تست رادیوگرافی Radiography Test یکی از روش های مهم تست های غیر مخرب است که برای شناسایی عیوب داخلی اعم از فلزی و غیر فلزی به کار می رود. در تست رادیوگرافی از پرتو های با قابلیت نفوذ بالا برای نفوذ به داخل محیط مادی مورد آزمایش و مقدار جذب متفاوت این پرتوها در حین عبور از محیط های مختلف استفاده می شود. بخشی از پرتو که در حین عبور از محیط مادی جذب می شود به ضخامت، چگالی و عدد اتمی ماده و هم چنین طول موج پرتو یا انرژی فوتون های عبوری بستگی دارد. با افزایش ضخامت و چگالی محیط مادی، جذب پرتو بیشتر می شود. بنابراین در صورت وجود عیب یا ناهمگنی و تغییر ضخامت در قطعه میزان پرتو جذب شده در نقاط مختلف متفاوت خواهد بود. از این رو برای تشخیص و شناسایی عیب در قطعه باید به نحوی این غیر یکنواختی حاصل از مقدار پرتو جذب شده پس از عبور از درون قطعه را آشکار ساخت. این آشکار سازی می تواند با استفاده از روش های مختلفی انجام گیرد. در تست های غیر مخرب در رادیوگرافی آشکار سازی عیب یا ناهمگنی بیشتر با عبور دادن پرتوهای ایکس یا گاما از درون قطعه و بررسی اثر حاصل از آن بر روی فیلم انجام می گیرد. این فیلم رادیو گرافی را به طور اختصار رادیو گراف می نامند.
این روش یکی از پر کاربرد ترین روش های تست های غیر مخرب برای ردیابی عیوب داخلی مانند حفره های گازی است. عیوب صفحه ای نیز می توانند با جهت گیری مناسب توسط رادیوگرافی ردیابی شوند این روش هم چنین برای پیدا کردن تغییرات ترکیب در مواد، ضخامت سنجی، تعیین محل قطعات اضافی یا معیوب که در داخل دستگاه ها وجود دارند و از دید پنهان هستند استفاده شود مزیت اولیه استفاده از پرتوهای یونیزه کننده در تست های غیر مخرب این است که می توان با استفاده از این پرتوها در اجسام با اشکال مختلف و اندازه های میکرونی قطعات الکترونیکی تا گلوله های بسیار بزرگ یا ساختارهای نیروگاهی استفاده کرد. تشعشع های یونیزه کننده، همانطور که از اسم آن ها معلوم است تشعشعات ذرات باردار مثل پروتن ها، الکترون ها، پوزیترون ها و غیره هستند. هم چنین شامل تشعشعات الکترومغناطیسی مثل امواج ایکس و امواج گاما می باشند. فرق اصلی بین اشعه ایکس و گاما و سایر اشعه های الکترومغناطیسی مثل نور، امواج ماوراء بنفش و مادون قرمز از نظر تست و ارزیابی، این است که اشعه های ایکس و گاما دارای قابلیت نفوذ در مواد هستند که نور توانایی نفوذ در آن ها را ندارد علاوه بر آن این امواج مثل نور دارای خاصیت ثبت تصاویر هستند. مزیت مهم استفاده از اشعه های یونیزه کننده در تست های غیر مخرب این است که می توان اشعه های یونیزه کننده را در مورد بسیاری از مواد از عناصر سبک مثل آلومینیوم، برلیم و منیزیم تا فولاد، نیکل و سایر عناصر سنگین به کار برد. محصولات مختلف با اشکال متفاوت که توسط این تشعشعات مورد بازرسی قرار می گیرند محدوده وسیعی از محصولات ریخته گری،جوشکاری ، کامپوزیت ها و قطعات سر هم بندی و جمع شده را در بر می گیرند.
اصول تست رادیوگرافی
تست رادیوگرافی یک روش حجمی در تست های غیر مخرب است که بر اساس اختلاف در جذب اشعه نافذ به وسیله قطعه مورد بازرسی و با استفاده از تشعشعات الکترومغناطیسی با طول موج های خیلی کوچک یا تشعشعات ذره ای (آلفا و بتا یا نوترون) انجام می شود به خاطر اختلاف در دانسیته و تغییر در ضخامت قطعه یا اختلاف در خواص جذب که به خاطر اختلاف در ترکیب و وجود عیوب می باشد، قسمت های مختلف قطعه مورد آزمایش، مقادیر مختلفی از اشعه نافذ را جذب می کنند.
در تست رادیوگرافی معمول، یک جسم توسط اشعه ایکس یا اشعه گاما پرتو دهی می شود و قسمتی از تشعشع که به وسیله جسم جذب نشده است، به یک برگه فیلم برخورد می کند. اشعه جذب نشده به فیلم برخورد می کند و اثری (شبیه به اثر نور در فیلم عکاسی) روی فیلم می گذارد. با ظهور فیلم، یک شکل دو بعدی که به صورت نقاط تیره و روشن می باشد. پدید می آید در اثر تغییر در دانسیته یا ضخامت یا ترکیبات جسم مورد آزمایش، تغییراتی در شدت اشعه عبور کرده به وجود می آید و در نهایت دانسیته عکس به دست آمده تغییر می کند. ارزیابی فیلم بر اساس اختلاف در دانسیته فیلم با مشخصات معلوم یا در اثر حضور عیوب در جسم مورد آزمایش انجام می شود.
در تست رادیوگرافی توسط پروتون، وقتی که یک اشعه از پروتن های تک انرژی از ضخامت ماده عبور می کند بیشتر ترقیق بعد از عبور اشعه از 90 درصد مسافت صورت می گیرد برای پیدا کردن تغییرات ضخامت در حدود 0.05 درصد می توان از تکنیک رادیوگرافی با پروتن استفاده کرد که بهتر از روش های معمول رادیو گرافی است. مزیت استفاده از تکنیک رادیوگرافی با پرتوهای تک انرژی، قابلیت تشخیص عالی تغییر ضخامت می باشد. به علاوه، ترقیق کم دسته پرتو در 80 تا 90 درصد اولیه مسیر آن، قابلیت رادیوگرافی وسایل بیولوژیکی را به آن داده است. منبع پروتون اغلب به صورت یک سیکلوترون می باشد. انرژی پروتن باید با توجه به ضخامت قطعه تنظیم شود. فیلم ها و صفحات شدت دهنده در رادیوگرافی پروتن شبیه فیلم ها و صفحات مورد استفاده در رادیوگرافی به روش ایکس می باشد.
رادیوگرافی با اشعه ایکس
در روش های معمول رادیوگرافی، منبع اشعه شامل یک لوله اشعه ایکس که شامل یک منبع الکترون، یک شتاب دهنده پتانسیلی و یک عنصر سنگین به عنوان هدف است که الکترون های شتاب داده شده در برخورد با آن اشعه ایکس تولید می کنند، است. در سال 1913 کولیج یک لوله اشعه ایکس ساخت که برای تولید الکترون ها از یک فیلامنت استفاده می کرد. جایگزینی گاز SF6 به جای روغن باعث سبک تر شدن دستگاه ها و ایجاد شرایط کاری پایدار شده جایگزین کردن لوله های شیشه ای با فلز و سرامیک باعث افزایش طول عمر لوله شده است. دستگاه های جدید و مدرن تولید اشعه ایکس با ولتاژهای تا 450 کیلو ولت و 15 میلی آمپر ساخته شده اند. هم چنین دستگاه هایی با ولتاژ قابل تغییر از 5 تا 450 کیلوولت و سیستم هایی با دو اندازه نقطه کانونی و وزن بسیار سبک (15 کیلوگرم) و خروجی 200 کیلو ولت و 3 میلی آمپر وجود دارند.
مزایای منابع اشعه گاما
دستگاه ها و تجهیزات اشعه گاما نیاز به نیروی برق ندارند و می توان از آن ها برای کاربردهای فضاهای باز و نقاط دور افتاده استفاده کرد. در کل، کوچک تر و سبک تر از تجهیزات اشعه ایکس هشتند و به راحتی قابل حمل و نقل هستند. با وجود ایزوتوپ هایی با اکتیویته خاص بالا، منبع هایی با نقطه های کانونی کوچک از 0.6 تا 2 میلی متر به دست می آید. به علاوه تجهیزات اشعه گاما بر خلاف دستگاه های اشعه ایکس نیاز به نگهداری کمتری دارند.
محدودیت های منابع اشعه گاما
- خروجی منبع محدود می باشد، در صورتی که خروجی بدون افزایش اندازه فیزیکی منبع، افزایش پیدا کند اکتیویته خاص افزایش پیدا کرده است. اکتیویته خاص توسط کنترل جریان نوترون موجود در نقاط پرتو افکنی راکتور، کنترل می شود. در مورد اشعه ایکس، خروجی می تواند با افزایش جریان افزایش پیدا کند.
- چون در منابع اشعه گاما انرژی های مجزا ساطع می شود انرژی اشعه نمی تواند با ضخامت قطعه مورد آزمایش هماهنگ شود، (بر خلاف دستگاه های اشعه ایکس که انرژی در یک رنج تغییر می کند). که باعث تغییراتی در فیلم رادیوگرافی می شود مثل رزولوشن پایین مخصوصا در ضخامت های پایین.
- منابع اشعه گاما با گذشت زمان قدرت خود را از دست می دهند.
فیلم های رادیوگرافی صنعتی
به طور کل فیلم یک لایه ژلاتین شفاف است که روی ترکیب نقره کشیده می شود و هر دوی آن ها روی یک صفحه شفاف قابل انعطاف قرار گرفته اند. وجود ترکیب در دو طرف صفحه شفاف (25 میکرون) باعث دو برابر شدن میزان حساسیت اشعه تابیده به ترکیب نقره می شود و سرعت را افزایش می دهد.
زمانی که اشعه ایکس و گاما به دانه های نقره برخورد می کنند تغییری در ساختار فیزیکی دانه ها به وجود می آید این تغییر به صورتی است که با روش های معمول فیزیکی نمی توان آن را تشخیص داد با وجود این وقتی که فیلم تابش داده شده به وسیله محلول شیمیایی مورد واکنش قرار می گیرد، نقره فلزی سیاه روی آن به وجود می آید. این نقره در ژلاتین روی سطح فیلم به صورت ذرات معلق وجود دارد و یک تصویر از جسم مورد آزمایش تولید می کند. انتخاب فیلم رادیوگرافی برای هر قطعه بستگی به ضخامت و جنس قطعه و محدوده ولتاژ دستگاه اشعه ایکس دارد به علاوه عواملی مثل اهمیت نسبی، رادیوگرافی با کیفیت بالا یا زمان تابش کم، در نظر گرفته می شود. در صورتی که کیفیت بالا، فاکتور تعیین کننده باشد یک فیلم با سرعت کمتر یا فیلم دانه ریز باید مورد استفاده قرار گیرد در صورتی که زمان تابش کم ضروری باشد یک فیلم با سرعت بالاتر (یا ترکیبی از فیلم و صفخات شدت دهنده) می تواند مورد استفاده قرار بگیرد فیلم ها می توانند با یا بدون صفحات سربی – بستگی به ضخامت و شکل قطعه مورد آزمایش مورد استفاده قرار بگیرند. صفحات شدت دهنده فلوئورسنت در مواردی که بیشترین سرعت ممکن مورد نیاز می باشد مورد استفاده قرار می گیرند.
