Ngay từ khi ra đời các kỹ thuật chụp X-quang trong kiểm tra không phá hủy (NDT), các nhà chế tạo đã luôn hướng đến việc nâng cấp các máy chụp X-quang để có kết quả hỉnh ảnh với nhiều thông tin chi tiết thu được hơn nữa. Trong kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ, khi hình ảnh rõ ràng với độ chi tiết tốt là điều tối quan trọng, thì yếu tố giới hạn – dạng hình học của kỹ thuật thường vượt quá khả năng phân giải của phim. Với kỹ thuật chụp X-quang vi tiêu điểm (Micro-Focus X-Radiography), sự thiếu sắc nét về mặt hình học này gần như bị loại bỏ và kỹ thuật này cải thiện kết quả chụp ảnh đáng kể.
Hệ thống chụp X-quang vi tiêu điểm được sử dụng để kiểm tra bảng mạch
Lợi ích chính của Chụp X-quang Vi Tiêu Điểm
Độ sắc nét của chụp X-quang vi tiêu điểm là lợi ích chính mà kỹ thuật này mang lại. Mức độ sắc nét thu được từ ảnh chụp X-quang được xác định bởi kích thước tiêu điểm của ống phát tia X. Kích thước hình chiếu của tiêu điểm lên bề mặt vuông góc với trục của chùm tia X được gọi là “kích thước tiêu điểm hiệu dụng” hay “kích thước tiêu điểm”. Tiêu điểm này phải càng nhỏ càng tốt để đạt được độ sắc nét tối đa cho ảnh chụp X-quang. Kích thước điểm bị chi phối bởi kích thước của tiêu điểm và giá trị của góc chiếu.
Kích thước điểm được điều chỉnh bởi kích thước của tiêu điểm và giá trị của góc chiếu
Các ống phát tia X thông thường cho kích thước tiêu điểm hiệu quả trong khoảng từ 4 x 4 mm xuống đến 1 x 1 mm. Bên cạnh đó vẫn có các ống tiêu cự tốt có kích thước điểm tiêu cự từ 0,5 x 0,5 mm đến đường kính 50 micromet. Dưới kích thước này, theo quy ước, các ống có tiêu điểm có đường kính từ 50 micromet trở xuống được gọi là “ống phát tia X tiêu điểm vi mô” hay “ống phát tia X vi tiêu điểm”.
Chụp X-quang Thông thường so với Chụp X-quang Vi Tiêu Điểm
Sự khác biệt về độ sắc nét giữa chụp X-quang thông thường và chụp X-quang vi tiêu điểm có thể được chỉ ra bằng cách xem xét kết quả đánh giá thực tế, cụ thể: Một ống phát tia X thông thường có kích thước tiêu điểm 1,5 mm, ở khoảng cách từ phim đến tiêu điểm là 780 mm và khoảng cách vật thể với phim là 20 mm sẽ có độ mờ nét là 0,038 mm. Sử dụng ống tiêu cự vi mô với kích thước điểm tiêu cự 15 micromet, cách thiết lập tương tự sẽ có độ mờ nét là 0,00038 mm.
Điều này có nghĩa là hình ảnh tiêu cự vi mô có thể được phóng đại lên đến 50 lần, trong khi vẫn có độ nét tốt hơn so với ảnh chụp bằng ống phát tia X 1,5 mm thông thường. Ở độ phóng đại x50 trong thiết lập ở trên, độ mờ hình học khi sử dụng ống tiêu cự vi mô vẫn chỉ là 0,019 mm, bằng một nửa so với ống 1,5 mm thông thường không phóng đại.
Khi thực hiện kỹ thuật phim chụp X-quang vi tiêu điểm, việc căn chỉnh các thành phần là rất quan trọng và do đó việc thiết lập mất nhiều thời gian hơn. Thời gian chụp có thể thay đổi từ 2 đến 15 phút với thời gian bổ sung cần thiết để xử lý phim. Thông thường thiết lập ban đầu được thực hiện bằng kỹ thuật thời gian thực.
Phương pháp thời gian thực
Với phương pháp thời gian thực, phim được sử dụng trong chụp X-quang thông thường được thay thế bằng màn hình huỳnh quang và bộ tăng cường điện tử giúp chuyển đổi tia X thành hình ảnh có thể nhìn thấy được. Thời gian đánh giá có thể từ 15 giây đến vài phút tùy thuộc vào mức độ phức tạp của chi tiết chụp.
Sử dụng phương pháp thời gian thực, phim được sử dụng trong chụp X-quang thông thường được thay thế bằng màn hình huỳnh quang và bộ tăng cường hình ảnh điện tử giúp chuyển đổi tia X thành hình ảnh trực quan
Hình ảnh và Nâng cao chất lượng Hình ảnh
Hình ảnh có thể được nâng cao chất lượng và in ra dưới dạng bản cứng, hoặc có thể được ghi trên băng hoặc đĩa. Tính năng nâng cao hình ảnh cải thiện chất lượng hình ảnh bằng cách lấy khung hình trung bình, thực hiện các thao tác làm sắc nét cạnh và điều chỉnh độ sáng và độ tương phản. Các khung hình riêng lẻ có thể được lấy trực tiếp hoặc từ băng video để phân tích thêm.
Các ứng dụng Chụp X-quang Vi Tiêu Điểm
Phạm vi ứng dụng của chụp X quang vi tiêu điểm rất đa dạng và vẫn luôn phát triển. Một số ứng dụng hiện có bao gồm:
– Kiểm tra mối nối hàn trên bảng mạch in;
– Kiểm tra các mối liên kết chết và liên kết dây trên mạch tích hợp;
– Kiểm tra các thành phần cơ điện như cảm biến, rơ-le, cầu chì và dây,… xem có đoản mạch hoặc thiếu chi tiết không, đặc biệt khi các bộ phận này được bọc kín;
– Kiểm tra các bộ phận chủ động và thụ động, các cụm phụ điện tử và các mô-đun hỗn hợp;
– Kiểm tra chất dẻo, vật liệu gốm, hợp kim nhẹ và thép để tìm tạp chất, độ xốp và khuyết tật của vật liệu;
– Kiểm tra các mẫu trong phòng thí nghiệm y học thực nghiệm, sinh học và khoa học pháp y.
Ứng dụng được thực hiện thường xuyên tại các phòng thí nghiệm hiện nay là kiểm tra NDT các bộ phận quan trọng trong ngành hàng không vũ trụ, sản xuất điện và ô tô. Kết quả thu được từ kỹ thuật này đã được chứng minh là cực kỳ hữu ích. Ngoài ra, kỹ thuật này còn được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực kinh tế-xã hội khác, cụ thể:
– Ứng dụng trong phát triển lúa mì: Phương pháp thông thường được sử dụng để dự đoán năng suất cây trồng từ một dòng lúa mì cụ thể là trồng lúa mì từ hạt giống đến khi trưởng thành, sau đó chia nhỏ và đếm số lượng hạt trong mỗi lứa. Thay vào đó, bằng cách sử dụng thiết bị chụp X-quang vi tiêu điểm, các kỹ thuật viên có thể phóng to hình ảnh chụp X-quang của tai lúa mì mà không có bất kỳ ảnh hưởng nào đến lúa, và sau đó có thể đếm các hạt lúa mì trước vài tuần khi lúa mì chín hoàn toàn. Điều này đã hỗ trợ rất nhiều trong việc giảm thời gian cần thiết cho các dự án nghiên cứu phát triển lúa.
– Kiểm tra độ an toàn của đồ chơi mềm: Hiệu quả về mặt chi phí là một lợi ích khác của kỹ thuật chụp X quang vi tiêu điểm theo thời gian thực. Thực tế đã được chứng minh mới đây khi kỹ thuật này mang lại hiệu quả trong các khâu xuất nhập khẩu đồ chơi mềm. Chụp X quang vi tiêu điểm có thể phát hiện mọi vật thể kim loại bên trong đồ chơi mềm như thú bông một cách nhanh chóng và tiết kiệm chi phí thay vì sử dụng các thiết bị dò kim loại thông dụng. Với các quy định nghiêm ngặt hiện nay, các nhà nhập khẩu có thể phải đối mặt với việc trả lại toàn bộ hàng hóa khi phát hiện các dị vật gây mất an toàn cho trẻ em trong đồ chơi mềm. Điều này sẽ làm tổn hại nghiêm trọng về mặt kinh tế cũng như các vấn đề liên quan đến bảo vệ người tiêu dung khác. Đồ chơi mềm được đặt trên một bàn điều khiển xoay và được quét toàn bộ. Kết quả được ghi lại để xác định các mảnh kim loại nằm bên trong và từ đó có thể tiến hành loại bỏ nhanh chóng và đơn giản.
– Kiểm tra các bộ phận động cơ: Một trong những lĩnh vực chính mà phương pháp chụp X-quang vi tiêu điểm đang được sử dụng là sản xuất cánh tuabin động cơ khí. Do sự phát triển không ngừng hiện nay, các loại các vật liệu chế tạo cánh tuabin ngày càng được nâng cấp với yêu cầu hoạt động ở nhiệt độ và áp suất cao, chụp X quang vi tiêu điểm trở thành công cụ kiểm tra mang lại rất nhiều giá trị to lớn. Khả năng của kỹ thuật này là có thể phóng đại hình ảnh mà không làm mất độ nét, rất hữu ích trong việc xem xét cấu trúc hạt của vật liệu trong các cánh tuabin với độ xốp và co rút siêu nhỏ mà không thể phát hiện được bằng kỹ thuật chụp X-quang thông thường.
Từ khóa: X-quang vi tiêu điểm; tiêu điểm vi mô; NDT; chụp ảnh phóng xạ
– CMD&DND –
