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职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库 PAGE 14 《金属材料检测技术》课程 X射线机 一、X射线机的种类和特点 1．X射线机的分类 工业检测用的X射线机按照其结构、使用功能、工作频率及绝缘介质种类等可以分为以下几种： （1）按结构划分 1）携带式X射线机这是一种体积小、质量轻、便于携带、适用于高空和野外作业的X 射线机。它采用结构简单的半波自整流线路，X射线管和高压发生部分共同装在射线机头内，控制箱通过一根多芯的低压电缆将其连接在一起，其构成如图1所示。 图1 携带式X射线机结构图 2）移动式X射线机这是一种体积和质量都比较大，安装在移动小车上，用于固定或半固定场合使用的X射线机。它的高压发生部分（一般是两个对称的高压发生器）和X射线管是分开的，其间用高压电缆连接，为了提高工作效率，一般采用强制油循环冷却，其构成如图2所示。 图2 移动式X射线机结构图 （2）按使用性能划分 1）定向X射线机这是一种普及型、使用最多的X射线机，其机头产生的X射线辐射方向为40°左右的圆锥角，一般用于定向单张摄片。 2）周向X射线机这种X射线机产生的X射线束向360°方向辐射，主要用于大口径管道和容器环焊缝摄片。 3）管道爬行器这是为了解决很长的管道环焊缝摄片而设计生产的一种装在爬行装置上的X射线机。该机在管道内爬行时，用一根长电缆提供电力和传输控制信号，利用焊缝外放置的一个小同位素γ射源确定位置，使X射线机在管道内爬行到预定位置进行摄片。 （3）按频率划分 按供给X射线管高压部分交流电的频率划分，可分为工频（50?60Hz) X射线机、变频（300?800 Hz）X射线机以及恒频（约200Hz）X射线机。在同样电流、电压条件下，恒频机穿透能力最强、功耗最小、效率最高，变频机次之，工频机较差。 （4）按绝缘介质种类划分 可分为绝缘介质为变压器油的油绝缘X射线机和绝缘介质为SF6的气绝缘X射线机。 2．携带式X射线机的技术进展 携带式X射线机的技术发展主要在机头小型化、轻量化、操作自动化和使用可靠性等方面。 （1）射线机头的小型化和轻量化 用SF6气体代替变压器油，不仅大大减轻了绝缘介质的质量，而且由于SF6的绝缘性能优于变压器油，使得高压元件之间的绝缘距离缩短，从而减小了机头尺寸。 提高X射线管的工作频率，可减小变压器的铁心尺寸，使高压变压器的质量减轻，同时还提高了X射线管的输出强度。 在满足X射线机散射剂量的规定的前提下，对机头筒体、射线窗口等不同位置的屏蔽采用局部衬不同厚度的铅板的方法，亦可减轻机头质量。 缩小X射线管的尺寸，用金属陶瓷管代替玻璃管，并采用阳极接地电路，整机尺寸可相应缩小。 由于采取以上有效措施，变频和恒频气绝缘X射线机的机头质量比老式的工频油绝缘X射线机的机头质量可减轻1/3?1/2，而穿透能力却有所提高。 （2）提高操作自动化程度和使用可靠性将计算机技术应用于X射线机的操作，可进一步提高操作过程的自动化程度，如安装计算机操作系统，实现自动试机、间隙休息、按给定的曝光条件工作等多种功能。采用了语言报警提示，各部分工作参数用中文、数字和波形显示，并能一机通用，自动识别不同型号的射线机头等功能。此外，还研制了一种曝光计时器，即用一种外形尺寸为500mm*120mm*80mm的软垫电离器（后面有1mm厚的铅板防止背向散射的干扰），把它放在被检试件后面，紧靠暗袋，接受穿透工件后的X射线，产生相应的电信号达到规定量后，反馈到控制箱切断高压，从而有效地控制胶片接受的射线剂量，保证底片的黑度达到同一性。 二、X射线管 X射线管是X射线探伤机的核心部件，熟悉它的内部结构和技术性能，有助于检测人员正确使用和操作X射线探伤设备，延长其使用寿命。 1．普通X射线管的结构 普通X射线管的基本结构是一个真空度为1.33×10-4?1.33×10-5Pa（10-6?10-7mmHg）的二极管，由阴极（即灯丝）、阳极（即金属靶）和保持其真空度的玻璃外壳构成，如图3所示。 图3 X射线管示意图 1）阴极 X射线管的阴极是发射电子和聚集电子的部件，由发射电子的灯丝（一般用钨制作）聚集电子的凹面阴极头（用铜制作）组成。阴极形状可分为圆焦点和线焦点两大类：圆焦点阴极的灯丝绕成平面螺旋形，装在井式凹槽阴极头内；线焦点阴极的灯丝绕成螺旋管形，装在阴极头的条形槽内。如图4所示。 有的X射线管阴极头有两组灯丝，有的X射线管阴极头，有两组灯丝以适合不同的用途。 阴极的工作过程是：当阴极通电后，灯丝被加热、发射电子，阴极头上的电场将电子聚集成一束。在X射线管两端高压所建立的强电场作用下，电子飞向阳极，轰击耙面，产生X射线。 2）阳极 X射线管的阳极是产生X射线的部分，由阳极靶、阳极体和阳极罩三部分构成，如图5所示。 图4 X射线管的阴极