电子感应加速器在工业中材料无损检验中的应用

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1、电子感应加速器在工业中材料无损检验中的应用院系：核科学技术学院专业：辐射防护与环境工程指导老师：曹锦佳学生：黎国全学号：20114180130摘要无损检验在工业生产中是一个非常重要的环节。而利用加速器产生X射线、中子（以下我们简称辐射探伤）等又是工业中常常使用的且行之有效的方法之一。由于传统的X光机、Co-60探伤机的能量低，远远满足不了工业无损检验的需要。教材中主要介绍了电子直线、电子回旋和电子感应加速器。根据我本学期所学《加速器物理基础》课程和结合多方面了解到关于加速器的知识。本文只介绍电子感应加速器在无损检验中的应用。主要调查研究加速器探伤与

2、传统探伤法的优势。资料显示，运用电子感应加速器探伤技术方法主要有三种，辐射照相、辐射测量、图相显现。最后我将简要介绍辐射照相技术的原理和操作步骤。关键词加速器、福射探伤、一、电子感应加速器工作原理感应型加速器的基本原理是用随时间变化的磁通量产生涡旋电场来加速带电粒子。由电磁感应定律可知：如果磁感应强度随时间变化，就会感生出涡旋电场。涡旋电场的分布和大小分别由磁感应强度的空间分布及其随时间变化的速率决定。▽XE=-^-【6】dt符合一定条件的电子，被涡旋电场连续地加速，经过多次的累积得到较高的能量。如果在整个加速过程中，电子能绕涡旋电场运动达到百万圈

3、，那么即使每圈获得数十eV，但最终叠加后能达到数十MeVo设计的加速器为保证电子能加速到预定能量，必须对加速器磁通提出相应的要求。由〈〈加速器物理基础〉〉教材中推论出加速磁通变化量与电子能量的增加量的关系式：A卜——•AW=2^r>A/?【5】二、传统探伤方法的一些主要缺点我这里主要论述的几种工业上常用的探伤方法，以此对比说明电磁感应加速器探伤的优势。目前工业上使用的探伤方法有：磁力、超声波、X光机、Co-60y源。其中磁力探伤【3】方法不能区别缺损性质，只局限于检查表层外伤，厚度超过20mm时无效。而超声波探伤检查厚度虽然大，但是毫米以下的工件无

4、法检查。而且检查时对工件表面的光洁度要求较高（华中工学院俞加文调查各家工厂资料显示光洁度要求达到w4）。不能检查复杂工件的缺损形状。且与波平行的裂纹无法探测到。X光机的主要问题在于需要消耗大量的软片和化学药品，操作流程也很复杂。Co-60源的探伤技术没有太大的缺点，但是其防护要求高。我从国外很多资料调查到，不少国外工人因为对Co-60源的防护不当，例如Co-60源意外丢失，误伤到工人及其家人。其状况掺不忍睹。三、电子感应加速器探伤的主要优势采用电子感应加速器探伤有很多有点。首先，巾于它产生的的Y很硬，穿透能力很强，比如能量在31MeV的电子感应加速

5、器所产生的Y射线穿透力为2000V的X射线装置的10倍。这样对检查工件厚度大的缺损十分有效。其次，由于照射场较宽，所以探伤所需时间较短。第三，对检查的工件外形及其表面光洁度都没有特别的要求。并且能区别瑕疵的性质。具有很高的灵敏度。下面是我截取的几幅不同探伤技术得到的工件图片nhX射线Ir-189的丫射线Co-60的y射线电子感应加速器的y射线由上图我们不难看出，用电子感应加速器照相比其它几种探伤技术都要清晰得多。U!外工业探伤用电子感应加速器发展情况为了得到更为电子感应加速器在工业中应用的发展，我还调查研究了国外探伤用电子感应加速器。得到一些粗略的

6、结果，如上所说，由于电子感应加速器在工业应用中有很多的优势，在国外也得到了迅速的发展。但在不同的条件和不同的需要下设计制造了各种不同能量和不同结构形式的探伤用电子感应加速器，并在实际应用过程中总结出了能量与强度的要求，以及应该采用的形式。在此我简单叙述一下，实践证明，利用电子感应加速器的Y射线进行探伤，其伽马射线能量不是越高越好。例如在钢管厂探伤用电子感应加速器能量在20-25MeVm时，钢对伽马射线的吸收最小，而y射线所穿透的半厚度最大。对单能的Y射线来说，能量为9MeV的射线具有最大穿透能力，但由于感应加速器实际所产生的射线是多能谱的，因此组合

7、的穿透能力为最强时的能景为20-25MeV,当能景大于25MeV时，伽马射线在工件中会产生二次散射，其穿透能力比一次还要强。这样的探伤结果会使照片质量变坏。这就是目前世界各国大都采用20-25MeV范围的主要原因。五、具体应用实例…•-对石油钻井钻头进行无损探伤用25MeV电子感应加速器产生的初致辐射，对40个表面镶有金刚石的石油钻头进行了无损探伤，搞清了钻头的结构，并发现6个钻头有裂纹性缺陷。加速器探伤具有探伤厚度大（最大可达500mm）【3】、对工件表面光洁度无特殊要求、有较高的灵敏度（一般可达1%）、直观性好（能直接反映出工件内缺陷的形状及其

8、位置）等优点，适用于复合材料及不同密度材料组成的工件的探伤。实际上低能电子感应加速器无损探伤在工业上的应用非常普遍，特别是