Ускорители электронов.
Для радиационного контроля толстостенных конструкций или изделий из высоко плотных материалов требуется рентгеновское излучение с энергией превышающей 400кЭВ. Для этой цели используется ускорители с прямолинейной траекторией движения электронов линейные и ускорители с круговой орбитой движения электронов. Когда они проходят ускоряющее устройство многократно, т.е. циклически. Линейные ускорители разделяются на высоковольтные или ускорители прямого действия и резонансные. Для первого типа характерно наличие высокой разности потенциалов приложенной между двумя электродами, которые и определяют конечную энергию электронов. В то время как во втором типе используются принцип резонансного ускорения не требующий такого высокого напряжения. Высоковольтных линейных ускорителях выделяют 3 большие группы отличающиеся способами создания ускоряющего напряжения. Электростатического, трансформаторного и каскадного типов. Высоковольтные ускорители большого применения не нашли в связи с их громоздкостью. Среди циклических ускорителей для дефектоскопии интерес представляют бета троны и микро троны.
Линейные резонансные ускорители.
Наибольшее распространение в радиационной дефектоскопии получили линейные резонансные ускорители с бегущей волной, ускоряющие систему таких установок являются цилиндрические диафрагмированные волноводы, электроны вводятся в диафрагмированный волновод с помощью высоковольтной электронной пушки 1. Импульсно с энергией 30-100кЭВ. В волноводе электроны захватываются бегущей электромагнитной волной, создаваемый высокочастотным генератором 2 и вместе с ней резко ускоряются непрерывно наращивая энергию. Ускорению электронов способствует специальная конструкция волновода, с большим числом с последовательно ускоряющие в промежутке диафрагм. Ускоренные электроны сфокусированные катушками 3 и 6 попадают на мишень 5 в которой возникает тормозное рентгеновское излучение с мощностью экспозиционной дозы 0,85-85000)х10-5Кл/(кгс), 0.5-30МЭВ неиспользованная мощность сверхвысокочастотных колебаний бегущей волны поглощается высокочастотной нагрузкой в волноводе. Ускоритель работает при непрерывной откачке создающее в волноводе вакуум 10-4-10-5Па.
Бетатроны.
Бета трон это циклический нерезонансный ускоритель электронов с переменным во времени магнитным полем. В бетатроне электроны ускоряются в вакуумной тороидальной камере 7, благодаря действию электродвижущей силы, создаваемой вокруг магнитного сердечника с нарастающим во времени ведущим магнитным потоком 5. Испускаемые электроны пушкой(инжектором) 6, электроны с первоначальной энергией 10-30кЭВ ускоряются по орбите близкой к круговой. За один полный оборот при длине круговой орбите 1м электрон двигающийся по силовой линии вихревого электрического поля увеличивает свою энергию на 20ЭВ. Если электрон совершит миллион оборотов, то его энергия составит 20МЭВ. Для того чтобы ускоряемые электроны удерживать на орбите постоянного радиуса т.е. равновесной полюсам 3 электромагнита придают форму конусов. В этом случае магнитное поле создаваемое обмотками возбуждения 1, в зазоре между коническими полюсами, где установлена вакуумная камера усилена в центре 5 и убывает в радиальном направлении 4, после достижения электронами требуемой энергии в конце цикла ускорения их с помощью катушек 2 смещают с равновесной орбиты и направляют на мишень 8 получая тормозное рентгеновское излучение с мощностью экспозиционной 0,0026-173х10-4Кл/(кгс). На расстоянии 1м от мишени и при этом энергия составляет от 2-35МЭВ. Мишень как правило из вольфрама устанавливают в плоскости равновесной орбите на определенном расстоянии от нее, поэтому в процессе ускорения электроны на мишень не попадают и сталкиваются с ней только будущее смещенной с орбиты. Переносные и передвижные бетатроны могут быть использованы для контроля непосредственно в цехе или на строительных площадках благодаря относительно малой массе и размерами блока излучателя.
Характеристики бетатрон
Характеристика |
ПМБ-6М |
МИБ-4 |
МИБ-6 |
Б13-30 |
Б25/10 |
Б35/8 |
Б35-100 |
БС9-30 |
Энергия в МЭВ |
2-6 |
1-4 |
2-6 |
9-18 |
10-25 |
10-35 |
10-35 |
10-30 |
Толщин стали в мм |
200 |
150 |
250 |
300 |
350 |
400 |
450 |
600 |
Мощность экспозиционной дозы рентген в минуту |
0,6 |
1 |
3 |
30 |
40 |
300 |
600 |
5000 |
Потребляемая мощность кВА |
2 |
2 |
4 |
18 |
12 |
30 |
30 |
30 |
Масса излучателя, кг |
100 |
45 |
100 |
700 |
2500 |
4000 |
4000 |
4200 |
Бетатроны комплектуются автоматическими экспонометрами что позволяет обеспечить плотность почернения радиографического снимка в пределах 15%+-15% заданного значения излучатели бетатронов монтируются на подвесках кранов, что позволяет перемещать их относительно изделия.