TEMAT: Badania radiologiczne

INSTYTUT TWIN

1 ZASADA METODY.

W badaniach radiologicznych wykorzystuje się promieniowanie X lub gamma. Fale elektromagnetyczne dla potrzeb radiologii mogą być wytwarzane przez aparaty rentgenowskie jako promienie X lub wysyłane jako promienie gamma przez substancje radioaktywne (izotopy promieniotwórcze).

Zasada metody radiologicznej jest następująca. Promieniowanie jonizujące przenika przez badany materiał doznając przy tym osłabienia w stopniu zależnym od grubości materiału oraz obecności wad (rys. 1).

Rys. 1 Schemat otrzymywania obrazu radiograficznego

Zmiany w natężeniu promieniowania jonizującego wykryć można za pomocą tzw. detektorów promieniowania. Najczęściej stosuje się jako detektory błony rentgenowskie, które doznają zaczernienia w stopniu zależnym od natężenia energii padającego na nie promieniowania. W takich przypadkach, gdy jako detektory promieniowania stosujemy błony, na których zarejestrowane zostaje natężenie promieniowania, mówimy o radiografii. Jeżeli jako promieniowanie jonizujące służą promienie X lub promienie gamma, a jako detektor promieniowania błony rentgenowskie, mówimy odpowiednio o radiografii rentgenowskiej lub izotopowej.

2. LAMPA RENTGENOWSKA.

Promienie rentgenowskie są wytwarzane w wyniku zderzenia rozpędzonych elektronów z materią. Elektrony emitowane są przez ciała gorące szczególnie w próżni, przy czym ilość wypromieniowanych elektronów zależy od temperatury i rodzaju materiału źródła promieniowania. Zjawisko to wykorzystane jest w lampie rentgenowskiej. Lampa rentgenowska składa się ze szklanej obudowy o wysokiej próżni. Na obu końcach podłużnej obudowy umieszczone są dwie elektrody. Jedna z nich zwana jest anodą druga katodą. Katoda składa się z włókna, które rozżarzone przez przepływający prąd o wartości kilku miliamperów, emituje elektrony. Przyłożenie dużego napięcia pomiędzy katodą i anodą powoduje przepływ i rozpędzanie elektronów, które bombardują anodę. Anoda wykonana jest zwykle w postaci bloku miedzianego, zakończonego płaszczyzną, nachyloną pod kątem 70º względem osi lampy. Na tę powierzchnię nałożona jest cienka płytka z wolframu lub innego trudno topliwego materiału, która tworzy tzw. tarczę. Energia elektronów które zostają nagle zatrzymane przez tarczę, zmienia się nagle w energię promieniowania X oraz ciepło. Im większa liczba atomowa materiału tarczy na którą padają elektrony oraz im większa prędkość elektronów tym większa będzie energia wytworzonego promieniowania X a tym samym
większa zdolność przenikania przez badane materiały. Budowa lampy rentgenowskiej została pokazana na rys. 2.

Rys. 2 Budowa lampy rentgenowskiej.

3. NIEOSTROŚĆ GEOMETRYCZNA.

Obraz radiograficzny jest cieniowym obrazem przedmiotu, względnie wady umieszczonej między źródłem promieniowania a błoną radiograficzną. Wzajemne ułożenie źródła, błony i przedmiotu oraz wymiary źródła decydują o ostrości obrazu. Jeżeli źródło promieniowania posiada skończone wymiary, wówczas obok cienia wady tworzą się półcienie (rys. 3).

Ze schematów przedstawionych na rys.3 wynika, że dla uzyskania jak najbardziej wiernego i ostrego obrazu na błonie rentgenowskiej należy spełnić następujące warunki:

• źródło promieniowania powinno mieć jak najmniejsze wymiary,

• źródło promieniowania powinno być jak najdalej oddalone od błony,

• przedmiot badany powinien być jak najbliżej błony,

• promieniowanie powinno być skierowane prostopadle do błony,

• płaszczyzny filmu i przedmiotu powinny być równoległe.

Zjawisko powstawania półcienia wywołanego skończonymi wymiarami źródła promieniowania oraz wzajemną odległością źródła, błony i przedmiotu nosi nazwę nieostrości geometrycznej (rys. 4).

Rys. 4 Nieostrość geometryczna

4. BŁONY RENTGENOWSKIE.

Błona radiograficzna składa się z siedmiu warstw (rys. 5). Elastyczne podłoże z trójoctanu celulozy lub poliestru pokryte jest z obu stron warstwą utwardzonej żelatyny, warstwa czułej na promieniowanie emulsji, składającej się głównie z zawiesiny drobnych kryształków halogenku srebra w żelatynie oraz bardzo cienkiej warstwy tzw. „substratu” zapewniającego przyleganie emulsji do podłoża.

Rys. 5 Budowa błony radiograficznej

Ogólnie błony można podzielić na:

• błony drobnoziarniste, o dużym kontraście, stosowane z metalowymi okładkami wzmacniającymi,

• błony zwykłe przeznaczone do bezpośredniego stosowania (tzn. bez okładek).

• Błony przeznaczone do stosowania z solnymi okładkami wzmacniającymi (zwanymi również okładkami fluoroscencyjnymi).

5. WYKRYWALNOŚĆ WAD.

Czułość metody radiograficznej zależy od szeregu czynników. Na ogół przyjmuje się, że za pomocą techniki radiograficznej wykrywa się różnicę grubości wynoszące ok. 2%. Głównymi czynnikami decydującymi o możliwości zarejestrowania wady na błonie są kontrast i ostrość zarysowania obrazu. Z kolei te dwie właściwości są zależne od wielu innych czynników przedstawionych w tabeli 1.

Tabela 1

6. WZORCE KONTROLNE.

Dla oceny jakości radiogramu stosuje się tzw. wzorce kontrolne, czyli wskaźniki jakości obrazu. Wzorce kontrolne wykonane w postaci szeregu cienkich drutów o różnych średnicach lub płytek o różnej grubości umieszcza się na przedmiocie po przeciwnej stronie błony i w położeniu możliwie najdalej odległym od środka padającej wiązki. Wskaźnikiem jakości radiogramu może być wymiar średnicy najmniejszego, widocznego na radiogramie pręcika, lub otworka, wyrażony w milimetrach albo w procentach grubości badanego materiału (rys. 6).

Rys. 6 Wzorce kontrolne

Wzorce kontrolne można podzielić na:

• pręcikowe, składające się z szeregu pręcików o różnej grubości umieszczonych w okładce z gumy.

• wzorce schodkowo-otworkowe wykonane w postaci płytek o stałej lub zmiennej grubości z otworkami lub bez nich,

• wzorce schodkowe z numerami oznaczającymi poszczególne schodki.

7. ZASTOSOWANIE.

Najbardziej powszechnym zastosowaniem radiografii przemysłowej jest badanie złącz spawanych i odlewów. Sposoby wykonywania i wymagania przy radiograficznej kontroli odlewów ustalone są normami państwowymi. Norma PN-68/M-69770 podaje wytyczne wykonywania radiogramów, służących do oceny jakości złącz spawanych. Norma zawiera nazwy i określenia nazw, ponadto podaje klasyfikacje metod badania spoin. Schematy badania ilustrujące poszczególne metody podano na rys.7.

8. TECHNIKI SPECJALNE.

Zastosowanie metod radiologicznych nie ogranicza się jedynie do rejestracji natężenia promieniowania jonizującego za pomocą błony radiograficznej. Obok pewnych odmian metod radiograficznych jak technika warstwowa, stereografia, stosowane są metody: fluoroskopowa, mikroradiograficzna, kseroradiograficzna, radiografia błyskowa, radiografia elektronowa. Do radiograficznych metod badania materiałów zalicz się również badania oparte na pomiarze dyfrakcji elektronów.

Rys. 7 Schematy badań radiograficznych

Część praktyczna I

Nr 052-lokalny brak stopienia pomiędzy warstwami spoin „przyklejenia międzywarstwowe” Cb

Nr 127-podtopienie grani (5011) Fd

Nr 30-łańcuch pęcherzy (2014) Ac

Nr 25-łańcuch pęcherzy (2014) Ac

Nr 59-przyklejenie międzywarstwowe (40R)Cb

Nr 130-brak przetopu spoiny jednostr. Db

Nr 047-podtopienie grani Fd

Nr 268-gniazda pęcherzy Ad

Nr 53-przyklejenie międzywarsteowe Cb,podtopienie grani

Nr 126-brak przetopu spoiny-jednostr. (402)

Nr 1234-brak przetopu spoiny (402)

Nr 190-łańcuch pęcherzy.

Część praktyczna II

Nr 380-lokalne skupiska kulistych pęcherzy

Nr -nierówności lica,skupisko pęcherzy

Nr 10-brak przetopu spoiny,gniazdo pęcherzy

Nr 170-przyklejenie międzywarstwowe,pęcherze kuliste

Nr 213-gniazda pęcherzy,pęcherz kanalikowy,żużelki

Nr 05-gniazda pęcherzy,wklęśnięcie lica

Nr 06-łańcuch pęcherzy

Nr 27-gniazdo pęcherzy,łańcuch pęcherzy,wklęśnięcie lica

Nr 261-intensywne gniazdo pęcherzy

Nr 408-podtopienie grani,gniazda pęcherzy

Nr 03-łańcuch pęcherzy,miejscowe wklęśnięcie lica

Wnioski.

Przy ocenie zdjęć radiologicznych,a co za tym idzie,identyfikacji ewentualnych wad w badanym materiale,bardzo dużą rolę odgrywa doświadczenie osoby przeprowadzającej daną ocenę.W związku z tym wyniki przeprowadzonych przez nas badań mogą być nieprawidłowe ze względu na błędną identyfikację wad wynikającą z małego doświadczenia.

---