Sự phát triển của xã hội loài người phụ thuộc rất nhiều vào nền tảng công nghệ và các cấu trúc vật chất, có thể duy trì tính toàn vẹn trước các kích thích thay đổi môi trường. Bức xạ rất phong phú trong vũ trụ với một số loại có khả năng ion hóa các nguyên tử khác bằng cách tách các electron năng lượng lớn hơn trên mỗi lượng tử.

Chụp ảnh phóng xạ tia X (X-quang) đã được sử dụng như một công cụ để chụp ảnh cấu trúc kể từ khi William Röntgen phát hiện ra tia X vào năm 1895, ứng dụng nó trong chụp ảnh y tế và chụp ảnh công nghiệp. Kỹ thuật này được gọi là Chụp ảnh phóng xạ tia X hay chụp X-quang. Chụp X-quang là một trong những Kỹ thuật kiểm tra không phá hủy (NDT) đương đại được sử dụng để kiểm tra các cấu trúc kỹ thuật mà không có nguy cơ làm suy giảm tính toàn vẹn của cấu trúc. NDT liên quan đến việc truyền bức xạ điện từ ion hóa qua cấu trúc được quan sát và khi ghi lại trên Phim chụp X-quang để tìm các biến dạng và khuyết điểm của cấu trúc. Tính linh hoạt liên quan đến Phương pháp Kiểm tra NDT này được sử dụng rộng rãi trong tất cả các lĩnh vực của ngành công nghiệp, cho phép kiểm tra từ xa nhưng rất cụ thể, thúc đẩy khả năng kiểm tra cấu trúc theo thời gian thực trong các môi trường khắc nghiệt nhất.

Chụp X-quang là gì
Chụp X-quang (RT) là một trong những ứng dụng được sử dụng nhiều nhất trong Kỹ thuật, Kiến trúc, y học và an ninh trong số các lĩnh vực khác của công nghiệp và công nghệ. Phương pháp này bao gồm việc sử dụng bức xạ điện từ ion hóa (Tia X hoặc Tia Gamma) truyền qua đối tượng/cấu trúc được quan sát. Hình ảnh được ghi lại trên tấm phim được kiểm tra bằng cách sử dụng độ tối của hình ảnh làm chỉ thị về độ dày của vật thể và làm chỉ báo thành phần cùng với các biến thể trong hình ảnh cho thấy sự biến dạng và không liên tục trong cấu trúc.
Nguyên lý cơ bản
Tia X được Wilhelm Röntgen phát hiện vào năm 1895. Các sóng điện từ này có bước sóng ngắn với kích thước nhỏ hơn một trăm nanomet (nm). Tia Gamma được phát hiện vào năm 1900, bởi một nhà hóa học tên là Paul Villard. Việc cô lập Radium của Marie và Pierre Curie đã giúp khám phá này trở thành hiện thực. Sóng Gamma, giống như tia X, có bước sóng ngắn, bước sóng ngắn nhất trong quang phổ điện từ.

Tia X và tia Gamma không thể nhìn thấy bằng mắt người và không có điện tích hoặc khối lượng. Các trường tích điện từ và điện tích không ảnh hưởng đến đường đi của các sóng này và chúng di chuyển không dao động theo đường thẳng. Chúng cũng có bước sóng ngắn. Sức xuyên thấu của sóng tỷ lệ nghịch với bước sóng. Do đó, bước sóng càng ngắn thì sức xuyên thấu càng lớn. Khả năng này hỗ trợ phân tích toàn bộ cấu trúc bên trong của mẫu vật. Trong X-quang, mẫu vật được giữ hoặc đặt trên đường đi của sóng và được bao quanh bởi nguồn tia X hoặc tia Gamma và phim để chụp ảnh kết quả. Cường độ và độ rõ nét của hình ảnh được tạo ra phụ thuộc vào lượng bức xạ thâm nhập và đi qua mẫu vật đang nghiên cứu. Hình ảnh kết quả sáng hơn nếu phim tiếp xúc với bức xạ ít hơn, trong khi hình ảnh tối hơn khi phim tiếp xúc nhiều hơn.

Các loại nguồn bức xạ sử dụng chụp X quang là:
- Nguồn thông thường
- Thiết bị X-quang tiêu điểm vi mô
- Thiết bị X-quang tiêu điểm nano
- Linac Betatron Synchrotron
- Các nguồn đẳng hướng như Iridium 192, Cobalt 60, Thulium 170, Ytterbium 169, Caesium 137 và Selen 75.
Các loại thiết bị sử dụng trong X-quang:
- Phim chụp X-quang có kích thước hạt từ D4 đến D7
- Bộ khuếch đại hình ảnh chụp X-quang
- Vidicon có bản chất nhạy cảm với tia X.
- Màn hình huỳnh quang và thiết bị ghép nối tích điện.
- Tấm hình ảnh
- Tấm phẳng kỹ thuật số như Tấm Selenium vô định hình và Tấm Silicon vô định hình.
- Mảng diode tuyến tính.
Phần quan trọng trong Chụp X quang là độ tương phản của đối tượng, độ tương phản của phim và độ nét của hình ảnh. Các yếu tố này bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, chẳng hạn như:
- Năng lượng được sử dụng.
- Cường độ sóng
- Bức xạ tán xạ là do sự tương tác của các chùm tia với mẫu vật đang nghiên cứu.
- Kích thước điểm hội tụ
- Đặc điểm của đầu dò được sử dụng.
Khi tia X và tia Gamma đi qua một vật thể, chúng sẽ tương tác với các cấu trúc bên trong của vật thể và bị phân tán. Do đó, khi chiếu tia X hoặc tia Gamma qua mẫu vật và sử dụng máy dò, người vận hành có thể thu được hình ảnh của mẫu vật, với các cấu trúc bên trong và các biến dạng của nó. Hình ảnh này có bản chất hai chiều và có thể được suy ra bởi một người vận hành có kinh nghiệm, có thể quan sát các thay đổi về độ tương phản và thành phần của hình ảnh và đánh giá xem mẫu vật có khuyết tật hoặc biến dạng hay không. Do bản chất hai chiều của hình ảnh phim, khó có thể thu thập dữ liệu về các khuyết tật làm thay đổi độ dày của vật thể. Hình ảnh thu được cũng phụ thuộc rất nhiều vào hướng của các khuyết tật liên quan đến chùm tia bức xạ được áp dụng cho mẫu vật. Chất lượng chụp X quang có thể được đo bằng các thiết bị gọi là Chỉ số chất lượng hình ảnh (IQI). Thiết bị này đo mức độ thâm nhập của sóng vào mẫu vật và còn được gọi là máy đo độ xuyên thấu. Thiết bị này không hỗ trợ phát hiện khuyết tật mà thay vào đó được sử dụng để đo độ chính xác và độ nhạy của quy trình.
Chỉ báo chất lượng hình ảnh có hai loại là Chỉ báo chất lượng hình ảnh loại lỗ và Chỉ báo chất lượng hình ảnh dạng dây. Người vận hành cần cẩn thận khi sử dụng tia xuyên thấu ở bất kỳ bản chất nào vì chúng làm thay đổi bản chất hóa học của những thứ truyền qua. Điều này có thể đe dọa đến tính mạng của người vận hành và việc sử dụng cẩn thận các thiết bị bảo vệ như chì, bộ đồ chì và giày là bắt buộc.
Ưu điểm của Chụp X-quang
Không giống như nhiều NDT khác, các kỹ thuật RT khắc phục được những hạn chế chung và có khả năng kiểm tra cấu trúc bên trong của vật liệu và hình học phức tạp:
- Chụp X quang không giới hạn ở các đối tượng vật liệu cụ thể và do đó có thể được sử dụng cho nhiều loại vật liệu và nhiều ứng dụng.
- Không mất dữ liệu và nhu cầu suy luận kỹ lưỡng, sao chép tỉ mỉ dữ liệu kiểm tra.
- Dữ liệu thu được từ chụp X quang là vĩnh viễn, được biểu diễn trực quan và có thể được số hóa trực tiếp hoặc phát triển trên phim.
- Các tia chụp X quang như tia X và tia Gamma có bản chất xuyên thấu cao và có thể xâm nhập vào vật liệu, cung cấp hình ảnh rõ ràng về cấu trúc bên trong của vật liệu đang kiểm tra.
- Các lỗi chế tạo đôi khi phản ánh trên bề mặt vật liệu thường có thể bị nhiều Kỹ thuật NDT khác hiểu sai, vì kỹ thuật này không thể giải thích các khuyết tật bên trong và bên dưới bề mặt có thể khiến các khuyết tật xuất hiện dưới dạng các khuyết tật bề mặt nhỏ. Chụp X-quang có thể phát hiện chính xác các khuyết tật bên trong đồng thời cung cấp ý tưởng rõ ràng về bản chất, kích thước và độ sâu của biến dạng. Điều này làm cho quá trình phát hiện lỗi chế tạo trở nên đơn giản.
- Các điểm không liên tục trong cấu trúc của đối tượng kiểm tra có thể được phân tích bằng các kỹ thuật chụp X quang. Việc chuẩn bị bề mặt được bỏ qua trong quá trình kiểm tra chụp X quang và do đó quá trình này tiết kiệm thời gian. Độ chính xác do chụp X quang mang lại là hoàn hảo và phương pháp này có thể phát hiện ra những sai sót nhỏ.
Nhược điểm của Chụp X quang
Chụp X quang là kỹ thuật có độ nhạy cao và có thể mang lại nhiều lợi ích cho giai đoạn kiểm tra chất lượng và giai đoạn phân tích trung gian của quy trình sản xuất. Tuy nhiên, phương pháp này cũng giống như mọi kỹ thuật khoa học khác đều có những hạn chế có thể tránh hoặc giải quyết được hoặc không. Những hạn chế đó bao gồm:
Thiết bị chụp X quang bị giới hạn ở hướng mà sóng X quang bị cản trở. Điều này khiến việc tiếp cận các đối tượng có hình dạng phức tạp trở nên khó khăn.
Các mẫu chụp X-quang chỉ có thể được kiểm tra từ hai phía vì thiết bị trong chỉ có thể được sử dụng theo các hướng cụ thể. Các mẫu có khuyết tật hướng song song với bề mặt vật liệu và khuyết tật góc cạnh rất khó hoặc không có khả năng được phát hiện bằng X-quang.
Tia X và tia Gamma là các tia có khả năng xuyên thấu cực cao trong quang phổ điện từ. Các tia này có thể tương tác và xuyên qua quần áo, nhựa, mô người, v.v. Do đó, cần thực hiện các biện pháp để bảo vệ người vận hành và công nhân ở gần thiết bị phát tia X hoặc Gamma để đảm bảo an toàn cho họ. Việc không quan tâm đến các biện pháp như vậy có thể dẫn đến tổn thương lâu dài cho con người.
Thiết bị chụp X-quang được thiết kế để thực hiện phân tích bằng các sóng có độ xuyên thấu cao như tia X và tia Gamma, do đó thiết bị và thiết bị ngoại vi rất đắt tiền. Độ sâu của các chỉ định khó suy ra từ kết quả kiểm tra X quang. Tia X-quang va chạm phải được định hướng theo góc của các điểm không liên tục, điều này sẽ khiến kết quả kiểm tra không phát hiện ra các khuyết tật như vậy.
Từ khóa: chụp X-quang;
– CMD –