лучи соответствующей длины волны, которая для непрерывного рентгеновского спектра зависит от напряжения, приложенного к трубке. Чем оно больше, тем меньше длина волны и интенсивнее излучение. Для рентгеновской дефектоскопии чаще всего применяется коротковолновое излучение большой интенсивности. Поэтому к трубке прикладывают напряжение свыше 100 ООО е. Рентгеновские установки и трубки для просвечивания делают более мощными, чем для других методов рентгеновского анализа.
Категория поста: Проблемы современной металлургии и металловедения
