4 курс / Лучевая диагностика / Введение_в_комп_рентг_и_нейтронную_томографию

Рис. 21. Радиографические изображения плоскости вертолетного винта

в рентгеновском излучении (слева) и тепловых нейтронах (справа) [35]

Таблица 1.

Пропускание гамма-излучения Со-60 и 14 МэВ нейтронов для различных материалов

Рис. 22. Слева направо: радиографические изображения газового

пистолета в тепловых нейтронах (слева) и рентгеновском излучении

(справа) [61]

Рис. 26. Реконструкция слоя Al/Pb/ПЭ тестового образца

по томографическим данным, полученным на источнике нейтронов с энергией 10 МэВ

Контрольные вопросы к главе 2

1.Физические процессы, приводящие к ослаблению рентгеновского (гамма) и нейтронного излучений при прохождении через слой вещества.

2.Зависимость ослабляющих способностей рентгеновского (гам- ма-) и нейтронного излучений в функции от атомного номера вещества.

3.Зависимость ослабляющих способностей рентгеновского (гам- ма-) и нейтронного излучений в функции от энергии излучения.

4.Влияние рассеянного в образце излучения на качество томографического изображения.

5.Сравнить ослабляющие способности гамма-излучения Со-60 и быстрых 14 МэВ нейтронов для различных материалов.

Глава 3. Области применения рентгеновской

инейтронной томографии [37–40]

Впоследние годы на крупных международных конференциях по тематике нейтронной и рентгеновской радиографии организуются специальные секции, посвященные методам томографических исследований и их применению в неразрушающем контроле и научных исследованиях. Томография обеспечивает наиболее полную информацию о внутренней структуре анализируемых объектов. Поэтому она используются для углубленного анализа структуры исследуемых объектов. Детализированные томографические изображения и возможность измерения внутренних размеров объекта часто являются необходимыми для неразрушающего контроля качества изделий, анализа неисправностей и исследования материалов (рис. 27).

Рис. 27. Основные области применения радиационной томографии в неразрушающем контроле изделий

Рис. 28. Обнаружение обрыва проводника в нейтронном генераторе

ИНГ-07 с помощью томографической реконструкции

Рис. 29. Контроль качества сборки двигателя внутреннего сгорания:

слева – рентгеновское проекционное изображение, справа – структуры отдельных слоев

Как показывает практика, именно такие технологии необходимы современному производству в качестве инструментов исследования и контроля. Современный уровень развития микрофокусной томографии позволяет отнести ее к метрологической технологии, которая в качестве таковой находит применение в различных областях: энергетической, аэрокосмической, автомобильной, металлообрабатывающей и др.

В настоящее время радиационная (нейтронная и рентгеновская) томография используется при решении следующих научно-техни- ческих задач:

-выявление внутренних дефектов;

-обнаружение и анализ неисправностей (рис. 28);

-проверка качества сборки сложных механизмов (рис. 29);

-контроль электронных компонент (рис. 30), металлических отливок (рис. 31), сварных соединений;

-выполнение пространственной метрологии;

-обратное проектирование;

-исследование состава и структуры различных материалов;

-исследование биологических объектов, горных пород, гальванических и топливных элементов;

-цифровое копирование и архивирование изделий и артефактов.

Рис. 30. Выявление пустот (слева) и трещин (справа) в шариковых выводах

В атомной промышленности радиационная томография используется при:

-дефектации и контроле тепловыделяющих элементов (ТВЭЛов)

итепловыделяющих сборок (ТВС) [41, 42];

-исследовании состояния радиоактивных изделий и материалов [43, 44];

-контроле качества сварных швов [45];

-контроле количества и распределения радиоактивных отходов в контейнерах [46].

Рис. 31. Пример применения радиационной томографии в контроле

пористости металлических отливок

При дефектации ТВЭЛов контролируется содержание и пространственное распределение делящихся веществ (рис. 32). В случае ТВС задачей контроля является наличие и правильность установки ТВЭЛов, определение сплошности и пространственной равномерности топливного столба. Качество изготовления оболочек ТВЭЛов, в частности, качество сварных швов, во многом определяет надёжность и безопасность эксплуатации ядерной энергетической установки.

Рис. 32. Распределение топлива

в графитовой матрице шарового

топливного элемента диаметром 6 см

с примерно 8500 частицами топлива

диаметром 0,5 мм

Рис. 33. Пример 3D реконструкции турбинной лопатки:

слева – рентгеновское проекционное изображение,

справа – структуры отдельных слоев

При инспекции контейнеров с остеклованными радиоактивными отходами важно контролировать массу содержащихся в контейнере отходов, их распределение по объему, а также состояние фосфатного стекла.

Ваэрокосмической промышленности контроль проходят [47–49]: - турбинные лопатки (рис. 33); - сварные швы;

- сборки пиротехнических изделий.

Вавтомобильной промышленности томографическому контролю подвергаются:

- электрические разъемы; - инжекторы;

- датчики (например, лямбда-зонды); - литые детали, изготовленные под давлением (рис. 34); - сажевые фильтры.

Вэлектронной промышленности при производстве печатных плат контролируются и выявляются:

- точная пространственная локализация пустот и дефектов; - точный анализ формы паяного соединения.

Рис. 34. Возможности томографии в тепловых нейтронах высокого разрешения: А – фото сотовой структуры, Б – 3D реконструкция, В – отдельные составляющие структуры

При производстве пластмассовых изделий проверяются:

-конструктивно сложные изделия (рис. 35);

-мягкие, прозрачные материалы без возможности тактильной или оптической проверки;

-места сварки пластмассовых деталей.

Рис. 35. Структура пластика, усиленная стеклянными волокнами, полученная с помощью нейтронной томографии