Luận văn Kiểm tra và giải đoán khuyết tật một số vật liệu kim loại trong sản phẩm công nghiệp bằng phương pháp chụp ảnh phóng xạ tia-X

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ------------------------ PHẠM QUANG TUYẾN KIỂM TRA VÀ GIẢI ĐOÁN KHUYẾT TẬT MỘT SỐ VẬT LIỆU KIM LOẠI TRONG SẢN PHẨM CÔNG NGHIỆP BẰNG PHƯƠNG PHÁP CHỤP ẢNH PHÓNG XẠ TIA-X Chuyên ngành: Vật lý nguyên tử, hạt nhân và năng lượng cao Mã số: 60.44.05 LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. NGUYỄN VĂN HÙNG THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - 2010 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt ASME American Society of Mechanical Engineer Hiệp hội kỹ sư cơ khí Hoa Kỳ ASTM American Society for Testing and Materials Hiệp hội kiểm tra và vật liệu Hoa Kỳ BS British Standard Tiêu chuẩn Anh DIN Dentsche Industrie Norm Tiêu chuẩn công nghiệp Đức DWDI Double Wall Double Image Hai thành hai ảnh DWSI Double Wall Single Image Hai thành một ảnh FFD Focus to Film Distance Khoảng cách từ tiêu điểm phát bức xạ đến phim IAEA International Atomic Energy Agency Cơ quan Năng Lượng nguyên tử quốc tế IQI Image Quality Indicator Vật chỉ thị chất lượng ảnh ISO International Standards Organization Hệ thống tiêu chuẩn quốc tế JIS Japanese Industrial Standard Tiêu chuẩn công nghiệp Nhật Bản NDT Non-destructive Testing Kiểm tra không phá hủy OD Outer Diameter Đường kính ngoài OFD Object to Film Distance Khoảng cách từ mẫu vật đến phim SFD Source to Film Distance Khoảng cách từ nguồn đến phim SWSI Single Wall Single Image Một thành một ảnh RT Radioghaphy Testing Chụp ảnh phóng xạ HVT Half Value Thicknees Bề dày làm yếu một nửa TVT Ten Value Thicknees Bề dày làm yếu một phần mười LỜI CAM ĐOAN ---o0o--- Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu do tôi thực hiện, không lấy kết quả của người khác hoặc nhờ người khác làm giúp. Nếu có gì vi phạm, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm. Người cam đoan Phạm Quang Tuyến LỜI MỞ ĐẦU ------ oOo ------ Việt Nam đang trong giai đoạn tiến lên công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Chúng ta đang xây dựng một nền công nghiệp hiện đại như một tiền đề để đưa Việt Nam trở thành một quốc gia phát triển. Một nền công nghiệp được xem là mạnh, là hiện đại chỉ khi nó tạo ra được các sản phẩm công nghiệp với chất lượng tốt. Để có được một sản phẩm công nghiệp với chất lượng tốt nhất, ngoài các công đoạn thiết kế và gia công thì kiểm tra chất lượng sản phẩm là một công đoạn rất quan trọng. Ngày nay, với sự phát triển của khoa học công nghệ thì có rất nhiều phương pháp khác nhau để đánh giá chất lượng của một sản phẩm hoặc một chi tiết sản phẩm công nghiệp. Một trong những phương pháp đó là ứng dụng bức xạ trong kiểm tra sản phẩm công nghiệp. Chụp ảnh phóng xạ (Radiography Testing - RT) là một trong những phương pháp kiểm tra không phá hủy (Non-Destructive Testing - NDT). Nó là phương pháp rất hữu ích để đảm bảo cho sự hoạt động tin cậy của thiết bị và các cụm chi tiết ở bất kì một sản phẩm công nghiệp nào. Nó hữu dụng bởi tính đa dạng và linh hoạt, không làm thay đổi hình dạng và cấu trúc của mẫu vật cần kiểm tra. Các sản phẩm cơ khí ở cả hai giai đoạn sản xuất và sử dụng qua phương pháp kiểm tra này có thể loại bỏ khi không đạt chất lượng yêu cầu. Kiểm tra các khuyết tật xuất hiện trong quá trình sử dụng để tránh rủi ro tai nạn xảy ra do chính các khuyết tật này. Xuất phát từ thực tế đó, luận văn này muốn đề cập nghiên cứu thực nghiệm một phương pháp kiểm tra NDT bằng chụp ảnh phóng xạ với máy phát tia-X công nghiệp “RF-200EGM” hiện đang có tại Trung tâm đào tạo – Viện Nghiên cứu hạt nhân (Đà Lạt) để kiểm tra, giải đoán khuyết tật hàn của một số vật liệu kim loại có cấu hình phức tạp khác nhau (dạng hình ống tròn và chữ T – là những dạng mẫu vật cần kiểm tra thường gặp nhưng phức tạp hơn dạng tấm phẳng) trong các sản phẩm công nghiệp. Ngoài ra, sau một thời gian hoạt động thì kích thước bia hiệu dụng của đầu phát tia-X trong máy “RF-200EGM” có thay đổi theo hướng giảm đi, nên việc khảo sát lại để có được kích thước chính xác hiện nay là việc làm cần thiết trong nội dung của luận văn này. Tôi xin chân thành cám ơn TS. Nguyễn Văn Hùng, Giám đốc Trung tâm đào tạo - Viện Nghiên cứu nạt nhân, là người trực tiếp hướng dẫn khoa học cho đề tài một cách tận tình, chu đáo và có khoa học. Tôi cũng xin chân thành cám ơn ThS. Nguyễn Minh Xuân, nghiên cứu viên thuộc Trung tâm Đào tạo - Viện Nghiên cứu Hạt nhân Đà Lạt và những cán bộ, nhân viên thuộc Trung tâm đã trực tiếp chỉ bảo những vấn đề mà bản thân tôi vướng mắc khi thực hiện luận văn này. Người thực hiện Phạm Quang Tuyến Chương 1: CƠ SỞ VẬT LÝ CỦA PHƯƠNG PHÁP CHỤP ẢNH PHÓNG XẠ BẰNG TIA-X 1.1 Những nguyên lý cơ bản của kiểm tra không phá hủy 1.1.1 Định nghĩa và tầm quan trọng của phương pháp NDT  Định nghĩa và bản chất của NDT. Kiểm tra không phá hủy (NDT) là sử dụng các phương pháp vật lý để kiểm tra các khuyết tật bên trong cấu trúc của các vật liệu, các sản phẩm, các chi tiết máy,... mà không làm tổn hại đến khả năng hoạt động sau này của chúng.  Tầm quan trọng của NDT . Phương pháp này đóng một vai trò quan trọng trong việc kiểm tra chất lượng sản phẩm và trong các công đoạn của quá trình chế tạo một sản phẩm. Sử dụng các phương pháp NDT trong các công đoạn của quá trình sản xuất mang lại một số hiệu quả sau: - Làm tăng mức độ an toàn và tin cậy của sản phẩm khi làm việc. Làm giảm giá thành sản phẩm bởi sự giảm phế liệu và bảo toàn vật liệu, công lao động và năng lượng. - Nó làm tăng danh tiếng cho nhà sản xuất. - NDT cũng được sử dụng rộng rãi trong việc xác định hoặc định kì chất lượng của các thiết bị, máy móc và các công trình trong quá trình vận hành. Điều này không những làm tăng độ an toàn trong quá trình làm việc, mà còn giảm thiểu được bất kì những trục trặc nào làm cho thiết bị ngưng hoạt động. 1.1.2 Các phương pháp NDT Những phương pháp NDT có từ đơn giản đến phức tạp. Những phương pháp NDT được chia thành từng nhóm theo những mục đích sử dụng khác nhau đó là: - Phương pháp kiểm tra bằng mắt hay còn gọi là phương pháp quang học (Visual Testing - VT); - Phương pháp kiểm tra bằng chất thấm lỏng (Liquiq Penetrant Testing – PT); - Phương pháp kiểm tra bằng bột từ (Magnetic Particle Testing – MT); - Phương pháp kiểm tra bằng dòng điện xoáy (Eddy Current Testing – ET); - Phương pháp kiểm tra bằng siêu âm (Ultrasonic Testing – UT); - Phương pháp kiểm tra bằng chụp ảnh bức xạ (Radiography Testing – RT). Nhóm còn lại chỉ được dùng trong những ứng dụng đặc biệt và do đó chúng có những hạn chế trong việc sử dụng. Trong các phương pháp trên thì phương pháp kiểm tra bằng chụp ảnh phóng xạ (RT) là một lĩnh vực ứng dụng của kỹ thuật vật lý hạt nhân hiện đang phát triển rất mạnh mẽ trong công nghiệp. 1.1.3 Phương pháp chụp ảnh phóng xạ (RT). Phương pháp kiểm tra bằng chụp ảnh phóng xạ được dùng để xác định khuyết tật bên trong của nhiều loại vật liệu và có cấu hình khác nhau. Một phim chụp ảnh phóng xạ thích hợp được đặt phía sau vật kiểm tra và được chiếu bởi một chùm tia-X hoặc tia γ đi qua nó. Cường độ của chùm tia-X và tia γ khi đi qua vật thể tùy theo cấu trúc của vật thể mà có sự thay đổi và như vậy sau khi rửa phim đã chụp sẽ hiện ra hình ảnh bóng, đó là ảnh chụp phóng xạ của sản phẩm. Sau đó phim được giải đoán để có được những thông tin về khuyết tật bên trong sản phẩm. Phương pháp này được dùng rộng rãi cho tất cả các loại sản phẩm như vật rèn, đúc và hàn. Bằng sự định hướng chính xác, các khuyết tật mỏng, nhỏ cũng có thể phát hiện được từ phương pháp chụp ảnh phóng xạ. Nó cũng phù hợp cho việc phát hiện những thay đổi trong các phép đo bề dày thành vật liệu, xác định vị trí hoặc các khuyết tật ẩn chứa trong các phần lắp ráp. Thuận lợi cơ bản của việc ứng dụng bức xạ trong NDT nảy sinh từ thực tế là có thể kiểm tra các vật thể với kích thước hay dạng hình cầu có đường kính cỡ micromet tới những vật có kích thước khổng lồ hoặc kiểm tra cấu trúc các bộ phận trong các nhà máy. Ngoài ra nó còn có khả năng ứng dụng cho nhiều vật liệu khác nhau mà không cần bất kì một sự chuẩn bị trước nào đối với bề mặt mẫu vật. Trở ngại chính của chụp ảnh phóng xạ là sự nguy hiểm cho các nhân viên vận hành bị chiếu xạ có thể gây nguy hại cho các mô cơ thể. Do đó cần yêu cầu một sự vận hành chính xác và thái độ nghiêm túc cao trong quá trình làm việc. 1.1.4 An toàn bức xạ cho nhân viên. 1.1.4.1 Đánh giá về an toàn bức xạ. Sự nguy hiểm của bức xạ khi các nhân viên vận hành chiếu xạ trong quá trình chụp ảnh phóng xạ có thể gây nguy hại cho các mô của cơ thể. Do đó nó đòi hỏi sự hiểu biết về an toàn bức xạ, sự vận hành chính xác và thái độ nghiêm túc cao của nhân viên trong quá trình làm việc. Mục đích cơ bản về hiểu biết an toàn bức xạ là đảm bảo an toàn cho bản thân, những người xung quanh và duy trì sức khỏe cho nhân viên sau khi làm việc. Vấn đề quan trọng cần được xem xét trong kiểm tra bằng phương pháp chụp ảnh phóng xạ đó chính là có thể những rủi ro gây hiệu ứng sinh học có hại cho cơ thể người. Hai vấn đề chính của an toàn trong chụp ảnh phóng xạ là kiểm soát liều bức xạ và bảo vệ con người. Những định nghĩa, khái niệm, đơn vị cơ bản về an toàn bức xạ được khái quát như sau. 1.1.4.2 Các đại lượng và đơn vị đo lường trong an toàn bức xạ. Liều bức xạ là đại lượng đánh giá khả năng ion hóa trong một đơn vị khối lượng môi trường vật chất đã cho. Tác dụng của bức xạ lên cơ thể con người phụ thuộc vào hai yếu tố là cường độ và loại bức xạ. Các đại lượng và đơn vị đo lường được dùng trong an toàn bức xạ là: - Hoạt độ phóng xạ (A) là số phân rã (N) trong một đơn vị thời gian (t). dt dN A  (1.1) Đơn vị là Becquerel (Bq), 1Bq bằng một phân rã trong một giây (dps). Đơn vị cũ là Curie (Ci), 1Ci = 3,7*1010Bq. - Liều chiếu (X) là đại lượng được tính bằng số lượng ion hóa (Q) trong một khối lượng không khí (m) gây bởi bức xạ photon. dm dQ X  (1.2) Đơn vị đo là Coulomb/kg (C/kg), đơn vị cũ là Roentgen (R), 1R =2,58*10-4C/kg. Suất liều chiếu là liều chiếu trong một đơn vị thời gian. - Liều hấp thụ (D) là năng lượng trung bình (E) mà bức xạ truyền cho vật chất ở trong một thể tích nguyên tố chia cho khối lượng (m) của vật chất chứa trong thể tích đó. dm dE D  (1.3) Đơn vị mới của liều hấp thụ là: Gray (Gy) hay Jun/kg (J/kg), đơn vị cũ là Rad, 1 Gy = 100 rad. Suất liều hấp thụ là liều hấp thụ trong 1 đơn vị thời gian. - Do cùng một liều hấp thụ như nhau của các loại bức xạ có thể gây ra các hiệu ứng sinh học khác nhau (Xem chi tiết ở Phụ lục 1), nên người ta đưa ra khái niệm liều tương đương. Liều tương đương (HT,R) bằng liều hấp thụ nhân với một hệ số đánh giá sự truyền năng lượng của từng loại bức xạ vào mô gọi là trọng số bức xạ (WR). HT,R = DT,R * WR (1.4) Một số giá trị trọng số bức xạ (WR) được cho trong Bảng 1.1. Bảng 1.1: Trọng số bức xạ (WR) ứng với các loại bức xạ khác nhau Loại bức xạ và khoảng năng lượng WR 1 Tia gamma (photon) và điện tử với mọi năng lượng (trừ điện tử Auger). 1 2 Proton và các proton giật lùi có năng lượng > 2MeV 5 3 Alpha, mảnh phân hạch, hạt nhân nặng 20 4 Neutron: E < 10 keV 10 - 100 keV 100 - 2 MeV 2 - 20 MeV > 20 MeV 5 10 20 10 5 Đơn vị của liều tương đương là Sievert (Sv), đơn vị cũ: Rem, 1 Sv = 100 Rem. Suất liều tương đương là liều tương đương tính trong một đơn vị thời gian. - Liều hiệu dụng (E) là tích của liều tương đương với trọng số mô (WT). Liều hiệu dụng chính là liều được tính cho toàn cơ thể. E = ∑TET = ∑TWT = ∑TWT∑RDT,RWR (1.5) Các trọng số mô đặc trưng cho cơ quan (mô) trong cơ thể được cho ở Bảng 1.2 Bảng 1.2: Trọng số mô (WT) ứng với các cơ quan trong cơ thể Cơ quan (mô) WT Cơ quan (mô) WT Thận Tủy xương Phổi Dạ dày Ruột kết Thực quản Bọng đái 0,20 0,12 0,12 0,12 0,12 0,05 0,05 Vú Gan Tuyến giáp Da Mặt xương Còn lại 0,05 0,05 0,05 0,01 0,01 0,005 Suất liều hiệu dụng là liều hiệu dụng tính trong một đơn vị thời gian. - Liều giới hạn là giá trị về độ lớn của liều được quy định trong Quy phạm TCVN 6866: 2001 cho từng đối tượng (nhân viên bức xạ, dân chúng, học viên ...). Trong quá trình làm việc với bức xạ thì từng đối tượng đó không được chịu vượt quá giá trị liều (giới hạn) quy định. 1.1.4.3 Giới hạn sự chiếu xạ. Dựa vào những nghiên cứu khác nhau, Ủy ban quốc tế về bảo vệ chống bức xạ (ICRP) đã đưa ra các yêu cầu sau:  Chỉ được tiếp xúc với bức xạ khi cần thiết.  Giảm liều chiếu tới mức thấp nhất có thể chấp nhận được (Qui tắc ALARA).  Liều giới hạn cho nhân viên bức xạ (trong trường hợp bình thường): Liều hiệu dụng trong 1 năm (lấy trung bình trong 5 năm liên tiếp) không vượt quá 20mSv, trong từng năm riêng lẻ không vượt quá 50mSv. Điều này có nghĩa là liều hiệu dụng cho từng giờ làm việc có tiếp xúc với nguồn của nhân viên bức xạ là 10μSv/h; liều tương đương đối với thủy tinh thể của mắt không vượt quá 150mSv/năm; liều tương đương đối với tay, chân và da không vượt quá 500mSv/năm.  Liều giới hạn cho nhân viên bức xạ trong trường hợp khắc phục tai nạn sự cố (ngoại trừ hành động cứu mạng): Dưới 2 lần mức liều giới hạn năm (dưới 40mSv).  Liều giới hạn cho nhân viên bức xạ trong trường hợp khắc phục tai nạn sự cố (tính đến hành động cứu mạng): Dưới 10 lần mức liều giới hạn năm (dưới 200mSv), có thể nhận liều xấp xỉ hoặc vượt quá 10 lần mức liều giới hạn năm (≥200mSv) nhưng chỉ áp dụng nếu lợi ích đem lại cho người khác lớn hơn hẳn so với nguy hiểm riêng của chính mình.  Liều giới hạn đối với người học viên trẻ và sinh viên (từ 16 đến 18 tuổi): Liều hiệu dụng là 6mSv/năm; liều tương đương đối với thủy tinh thể của mắt là 50mSv/ năm; liều tương đương đối với tay, chân và da là 150mSv/năm.  Liều giới hạn đối với dân chúng: Liều hiệu dụng là 1mSv/năm; liều tương đương đối với thủy tinh thể của mắt là 15mSv/năm; liều tương đương đối với da là 50mSv/năm. Với người săn sóc và khách thăm bệnh nhân: Người lớn là 5mSv và trẻ em là 1mSv trong suốt thời kỳ bệnh nhân làm xét nghiệm hoặc điều trị.  Liều tương đương cá nhân khi có sự cố: Có thể cho phép chịu tới 2 lần liều trong một vụ việc nhưng sau đó phải giảm liều sao cho sau 5 năm tổng liều tích lũy lại phù hợp với công thức D = 20*(N - 18); trong đó D là liều chiếu tính bằng mSv, N là tuổi tính bằng năm. 1.1.4.4 Các phương pháp kiểm soát sự chiếu xạ Trong chụp ảnh, việc kiểm soát sự chiếu xạ là một yêu cầu không thể bỏ qua. Sau đây là 3 cách cơ bản để kiểm soát sự chiếu xạ:  Thời gian: Không ở gần nguồn bức xạ lâu hơn một chút nào nếu không cần thiết. Giảm thời gian tiếp xúc bằng cách thao tác chính xác, đúng quy trình kỹ thuật, tuân thủ quy tắc an toàn.  Khoảng cách: Ở khoảng cách xa nguồn nhất có thể được. Sự suy giảm cường độ bức xạ tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách nên khi lắp đặt thiết bị và thủ tục vận hành phải tính đến thông số này.  Che chắn bảo vệ: Một cách quan trọng để giảm liều là đặt tấm chắn bảo vệ giữa nguồn và người vận hành. Dùng vật liệu có mật độ khối cao để che chắn tia-X và gamma như sắt, chì, bêtông hay uran nghèo, v.v. 1.1.4.5 Kiểm soát bức xạ Kiểm soát bức xạ là cần thiết nhằm tránh rủi ro bao gồm: Kiểm tra liều khu vực thực nghiệm và đo liều cá nhân. Kiểm tra khu vực có thể bằng các máy đo liều cố định hay máy đo liều xách tay. Kiểm tra liều cá nhân bằng cách đo liều nhận được trong suốt thời gian tiến hành công việc (dùng liều kế cá nhân). 1.2 Cơ sở vật lý của kiểm tra không phá hủy 1.2.1 Các tính chất cơ bản của tia-X 1.2.1.1 Sự ra đời của bức xạ tia-X và sự phát triển của phương pháp chụp ảnh phóng xạ Năm 1895 trong lúc tiến hành thực nghiệm nghiên cứu hiện tượng phóng điện qua chất khí, Roentgen đã phát hiện ra một loại tia bức xạ mới mà ông đặt tên là tia-X (người ta còn gọi là tia Roentgen). Thành công đầu tiên của việc ứng dụng loại tia-X này là ông đã tiến hành chụp và thu được ảnh của những vật khác nhau đựng trong hộp kín như quả cân, khẩu súng v.v.. Chính những kết quả ban đầu này đã đánh dấu sự ra đời của phương pháp RT, đây là một phương pháp có khả năng phát hiện các khuyết tật nằm sâu bên trong đối tượng kiểm tra. Phương pháp này đã và đang được ứng dụng rộng rãi đem lại nhiều lợi ích to lớn trong đời sống thực tế. Kể từ khi được phát hiện, tia X được ứng dụng rất đa dạng như:  Khoảng một năm sau tia X này được áp dụng cho kiểm tra mối hàn.  Năm 1913, ống phát tia X được thiết kế bởi Colide tạo ra những tia-X có cường độ và khả năng xuyên thấu lớn.  Năm 1917, phòng thí nghiệm X quang đã được thiết lập tại Royal Arsenal ở Woolwich.  Đến năm 1930, phương pháp chụp ảnh phóng xạ được hải quân Mỹ chính thức áp dụng cho kiểm tra nồi hơi, có thể nói đây là một sự phát triển quan trọng. Những thành công đã khẳng định vai trò và giá trị đặc biệt của phương pháp chụp ảnh phóng xạ kiểm tra khuyết tật trong các ngành công nghiệp như: Hàng không, kiểm tra khuyết tật mối hàn trong các nhà máy điện, nhà máy tinh chế, các kết cấu tàu thủy và phương tiện chiến tranh,v.v.. Những thành quả ấy tạo cơ sở cho sự phát triển phương pháp này ngày càng mạnh mẽ cho đến ngày nay. 1.2.1.2 Bản chất và các tính chất của bức xạ tia-X. Tia X là bức xạ điện từ giống như ánh sáng, chỉ khác là nó có bước sóng nhỏ hơn bước sóng ánh sáng hàng nghìn lần. Trong chụp ảnh phóng xạ thì những tia X thường dùng có bước sóng trong khoảng từ 10-4A0 đến 10A0 (1A0 = 10-8 cm). Phổ của tia X là phổ liên tục với chiều dài bước sóng tương ứng với λ = c/γ với c là vận tốc ánh sáng, γ là tần số dao động riêng. 1.2.1.3 Tính chất của tia X  Tia X là bức xạ không nhìn thấy được do đó không cảm nhận được bằng giác quan con người.  Nó có khả năng làm phát quang một số chất như Zine Sulfide, Calcium, Tungstate, Diamon, Barium, Platinocyamide, Sodiumlodide được kích hoạt bởi Thalium.  Các tia X chuyển động với vận tốc ánh sáng.  Là tia bức xạ nên chúng có thể gây nguy hại cho tế bào sống  Chúng gây ion hóa vật chất (đặc biệt với chất khí rất dễ bị ion hóa trở thành các điện tử và ion dương).  Tia X truyền theo một đường thẳng, chúng là bức xạ điện từ.  Nó tuân theo định luật tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách.  Nó có thể xuyên qua những vật mà ánh sáng không truyền qua được và khả năng xuyên thấu phụ thuộc vào năng lượng của photon, mật độ và chiều dày của lớp vật chất.  Nó tác dụng lên lớp nhũ tương của phim ảnh.  Khi đi qua lớp vật chất chúng bị hấp thụ, phản xạ và tán xạ. 1.2.2 Tương tác của bức xạ với vật chất Khi một chùm bức xạ tia-X hoặc gamma truyền qua một vật nào đó thì một số tia sẽ truyền qua, một số bị hấp thụ và tán xạ theo những hướng khác nhau. Những kiến thức về hiện tượng này rất quan trọng đối với những người làm công việc chụp ảnh phóng xạ, do vậy từng hiện tượng nêu trên sẽ được trình bày cụ thể dưới đây. 1.2.2.1 Hiện tượng hấp thụ Khi một chùm bức xạ truyền qua một vật nào đó thì sẽ bị suy giảm cường độ. Hiện tượng này gọi là sự hấp thụ bức xạ trong vật chất (Hình 2.1) Tính chất của hiện tượng này được áp dụng trong chụp ảnh phóng xạ công nghiệp. Nếu có khuyết tật ở bên trong mẫu vật nghĩa là có sự thay đổi về độ dày. Sự hiện diện của chúng tạo nên sự thay đổi tương ứng về cường độ của chùm tia truyền qua, điều này được ghi nhận trên ảnh chụp. Do tầm quan trọng của nó mà chúng ta sẽ xem xét hiện tượng này một cách kỹ lưỡng. 1.2.2.2 Hệ số hấp thụ Tiến hành thí nghiệm trên một mẫu có chiều dày x, cường độ chùm tia tới là I0, cường độ chùm tia truyền qua là I và chùm tia tới ở đây là đơn năng thì ta có: I = I0exp(-μx) (1.6) Trong đó μ là hệ số hấp thụ tuyến tính Trong biểu thức trên, hệ số hấp thụ tuyến tính μ là đại lượng đánh giá sự suy giảm cường độ bức xạ theo chiều dày vật liệu và có thứ nguyên là (đơn vị độ dài)-1 và được tính theo biểu thức: μ = k λ3z3 (1.7) Với k là một hằng số phụ thuộc vào mật độ vật lý của chất hấp thụ, λ là chiều dài bước sóng sơ cấp, Z là nguyên tử số của chất hấp thụ. Khoảng cách 1/μ được gọi là quãng chạy tự do trung bình của photon. Chùm tia tới Chùm tia truyền qua Hình 1.1: Hấp thụ bức xạ Từ biểu thức trên ta thấy μ phụ thuộc nhiều vào chiều dài bước sóng sơ cấp (những tia năng lượng thấp và mềm dễ bị hấp thụ hơn), ngoài ra nó cũng phụ thuộc nhiều vào nguyên tử số Z của chất hấp thụ và tăng cùng với Z. Đôi khi để tiện lợi người ta dùng khái niệm hệ số suy giảm khối μm : μ m = μ/ ρ Ở đây ρ là mật độ của vật chất. 1.2.2.3 Bề dày hấp thụ một nửa Bức xạ bị hấp thụ khi đi qua vật chất phụ thuộc vào cường độ và năng lượng. Trong thực tế người ta thường dùng khái niệm bề dày làm yếu một nửa (HVT) để đánh giá khả năng làm suy giảm bức xạ của mỗi loại vật chất. Một HVT là bề dày của một lớp vật chất có thể làm giảm một nửa cường độ bức xạ khi đi qua chất đó, HVT = 0,693/μ. Trong chụp ảnh phóng xạ, lớp một nửa được định nghĩa là chiều dày của vật kiểm mà chùm bức xạ đi qua nó bị làm yếu và tạo ra cùng một độ đen trên phim như được tạo ra bởi chùm không bị làm yếu nhưng thời gian chụp chỉ bằng một nửa. Về khía cạnh che chắn HVT là chiều dày vật liệu che chắn cần thiết để giảm suất liều bức xạ tới còn một nửa. Ngoài ra còn có khái niệm bề dày làm yếu một phần mười (TVT) được định nghĩa là chiều dày của lớp vật liệu che chắn để giảm cường độ bức xạ hoặc suất liều đi 10 lần, TVT = 2,30/μ 1.2.2.4 Định luật tỷ lệ nghịch bình phương khoảng cách Cường độ của bức xạ tại một điểm nào đó phụ thuộc vào khoảng cách từ điểm đó tới nguồn. Cường độ thay đổi tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách này. Nguyên lý được biểu diễn theo biểu thức đại số sau: 2 2 2 1 2 1 r r I I  (1.8) Với I1, I2 lần lượt là cường độ bức xạ tại các điểm C1, C2 tại khoảng cách r1, r2. Vì I1 ~ E1, I2 ~ E2 nên định luật có thể viết lại: 2 1 2 1 E E I I  (1.9) Với E1, E2 lần lượt là liều chiếu tại C1, C2 . Trong lĩnh vực an toàn bức xạ thì biểu thức trên được viết như sau: 2 1 2 1 D D I I  (1.10) Trong đó D1, D2 là suất liều bức xạ tại khoảng cách r1, r2 tính từ nguồn. Điều này có nghĩa là suất liều sẽ giảm rất nhanh khi ta di chuyển nguồn ra xa. Nếu khoảng cách tăng lên gấp 10 lần thì suất liều sẽ giảm 100 lần. 1.2.2.5 Hấp thụ quang điện. Bức xạ tới Photon tán xạ Compton Electron Hình 1.3: Tán xạ Compton Trong quá trình này một photon mất hết năng lượng để giải phóng một điện tử lớp quỹ đạo ra khỏi nguyên tử. Photon biến mất, năng lượng của photon được dùng để đánh bật điện tử ra khỏi quỹ đạo và cung cấp cho nó một động năng nào đó. Quá trình hấp thụ quang điện có hiệu suất cao nhất khi tương tác xảy ra với những điện tử liên kết chặt nhất trong nguyên tử và không xảy ra với những điện tử tự do. Chính vì vậy mà những điện tử thuộc lớp K tham gia vào quá trình này là mạnh nhất. Hiện tượng quang điện khả dĩ nhất đối với các photon năng lượng (E) thấp và các nguyên tố có nguyên tử số lớn. Xác suất hiện tượng quang điện thay đổi gần đúng theo tỉ lệ 1/E3,5 và Z5. Đó là lý do tại sao ta có thể hiểu được chì (Pb) và uran (U) là những chất che chắn bức xạ gama hay tia-X rất tốt. 1.2.2.6 Tán xạ Compton. Hiện tượng tán xạ của photon có năng lượng cỡ vài MeV hoặc lớn hơn (tương đương với bước sóng   1Ao) khi va chạm đàn hồi với một điện tử tự do của nguyên tử tạo ra một điện tử chuyển động gọi là điện tử compton. Photon truyền một phần năng lượng của mình cho một điện tử làm nó tách ra khỏi nguyên tử và chuyển động với vận tốc nào đó trong khi photon tới bị tán xạ và lệch đi một góc so với phương ban đầu và năng lượng của nó cũng giảm đi. Không giống như hiện tượng quang điện tán xạ Compton xảy ra trên các điện tử tự do và điện tử lớp ngoài có liên kết yếu hơn. Trong chụp ảnh cỡ trung bình thì hiệu ứng Compton là quá trình suy giảm quan trọng nhất, do đó cần chú trọng tới những ảnh hưởng của hiệu ứng Compton trong quá trình chụp ảnh vì hiện tượng này có thể đóng góp vào độ nhòe ảnh. 1.2.2.7 Hiệu ứng tạo cặp Bức xạ tới Điện tử quang điện Hình 1.2: Hiệu ứng hấp thụ quang điện Bức xạ tới electron positron Hình 1.4: Hiệu ứng tạo cặp Sự tạo cặp là quá trình biến đổi của photon thành hai hạt cơ bản là positron và electron. Quá trình này chỉ xảy ra khi năng lượng của photon tới vượt quá hai lần khối lượng nghỉ của một electron, nghĩa là h  2m0c 2 = 2*0,511MeV = 1,022 MeV;   0,01 A0,  = 3*1020s-1) chuyển động tới gần hạt nhân. Chú ý: Quá trình này chiếm ưu thế khi gamma tới có năng lượng cao và chuyển động tới gần hạt nhân có nguyên tử số cao. Positron bị làm chậm dần bởi sự hấp thụ trung gian và biến mất sau đó, như vậy cả hai photon đều biến mất do tương tác thứ cấp với vật chất. 1.2.3 Nguyên lý ghi nhận ảnh bằng phim. Phim là công cụ được dùng để thu và ghi nhận bức xạ gamma hoặc tia-X khi chụp ảnh. Ghi nhận bằng phim có ưu điểm cho kết quả cố định, giữ được lâu dài. Do tính chất “trong suốt“ đối với bức xạ gamma hoặc tia-X của từng phần đối tượng kiểm tra là khác nhau nên dựa vào ảnh dễ dàng thấy được sự không đồng đều về mật độ của vật liệu chiếu cũng như sự khác nhau về bề dày của vật liệu đồng nhất. Giống như ánh sáng nhìn thấy được, tia-X và tia gamma cũng gây nên những thay đổi quang hoá trong nhũ tương phim ảnh. Vì vậy tạo nên những thay đổi về độ đen của phim ảnh. Độ đen của phim phụ thuộc cả vào số lượng lẫn năng lượng của bức xạ đạt tới phim. Khi bức xạ đập vào lớp nhũ tương của phim ảnh sẽ tạo ra một ảnh gọi là ảnh ẩn. Nhũ tương phim chứa những tinh thể Bromua bạc nhỏ. Dưới tác dụng của phôtôn bức xạ năng lượng hγ, một ion âm Br- giải phóng bớt điện tử của nó và trở về trạng thái trung hòa: Br- + hγ -> Br + e- Điện tử được giải phóng sẽ trung hoà ion bạc dương Ag+. Ag+ + e- -> Ag Ag+ + Br- -> Ag + Br Các nguyên tử Bromua trung hoà cũng liên kết để tạo nên các hạt Br và để lại các tinh thể AgBr. Vì vậy các nguyên tử bạc tự do được đọng lại. Trong quá trình hiện, ảnh ẩn trở thành nhìn thấy được. Chương 2: KỸ THUẬT CHỤP ẢNH PHÓNG XẠ TIA-X 2.1. Nguyên lý và kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ tia-X 2.1.1 Nguyên lý của chụp ảnh phóng xạ tia-X Nguyên lý của chụp ảnh phóng xạ tia-X được mô tả ở Hình 2.1. Kỹ thuật này sử dụng khả năng xuyên thấu của tia-X khi truyền qua vật chất. Hình 2.1: Nguyên lý kiểm tra khuyết tật bằng phương pháp chụp ảnh phóng xạ Bức xạ có năng lượng cao hơn thì có khả năng xuyên thấu lớn hơn. Không phải tất cả các tia bức xạ đều xuyên qua vật liệu mà một phần bị hấp thụ bởi chính vật liệu đó. Nếu có khuyết tật rỗng hay tính không liên tục của vật liệu thì cần chùm tia bức xạ nhỏ hơn chùm tia xuyên qua vùng vật liệu đồng nhất. Nếu ghi nhận hiện tượng này bằng phim tia-X hay gamma sẽ cho ta một ảnh chỉ ra có hay không sự hiện diện của khuyết tật. Ảnh này có bóng tối tạo bởi tia X hay gamma khác nhau giữa chỗ có và không có khuyết tật. Như vậy, độ nhạy của ảnh chụp phóng xạ dựa vào nguyên lý che “tối, sáng” của bức xạ trên phim sau khi đi qua vật liệu. Sự khác nhau của các vùng tối sáng được dịch ra các thông tin liên quan đến cấu trúc bên trong của vật liệu. Tóm lại, phương pháp chụp ảnh phóng xạ có thể kiểm tra các vật thể với kích thước và hình dạng khác nhau từ cỡ micro mét tới những vật có kích thước lớn hoặc kiểm tra cấu trúc các bộ phận trong nhà máy. Khác với những phương pháp NDT khác chụp ảnh phóng xạ còn ứng dụng cho nhiều loại vật liệu khác nhau mà không cần bất kỳ một sự chuẩn bị nào đối với bề mặt mẫu vật. Phương pháp chụp ảnh phóng xạ cho kết quả kiểm tra tin cậy, số liệu kiểm tra có thể lưu lại được. Tuy nhiên, phương pháp này cũng có những hạn chế nhất định là có thể gây nguy hiểm cho con người do phải sử dụng nguồn bức xạ, khi tiến hành ở hiện trường có thể làm gián đoạn quá trình sản xuất. 2.1.2 Lựa chọn các thông số kỹ thuật. 2.1.2.1 Giới thiệu chung. Khuyết tật Phim Mẫu vật Ảnh khuyết tật Chùm tia Nguồn Sự lựa chọn một kỹ thuật chụp ảnh bức xạ phải dựa trên độ nhạy của yêu cầu đặt ra. Để có được hình ảnh của các gián đoạn nhỏ hiện rõ trên phim thì phải sử dụng một kỹ thuật chụp ảnh bức xạ đặc thù cho loại mẫu vật đó. Kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ bị chi phối bởi các thành phần:  Loại nguồn bức xạ;  Loại phim được sử dụng;  Khoảng cách từ nguồn tới phim;  Sự bố trí chùm tia bức xạ. Để lựa chọn một kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ đặc thù phải dựa vào các đại lượng sau:  Vật liệu và cấu hình của mẫu vật;  Quá trình chế tạo (đúc, hàn…);  Vùng biết trước có khuyết tật và bản chất của khuyết tật;  Diện tích của vùng kiểm tra;  Độ nhạy được yêu cầu… 2.1.2.2. Nguồn bức xạ Khi sử dụng nguồn bức xạ là máy phát tia-X thì dễ dàng thay đổi năng lượng của tia-X phát ra và rất phù hợp cho việc kiểm tra các vật liệu kim loại nhẹ hoặc có bề dày nhỏ. Đặc biệt, ảnh chụp phóng xạ tia-X cho độ tương phản cao. Bề dày thép cực đại ứng với các cao thế khác nhau được nêu ở Bảng 2.1. Bảng 2.1: Bề dày thép cực đại khi dùng nguồn tia-X 2.1.2.3. Sự bố trí hình học. Ảnh chụp phóng xạ tạo trên phim được tạo ra nhờ quá trình tạo bóng. Sự biến dạng ảnh trên phim so với hình dạng thật của các gián đoạn trên vật được quyết định bởi các yếu tố như kích thước nguồn, SFD, OFD, hướng của chùm tia phóng xạ… Nguồn (kV) Bề dày thép cực đại (mm) Độ nhạy cao Độ nhạy thấp 100 150 200 400 1000 2000 5000 10 15 25 75 125 200 300 25 50 75 115 165 250 350 Độ nhòe hình học (Ug) là một đại lượng có thể điều chỉnh được thông qua công thức sau (được thành lập từ Hình 2.2): tSFD td U g   * (2.1) Trong đó: d là kích thước nguồn (mm); t là bề dày của mẫu vật. Như vậy, để có được một ảnh chụp bức xạ sắc nét thì kích thước nguồn phải nhỏ, khoảng cách giữa nguồn với mẫu vật kiểm tra lớn và khoảng cách giữa mẫu vật tới phim nhỏ. Tuy nhiên, mỗi phim có một độ nhòe nguyên thủy nên ta không thể tăng khoảng cách giữa nguồn với vật quá lớn sẽ vô ích và ảnh hưởng tới thời gian chiếu. Bảng 2.2: Các giá trị SFD hữu ích cực đại Kích thước nguồn (mm) Bề dày thép (mm) Cao thế (kV) SFD cực đại (mm) 2 2 2 2 4 4 4 6 12 25 50 12 25 50 100 150 220 350 150 220 350 250 380 530 760 750 1040 1500 Nguồn S Ug S F D t d Độ đen Hình 2.2: Độ nhòe hình học Ug Giá trị SFD hữu ích cực đại được nêu trong Bảng 2.2. Ngược lại, để giảm được thời gian chiếu thì giảm SFD nhưng phải thỏa mãn giá trị Ug theo yêu cầu của ảnh chụp bức xạ đặt ra. Từ công thức 2.1, ta có:          max min 1 gU d tSFD (2.2) 2.1.2.4. Lựa chọn phim Tùy theo yêu cầu đặt ra của ảnh chụp bức xạ mà ta chọn loại phim cho phù hợp. Sự lựa chọn phim dựa trên sự phân loại của các tiêu chuẩn khác nhau. Theo tiêu chuẩn của DIN thì phim được phân thành 4 nhóm, trong đó nhóm G1 có độ tương phản cao nhất. Đối với tiêu chuẩn ASTM thì phim được phân thành 3 loại: loại đặc biệt, loại 1 và loại 2. Thông thường, đối với yêu cầu không nghiêm ngặt thì loại phim được sử dụng là G3 (theo DIN) hay loại 2 (theo ASTM). Mặt khác, để lựa chọn và sử dụng phim tốt thì cần phải dựa vào bảng hướng dẫn lựa chọn phim của hãng phim đó. Bảng 2.3 hướng dẫn cách sử dụng phim Structurix của hãng Agfa. Bảng 2.3: Hướng dẫn cách sử dụng phim Structurix của hãng Agfa Bề dày thép (inch) Dải năng lượng tia X và phim đề nghị sử dụng 80 – 120kV 120 – 150kV 150 – 250kV 250 – 400kV 0 – ¼ ¼ - ½ ½ - 1 1 – 2 2 – 4 D7 - - - - D7 – D5 – D4 D7 – D5 – D4 D7 - - D4 – D4 D7 – D5 – D4 – D2 D7 – D5 – D4 D7 – D4 - - D4 – D2 D7 – D5 – D4 D7 – D5 – D4 D7 2.1.3 Liều chiếu dùng trong chụp ảnh phóng xạ tia-X. Hiểu biết về liều chiếu trong chụp ảnh phóng xạ là cần thiết nhằm tính toán được giá trị thích hợp về liều và thời gian để thu được ảnh chụp có chất lượng theo yêu cầu. 2.1.3.1 Định nghĩa liều chiếu. Về mặt toán học, liếu chiếu có thể được định nghĩa là E = I * t, trong đó E là liều chiếu, I là cường độ bức xạ, t là thời gian mà vật được chiếu bởi bức xạ. Liều chiếu được đo bằng Roentgen (R). Về phép chiếu xạ chụp ảnh liều chiếu được xem như là sự kết hợp của cường độ nguồn và thời gian để sao cho phim được chiếu xạ thích hợp. Nên liều chiếu ứng với mỗi trường hợp khác nhau: - Đối với máy phát tia X: Liều chiếu = Dòng phóng (mA) * thời gian (giây) - Đối với nguồn gamma: Liều chiếu = Hoạt độ (Ci) * thời gian (giờ) 2.1.3.2 Các phương pháp xác định liều chiếu. Việc xác định liều chiếu thích hợp đối với một mẫu vật cụ thể là rất cần thiết để tiết kiệm thời gian lao động và các vật tư thiết bị mà vẫn cho ra những ảnh chụp đạt yêu cầu. Có một số phương pháp xác định liều chiếu như sau. 2.1.3.3 So sánh với các số liệu đã có trước. Các kết quả xác định trong những lần đo trước chúng ta ghi chép thành bảng sẵn và nếu cần chúng ta có thể sử dụng ngay bảng đã có sẵn để so sánh mà không cần phải tính toán. Chú ý chỉ áp dụng với những trường hợp tương tự nhau. 2.1.3.4 Sử dụng đường đặc trưng. Đường đặc trưng của phim là đường cong đã được xây dựng trước cho mỗi một máy phát hoặc nguồn đối với một loại vật liệu cụ thể để đạt được độ đen theo yêu cầu (thường là D = 2,0). Nguyên lý này như sau: Gọi liều chiếu thử là Et, cho độ đen là Dt và độ đen yêu cầu nhận được phải là Dr, Ect là liều chiếu tương ứng với độ đen Dt, Ecr là liều chiếu tương ứng với độ đen Dr. Các giá trị độ đen đọc được trên đường đặc trưng của phim (Hình 2.3) và liều chiếu E được xác định để thu được độ đen yêu cầu là: ct cr t E E E E  (2.3) Hay ct cr t E E EE  (2.4) 2.1.3.5 Phương pháp giản đồ liều chiếu. Giản đồ liều chiếu tức là mô tả mối quan hệ giữa thời gian chiếu với bề dày vật liệu ở một giá trị cường độ, điện áp, khoảng cách SFD và các điều kiện xử lý phim để đạt được giá trị độ đen nào đó (ví dụ D = 2,0) đối với từng loại phim cụ thể. Một giản đồ chiếu thường được xây dựng cho một 1,4 1,5 0,5 1,0 2,0 500 100 1000 150 200 10 50 Đ ộ đ en Liều chiếu tương đối Ect Ecr 0,0 2.5 Hình 2.3: Đường đặc trưng đối với một loại phim nhất định Chiều dày thép (mm) 0,5 1,0 2,0 5,0 3,0 T hờ i gi an c hi ếu ( ph ú t) GIẢN ĐỒ LIỀU CHIẾU CỦA MÁY PHÁT TIA-X “RF-200EGM” Phim : Fuji #100 Màng tăng cường : Mànchì 0,03 mm Khoảng cách từ nguồn đến phim : 600 mm máy phát tia-X hoặc một nguồn gamma đối với một loại vật liệu cụ thể, các phương pháp chuẩn bị giản đồ cũng khác nhau. Khi xây dựng giản đồ chiếu phải ghi chú rõ những thông tin cần thiết như: Loại máy, loại phim, độ đen phim, quy trình xử lý phim (loại thuốc hiện, thời gian hiện, nhiệt độ của thuốc hiện), loại vật liệu, loại màn tăng cường (nếu có), khoảng cách từ nguồn tới phim. Hình 2.4: Giản đồ chiếu dành cho máy phát tia-X “RF-200EGM” dùng cho chụp vật liệu thép ở các giá trị cao áp khác nhau. Một trong những phương pháp xây dựng giản đồ chiếu đó là phương pháp sử dụng một nêm dạng bậc làm từ vật liệu cần thiết ứng dụng trong thực tế, nêm có dải bề dày phù hợp với từng loại tia-X hoặc gamma. Ví dụ: Đối với loại tia-X cao áp 150kV thì dùng một nêm bằng thép với các bậc là 2mm và bề dày lớn nhất cỡ 4cm là phù hợp, một nêm dạng bậc bằng nhôm với các bậc dày 5,0mm và bề dày lớn nhất là 8,0mm cũng là phù hợp. Việc chụp ảnh phóng xạ nêm dạng bậc bằng thép được tiến hành ở những vùng khác nhau của các đường trên giản đồ liều chiếu phải được lựa chọn phù hợp để thu được phổ độ đen đầy đủ trên ảnh phóng xạ và việc tráng rửa phim phải nghiêm khắc tuân theo quy trình chuẩn mới thu được giản đồ chiếu chính xác. Ở đây, việc đo độ đen của những bậc khác nhau được thực hiện trên máy đo độ đen và được xếp theo các bề dày bậc tương ứng. Mỗi giá trị cao áp sẽ ghi kết quả vào một bảng. Các liều chiếu được vẽ theo từng bề dày tương ứng với mỗi giá trị cao áp để thu được một đường giản đồ chiếu. Nguồn bên ngoài, phim bên trong Nguồn bên trong, phim bên ngoài 1 Nguồn 2 Phim 3 Tấm chì 1 2 3 900 1 2 (b) (a) SFF Tập hợp tất cả các đường giản đồ ở các giá trị cao áp khác nhau sẽ thu được một giản đồ chiếu tổng thể với một loại vật liệu cho từng máy phát tia-X hoặc nguồn gamma cụ thể. Dải liều chiếu là giá trị liều chiếu cần thiết để phim chụp đạt được độ đen nằm trong dải chấp nhận, ví dụ trong chụp ảnh phóng xạ công nghiệp một ảnh tốt có dải độ đen là 1,5 đến 3,3 và có thể thay đổi (chẳng hạn 1,7 đến 3,5) tùy thuộc vào độ sáng của đèn đọc phim. Một liều chiếu để ảnh chụp có độ đen thấp hơn 1,5 gọi là một liều chiếu không đủ ngược lại liều chiếu cho độ đen cao hơn 3,3 gọi là chiếu quá liều. 2.1.4 Kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ các mối hàn kim loại 2.1.4.1 Kỹ thuật đơn thành đơn ảnh (SWSI) Trong kỹ thuật này phim có thể được gá lắp ở hai phía của mẫu vật. Kỹ thuật này được minh họa trên Hình 2.5, nguồn được gá lắp bên ngoài, phim được gá lắp bên trong hoặc ngược lại và ở giữa là khu vực cần kiểm tra. Kỹ thuật này thích hợp để kiểm tra những vật dạng đĩa, ống trụ, các ống có đường kính lớn. Hình 2.5: Kiểm tra đường ống bằng chụp ảnh phóng xạ truyền qua đơn thành Ngoài ra, ta có khái niệm kỹ thuật toàn cảnh đó là kỹ thuật mà nguồn phóng xạ được giữ ở tâm ống, phim được bao phủ quanh mối hàn bên ngoài của ống. Kỹ thuật này làm giảm thời gian kiểm tra vì toàn bộ chu vi mối hàn được chiếu cùng một thời gian. Kỹ thuật này áp dụng khi khoảng cách hiệu dụng giữa nguồn và phim đủ lớn để có độ nhạy cần thiết, tùy trường hợp mà IQI có thể đặt phía trong hay ngoài thành ống. 2.1.4.2 Kỹ thuật truyền qua hai thành Kỹ thuật này ứng dụng ở những nơi mà không thể gá lắp phim hoặc nguồn bên trong ống, nguồn và phim được giữ bên ngoài, bức xạ xuyên qua cả hai thành ống. Do sự hạn chế về vị trí cũng như đường kính ống, ba phương pháp khác nhau của kỹ thuật này được giới thiệu dưới đây. Hình 2.6: Kiểm tra đường ống bằng chụp ảnh xuyên qua hai thành ống. a) Ảnh đơn qua hai thành; b) Ảnh kép qua hai thành; c) Ảnh chồng chập Nguồn Nguồn Nguồn Phim Phim Phim (a) (b) (c) 2.1.4.3 Kỹ thuật hai thành một ảnh (DWSI) Nguồn được đặt bên trên thành ống rất gần với đường kính ngoài do vậy mối hàn nằm ở phía gần nguồn không phủ nhiều lên phần mối hàn nằm ở phía gần phim, chỉ mối hàn ở phía gần phim được giải thích (Hình 2.6a). Kỹ thuật này áp dụng với các đường ống có đường kính lớn hơn 90mm đường kính ngoài. IQI được đặt ở bên cạnh phim. Kỹ thuật này yêu cầu lượng chiếu xạ trên toàn bộ chiều dài mối hàn. 2.1.4.4 Kỹ thuật hai thành hai ảnh (DWDI) Ở đây nguồn phóng xạ được gá lệch nhau so với mặt phẳng mối hàn sao cho thu được ảnh mối hàn trên phim là một hình ellip và cả hai vùng mối hàn phía trên và phía dưới trục lớn của ellip đều được dùng để giải đoán kết quả (Hình 2.6b). Phương pháp này đặc biệt thích hợp cho những đường ống có đường kính nhỏ từ 90mm trở xuống, IQI được đặt ở phía nguồn. 2.1.4.5 Kỹ thuật chồng chập Kỹ thuật được minh họa như Hình 2.6c, nguồn được gá ở khoảng cách SFD nào đó bên ngoài khúc gấp do vậy trên phim sẽ thấy sự chồng chập của mối hàn phía nguồn lên mối hàn phía phim. Điều này đỏi hỏi phải chụp tối thiểu ba lần mỗi lần 1200 để bao phủ toàn bộ chiều dài mối hàn xung quanh ống. IQI được đặt ở phía nguồn. Đặc biệt kỹ thuật này áp dụng bất cứ khi nào gặp sự gấp khúc mà không thể chụp được ảnh kép do sự giới hạn về vị trí đối với những ống có đường kính ngoài lên tới 90mm. 2.1.4.5 Kỹ thuật chụp mẫu vật rộng Dải mật độ của phim liên quan chặt chẽ tới độ tương phản của phim, được định nghĩa là một dải chiều dày vật liệu mà có thể được ghi nhận trên ảnh trong dải mật độ phim hiệu dụng chấp nhận được. Dải chiều dày mẫu vật nằm trong khoảng giới hạn nhất định thỏa mãn cho mỗi loại phim chụp đơn ảnh, do đó để mở rộng dải chiều dày này và góp phần giảm số lần chụp, tiết kiệm thời gian ta sử Màn chì Mẫu vật Phim Hình 2.7: Kỹ thuật chụp hai phim dụng kỹ thuật chụp đồng thời hai phim có tốc độ khác nhau cho cùng một vật thể trong cùng một lần chụp. Kỹ thuật này được gọi là kỹ thuật hai phim (Hình 2.7). Với sự lựa chọn chính xác phim, điều kiện chụp sẽ góp phần làm giảm giá thành. Phần mẫu vật dày hơn sẽ được ghi nhận trên phim nhanh hơn phần mỏng. Kỹ thuật hai phim có thể sử dụng với loại phim có hoặc không có màng chì. 2.1.5 Qui trình an toàn khi vận hành chụp ảnh phóng xạ tia-X 2.1.5.1 Công tác chuẩn bị Trước khi bắt đầu thực hiện công việc chụp ảnh bức xạ cần phải chuẩn bị những công tác sau: - Liên hệ với người chịu trách nhiệm sử dụng nguồn hoặc máy phát tia X để đưa ra những chỉ dẫn cần thiết cho công tác an toàn khi vận hành - Phải có sổ tay ghi chép qui trình vận hành. Sổ phải được ghi những thông tin như tên của ngời phụ trách, những qui trình công việc, yêu cầu công việc, liệt kê những thiết bị cần thiết... - Tất cả những nhân viên làm việc với nguồn chụp ảnh bức xạ phải mang thường xuyên những liều kế cá nhân thích hợp trong quá trình chụp ảnh bức xạ - Phải có máy đo liều bức xạ để kiểm soát liều bức xạ phát ra từ nguồn - Khu vực vận hành phải có tín hiệu và dấu cảnh báo bức xạ. Đặc biệt khi máy phát đang vận hành thì phải có đèn và chuông báo hiệu. - Kiểm tra những thiết bị khác trước khi sử dụng chúng. 2.1.5.2 Khi máy vận hành Khi máy vận hành, nhân viên chụp ảnh bức xạ phải chú ý: - Kiểm tra bức xạ xung quanh phòng chụp, đặc biệt là ngay tại cửa ra vào và các lỗ dùng để luồn cáp để đảm bảo rằng không có bức xại rò rỉ ra ngoài. - Trong khi thực hiện chiếu chụp phải đảm bảo rằng cửa ra vào đã được đóng. - Bất kì lúc nào khi vào phòng chiếu phải mang theo máy đo liều để kiểm tra suất liều trước khi vào phòng. - Khi công việc đã được hoàn tất, phải kiểm tra lại những thiết bị đã sử dụng có sai hỏng hay không, nếu có thì phải sửa chữa hoặc báo cho người có trách nhiệm biết để sửa ngay, không được trì hoãn. 2.2. Phim và chất lượng ảnh chụp phóng xạ 2.2.1 Cấu tạo của phim chụp ảnh phóng xạ Tương tự phim ánh sáng, phim X quang có cấu tạo gồm: Lớp nền, lớp nhũ tương, lớp bảo vệ và lớp kết dính (Hình 2.8). Lớp nền là vật liệu gelatin sạch, nhẹ, bền, dễ uốn và trong suốt. Lớp nền dày khoảng 0,025mm đóng một vai trò quan trọng trong cấu trúc phim, có thể ví nó là xương sống của phim. Lớp nhũ tương là những hạt halide bạc nhỏ li ti được phủ lên một hoặc hai mặt của lớp nền. Halide bạc được phân bố đều trong nhũ tương dưới dạng những tinh thể cực nhỏ và khi bị chiếu bởi tia-X, tia gamma hay ánh sáng nhìn thấy nó sẽ thay đổi cấu trúc vật lý. Halide bạc có dạng hạt, kích thước của nó có ảnh hưởng đáng kể tới quá trình chiếu cũng như độ phân giải các ảnh chụp. Lớp kết dính được tạo từ hỗn hợp gelatin và chất kết dính nhằm đảm bảo cho chất nhũ tương mỏng bám chặt vào lớp nền. Lớp bảo vệ phía ngoài là một lớp mỏng gelatin nhằm giữ cho lớp nhũ tương bên trong khỏi bị hư hỏng trong các thao tác và xử lý. Trong cấu trúc phim, lớp nhũ tương là lớp đóng vai trò quan trọng nhất. Vốn rất nhạy với tia X, tia gamma, ánh sáng, nhiệt độ và một số hóa chất v.v.. nên cần thận trọng khi bảo quản phim chưa chụp. 2.2.2 Các đặc trưng của phim chụp ảnh phóng xạ Phim được sản suất bởi các hãng khác nhau, có các tính chất khác nhau, nhằm đảm bảo những yêu cầu cụ thể và đa dạng trong thực tế theo yêu cầu của từng phép chụp, nó phụ thuộc vào các yếu tố sau: Vật kiểm tra; Loại bức xạ sử dụng; Năng lượng bức xạ; 1 3 4 2 Hình 2.8: Cấu trúc phim chụp ảnh 1. Lớp nền; 2. Lớp nhũ tương; 3. Lớp bảo vệ; 4. Lớp kết dính Cường độ bức xạ; Mức độ kiểm tra. Việc chọn lựa phim sử dụng dựa vào các điều kiện được chỉ định nhằm kết hợp một cách hiệu quả nhất giữa kỹ thuật chụp và loại phim để đạt được kết quả mong muốn. Khi chọn phim thì việc xem xét các thông số như: Tốc độ, độ tương phản, kích thước hạt là không thể thiếu. Các thông số này có mối quan hệ chặt chẽ với nhau. Các phim có hạt lớn hơn sẽ có tốc độ lớn hơn những phim có cỡ hạt nhỏ hơn, tương tự những phim có độ tương phản cao thường là phim có hạt mịn hơn và tốc độ chậm hơn phim có độ tương phản thấp. Cần chú ý rằng độ hạt ảnh hưởng đến độ nét của chi tiết ảnh. Đối với cùng độ tương phản thì một phim cỡ hạt nhỏ có khả năng phân giải tốt hơn phim có cỡ hạt tương đối lớn. 2.2.2.1. Độ đen. Một cách định lượng, mật độ quang học của ảnh chụp bức xạ được định nghĩa như là mức độ làm đen một ảnh chụp bức xạ sau khi xử lý tráng rửa phim. Ảnh chụp bức xạ càng đen thì ta nói rằng độ đen của ảnh chụp bức xạ càng lớn. Theo một cách định lượng thì độ đen, kí hiệu D được xác định theo mối quan hệ sau: 0 10log t I D I        Trong đó: I0: cường độ ánh sáng tới phim; It: cường độ ánh sáng truyền qua phim. Tỷ số I0/It được gọi là độ cản sáng của ảnh chụp bức xạ và ngược lại, tỉ số It/I0 được gọi là độ truyền ánh sáng qua ảnh chụp bức xạ. Độ đen của một ảnh chụp có thể được xác định bằng cách so sánh với một tấm nêm độ đen hoặc dùng máy đo độ đen. Những thiết bị đo độ đen quang học thường kém chính xác hơn khi ta so sánh cả hai phim trong cùng điều kiện, trái lại những thiết bị đo độ đen quang điện thì chính xác hơn vì có sử dụng một ampe kế nhỏ có thang được chuẩn theo đơn vị độ đen. Dải mật độ phim chấp nhận trong chụp ảnh phóng xạ công nghiệp là từ 1,5 đến 3,3. 2.2.2.2 Đường cong đặc trưng của phim ảnh. Đường cong đặc trưng của phim, hay còn gọi là đường cong độ nhạy, biểu diễn mối quan hệ giữa liều chiếu cho một phim chụp ảnh bức xạ với độ đen của ảnh đạt được sau khi xử lý tráng rửa. Đường cong này được xây dựng bằng cách chiếu lên mỗi phim một liều chiếu biết trước, sau khi tráng rửa các phim sẽ xác định các giá trị độ đen và vẽ một đường cong độ đen theo thanh logarit của liều chiếu tương đối. Hình 2.9 là đường cong đặc trưng của các phim do hãng Agfa sản xuất. Hình 2.9: Các đường cong đặc trưng phim của hãng Agfa Liều chiếu tương đối được sử dụng vì không có những đơn vị thuận lợi phù hợp với tất cả các dải điện thế và các điều kiện tán xạ mà trong đó để biểu diễn các liều chiếu chụp ảnh bức xạ. Do vậy, liều chiếu cho một phim sẽ được biểu diễn theo một số thuật ngữ của một số liều chiếu riêng biệt. Việc sử dụng thang logarit của liều chiếu tương đối thích hợp hơn là liều chiếu tương đối vì có những ưu điểm như giảm được thang đo dài, xác định tỉ số giữa các liều chiếu một cách dẽ dàng bằng cách sử dụng phép trừ logarit đơn giản. 2.2.2.3 Độ mờ. Độ mờ của phim chính là độ đen vốn có của phim. Độ mờ tạo nên bởi hai nguyên nhân sau: Độ đen có sẵn trong lớp nền của phim vì lớp nền của phim không hoàn toàn trong suốt, độ mờ hóa học gây bởi một số hạt có khả năng tự giải phóng ra các nguyên tử bạc ngay cả khi không bị chiếu. Độ mờ của phim là khác nhau theo từng loại và tuổi của phim, nó thường có giá trị từ 0,2 đến 0,3. 2.2.2.4 Tốc độ phim. Tốc độ phim được định nghĩa là nghịch đảo của liều chiếu toàn phần tính bằng Roentgen của một phổ bức xạ đặc trưng tạo ra một độ đen cho trước trên phim. Tốc độ phim thường phụ thuộc vào kích thước hạt và năng lượng bức xạ, phim có kích thước hạt càng lớn thì có tốc độ càng cao và khi năng lượng bức xạ tăng lên thì tốc độ phim sẽ bị giảm xuống. Kích thước hạt của phim ảnh hưởng đến thời gian chiếu và chất lượng ảnh. Phim có hạt cực mịn hoặc mịn cho chất lượng tốt hơn. Phim mà các hạt của nó bắt đầu tham gia vào phản ứng khi bị chiếu xạ sớm hơn những phim khác thì đó là những phim có tốc độ cao, những phim này có kích thước hạt lớn hơn nên độ nét giảm. Các hạt của phim có tốc độ cao sẽ cho ra mật độ yêu cầu sớm hơn phim có vận tốc thấp. Trên thực tế, xác định tốc độ phim rất khó khăn và phức tạp nên để thuận tiện người ta thường dùng khái niệm tốc độ tương đối của phim. Đại lượng này liên quan đến vị trí đường cong đặc trưng của phim dọc theo trục logE so với các đường cong của những phim khác. Từ những đường cong này liều chiếu tương đối để tạo ra một độ đen nhất định có thể đọc được, tốc độ tương đối là nghịch đảo của các liều chiếu này. Hình 2.10: Các đường đặc trưng của 3 loại phim công nghiệp tiêu biểu 2.2.2.5 Độ nhòe hình học. Các nguồn thực tế dùng trong chụp ảnh phóng xạ theo phương pháp cổ điển thường không phải là nguồn điểm mà thường có kích thước nào đó. Do vậy, hình ảnh cho ra thường rộng hơn kích thước thực của vật thể đó là do có sự đóng góp của độ nhòe hình học Ug Hình 2.11: Độ nhòe hình học của ảnh phóng xạ Độ nhòe hình học được tính theo biểu thức sau: cSfd cF U g   * (2.3) Trong đó: Ug là độ nhòe hình học. F là kích thước nguồn. LogE 0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 0,5 1,0 1,5 2,5 2,0 3,5 3,0 Đ ộ đ en D Phim X Phim Y Phim Z Vật kiểm Phim F c b Ảnh Ug S F D Logarit cơ số 10 của liều chiếu 1 2 3 4 5 α Đ ộ đ en c ủa p hi m tgα=G D=3 Đ ộ m ờ OFD hay c là khoảng từ nguồn đến vật. SFD là khoảng cách từ nguồn đến phim. Trong thực tế độ nhòe hình học càng nhỏ thì chất luợng ảnh càng tốt do vậy nguyên tắc sau đưa ra để giảm độ nhòe hình học đến mức tối thiểu: Nguồn hay kích thước bia nhỏ nhất có thể có trong thực tế, nguồn lý tưởng là nguồn điểm. Khoảng cách giữa nguồn và vật thể lớn nhất có thể được. Phim gần như tiếp xúc với vật thể. Vị trí nguồn đặt sao cho bức xạ xuyên qua toàn bộ chiều dày vật thể. Phim phải được đặt sát với bề mặt của vật kiểm về phía đối diện với nguồn. 2.2.2.6 Độ tương phản của phim (Gd). Độ tương phản hay Gradient của phim được xác định từ đường đặc trưng của phim qua việc tìm độ dốc của đường tại độ đen ấy (Hình 2.12). Độ tương phản của ảnh được xác định từ hiệu số độ đen của hai phần cạnh nhau của một ảnh. Mặc dù độ tương phản của phim là hữu dụng nhưng cũng khó xác định chính xác. Trong thực tế người ta thường tính độ tương phản trung bình theo biểu thức: )(lglglg 12 12 E D EE DD Gd       (2.4) Trong đó E1, E2 là liều chiếu gây ra độ đen tương ứng D1, D2 tại hai điểm kế cận trên đường cong. Hình 2.12: Đường đặc trưng tiêu biểu của phim tia X loại trực tiếp Độ tương phản của phim phụ thuộc vào độ đen của phim (Hình 2.13). 4.2.7 Độ nét của phim. Độ nét của ảnh ghi được trên phim phụ thuộc vào sự phân bố kích thước các hạt trên nhũ tương. Nói chung các hạt càng nhỏ thì càng có nhiều thành phần mịn tham gia vào quá trình tạo ảnh. Có hai yếu tố ảnh hưởng đến độ nét của phim là độ hạt và hiệu ứng của các điện tử thứ cấp. Độ nét phụ thuộc vào: Loại phim sử dụng: Nhanh, chậm hay thô; Chất lượng của bức xạ chiếu; Loại màng tăng cường; Chế độ xử lý phim. 2.2.2.8 Màn tăng cường. Dùng để tăng cường khả năng nhạy cảm với phim của tia bức xạ. Có ba loại màn tăng cường thường được sử dụng: màn chì, màn huỳnh quang và màn kim loại. Ở đây sẽ giới thiệu về màn chì. Màn chì là những lá chì mỏng dán trên miếng giấy. Độ dày của tấm chì thường là 0,01; 0,02 và 0,03 mm. Các tấm màn chì thường được đặt trước và sau một tấm phim để trong cassette khi chụp. Tấm màn chì phía trước có hai chức năng: Lọc các bức xạ năng lượng thấp, tăng cường hiệu suất quang điện lên phim từ hiệu ứng quang điện và hiệu ứng Compton, màn chì phía sau phim thường dày hơn và có chức năng hấp thụ các năng lượng tán xa. Hiệu ứng tăng cường màn chì có hiệu quả hơn khi năng lượng bức xạ trên 150kV, dưới 150kV hiệu ứng phản xạ sẽ vượt trội hiệu ứng tăng A B C 0 1 2 3 4 5 6 Độ đen D G ra d ie n t củ a p h im Hình 2.13: Sự phụ thuộc của độ tương phản theo độ đen đối với các loại phim khác nhau. (A) Phim có màng tăng cường bằng muối; (B) Phim loại trực tiếp có tốc độ trung bình; (C) Phim trực tiếp hạt mịn. cường. Màn chì cần bảo quản tốt, tránh bị trầy xước, xây xát, các nếp gấp, … Những màn chì không tốt cần phải loại bỏ. 2.2.3 Vật chỉ thị chất lượng ảnh (IQI). Tùy theo tiêu chuẩn quy định của mỗi quốc gia mà người ta dùng những loại IQI với các tính năng khác nhau để đánh giá xác định độ nhạy ảnh chụp, đặc tính cơ bản của IQI là vật liệu chuẩn, nói chung càng phải giống với mẫu vật kiểm tra càng tốt, kích thước phải chính xác. IQI loại dây là một bộ các sợi dây thẳng (dài ít nhất 25mm) của cùng loại vật liệu với mẫu vật chụp, các đường kính dây được lựa chọn theo các giá trị được trình bày trong Bảng 2.4. Bảng 2.4: Các đường kính dây IQI loại DIN Đường kính dây (mm) Dây số Dung sai 3,20 2,50 2,0 ±0,03 1 2 3 1,60 1,25 1,00 ±0,02 4 5 6 0,80 0,63 7 8 0,50 0,40 0,32 ±0,01 9 10 11 0,25 0,20 0,16 12 13 14 0,125 0,100 ±0,005 15 16 Đường kính dây có dung sai ± 5% Các dây được đặt song song cách nhau 5mm và được ép giữa hai lớp vật liệu có độ hấp thụ tia- X thấp như lớp polyethylene. Nếu dùng bộ dây có đường kính nhỏ thì chỉ cần căng trực tiếp lên một khung thép, tuy nhiên nó không được chắc chắn. Trên IQI cần bố trí rõ các chữ cái đặc trưng cho loại vật liệu kiểm tra, số dây và đường kính của nó. Trong số các mẫu IQI loại dây thì loại DIN là thông dụng nhất. Hình 2.14 là mẫu IQI dùng cho chụp thép theo tiêu chuẩn của Đức gồm bảy dây từ dây số 10 đến dây số 16, kích thước dây nêu trong Bảng 2.4. IQI theo chuẩn DIN được chia thành 3 nhóm, mỗi nhóm bao gồm 7 dây có chiều dài 25mm hoặc 50mm được đặt song song cách nhau 5mm (Bảng 2.5). Bảng 2.5: Các thông số về IQI theo chuẩn DIN Ký hiệu Số của dây tương đương với Bảng 2.4 Dây Được dùng để kiểm tra Chiều dài Vật liệu DIN DIN DIN FE FE FE 1/7 6/12 10/16 1 2 3 4 5 6 7 50 50 Hoặc 25 Thép không hợp kim Sắt hoặc các sản phẩm thép 6 7 8 9 10 11 12 10 11 12 13 14 15 16 DIN DIN DIN CU CU CU 1/7 6/12 10/16 1 2 3 4 5 6 7 50 50 50 hoặc 25 Đồng Đồng thiết hoặc các hợp kim của chúng 6 7 7 9 10 11 12 10 11 12 13 14 15 16 DIN DIN DIN AL AL AL 1/7 6/12 10/16 1 2 3 4 5 6 7 50 50 50 hoặc 25 Nhôm Nhôm và các hợp kim nhôm 6 7 7 9 10 11 12 10 11 12 13 14 15 16 DIN62FE 10ISO1 5 Hình 2.14: Mẫu thiết kế vật chỉ thị chất lượng ảnh loại DIN IQI sử dụng khi chụp ảnh phải được đặt trên vật kiểm, cạnh vùng quan tâm và dây có đường kính lớn nhất nằm gần vùng quan tâm. 2.2.4 Các bước tráng rửa phim. Việc xử lý phim ảnh đóng vai trò quyết định đến chất lượng ảnh. Quá trình xử lý gồm các giai đoạn cơ bản sau:  Hiện ảnh;  Giũ phim;  Hãm phim;  Rửa phim;  Làm khô phim. Với bất kỳ người chụp ảnh nào trước khi tráng rửa phim phải tuân theo các bước quan trọng sau đây: - Khuấy toàn bộ dung dịch trước khi dùng. - Kiểm tra nhiệt độ của các dung dịch trong thùng, càng gần 200C càng tốt. - Kiểm tra mức dung dịch trong thùng và nước rửa một cách cẩn thận, nếu thiếu phải bù thêm. - Đảm bảo chắc chắn rằng có dòng nước chảy liên tục trong thùng rửa. - Tiến hành xử lý phim theo quy trình. - Lau sạch các bề mặt làm việc và rửa tay. - Mọi công việc phải được tiến hành trong điều kiện ánh sáng an toàn. 2.2.4.1 Hiện ảnh (Developer). Khi đưa phim vào dung dịch hiện những tinh thể không bị chiếu sẽ không bị ảnh hưởng và bị giải phóng đi ở giai đoạn này. Những tinh thể bị chiếu thì sẽ bị tác động của thuốc hiện, tách bạc ra khỏi hỗn hợp và lắng đọng thành các hạt bạc kim loại nhỏ bé, các hạt này tạo ra hình ảnh của bạc màu đen. Nhiệt độ càng cao thì việc hiện ảnh được thực hiện càng nhanh, tuy nhiên ở nhiệt độ 200C ta thu được kết quả tối ưu. Trong quá trình hiện ảnh “rung, lắc” là quan trọng nhất và được thực hiện bằng tay. Rung lắc làm phim dao động trong dung dịch như vậy thì dung dịch được tiếp xúc tốt với bề mặt của phim sao cho phản ứng hợp lý được xảy ra giữa nhũ tương của phim và dung dịch. Nếu không rung lắc thì phim thu được sẽ không đạt chất lượng và có thể có đường sọc. Quá trình này thực hiện trong khoảng thời gian khoảng 5 phút. 2.2.4.2 Giũ phim (Fixer). Sau khi hiện, phim được giũ trong thùng khoảng 30-60 giây. Trong thùng chứa một dung dịch 2,5% Glacial acetic acid, tác dụng của acid này là để dừng tác động của chất hiện đến phim đồng thời nó cũng ngăn được việc truyền chất hiện vào thùng chứa dung dịch hãm và làm hỏng chất hãm. Ngoài việc sử dụng dung dịch acid trên ta có thể sử dụng nước sạch đang chảy ít nhất là 1 đến 2 phút để thay thế. 2.2.4.3 Hãm phim (Stopper) Chức năng của giai đoạn này là làm ngừng quá trình hiện ảnh, giải phóng tất cả các halide bạc không được chiếu khỏi nhũ tương và giữ lại hạt bạc đã được chiếu trở thành một ảnh thực. Khoảng thời gian từ khi đặt phim vào dung dịch hãm đến khi biến mất màu sữa vàng ban đầu được gọi là thời gian làm sạch, thời gian hãm khoảng 5 phút đồng thời thao tác rung lắc cũng được tiến hành. Chất hãm phải giữ ở nhiệt độ giống nhiệt độ của chất hiện và trong thùng giũ (180C đến 240C). 2.2.4.4 Rửa phim (Washer) Nhũ tương của phim mang theo một số hóa chất từ thùng hãm sang thùng nước rửa. Nếu hóa chất này bị giữ lại trên phim nó sẽ làm cho phim bị biến màu và bị ố sau một thời gian lưu giữ. Để tránh điều này thì phim phải được rửa sạch những hóa chất này. Cần lưu ý là nước trong thùng phải sạch, đang chảy, các thanh và kẹp của giá treo phải đảm bảo được nhúng vào nước. Thời gian rửa ít nhất là 30 phút, nhiệt độ của nước trong khoảng 200C đến 250C để nhũ tương không bị làm mềm hay rửa đi mất. 2.2.4.5 Làm khô phim(Dryer) Giai đoạn này đơn thuần chỉ để làm khô phim trước khi đọc và giải đoán kết quả. Thông thường trong các công việc chụp ảnh trong công nghiệp người ta thường phơi phim kẹp trên những giá treo ở những nơi khô ráo thoáng mát không bụi bẩn và chờ cho đến khi phim khô hoặc có thể dùng tủ sấy nhằm làm cho phim nhanh khô hơn nhưng nhiệt độ của tủ dùng sấy phim không được vượt quá 500C. 2.2.4.6 Dung dịch xử lý phim - Pha dung dịch xử lý phim (dùng khay):  Thuốc hiện phim (Developer): Lấy 1 lít nước và: ½ chai = 0,875lít Hi-Rendol A ½ chai = 0,125lít dung dịch B trong lúc đang khuấy Thêm 0,5 lít nước và khuấy đều; Tổng = 2,5lít dung dịch dùng cho 25 - 40 phim (25,4cm x 30,5cm). Ghi chú: Tỷ lệ pha chế tương tự nếu sử dụng Hi-Rendol I Replenisher nhưng loại này bảo quản phim lâu dài hơn.  Thuốc giũ phim (Stop bath): Dùng 30ml + 1l nước, khuấy đều (Axít chai 1l).  Thuốc hãm phim (fixer): 1lít nước + ½ chai Hi-Renfix I = 0,875lít, khuấy đều. 1lít dung dịch dùng cho 20 phim (24cm x 30cm).  Rửa phim (Washer): Dùng nước sạch. Ghi chú: Nếu dùng gói Fuji QW (Quick Washer): Đổ từ từ một gói Fuji QW vào 2lít nước, khuấy thành dung dịch.  Dung dịch Dry well: Dùng 10ml hòa với 2lít nước. 2.2.4.7 Tráng rửa phim: Theo các bước đã quy định.  Hiện ảnh: Phim sau khi chụp mang vào phòng tối, sau đó nhúng vào dung dịch hiện (thùng số 5) trong khoảng thời gian là 5 phút.  Giũ phim: Giũ phim trong thùng (số 4) khoảng 30giây đến 60giây.  Hãm phim: Trong dung dịch hãm (thùng số 2) để khoảng thời gian 5 phút để đến khi phim mất đi màu vàng sữa ban đầu.  Rửa phim: Rửa phim bằng nước sạch (thùng số 3) và ít nhất là rửa trong 30 phút. Lưu ý: Tất cả các công đoạn nêu trên phải được tiến hành trong phòng tối và nhiệt độ từ 18 đến 220C.  Làm khô phim: Sấy phim ở nhiệt độ 500C trong khoảng thời gian là 15 phút đến 30phút. Chương 3: THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ 3.1 Thiết bị và dụng cụ thực nghiệm Hệ thống phòng thí nghiệm phục vụ thực nghiệm gồm: Phòng số 1 đặt hệ điều khiển (Hình 3.1), phòng số 2 đặt ống phát tia-X (Hình 3.2) và phòng số 3 là phòng tối dùng để chuẩn bị phim, các thiết bị và dụng cụ cần thiết cho xử lý và đọc phim (Hình 3.4). 3.1.1 Hệ điều khiển Hệ điều khiển bao gồm các phím chức năng giúp cho người vận hành có thể xác lập hoặc cài đặt các thông số cần thiết như: Cao áp, thời gian v.v., khi chụp ảnh. Để đảm bảo an toàn bức xạ nhằm giảm tối đa những rủi ro có thể xảy ra cho nhân viên vận hành và những người có liên quan, phòng đặt hệ điều khiển có gắn một đèn đỏ chớp nháy khi máy phát tia-X đang làm việc. Ngoài ra, cửa ngăn cách có gắn một hệ thống tự động ngắt điện khi mở cửa trong khi máy phát đang làm việc. Trên bàn điều khiển luôn có một máy đo liều xách tay hoạt động nhằm kiểm soát suất liều có cảnh báo bằng âm thanh, khi ra vào phòng đặt ống phát tia-X nhân viên vận hành phải mang theo máy để kiểm tra mức phóng xạ. 3.1.2 Ống phát tia-X Ống phát tia X được đặt trong phòng số 2 với diện tích 2,5m*3,2m, nền và các tường bao quanh đủ dày (40cm) để đảm bảo các chỉ tiêu về an toàn bức xạ cho các nhân viên thao tác tại phòng số 1. Giá trị phông tự nhiên tại phòng là 0,15mSv/h. Hình 3.1: Hệ máy điều khiển 2,3 2,3 2,3 2,3 2,3 2,3 2,3 2,3 2,3 2,3 2,3 2,3 Cửa 8,0 1 700 m m 800 mm 800 mm 800 mm 1 0 0 0 m m 500 m m Hình 3.2: Ống phát tia-X Các giá trị về suất liều khi máy phát làm việc ở cao áp cực đại (200kV) đã được kiểm tra tại các vị trí theo sơ đồ sau: Hình 3.3: Giản đồ suất liều (μSv/h) ở các vị trí trên tường phía phòng điều khiển ngăn cách với phòng phát tia-X.Tại vị trí người ngồi điều khiển là 0,3μSv/h. 3.1.3 Buồng rửa và sấy phim Buồng rửa phim là một phòng tối có diện tích đủ lớn cho công việc chuẩn bị phim, một đèn đọc phim và một phần diện tích để đặt các thiết bị cần thiết cho quá trình tráng rửa phim (Hình 3.4). Ánh sáng trong buồng tối phải đảm bảo là ánh sáng an toàn cho quá trình xử lý phim. Ngoài ra trong phòng tối còn có các thiết bị phụ trợ khác như: Giá treo phim, máy sấy, đồng hồ thời gian và máy đo độ đen. (1) Thùng chứa dung dịch acid acetic; (2) Thùng chứa dung dịch hãm; (3) Nước rửa phim; (4) Thùng chứa dung dịch giũ phim; (5) Thùng chứa dung dịch hiện Hình 3.4: Hệ rửa phim trong phòng tối 1 5 2 3 4 5.4 Máy đọc phim và máy đo độ đen. Đèn đọc phim và máy đo mật độ phim (đo độ đen). Đèn đọc phim giúp nhìn rõ các chi tiết ảnh trên phim (Hình 3.6). 3.2 Kết quả thực nghiệm 3.2.1 Xác định kích thước bia hiệu dụng của máy phát tia X 3.2.3.1 Mục đích Độ nhòe hình học có ảnh hưởng lớn đến chất lượng ảnh chụp, trường hợp không thể kéo dài khoáng cách SFD và không thể thu nhỏ khoảng cách OFD thì kích thước bia hiệu dụng là đại lượng quyết định đến độ nhòe hình học. Kích thước bia hiệu dụng càng nhỏ thì độ nhòe hình học nhỏ, chất lượng ảnh sẽ tốt hơn. Mỗi máy phát tia-X có kích thước bia hiệu dụng nhất định, sau một thời gian sử dụng kích thước bia này không còn như giá trị ban đầu mà sẽ bị thay đổi. Sự thay đổi này liên quan đến độ nhòe hình học và cũng là chất lượng ảnh chụp. Nếu kích thước bia hiệu dụng lớn thì độ nhòe hình học lớn và ảnh nhận được là một ảnh rộng hơn ảnh thực của nó. Đây là lý do phải tiến hành đo và xác định lại kích thước bia của máy phát tại thời điểm hiện nay nhằm phục vụ cho việc tính toán những thông số phù hợp cho từng phép chụp cụ thể sau này. 3.2.3.2 Bố trí thực nghiệm Hình 3.5: Máy sấy và giá treo phim (a) (b) Hình 3.6: Đèn đọc phim (a) và máy đo độ đen (b) (a) (b) F a d c b Tấm chì Sử dụng một tấm chì dày 1mm, kích thước 100mm*100mm, khoan một lỗ có đường kính 10mm ở giữa. Tiến hành chụp 5 phim với những khoảng cách từ vật đến phim khác nhau. Sơ đồ thực nghiệm được bố trí như Hình 3.7. Hình 3.7: Sơ đồ mô tả thực nghiệm Trong đó: a là đường kính lỗ khoan của lá chì. b là khoảng cách từ nguồn đến vật. c là khoảng cách từ vật đến phim. d là độ rộng bao phủ của phim chụp. F là kích thước nguồn. Các ảnh chụp được tiến hành với các thông số chụp như sau:  Cao áp: 90kV  Thời gian chụp: 12s  Khoảng cách từ nguồn đến phim: 600mm Xử lý, đọc phim và kết quả được nêu trong Bảng 3.1. 3.2.3.3 Tính toán kết quả Hình ảnh thu được trên phim của các phép chụp tương tự gần giống nhau. Do vậy trong phần này chỉ trích đưa ra hai hình ảnh (Hình 3.8 và Hình 3.9) Hình 3.8: Kết quả phim 1 chụp ngày 27/05/2010 Đo đường kính của ảnh tròn trên phim thu được, kết quả thu được tương ứng với các phim chụp được đưa ra trong Bảng 3.1: Bảng 3.1: Đường kính thu được trên 5 phim chụp thực nghiệm Đường kính (d) Phim 1 Phim 2 Phim 3 Phim 4 Phim 5 d1 32 31 31 41 45 d2 33 32 33 40 46 d3 34 32 32 42 47 Trung bình 33 32 32 41 46 Từ giá trị đường kính đo được trên ta áp dụng công thức: a b aFc d    )(* (3.1) Ta suy ra được: a c adb F    )(* (3.2) Kết quả tính toán kích thước bia hiệu dụng theo công thức 3.2 của các phim chụp thực nghiệm với các thông số a, b, c, d được đưa ra trên Bảng 3.2. Bảng 3.2: Kết quả kích thước bia hiệu dụng F ở những khoảng cách khác nhau a (mm) b (mm) c (mm) d (mm) F (mm) Phim chụp 10 205 395 33 1,94 Phim 1 10 211 389 32 1,93 Phim 2 10 210 390 32 1,85 Phim 3 10 167 433 41 1,96 Phim 4 10 150 450 46 2,00 Phim 5 Hình 3.9: Kết quả phim 3 chụp ngày 28/05/2010 cSfd cF Ug   * (3.3) Độ nhòe hình học Ug được tính theo công thức 3.3 và kết quả nêu trong Bảng 3.3. Bảng 3.3: Kết quả tính độ nhòe hình học Ug F (mm) 1,94 1,93 1,85 1,96 2,00 Ug 3,73 3,56 3,43 5,07 6,00 Giá trị kích thước nguồn trung bình: mmF 94,1 5 )00,296,185,193,194,1(    Sai số kích thuớc nguồn của phép đo: mm FF n FF i i n i i F 06,0 )15( )( )1( )( 5 1 2 1 2          Vậy: F = 1,94 ± 0,06 mm Giá trị độ nhòe hình học trung bình: mmU g 36,4 5 )00,607,543,356,373,3(    Sai số của độ nhòe hình học: mm UU n UU i gg n i gg U ii g 13,1 )15( )( )1( )( 5 1 2 1 2          Vậy: Ug = 4,36 ± 1,13 mm 3.2.3.4 Nhận xét: Dựa vào kết quả về kích thước bia hiệu dụng F ở Bảng 3.2, ta nhận thấy rằng giá trị F tính toán theo mỗi phim thực nghiệm có khác nhau, nó dao động trong khoảng 1,85mm đến 2,00mm với giá trị trung bình là 1,94mm. Điều này chứng tỏ giá trị thực của F đã thay đổi theo thời gian làm việc của máy phát. 3.2.2 Kiểm tra và giải đoán mối hàn ống P.115 Mẫu ống P.115 (Hình 3.10) là một mối hàn thép nối hai ống giống nhau bằng kỹ thuật hàn vác mép chữ V với các đặc trưng sau: - Mã số mẫu : P.115 - Bề dày một thành : 6 mm - Bề dày lớp gia cường : 1 mm - Đường kính ngoài : 115 mm Hình 3.10. Mẫu P.115 3.2.3.1 Kết quả kiểm tra bằng mắt: - Lớp gia cường trên mối hàn không đồng đều, chiều cao lớn nhất là 1 mm, gia cường thiếu lớn nhất là 1 mm. - Hàn không thấu toàn bộ chân đường hàn, rộng 0,2 mm, sâu 0,5 mm. - Rỗ khí bề mặt tại hai vị trí P115-2 và P115-3 3.2.3.2 Tính toán SFD Dựa vào giá trị Ug trong trường hợp kiểm tra với chất lượng thông thường (Ug = 0,5), từ bề dày mẫu và kích thước nguồn, áp dụng công thức (2.2) ta được: - Tính SFD cực tiểu: min 2,8 1 7 1 46,2 0,5g d SFD t mm U                  - SFD lựa chọn: SFDsel. = 600 mm 3.2.3.3 Các thông số chiếu chụp Dựa vào đường kính của ống, bề dày một thành, bề dày lớp gia cường, chất liệu của mẫu và biểu đồ chiếu chụp của máy phát tia-X “RF-200EGM”, các thông số chiếu chụp áp dụng cho mối hàn ống P.115 có giá trị như Bảng 3.4. Bảng 3.4. Các thông số chiếu chụp ống P.115 Thông số Giá trị Kỹ thuật chiếu chụp IQI sử dụng SWSI 10-ISO-16 của DIN Điện thế lựa chọn Thời gian chiếu 100 kV 0,7 phút 3.2.3.4 Sơ đồ chiếu chụp Mẫu ống P.115 có đường kính ngoài là 115mm, bề dày một thành là 6mm. Do đó kỹ thuật được lựa chọn để chiếu chụp tối ưu là kỹ thuật SWSI. Trong kỹ thuật này, nguồn (tiêu cự phát tia- X) được đặt bên ngoài, IQI đặt ở phía nguồn và sát với bề mặt ống, phim được cuộn tròn và đặt sát thành bên trong ống (Hình 3.11). Dùng 3 phim để chụp toàn bộ đường hàn ống. Hình 3.11. Sơ đồ chiếu chụp ống P.115 bằng kỹ thuật SWSI 3.2.3.5 Qui trình chiếu chụp - Đánh dấu vị trí làm mốc trên ống, đặt phim, các dấu chì, IQI lên ống - Chụp tại vị trí P115-1: Bố trí hình học như Hình 3.11. Đặt đầu phát của máy tia-X sao cho chùm tia-X phát thẳng góc với trục của ống. Điều chỉnh cho SFD = 600 mm. - Sau khi chụp phim P115-1 xong, xoay ống 1200 theo chiều từ phải qua trái; - Thay phim, đặt lại IQI, các dấu chì lên ống ; - Chụp tại vị trí P115-2; - Làm tương tự trên để chụp tại vị trí P115-3. 3.2.3.6 Kết quả đo độ đen Độ đen của các phim chụp của ống P.115 được đo trên máy đo độ đen và được các giá trị như ở Bảng 3.5 Vật chỉ thị chiều dài hiệu dụng IQI Nguồn Phim P115-1 Bảng 3.5. Độ đen của phim chụp ống P.115 Mã số phim Vị trí 1 Vị trí 2 Vị trí 3 Trung bình Đạt/không đạt P115-1 P115-2 P115-3 3,0 3,0 3,2 3,3 2,8 3,1 2,8 3,1 2,8 3,0 3,0 3,0 Đạt Đạt Đạt Nhận xét: Giá trị độ đen trung bình trên các phim của ống P.115 là bằng nhau, đạt chỉ số về độ đen. 3.2.3.7 Tính toán độ nhạy đạt được Theo chỉ số chất lượng ảnh (BZ) của DIN thì độ nhạy và chất lượng ảnh của ống P.115 được nêu ở Bảng 3.6. Bảng 3.6. Độ nhạy và chất lượng ảnh của ống P.115 Mã số phim Chỉ số chất lượng ảnh (DIN) Độ nhạy (%) Đạt/không đạt P115-1 P115-2 P115-3 14 14 14 2,7 2,7 2,7 Đạt Đạt Đạt 3.2.3.8 Phim chụp Các phim chụp ảnh bức xạ của ống P.115 như Hình 3.12. Chất lượng của các phim chụp này tốt, không mắc phải các lỗi trong quá trình chiếu chụp và quá trình tráng rửa, không để lại trên phim các vết bất thường. Hình 3.12: Phim P115- 1, P115-2 và P115-3 3.2.3.9 Giải đoán phim. Áp dụng tiêu chuẩn đánh giá chất lượng mối hàn ASME VIII – Division 2 – Alternative Rules (Xem phụ lục 3) thì các phim chụp mẫu ống P.115 được minh giải tóm tắt như trên Bảng 3.7. Bảng 3.7: Minh giải phim của mẫu ống P.115 Mã số phim Loại bất liên tục Kích thước (mm) Vị trí C/K Kí hiệu P115-1 1, Không thấu đáy 2, Gia cường thiếu 0,2 × 0,5 10 × 12 Toàn bộ chân 4 vị trí K K P115-2 1, Không thấu đáy 2, Gia cường thiếu 3, Rỗ khí đơn 0,2 × 0,5 10 × 12 2 Toàn bộ chân 4 vị trí 140 mm K K K R1 P115-3 1, Không thấu đáy 2, Gia cường thiếu 3, Rỗ khí đơn 0,2 × 0,5 10 × 12 4 Toàn bộ chân 3 vị trí 200 mm K K K R2 Chú thích: C – chấp nhận; K – không chấp nhận Nhận xét: - Toàn bộ những bất liên tục của ống P.115 đều nằm trên đường hàn cuối và chân mối hàn, những bất liên tục này đã được phát hiện khi kiểm tra bằng mắt. - Bất liên tục không thấu đáy của ống này có kích thước tuy hẹp và cạn 0,2mm *0,5mm nhưng theo tiêu chuẩn đánh giá lại không chấp nhận bất cứ bất liên tục không thấu nào. - Vì bề dày một thành của ống này là 7mm (kể cả lớp gia cường) nên rỗ khí đơn R1 có kích thước nhỏ hơn kích thước lớn nhất của các chỉ thị tròn được phép, do đó rỗ khí này được chấp nhận. 3.2.3.10 Sơ đồ khuyết tật Dựa vào minh giải phim của ống P.115 (Bảng 3.7), vị trí khuyết tật được xác như Hình 3.13. Trong đó, các khuyết tật không thấu đáy và gia cường thiếu không biểu hiện trên hình vì chúng phân bố rộng khắp trên mối hàn. Hình 3.13: Vị trí khuyết tật trong mẫu ống P.115 3.2.3 Kiểm tra và giải đoán mối hàn ống P.60 Mẫu ống P.60 (Hình 3.14) là một mối hàn thép nối hai ống giống nhau bằng kỹ thuật hàn vác mép chữ V với các đặc trưng sau: - Mã số mẫu : P.60 - Bề dày một thành : 4 mm - Bề dày lớp gia cường : 1 mm - Đường kính ngoài : 60 mm Hình 3.14. Mẫu ống P.60 3.2.3.1 Kết quả kiểm tra bằng mắt: - Lớp gia cường cao 1 mm, đồng đều. - Bề mặt mối hàn không có bất liên tục, không lệch mép. 3.2.3.2 Tính toán SFD Dựa vào giá trị Ug trong trường hợp kiểm tra với chất lượng thông thường (Ug = 0,5), từ bề dày mẫu và kích thước nguồn, áp dụng công thức (2.2) ta được: - Tính SFD cực tiểu: min 2,8 1 5 1 33 0,5g d SFD t mm U                  - SFD lựa chọn: SFDsel. = 700 mm 3.2.3.3 Các thông số chiếu chụp Bảng 3.8. Các thông số chiếu chụp ống P.60 Thông số Giá trị Kỹ thuật chiếu chụp IQI sử dụng Điện thế lựa chọn Thời gian chiếu DWDI 10ISO16 hoặc 6ISO12 của DIN 120 kV 3 phút Dựa vào đường kính của ống, bề dày một thành, bề dày lớp gia cường, chất liệu của mẫu và biểu đồ chiếu chụp của máy phát tia-X “RF-200EGM”, các thông số chiếu chụp áp dụng cho mối hàn ống P.60 được chọn các giá trị như Bảng 3.8. 3.2.3.4 Sơ đồ chiếu chụp Mẫu ống P.60 có đường kính ngoài là 60 mm, bề dày một thành là 5 mm. Do đó kỹ thuật được lựa chọn để chiếu chụp tối ưu là kỹ thuật DWDI. Trong kỹ thuật này, nguồn (tiêu cự phát tia-X) được đặt bên ngoài, IQI đặt ở phía nguồn và sát với bề mặt ống, phim được đặt thẳng, phía dưới ống và tiếp xúc với ống (Hình 3.15). Dùng 2 phim để chụp toàn bộ đường hàn ống. 3.2.3.5 Qui trình chiếu chụp - Đánh dấu vị trí làm mốc trên ống. Đặt phim, IQI, các dấu chì lên ống. - Bố trí hình học như hình 3.16, quay đầu phát của máy tia X sao cho góc nghiêng chùm tia khoảng 150 so với phương thẳng đứng. Điều chỉnh cho SFD = 700 mm. - Chụp tại vị trí P.60.1 - Quay ống 900 theo chiều từ phải qua trái - Thay phim, đặt lại IQI, các dấu chì, … - Chụp tại vị trí P.60.2. 3.2.3.6 Kết quả đo độ đen Độ đen của các phim chụp của ống P.60 được đo trên máy đo độ đen và được các giá trị như ở Bảng 3.9. Bảng 3.9. Độ đen của phim chụp ống P.60 Vật chỉ thị chiều dài IQI Nguồn Phim Nguồn IQI Phim Hình 3.15: Sơ đồ chiếu chụp mẫu ống P.60 bằng kỹ thuật DWDI Mã số phim Vị trí 1 Vị trí 2 Vị trí 3 Trung bình Đạt/không đạt P.60.1 P.60.2 3,0 3,5 3,4 3,0 3,5 2,9 3,3 3,1 Đạt Đạt Nhận xét: Giá trị độ đen trung bình trên các phim của ống P.60 chênh lệch không nhiều, đạt chỉ số về độ đen. 3.2.3.7 Tính toán độ nhạy đạt được Theo chỉ số chất lượng ảnh (BZ) của DIN, độ nhạy và chất lượng ảnh của ống P.60 được nêu ở Bảng 3.10. Bảng 3.10. Độ nhạy và chất lượng ảnh của ống P.60 Mã số phim Chỉ số chất lượng ảnh (DIN) Độ nhạy (%) Đạt/không đạt P.60.1 P.60.2 12 12 2,5 2,5 Đạt Đạt 3.2.3.8 Phim chụp Các phim chụp ảnh bức xạ của ống P.60 như Hình 3.16. Chất lượng của các phim chụp này tốt, không mắc phải các lỗi trong quá trình chiếu chụp. Hình 3.16: Phim P.60.1 và P.60.2 3.2.3.9 Giải đoán phim. Áp dụng theo tiêu chuẩn đánh giá chất lượng mối hàn ASME VIII–Division 2 –Alternative Rules thì các phim chụp ống P.60 được minh giải tóm tắt trên Bảng 3.11 Bảng 3.11. Minh giải phim của mẫu ống P.60 Mã số phim Loại bất liên tục Kích thước (mm) Vị trí (mm) C/K Kí hiệu P.60.1 1, Nhóm tungsten 2, Ngậm xỉ đơn 3, Rỗ khí đơn L = 2,5 2 0,8 79 179 8 C C C X1 P.60.2 1, Nhóm tungsten 2, Ngậm xỉ đơn L = 3 2 79 179 C C X1 Chú thích: C – chấp nhận; K – không chấp nhận Nhận xét:  Chỉ thị tròn tungsten tập trung thành nhóm có kích thước từng chỉ thị đều nhỏ hơn kích thước lớn nhất của các chỉ thị tròn được phép, chiều dài của nhóm là L < 2t. Do đó, bất liên tục này được chấp nhận.  Xỉ đơn X1 có kích thước 2mm vượt quá giới hạn cho phép nên đây là một khuyết tật.  Toàn bộ những bất liên tục của ống này đều nằm trong mối hàn 3.2.3.10 Sơ đồ khuyết tật Dựa vào minh giải phim của ống P.60 (Bảng 3.11), vị trí khuyết tật được xác như Hình 3.17. Trong đó, các khuyết tật không thấu đáy và gia cường thiếu không biểu hiện trên hình vì chúng phân bố rộng khắp trên mối hàn. Hình 3.17: Vị trí khuyết tật trong ống P.60 3.2.4 Kiểm tra và giải đoán mối hàn chữ T, mẫu T10 Mẫu chữ T mã số T.10 (Hình 3.18) là một mối hàn dạng chữ T được hàn xuyên thấu góc với bề dày hai tấm chân và thành bằng nhau, có các đặc trưng sau: - Mã số mẫu : T.10 - Bề dày một thành : T1 = 10 mm, T2 = 10 mm - Loại mối hàn : Xuyên thấu góc - Chiều dài đường hàn : 170 mm Hình 3.18. Mẫu T.10 mặt (a) và mặt (b) 3.2.3.1 Kết quả kiểm tra bằng mắt: - Lớp gia cường cao 10mm (đạt), đồng đều. - Bề mặt mối hàn không có bất liên tục 3.2.3.2 Tính toán SFD Dựa vào giá trị Ug trong trường hợp kiểm tra với chất lượng thông thường (Ug = 0,5), từ bề dày mẫu và kích thước nguồn, áp dụng công thức (2.2) ta được: - Bề dày xuyên thấu: t = 1,1×(T1 + T2) = 1,1×(10 + 10) = 22 mm - Tính SFD cực tiểu: min 2,8 1 22 1 145,2 0,5g d SFD t mm U                  - SFD lựa chọn: SFDsel. = 600 mm 3.2.3.3 Các thông số chiếu chụp Dựa vào bề dày xuyên thấu, bề dày lớp gia cường, chất liệu của mẫu và biểu đồ chiếu chụp của máy phát tia-X “RF-200EGM”, các thông số chiếu chụp áp dụng cho mối hàn mẫu T.10 có giá trị như Bảng 3.12. Bảng 3.12: Các thông số chiếu chụp mẫu T.10 Thông số Giá trị Kỹ thuật chiếu chụp IQI sử dụng Điện thế lựa chọn Thời gian chiếu Nghiêng 300 IQI 6-ISO-12 của DIN 150 kV 6 phút 3.2.3.4 Sơ đồ chiếu chụp Mẫu tấm T.10 có bề dày xuyên thấu là 22 mm, là mối hàn xuyên thấu góc. Do đó kỹ thuật được lựa chọn để chiếu chụp là kỹ thuật chiếu nghiêng 300. Trong kỹ thuật này, nguồn (tiêu cự phát tia-X) được đặt sao cho chùm tia-X phát ra nghiêng 300 so với phương thẳng đứng, IQI uốn cong và đặt ở phía nguồn và sát với góc đường hàn, phim được đặt thẳng, phía dưới mẫu và tiếp xúc với mẫu (Hình 3.19). Dùng 2 phim để chụp toàn bộ 2 đường hàn của mẫu. 3.2.3.5 Qui trình chiếu chụp - Đánh dấu vị trí trên mối hàn. Đặt phim, IQI và các dấu chì lên mẫu. - Bố trí hình học như Hình 3.20, điều chỉnh để SFD = 600 mm và góc nghiêng chùm tia là 300 so với phương thẳng đứng. - Chụp tại vị trí T.10.AB; - Thay phim, đặt lại IQI, dấu chì,… - Chụp tại vị trí T.10.CD. 3.2.3.6 Kết quả đo độ đen Độ đen của các phim chụp của mẫu T.10 được đo trên máy đo độ đen và được các giá trị nêu ở Bảng 3.13. Bảng 3.13: Độ đen của phim chụp mẫu T.10 Mã số phim Vị trí 1 Vị trí 2 Vị trí 3 Trung bình Đạt/không đạt T.10.AB T.10.CD 2,1 2,1 2,0 2,4 1,9 2,2 2,0 2,2 Đạt Đạt Nhận xét: Giá trị độ đen trung bình trên các phim của mẫu T.10 chênh lệch không nhiều, đạt chỉ số về độ đen. 3.2.3.7 Tính toán độ nhạy đạt được Theo chỉ số chất lượng ảnh (BZ) của DIN, độ nhạy và chất lượng ảnh của mẫu T.10 được nêu ở Bảng 3.14. Bảng 3.14: Độ nhạy và chất lượng ảnh của mẫu T.10 Mã số phim Chỉ số chất lượng ảnh (DIN) Độ nhạy (%) Đạt/không đạt T.10.AB T.10.CD 11 11 1,5 1,5 Đạt Đạt Nguồn (lần 1) T2 T 1 Nguồn (lần 2) Phim 30 0 30 0 Hình 3.19. Sơ đồ chiếu chụp mối hàn mẫu T.10 3.2.3.8 Phim chụp Các phim chụp ảnh bức xạ của mẫu T.10 như Hình 3.20. Chất lượng của các phim chụp này tốt, không mắc phải các lỗi trong quá trình chiếu chụp. Hình 3.20: Phim T.10.AB và T.10.CD 3.2.3.9 Minh giải phim Áp dụng theo tiêu chuẩn đánh giá chất lượng mối hàn ASME VIII– Division2 – Alternative Rules, các phim chụp mẫu T.10 được minh giải tóm tắt trên Bảng 3.15 Bảng 3.15: Minh giải phim của tấm T.10 Mã số phim Loại bất liên tục Kích thước (mm) Vị trí (mm) C/K Kí hiệu T.10.AB 1, Không thấu chân 2 × 15 3 2 72 ÷ 87 108 117 K K K KT1 KT2 KT3 2, Rỗ khí đơn 1 62 C T.10.CD 1, Không thấu chân Rộng 1 mm Toàn bộ chân K KT4 2, Ngậm xỉ đơn 1 2 1 63 67 71 C C C Chú thích: C – chấp nhận; K – không chấp nhận Nhận xét:  Hầu hết các bất liên tục trong mẫu T.10 là ở chân đường hàn, là loại khuyết tật không thấu chân.  Các bất liên tục rỗ khí và ngậm xỉ đều có kích thước nhỏ so với kích thước lớn nhất của các chỉ thị không phù hợp. 3.2.3.10 Sơ đồ khuyết tật Dựa vào minh giải phim của mẫu T.10 (Bảng 3.15), vị trí khuyết tật được xác định như Hình 3.21 Hình 3.21: Vị trí khuyết tật trong mẫu T.10 Nhận xét: Đường hàn của mẫu T.10 không có bất liên tục ở bề mặt, lớp gia cường đúng tiêu chuẩn. Tuy nhiên, theo kết quả giải đoán và dựa vào tiêu chuẩn đánh giá thì phải gia công lại. 3.2.5 Kiểm tra và giải đoán mối hàn chữ T, mẫu T.11 Mẫu chữ T mã số T.11 (Hình 3.22) là một mối hàn dạng chữ T được hàn xuyên thấu góc với bề dày hai tấm chân và thành bằng nhau, có các đặc trưng sau: - Mã số mẫu : T.11 - Bề dày một thành : T1 = 14 mm, T2 = 14 mm - Loại mối hàn : Xuyên thấu góc - Chiều dài đường hàn : 100 mm Hình 3.22. Mẫu T.11 mặt (a) và mặt (b) 3.2.3.1 Kết quả kiểm tra bằng mắt: - Lớp gia cường cao 6 mm (thiếu), không đồng đều. - Bề mặt mối hàn không có rỗ khí, không nứt nhưng gồ ghề. 3.2.3.2 Tính toán SFD Dựa vào giá trị Ug trong trường hợp kiểm tra với chất lượng thông thường (Ug = 0,5), từ bề dày mẫu và kích thước nguồn, áp dụng công thức (2.2) ta được: - Bề dày xuyên thấu: Sử dụng công thức t = 1,1*(T1 + T2) để tính bề dày xuyên thấu thì không chính xác vì chiều cao lớp gia cường bị thiếu. Do đó, phải đo trực tiếp trên mẫu và được giá trị là 22 mm. - Tính SFD cực tiểu: min 2,8 1 22 1 145,2 0,5g d SFD t mm U                  - SFD lựa chọn: SFDsel. = 600 mm 3.2.3.3 Các thông số chiếu chụp. Dựa vào bề dày xuyên thấu, bề dày lớp gia cường, chất liệu của mẫu và biểu đồ chiếu chụp của máy phát tia X RF-200EGM, các thông số chiếu chụp áp dụng cho mối hàn tấm T.11 có giá trị như bảng 3.16. Bảng 3.16: Các thông số chiếu chụp tấm T.11 Thông số Giá trị Kỹ thuật chiếu chụp IQI sử dụng Điện thế lựa chọn Thời gian chiếu Nghiêng 300 IQI 6-ISO-12 của DIN 170 kV 4 phút 3.2.3.4 Sơ đồ chiếu chụp Mẫu tấm T.11 có bề dày xuyên thấu là 22 mm, là mối hàn xuyên thấu góc. Do đó kỹ thuật được lựa chọn để chiếu chụp là kỹ thuật chiếu nghiêng 300. Trong kỹ thuật này, nguồn (tiêu cự phát tia-X) được đặt sao cho chùm tia-X phát ra nghiêng 300 so với phương thẳng đứng, IQI uốn cong và đặt ở phía nguồn và sát với góc đường hàn, phim được đặt thẳng, phía dưới mẫu và tiếp xúc với mẫu (Hình 3.23). Dùng 2 phim để chụp toàn bộ 2 đường hàn của mẫu. Nguồn (lần 1) T2 T 1 Nguồn (lần 2) Phim 30 0 30 0 Hình 3.23: Sơ đồ chiếu chụp mối hàn mẫu T.11 3.2.3.5 Qui trình chiếu chụp - Đánh dấu vị trí trên mối hàn. Đặt phim, IQI và các dấu chì lên mẫu. - Bố trí hình học như hình 6.10, điều chỉnh để SFD = 600 mm và góc nghiêng chùm tia là 300 so với phương thẳng đứng. - Chụp tại vị trí T.11.AB - Thay phim, đặt lại IQI, dấu chì,… - Chụp tại vị trí T.11.CD 3.2.3.6 Kết quả đo độ đen Độ đen của các phim chụp của mẫu T.11 được đo trên máy đo độ đen và được các giá trị nêu ở Bảng 3.17. Bảng 3.17: Độ đen của phim chụp mẫu T.11 Mã số phim Vị trí 1 Vị trí 2 Vị trí 3 Trung bình Đạt/không đạt T.11.AB T.11.CD 2,1 2,6 2,8 2,9 2,4 2,5 2,4 2,7 Đạt Đạt Nhận xét: Giá trị độ đen trung bình trên các phim của mẫu T.11 chênh lệch không nhiều, đạt chỉ số về độ đen. 3.2.3.7 Tính toán độ nhạy đạt được Theo chỉ số chất lượng ảnh (BZ) của DIN, độ nhạy và chất lượng ảnh của mẫu T.11 được nêu ở Bảng 3.18. Bảng 3.18: Độ nhạy và chất lượng ảnh của mẫu T.11 Mã số phim Chỉ số chất lượng ảnh (DIN) Độ nhạy (%) Đạt/không đạt T.11.AB T.11.CD 11 11 1,5 1,5 Đạt Đạt 3.2.3.8 Phim chụp Các phim chụp ảnh phóng xạ của mẫu T.11 như Hình 3.24. Chất lượng của các phim chụp này tốt, không mắc phải các lỗi trong quá trình chiếu chụp. Hình 3.24: Phim T.11.AB và T.11.CD 3.2.3.9 Minh giải phim Áp dụng theo tiêu chuẩn đánh giá chất lượng mối hàn ASME VIII– Division2 – Alternative Rules, các phim chụp mẫu T.11 được minh giải tóm tắt trên Bảng 3.19. Bảng 3.19 Minh giải phim của mẫu T.11 Mã số phim Loại bất liên tục Kích thước (mm) Vị trí (mm) C/K Kí hiệu T.11.AB 1, Gia cường thiếu 5 Toàn bộ chân K 2, Không thấu chân 1 × 28 0 ÷ 28 K KT T.11.CD 1, Gia cường thiếu 5 Toàn bộ chân K Chú thích: C – chấp nhận; K – không chấp nhận Nhận xét: Mối hàn của mẫu T.11 có khuyết tật rõ nhất là gia cường bị thiếu và lồi lõm trên toàn bộ đường hàn và có một khuyết tật khác là không thấu chân. Không có bất liên tục nào nằm trong đường hàn. 3.2.3.10 Sơ đồ khuyết tật Dựa vào minh giải phim của mẫu T.11 (Bảng 3.19), vị trí khuyết tật được xác như Hình 3.25. Hình 3.25: Vị trí khuyết tật trong mẫu T.11 Nhận xét: Khuyết tật gia cường thiếu không thể hiện trên sơ đồ vì nó phân bố trên toàn bộ đường hàn. Để gia công lại mẫu T.11 này thì chỉ cần bổ sung lớp gia cường, khi đó cần chú ý tránh hiện tượng không ngấu. KẾT LUẬN 1. Kết quả nghiên cứu của đề tài Trong luận văn này, tôi đã có được những kết quả sau: * Về lí thuyết: - Trình bày được những vấn đề cơ bản về phương pháp chụp ảnh phóng xạ tia-X áp dụng cho quá trình kiểm tra chất lượng mối hàn thép. Đã nêu ra được cơ sở vật lý của phương pháp chụp ảnh bức xạ, những vấn đề về phim sử dụng trong chụp ảnh bức xạ, về đánh giá chất lượng ảnh và phương pháp xác định liều chiếu. - Trình bày được những kỹ thuật cơ bản sử dụng trong chụp ảnh bức xạ tia-X bao gồm kỹ thuật chụp ảnh bức xạ các mối hàn kim loại hình ống: SWSI, DWSI, DWDI và kỹ thuật chụp ảnh bức xạ các mối hàn kim loại hình chữ T. * Về thực nghiệm: - Xác định được kích thước bia hiệu dụng hiện nay của đầu phát máy phát tia-X “RF- 200EGM”. Kết quả này sẽ được dùng trong các phép tính toán sau này khi chọn lưa các thông số chụp chiếu của máy. - Ứng dụng được phương pháp chụp ảnh phóng xạ tia-X để tiến hành kiểm tra và giải đoán được chất lượng của hai mối hàn ống là P.115 bằng kỹ thuật SWSI và P.60 bằng kỹ thuật DWDI; hai mối hàn chữ T là T.10 và T.11trên hệ máy phát tia-X “RF-200EGM” và hệ tráng rửa phim của hãng Fuji. 2. Hướng nghiên cứu phát triển tiếp theo của đề tài Phương pháp chụp ảnh bức xạ còn có các kỹ thuật khác như kỹ thuật chụp ảnh bức xạ kiểm tra vật có nhiều bề dày, kỹ thuật chụp ảnh bức xạ bằng electron truyền qua, kỹ thuật chụp ảnh bức xạ bằng electron phát xạ, kỹ thuật chụp ảnh bức xạ bằng neutron, bằng proton … Đây cũng chính là lĩnh vực mà ở Việt Nam chưa được phát triển mạnh so với các nước trên thế giới. Riêng về máy phát tia-X “RF-200EGM”, sau khi đã tính toán lại kích thước bia hiệu dụng cho đúng với giá trị thực tế tại thời điểm này. Luận văn này còn mở ra những hướng trong việc hiệu chỉnh lại các thông số khác đã giảm theo thời gian sử dụng như: giản đồ liều chiếu, kích thước chùm tia phân kì… TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] NEAD - “Kiểm tra vật liệu bằng kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ bậc II”, Công ty Ứng dụng và Phát triển Công nghệ –VAEA, Hà Nội, 2006. [2] Đào Quang Long, Nguyễn Quang Hải, “Kiểm tra vật liệu bằng kỹ thuật chụp ảnh bậc II”, Biên dịch tài liệu kỹ thuật do Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế (IAEA) xuất bản Vienna, 1998. [3] ThS. Trần Phong Dũng và cộng sự, “Phương pháp phân tích huỳnh quang tia-X". Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Tp. Hồ Chí Minh, 2003. [4] TS. Nguyễn Văn Hùng, “Các bài giảng An toàn bức xạ”, Viện Nghiên cứu Hạt nhân, Trung tâm đào tào, 10/2008. Tiếng Anh [5] “Portable Industrial X-Ray Inspection Apparatus Radioflex: 200EGM/250EGM/300EGM”, Instruction Manual. Manual No. Me16013 C04, Rigaku Corporation, 2006. [6] “Practice-Specific Model Regulations: Radiation Safety in Industrial Radiography”, IAEA, Vienna, Austria, 2001. [7] “Radiation Protection and Safety in Industrial Radiography”, Safety Reports series no. 13, International Atomic Energy Agency, Vienna, 1999. [8] “Regulations for the Safe Transport of Radioactive Material, IAEA Safety Standards Series”, 1996 Edition (Revised), International Atomic Energy Agency Vienna, Vienna, 2000. [9] “Training Course on Radiography Testing Level - 2”, Volume 1, Isotope Applications Division – Bhabha Atomic Research Centre, Mumbai – 400 085, 2007. [10] “Training Course on Radiography Testing Level - 2”, Volume 2, Radiological Physics and Advisory Division and Isotope Applications Division – Bhabha Atomic Research Centre, Mumbai – 400 085, 2007. [11] “Workshop on Quality Assurance and performance check of Industrial Gamma Radiography Exposure Devices”, Bhabha Atomic Research Centre, Deparment of Atomic Energy, Radiological Physics and Advisory Division and Isotope Applications Division, Bhabha Atomic Research Centre, Mumbai – 400 094, 2007. [12] “Radiography in Modern Industry”, Fourth Edition, Eastman Kodak Company, Rochester, New York 14650, 1980. [13] Norikazu OOKA, Toshihiro OHBA, “LI-2/EI-2. Non-Destructing Test”. 1th VAEC-JAEA Joint Training Course on Application of Nuclear Technique in Industry and Environment, 29 January – 9 February 2007. PHỤ LỤC 1: AN TOÀN CHO NHÂN VIÊN CHỤP ẢNH PHÓNG XẠ. 1. Những hiệu ứng sinh học tức thời khi toàn thân bị chiếu xạ Khi con người bị chiếu xạ, tùy vào liều chiếu con người nhận được mà sinh ra các hiệu ứng sinh học và mức độ khác nhau. Sau đây là tóm tắt các hiệu ứng sinh học tức thời khi toàn thân bị chiếu xạ ở các liều khác nhau: Từ 0 – 0,25 Sv: Không biểu lộ tác hại và không gây ra những ảnh hưởng cho cơ thể. Đối vớí liều chiếu bức xạ lên toàn bộ cơ thể vượt quá 0,15 Sv sẽ làm tăng tần số của nhiễm sắc thể được quan sát ở ngoại biên của bạch cầu. Từ 0,5 – 1 Sv: Có một vài thay đổi thành phần trong máu như sự suy giảm bạch cầu cùng với sự hồi phục muộn. Hiệu ứng muộn có thể tồn tại trong một khoảng thời gian ngắn nhưng không gây ra triệu chứng gì cho cơ thể. Từ 1 – 2 Sv: Gây ra buồn nôn, mệt mỏi, chóng mặt. 10 – 50% người bị chiếu xạ bị nôn mửa trong vòng 24 giờ và nó sẽ xuất hiện khoảng 2 giờ sau khi bị chiếu. Tong thời gian này, triệu chứng lâm sàn xuất hiện dưới nhiều hình thức nhưng không gây ra sự ốm yếu, tàn tật. Từ 2 - 4 Sv: Gây ra buồn nôn, mệt mỏi, chóng mặt, ăn mất ngon. 10 – 50% người bị chiếu xạ bị nôn mửa trong vòng 2 giờ. Chu kì sau đó 2 - 3 tuần nạn nhân có vẻ như đỡ hơn và bình phục trở lại. Chu kì nguy kịch tiếp theo là rụng tóc, ăn không ngon, yếu, sôt, viêm miệng, tiêu chảy, chảy máu mũi. Khả năng chết do sự lây nhiễm độc có thể xảy ra trong khoảng dưới 50% các nạn nhân bị chiếu nếu trong vòng 2 tháng không được điều trị thích hợp. Từ 4 – 6 Sv: Gây ra buồn nôn, sức khỏe yếu, ăn mất ngon, nôn mửa trong vòng 1 giờ với 100% người rơi vào trường hợp này. Khoảng ít hơn 10% người bị chiếu bị tiêu chảy nhẹ và sau đó 3 – 8 giờ thì toàn bộ những người bị chiếu đều bị tiêu chảy. 50% người bị chiếu nhức đầu trong vòng 4 – 24 giờ. 80% trường hợp bị sốt trong vòng 1 – 2 giờ. Chu kì sau cùng 1 – 2 tuần tiếp theo bệnh tình diễn biến trầm trọng, sốt, lây nhiễm, 50 – 80% người bị chết trong vòng 2 tháng. Lớn hơn 8 Sv: Gây ra buồn nôn dữ dội, mệt mỏi và nôn mửa trong vòng 10 phút và tiếp theo là tiêu chảy mà không cần quá trình chuyển tiếp. Tỷ lệ sống sót rất ít và trong vòng 2 tuần có 90 – 100% trường hợp bị chết. Đối với những người nhận liều chiếu lớn hơn 15 Sv thì hệ thống dây thần kinh trung ương bị hủy diệt vì các cơ co dãn, không chủ động được và sau đó là sự hôn mê. Trong vòng 2 ngày sẽ chết do máu không truyền được lên não và tim có thể bị vỡ. 2. Hiệu ứng sinh học muộn Việc bức xạ ion hóa chiếu vào cơ thể có thể không gây ra hậu quả tức thời nhưng một số hiệu ứng muộn có thể xuất hiện sau một khoảng thời gian dài. Những hiệu ứng này được gọi là hiệu ứng sinh học muộn, bao gồm: - Gây vết sẹo cục bộ hoặc phá hủy lớp da bên dưới, bị lở loét hoặc bị ung thư. - Gây ra đục thủy tinh thể của mắt - Gây ra ung thư xương do mô xương bị chiếu xạ - Gây ra ung thư phổi - Gây ra bệnh thiếu máu do bức xạ phá hủy tuỷ xương - Gây ra bệnh bạch cầu và tạo ra các khối u, làm giảm tuổi thọ và lão hóa... 3. Hiệu ứng di truyền Bức xạ có thể làm hủy hoại gen có trong các tế bào tinh dịch và tế bào trứng. Đây là một dạng hiệu ứng quan trọng kéo dài của liều chiếu bức xạ ở mức thấp. Khi có sự xuất hiện một quá trình thay đổi trong gen của một thành viên mới trong dòng họ thì sự thay đổi di truyền này là cố định và được truyền các thế hệ tiếp theo. Một điểm quan trọng cần phải thường xuyên ghi nhớ đó là những hiệu ứng di truyền chỉ có ý nghĩa nếu tuyến sinh dục bị chiếu với một liều chiếu xạ do các tế bào tinh dịch và trứng nằm trong tuyến sinh dục. Do đó, một trong những cách để hạn chế bức xạ tạo ra các hiệu ứng di truyền trong dân chúng là hạn chế liều chiếu xạ lên tuyến sinh dục càng ít càng tốt và nếu một ít người này vượt quá tuổi sinh sản thì không có hiệu ứng di truyền nào xuất hiện. 4. Liều giới hạn cho phép Theo bảng phụ lục II của IAEA về an toàn bức xạ ấn phẩm số 115 thì những tiêu chuẩn và những liều giới hạn sau được phép đối với nhân viên làm việc trong ngành liên quan đến bức xạ là: Liều chiếu nghề nghiệp cho bất cứ người nào làm việc trong các ngành liên quan đến bức xạ không được vượt quá: - Liều hiệu dụng 20 mSv trong một năm, lấy trung bình liên tục trong 5 năm. - Liều hiệu dụng 50 mSv chỉ cho phép trong một năm đơn lẻ bất kì - Liều tương đương của thủy tinh thể mắt là 150 mSv trên một năm - Liều tương đương đối với các cẳng chân, tay hoặc da là 500 mSv/năm Đối với những người mới vào nghề có tuổi từ 16 đến 18 nếu được huấn luyện để làm việc trong các ngành liên quan đến bức xạ và đối với những sinh viên có tuổi từ 16 đến 18 nếu cần phải sử dụng các nguồn bức xạ trong khóa học để phục vụ công việc nghiên cứu thì liều chiếu nghề nghiệp cho phép không vượt quá: - Liều hiệu dụng 6 mSv trong một năm - Liều tương đương của thủy tinh thể mắt là 50 mSv/năm - Liều tương đương đối với các cẳng chân, tay hoặc da là 150 mSv/năm 5. Liều kế cá nhân Tất cả những nhân viên làm việc với các nguồn chụp ảnh bức xạ cần phải mang thường xuyên những liều kế cá nhân thích hợp trong quá trình thực hiện chụp ảnh bức xạ. Liều kế phim đeo cần phải được mang trên ngực. Ngoài ra, tùy vào quá trình làm việc mà nhân viên chụp ảnh bức xạ cũng mang một liều kế ở cổ tay. Liều kế phim đeo thường được sử dụng trong một khoảng thời gian là bốn tuần sau đó phải được thay thế. Liều kế phim đeo đã sử dụng được đưa đi xử lý tráng rửa và đánh giá liều mà người mang đã nhận. Liều kế phim đeo cần phải được cất giữa trong những vùng không có bức xạ khi không sử dụng và phải không bao giờ được mang về nhà. Bất cứ một quá trình chiếu xạ bất ngờ nào hoặc quá trình gây hư hại liều kế phim đeo do cất giữ không cẩn thận cần phải báo cáo ngay cho nhân viên an toàn thường trực. 6. Máy đo liều bức xạ Khi sử dụng máy đo liều bức xạ cần phải được kiểm tra chặt chẽ theo những điều trình bày sau đây:  Khả năng đáp ứng của thiết bị phải thích hợp với loại bức xạ nào đó.  Chỉ được sử dụng những thiết bị đã được chuẩn định mà giấy chứng nhận quá trình chuẩn định cho những thiết bị này phải được đưa ra bởi một chuyên gia có trình độ.  Thiết bị phải đáp ứng được dải đo thích hợp sao cho chúng có thể đo được suất liều chiếu nằm trong khoảng từ 2 mR/h đến 1 R/h sai số nằm trong khoảng  20% cường độ bức xạ thực.  Điều quan trọng nhất cần phải ghi nhớ đó là đảm bảo rằng pin được sử dụng trong thiết bị là còn làm việc tốt. 7. Những tín hiệu cảnh báo bức xạ Những tín hiệu cảnh báo bức xạ được sử dụng để báo cho những người làm việc xung quanh vùng có bức xạ biết có sự hiện diện của bức xạ phải là dạng đèn báo hoặc những tín hiệu có thể nghe thấy được hoặc là cả hai. Đèn báo hoặc những tín hiệu có thể nghe thấy được phải làm sao có thể phân biệt được những tình huống sau đây:  Khi một nguồn bức xạ kín sắp sửa đem ra để chiếu chụp hoặc khi một máy phát bức xạ tia X sắp sửa hoạt động.  Trong khi một nguồn bức xạ kín đang thực hiện chiếu chụp hoặc một máy phát bức xạ tia X đang hoạt động. 8. Dấu cảnh báo bức xạ Dấu cảnh báo bức xạ phải có kích thước thích hợp và cùng với những ký hiệu bức xạ thích hợp mới có giá trị. Những dấu cảnh báo bức xạ này được sử dụng để cho biết và chỉ rõ những vùng có bức xạ được giới hạn. Tên, địa chỉ và số điện thoại của người quản lý trên hiện trường được đề nghị là phải đặt trên mỗi dấu cảnh báo bức xạ. PHỤ LỤC 2: GIẢI ĐOÁN ẢNH CHỤP BỨC XẠ. Có nhiều loại bất liên tục trong mối hàn. Bất liên tục là thành ngữ hay dùng trong kiểm tra không phá hủy để chỉ bất cứ hư hỏng hay khuyết điểm nào trong vật liệu. Khuyết tật là các bất liên tục có thể gây nguy hại cho sự hoạt động của chi tiết hay cụm thiết bị theo sự phân loại của một tiêu chuẩn nào đó đã được công nhận. Để giải đoán chính xác các bất liên tục trong phim chụp của một mối hàn, ta cần phải nhận biết được các bất liên tục đó. Sau đây là một số loại bất liên tục thường gặp trong các mối hàn hồ quang thông thường. 1. Các bất liên tục tại chân mối hàn. Các bất liên tục tại chân mối hàn thường xảy trong những trường hợp sau: 1.1. Không thấu, lệch mép, lõm đáy. Ảnh chụp phóng xạ của các bất liên tục này (Hình PL2.1) thường xuất hiện trên phim chụp ảnh phóng xạ. Hình PL2.1: Ảnh của mối hàn không thấu đáy (a), lệch mép (b) và lõm đáy (c) 1.2. Cháy thủng, lẹm đáy, không ngấu. Ảnh chụp phóng xạ của các bất liên tục này (hình PL2.2) xuất hiện trên phim chụp ảnh phóng xạ thường gặp. . Hình PL2.2: Ảnh của mối hàn cháy thủng (a), lẹm đáy (b) và không ngấu giữa mối hàn (c) 2. Các loại bất liên tục ở đường hàn cuối cùng. Đường hàn cuối cùng hay còn gọi là đường hàn phủ hoặc lớp hàn phủ là lớp hàn cuối cùng trong một mối hàn vát mép. Sau đây là một số bất liên tục thường thấy trong lớp hàn này. 2.1 Hàn lẹm mép ngoài, Mối hàn gia cường bị thiếu, Gia cường mối hàn quá mức. Ảnh chụp phóng xạ của các bất liên tục dạng này thường xuất hiện trên phim có dạng (Hình PL2.3). Hình PL2.3: Ảnh của các mối hàn lẹm mép (a),lớp gia cường bị thiếu (b) và thừa (c) 2.2 Bọt khí trên bề mặt, ngậm sỉ. Ảnh chụp phóng xạ của các loại bất liên tục này xuất hiện trên phim (Hình PL2.4). Hình PL2.4 Ảnh của mối hàn rỗ khí bề mặt (a),ngậm xỉ đơn (b) và ngậm xỉ dạng đường (c) 3. Các bất liên tục bên trong mối hàn. 3.1 Không ngấu, Tạp chất Tungsten, Bọt khí. Ảnh chụp phóng xạ của các loại bất liên tục này xuất hiện trên phim (Hình PL2.5) Hình PL2.5: Ảnh của mối hàn không ngấu (a), ngậm Tungsten (b) và bọt khí bên trong (c) 3.2 Vết nứt. Có các loại vết nứt như: nứt dọc, nứt ngang, nứt dạng sao, nứt trên kim loại cơ bản. Ảnh chụp phóng xạ của các loại bất liên tục này xuất hiện trên phim (Hình PL2.6). Hình PL2.6: Ảnh của mối hàn nứt ngang (a), nứt dọc (b) và nứt hình sao (c) PHỤ LỤC 3: TIÊU CHUẨN ĐÁNH GIÁ ẢNH CHỤP BỨC XẠ 1.. Tiêu chuẩn đánh giá chất lượng ảnh 1.1. Tiêu chuẩn của Đức(DIN) Tiêu chuẩn này được qui ước là số của dây mảnh nhất vẫn nhìn thấy được trên ảnh chụp tương ứng với từng bề dày mẫu vật khác nhau. Số này được gọi là “chỉ số chất lượng ảnh”, kí hiệu bằng chữ BZ. Bảng PL3.1 chỉ ra yêu cầu độ nhạy của ảnh chụp thông thường. Bảng PL3.1. Các chỉ số chất lượng ảnh theo tiêu chuẩn DIN 54109 Bề dày của thép (mm) BZ Bề dày của thép (mm) BZ Lớn hơn Đến Lớn hơn Đến 0 6 8 10 16 25 32 6 8 10 16 25 32 40 14 13 12 11 10 9 8 40 50 80 150 170 180 190 50 80 150 170 180 190 200 7 6 5 4 3 2 1 1.2. Tiêu chuẩn của Mỹ (ASTM) Chất lượng ảnh chụp bức xạ theo tiêu chuẩn của Mỹ tùy thuộc vào mức chất lượng được áp dụng trong quá trình chiếu chụp. Bảng PL3.2 chỉ ra các mức chất lượng được áp dụng cho quá trình kiểm tra thông thường theo tiêu chuẩn ASTM E142/ASME – SE142 đối với IQI dạng lỗ. Độ đen thông qua ảnh chụp bức xạ của một khối chuẩn thích hợp và vùng quan tâm tối thiểu phải là 1,8 đối với nguồn phát bức xạ tia X và tối thiểu là 2,0 đối với nguồn phát bức xạ gamma, của các loại phim đơn. Đối với kỹ thuật đặt nhiều phim thì độ đen nhỏ nhất là 1,3. Nhưng độ đen lớn nhất phải là 4,0 cho cả hai loại phim đơn và nhiều phim. Sai số cho phép của máy đo độ đen là 0,05 giữa hai số đo trên cùng một điểm. Bảng PL3.2. Các mức chất lượng ảnh thông thường theo ASTM Mức độ Bề dày IQI Đường kính lỗ nhỏ nhất có thể nhìn thấy được Độ nhạy tương đương (%) 2