Kiểm tra và giải đoán khuyết tật một số vật liệu kim loại trong sản phẩm công nghiệp bằng phương pháp chụp ảnh phóng xạ tia X

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
------------------------




PHẠM QUANG TUYẾN





KIỂM TRA VÀ GIẢI ĐOÁN KHUYẾT TẬT MỘT SỐ VẬT LIỆU
KIM LOẠI TRONG SẢN PHẨM CÔNG NGHIỆP BẰNG PHƯƠNG
PHÁP CHỤP ẢNH PHÓNG XẠ TIA-X


Chuyên ngành: Vật lý nguyên tử, hạt nhân và năng lượng cao
Mã số
:
60.44.05






LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. NGUYỄN VĂN HÙNG








THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - 2010
THƯ
VIỆN
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt
ASME
American Society of Mechanical
Engineer
Hiệp hội kỹ sư cơ khí Hoa Kỳ
ASTM
American Society for Testing and
Materials
Hiệp hội kiểm tra và vật liệu Hoa Kỳ
BS British Standard Tiêu chuẩn Anh
DIN Dentsche Industrie Norm Tiêu chuẩn công nghiệp Đức
DWDI Double Wall Double Image Hai thành hai ảnh
DWSI Double Wall Single Image Hai thành một ảnh
FFD Focus to Film Distance
Khoảng cách từ tiêu điểm phát bức xạ

đến phim
IAEA International Atomic Energy Agency
Cơ quan Năng Lượng nguyên tử quốc
tế
IQI Image Quality Indicator Vật chỉ thị chất lượng ảnh
ISO International Standards Organization Hệ thống tiêu chuẩn quốc tế
JIS Japanese Industrial Standard Tiêu chuẩn công nghiệp Nhật Bản
NDT Non-destructive Testing Kiểm tra không phá hủy
OD Outer Diameter Đường kính ngoài
OFD Object to Film Distance Khoảng cách từ mẫu vật đến phim
SFD Source to Film Distance Khoảng cách từ nguồn đến phim
SWSI Single Wall Single Image Một thành một ảnh
RT Radioghaphy Testing Chụp ảnh phóng xạ
HVT Half Value Thicknees Bề dày làm yếu một nửa
TVT Ten Value Thicknees Bề dày làm yếu một phần mười
LỜI CAM ĐOAN
---o0o---

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu do tôi thực hiện, không lấy kết quả của người khác
hoặc nhờ người khác làm giúp. Nếu có gì vi phạm, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm.

Người cam đoan


Phạm Quang Tuyến
LỜI MỞ ĐẦU
------ oOo ------
Việt Nam đang trong giai đoạn tiến lên công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Chúng ta
đang xây dựng một nền công nghiệp hiện đại như một tiền đề để đưa Việt Nam trở thành một quốc
gia phát triển. Một nền công nghiệp được xem là mạnh, là hiện đại chỉ khi nó tạo ra được các sản

phẩm công nghiệp với chất lượng tốt. Để có được một sản phẩm công nghiệp với chất lượng tốt
nhất, ngoài các công đoạn thiết kế và gia công thì kiểm tra chất lượng sản phẩm là một công đoạn
rất quan trọng.
Ngày nay, với sự phát triển của khoa học công nghệ thì có rất nhiều phương pháp khác nhau
để đánh giá chất lượng của một sản phẩm hoặc một chi tiết sản phẩm công nghiệp. Một trong những
phương pháp đó là ứng dụng bức xạ trong kiểm tra sản phẩm công nghiệp.
Chụp ảnh phóng xạ (Radiography Testing - RT) là một trong những phương pháp kiểm tra
không phá hủy (Non-Destructive Testing - NDT). Nó là phương pháp rất hữu ích để đảm bảo cho sự
hoạt động tin cậy của thiết bị và các cụm chi tiết ở bất kì một sản phẩm công nghiệp nào. Nó hữu
dụng bởi tính đa dạng và linh hoạt, không làm thay đổi hình dạng và cấu trúc của mẫu vật cần kiểm
tra. Các sản phẩm cơ khí ở cả hai giai đoạn sản xuất và sử dụng qua phương pháp kiểm tra này có
thể loại bỏ khi không đạt chất lượng yêu cầu. Kiểm tra các khuyết tật xuất hiện trong quá trình sử
dụng để tránh rủi ro tai nạn xảy ra do chính các khuyết tật này.
Xuất phát từ thực tế đó, luận văn này muốn đề cập nghiên cứu thực nghiệm một phương pháp
kiểm tra NDT bằng chụp ảnh phóng xạ với máy phát tia-X công nghiệp “RF-200EGM” hiện đang
có tại Trung tâm đào tạo – Viện Nghiên cứu hạt nhân (Đà Lạt) để kiểm tra, giải đoán khuyết tật hàn
của một số vật liệu kim loại có cấu hình phức tạp khác nhau (dạng hình ống tròn và chữ T – là
những dạng mẫu vật cần kiểm tra thường gặp nhưng phức tạp hơn dạng tấm phẳng) trong các sản
phẩm công nghiệp. Ngoài ra, sau một thời gian hoạt động thì kích thước bia hiệu dụng của đầu phát
tia-X trong máy “RF-200EGM” có thay đổi theo hướng giảm đi, nên việc khảo sát lại để có được
kích thước chính xác hiện nay là việc làm cần thiết trong nội dung của luận văn này.
Tôi xin chân thành cám ơn TS. Nguyễn Văn Hùng, Giám đốc Trung tâm đào tạo - Viện
Nghiên cứu nạt nhân, là người trực tiếp hướng dẫn khoa học cho đề tài một cách tận tình, chu đáo
và có khoa học.
Tôi cũng xin chân thành cám ơn ThS. Nguyễn Minh Xuân, nghiên cứu viên thuộc Trung tâm
Đào tạo - Viện Nghiên cứu Hạt nhân Đà Lạt và những cán bộ, nhân viên thuộc Trung tâm đã trực
tiếp chỉ bảo những vấn đề mà bản thân tôi vướng mắc khi thực hiện luận văn này.
Người thực hiện
Phạm Quang Tuyến
Chương 1: CƠ SỞ VẬT LÝ CỦA PHƯƠNG PHÁP CHỤP ẢNH PHÓNG XẠ BẰNG

TIA-X
1.1 Những nguyên lý cơ bản của kiểm tra không phá hủy

1.1.1 Định nghĩa và tầm quan trọng của phương pháp NDT
 Định nghĩa và bản chất của NDT.
Kiểm tra không phá hủy (NDT) là sử dụng các phương pháp vật lý để kiểm tra các khuyết tật
bên trong cấu trúc của các vật liệu, các sản phẩm, các chi tiết máy,... mà không làm tổn hại đến khả
năng hoạt động sau này của chúng.
 Tầm quan trọng của NDT .
Phương pháp này đóng một vai trò quan trọng trong việc kiểm tra chất lượng sản phẩm và
trong các công đoạn của quá trình chế tạo một sản phẩm. Sử dụng các phương pháp NDT trong các
công đoạn của quá trình sản xuất mang lại một số hiệu quả sau:
- Làm tăng mức độ an toàn và tin cậy của sản phẩm khi làm việc. Làm giảm giá thành sản phẩm
bởi sự giảm phế liệu và bảo toàn vật liệu, công lao động và năng lượng.
- Nó làm tăng danh tiếng cho nhà sản xuất.
- NDT cũng được sử dụng rộng rãi trong việc xác định hoặc định kì chất lượng của các thiết bị,
máy móc và các công trình trong quá trình vận hành. Điều này không những làm tăng độ an toàn
trong quá trình làm việc, mà còn giảm thiểu được bất kì những trục trặc nào làm cho thiết bị ngưng
hoạt động.
1.1.2 Các phương pháp NDT
Những phương pháp NDT có từ đơn giản đến phức tạp. Những phương pháp NDT được chia
thành từng nhóm theo những mục đích sử dụng khác nhau đó là:
- Phương pháp kiểm tra bằng mắt hay còn gọi là phương pháp quang học (Visual Testing -
VT);
- Phương pháp kiểm tra bằng chất thấm lỏng (Liquiq Penetrant Testing – PT);
- Phương pháp kiểm tra bằng bột từ (Magnetic Particle Testing – MT);
- Phương pháp kiểm tra bằng dòng điện xoáy (Eddy Current Testing – ET);
- Phương pháp kiểm tra bằng siêu âm (Ultrasonic Testing – UT);
- Phương pháp kiểm tra bằng chụp ảnh bức xạ (Radiography Testing – RT).
Nhóm còn lại chỉ được dùng trong những ứng dụng đặc biệt và do đó chúng có những hạn chế

trong việc sử dụng. Trong các phương pháp trên thì phương pháp kiểm tra bằng chụp ảnh phóng xạ
(RT) là một lĩnh vực ứng dụng của kỹ thuật vật lý hạt nhân hiện đang phát triển rất mạnh mẽ trong
công nghiệp.
1.1.3 Phương pháp chụp ảnh phóng xạ (RT).
Phương pháp kiểm tra bằng chụp ảnh phóng xạ được dùng để xác định khuyết tật bên trong của
nhiều loại vật liệu và có cấu hình khác nhau. Một phim chụp ảnh phóng xạ thích hợp được đặt phía
sau vật kiểm tra và được chiếu bởi một chùm tia-X hoặc tia γ đi qua nó. Cường độ của chùm tia-X
và tia γ khi đi qua vật thể tùy theo cấu trúc của vật thể mà có sự thay đổi và như vậy sau khi rửa
phim đã chụp sẽ hiện ra hình ảnh bóng, đó là ảnh chụp phóng xạ của sản phẩm. Sau đó phim được
giải đoán để có được những thông tin về khuyết tật bên trong sản phẩm. Phương pháp này được
dùng rộng rãi cho tất cả các loại sản phẩm như vật rèn, đúc và hàn.
Bằng sự định hướng chính xác, các khuyết tật mỏng, nhỏ cũng có thể phát hiện được từ
phương pháp chụp ảnh phóng xạ. Nó cũng phù hợp cho việc phát hiện những thay đổi trong các
phép đo bề dày thành vật liệu, xác định vị trí hoặc các khuyết tật ẩn chứa trong các phần lắp ráp.
Thuận lợi cơ bản của việc ứng dụng bức xạ trong NDT nảy sinh từ thực tế là có thể kiểm tra các vật
thể với kích thước hay dạng hình cầu có đường kính cỡ micromet tới những vật có kích thước khổng
lồ hoặc kiểm tra cấu trúc các bộ phận trong các nhà máy. Ngoài ra nó còn có khả năng ứng dụng
cho nhiều vật liệu khác nhau mà không cần bất kì một sự chuẩn bị trước nào đối với bề mặt mẫu
vật. Trở ngại chính của chụp ảnh phóng xạ là sự nguy hiểm cho các nhân viên vận hành bị chiếu xạ
có thể gây nguy hại cho các mô cơ thể. Do đó cần yêu cầu một sự vận hành chính xác và thái độ
nghiêm túc cao trong quá trình làm việc.
1.1.4 An toàn bức xạ cho nhân viên.
1.1.4.1 Đánh giá về an toàn bức xạ.
Sự nguy hiểm của bức xạ khi các nhân viên vận hành chiếu xạ trong quá trình chụp ảnh phóng
xạ có thể gây nguy hại cho các mô của cơ thể. Do đó nó đòi hỏi sự hiểu biết về an toàn bức xạ, sự
vận hành chính xác và thái độ nghiêm túc cao của nhân viên trong quá trình làm việc. Mục đích cơ
bản về hiểu biết an toàn bức xạ là đảm bảo an toàn cho bản thân, những người xung quanh và duy
trì sức khỏe cho nhân viên sau khi làm việc. Vấn đề quan trọng cần được xem xét trong kiểm tra
bằng phương pháp chụp ảnh phóng xạ đó chính là có thể những rủi ro gây hiệu ứng sinh học có hại
cho cơ thể người. Hai vấn đề chính của an toàn trong chụp ảnh phóng xạ là kiểm soát liều bức xạ và

bảo vệ con người. Những định nghĩa, khái niệm, đơn vị cơ bản về an toàn bức xạ được khái quát
như sau.
1.1.4.2 Các đại lượng và đơn vị đo lường trong an toàn bức xạ.
Liều bức xạ là đại lượng đánh giá khả năng ion hóa trong một đơn vị khối lượng môi trường
vật chất đã cho. Tác dụng của bức xạ lên cơ thể con người phụ thuộc vào hai yếu tố là cường độ và
loại bức xạ. Các đại lượng và đơn vị đo lường được dùng trong an toàn bức xạ là:
- Hoạt độ phóng xạ (A) là số phân rã (N) trong một đơn vị thời gian (t).
dt
dN
A 
(1.1)
Đơn vị là Becquerel (Bq), 1Bq bằng một phân rã trong một giây (dps). Đơn vị cũ là Curie (Ci), 1Ci
= 3,7*10
10
Bq.
- Liều chiếu (X) là đại lượng được tính bằng số lượng ion hóa (Q) trong một khối lượng không
khí (m) gây bởi bức xạ photon.
dm
dQ
X 
(1.2)
Đơn vị đo là Coulomb/kg (C/kg), đơn vị cũ là Roentgen (R), 1R =2,58*10
-4
C/kg.
Suất liều chiếu là liều chiếu trong một đơn vị thời gian.
- Liều hấp thụ (D) là năng lượng trung bình (E) mà bức xạ truyền cho vật chất ở trong một thể
tích nguyên tố chia cho khối lượng (m) của vật chất chứa trong thể tích đó.
dm
dE
D 

(1.3)
Đơn vị mới của liều hấp thụ là: Gray (Gy) hay Jun/kg (J/kg), đơn vị cũ là Rad, 1 Gy = 100 rad.
Suất liều hấp thụ là liều hấp thụ trong 1 đơn vị thời gian.

- Do cùng một liều hấp thụ như nhau của các loại bức xạ có thể gây ra các hiệu ứng sinh học
khác nhau (Xem chi tiết ở Phụ lục 1), nên người ta đưa ra khái niệm liều tương đương. Liều tương
đương (H
T,R
) bằng liều hấp thụ nhân với một hệ số đánh giá sự truyền năng lượng của từng loại bức
xạ vào mô gọi là trọng số bức xạ (W
R
).
H
T,R
= D
T,R
* W
R
(1.4)
Một số giá trị trọng số bức xạ (W
R
) được cho trong Bảng 1.1.
Bảng 1.1: Trọng số bức xạ (W
R
) ứng với các loại bức xạ khác nhau

Loại bức xạ và khoảng năng lượng W
R

1 Tia gamma (photon) và điện tử với mọi năng lượng (trừ điện tử

Auger).
1
2 Proton và các proton giật lùi có năng lượng > 2MeV 5
3 Alpha, mảnh phân hạch, hạt nhân nặng 20
4 Neutron: E < 10 keV
10 - 100 keV
100 - 2 MeV
2 - 20 MeV
> 20 MeV
5
10
20
10
5
Đơn vị của liều tương đương là Sievert (Sv), đơn vị cũ: Rem, 1 Sv = 100 Rem.
Suất liều tương đương là liều tương đương tính trong một đơn vị thời gian.
- Liều hiệu dụng (E) là tích của liều tương đương với trọng số mô (W
T
). Liều hiệu dụng chính là liều
được tính cho toàn cơ thể.
E = ∑
T
E
T
= ∑
T
W
T
= ∑
T

W
T
∑
R
D
T,R
W
R
(1.5)
Các trọng số mô đặc trưng cho cơ quan (mô) trong cơ thể được cho ở Bảng 1.2
Bảng 1.2: Trọng số mô (W
T
) ứng với các cơ quan trong cơ thể

Cơ quan (mô) W
T
Cơ quan (mô) W
T

Thận
Tủy xương
Phổi
Dạ dày
Ruột kết
Thực quản
Bọng đái
0,20
0,12
0,12
0,12

0,12
0,05
0,05

Vú
Gan
Tuyến giáp
Da
Mặt xương
Còn lại
0,05
0,05
0,05
0,01
0,01
0,005
Suất liều hiệu dụng là liều hiệu dụng tính trong một đơn vị thời gian.
- Liều giới hạn là giá trị về độ lớn của liều được quy định trong Quy phạm TCVN 6866: 2001
cho từng đối tượng (nhân viên bức xạ, dân chúng, học viên ...). Trong quá trình làm việc với bức xạ
thì từng đối tượng đó không được chịu vượt quá giá trị liều (giới hạn) quy định.
1.1.4.3 Giới hạn sự chiếu xạ.
Dựa vào những nghiên cứu khác nhau, Ủy ban quốc tế về bảo vệ chống bức xạ (ICRP) đã đưa
ra các yêu cầu sau:
 Chỉ được tiếp xúc với bức xạ khi cần thiết.
 Giảm liều chiếu tới mức thấp nhất có thể chấp nhận được (Qui tắc ALARA).
 Liều giới hạn cho nhân viên bức xạ (trong trường hợp bình thường): Liều hiệu dụng trong 1
năm (lấy trung bình trong 5 năm liên tiếp) không vượt quá 20mSv, trong từng năm riêng lẻ không
vượt quá 50mSv. Điều này có nghĩa là liều hiệu dụng cho từng giờ làm việc có tiếp xúc với nguồn
của nhân viên bức xạ là 10μSv/h; liều tương đương đối với thủy tinh thể của mắt không vượt quá
150mSv/năm; liều tương đương đối với tay, chân và da không vượt quá 500mSv/năm.

 Liều giới hạn cho nhân viên bức xạ trong trường hợp khắc phục tai nạn sự cố (ngoại trừ hành
động cứu mạng): Dưới 2 lần mức liều giới hạn năm (dưới 40mSv).
 Liều giới hạn cho nhân viên bức xạ trong trường hợp khắc phục tai nạn sự cố (tính đến hành
động cứu mạng): Dưới 10 lần mức liều giới hạn năm (dưới 200mSv), có thể nhận liều xấp xỉ hoặc
vượt quá 10 lần mức liều giới hạn năm (≥200mSv) nhưng chỉ áp dụng nếu lợi ích đem lại cho người
khác lớn hơn hẳn so với nguy hiểm riêng của chính mình.
 Liều giới hạn đối với người học viên trẻ và sinh viên (từ 16 đến 18 tuổi): Liều hiệu dụng là
6mSv/năm; liều tương đương đối với thủy tinh thể của mắt là 50mSv/ năm; liều tương đương đối
với tay, chân và da là 150mSv/năm.
 Liều giới hạn đối với dân chúng: Liều hiệu dụng là 1mSv/năm; liều tương đương đối với
thủy tinh thể của mắt là 15mSv/năm; liều tương đương đối với da là 50mSv/năm. Với người săn sóc
và khách thăm bệnh nhân: Người lớn là 5mSv và trẻ em là 1mSv trong suốt thời kỳ bệnh nhân làm
xét nghiệm hoặc điều trị.
 Liều tương đương cá nhân khi có sự cố: Có thể cho phép chịu tới 2 lần liều trong một vụ việc
nhưng sau đó phải giảm liều sao cho sau 5 năm tổng liều tích lũy lại phù hợp với công thức D =
20*(N - 18); trong đó D là liều chiếu tính bằng mSv, N là tuổi tính bằng năm.
1.1.4.4 Các phương pháp kiểm soát sự chiếu xạ
Trong chụp ảnh, việc kiểm soát sự chiếu xạ là một yêu cầu không thể bỏ qua. Sau đây là 3 cách
cơ bản để kiểm soát sự chiếu xạ:
 Thời gian: Không ở gần nguồn bức xạ lâu hơn một chút nào nếu không cần thiết. Giảm thời
gian tiếp xúc bằng cách thao tác chính xác, đúng quy trình kỹ thuật, tuân thủ quy tắc an toàn.
 Khoảng cách: Ở khoảng cách xa nguồn nhất có thể được. Sự suy giảm cường độ bức xạ tỉ lệ
nghịch với bình phương khoảng cách nên khi lắp đặt thiết bị và thủ tục vận hành phải tính đến thông
số này.
 Che chắn bảo vệ: Một cách quan trọng để giảm liều là đặt tấm chắn bảo vệ giữa nguồn và
người vận hành. Dùng vật liệu có mật độ khối cao để che chắn tia-X và gamma như sắt, chì, bêtông
hay uran nghèo, v.v.
1.1.4.5 Kiểm soát bức xạ
Kiểm soát bức xạ là cần thiết nhằm tránh rủi ro bao gồm: Kiểm tra liều khu vực thực nghiệm
và đo liều cá nhân. Kiểm tra khu vực có thể bằng các máy đo liều cố định hay máy đo liều xách tay.

Kiểm tra liều cá nhân bằng cách đo liều nhận được trong suốt thời gian tiến hành công việc (dùng
liều kế cá nhân).
1.2 Cơ sở vật lý của kiểm tra không phá hủy

1.2.1 Các tính chất cơ bản của tia-X
1.2.1.1 Sự ra đời của bức xạ tia-X và sự phát triển của phương pháp chụp ảnh phóng xạ
Năm 1895 trong lúc tiến hành thực nghiệm nghiên cứu hiện tượng phóng điện qua chất khí,
Roentgen đã phát hiện ra một loại tia bức xạ mới mà ông đặt tên là tia-X (người ta còn gọi là tia
Roentgen). Thành công đầu tiên của việc ứng dụng loại tia-X này là ông đã tiến hành chụp và thu
được ảnh của những vật khác nhau đựng trong hộp kín như quả cân, khẩu súng v.v.. Chính những
kết quả ban đầu này đã đánh dấu sự ra đời của phương pháp RT, đây là một phương pháp có khả
năng phát hiện các khuyết tật nằm sâu bên trong đối tượng kiểm tra. Phương pháp này đã và đang
được ứng dụng rộng rãi đem lại nhiều lợi ích to lớn trong đời sống thực tế.
Kể từ khi được phát hiện, tia X được ứng dụng rất đa dạng như:
 Khoảng một năm sau tia X này được áp dụng cho kiểm tra mối hàn.
 Năm 1913, ống phát tia X được thiết kế bởi Colide tạo ra những tia-X có cường độ và khả
năng xuyên thấu lớn.
 Năm 1917, phòng thí nghiệm X quang đã được thiết lập tại Royal Arsenal ở Woolwich.
 Đến năm 1930, phương pháp chụp ảnh phóng xạ được hải quân Mỹ chính thức áp dụng cho
kiểm tra nồi hơi, có thể nói đây là một sự phát triển quan trọng.
Những thành công đã khẳng định vai trò và giá trị đặc biệt của phương pháp chụp ảnh phóng xạ
kiểm tra khuyết tật trong các ngành công nghiệp như: Hàng không, kiểm tra khuyết tật mối hàn
trong các nhà máy điện, nhà máy tinh chế, các kết cấu tàu thủy và phương tiện chiến tranh,v.v..
Những thành quả ấy tạo cơ sở cho sự phát triển phương pháp này ngày càng mạnh mẽ cho đến ngày
nay.
1.2.1.2 Bản chất và các tính chất của bức xạ tia-X.
Tia X là bức xạ điện từ giống như ánh sáng, chỉ khác là nó có bước sóng nhỏ hơn bước sóng ánh
sáng hàng nghìn lần.
Trong chụp ảnh phóng xạ thì những tia X thường dùng có bước sóng trong khoảng từ 10
-4

A
0
đến
10A
0
(1A
0
= 10
-8
cm).
Phổ của tia X là phổ liên tục với chiều dài bước sóng tương ứng với λ = c/γ với c là vận tốc ánh
sáng, γ là tần số dao động riêng.
1.2.1.3 Tính chất của tia X
 Tia X là bức xạ không nhìn thấy được do đó không cảm nhận được bằng giác quan con
người.
 Nó có khả năng làm phát quang một số chất như Zine Sulfide, Calcium, Tungstate, Diamon,
Barium, Platinocyamide, Sodiumlodide được kích hoạt bởi Thalium.
 Các tia X chuyển động với vận tốc ánh sáng.
 Là tia bức xạ nên chúng có thể gây nguy hại cho tế bào sống
 Chúng gây ion hóa vật chất (đặc biệt với chất khí rất dễ bị ion hóa trở thành các điện tử và
ion dương).
 Tia X truyền theo một đường thẳng, chúng là bức xạ điện từ.
 Nó tuân theo định luật tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách.
 Nó có thể xuyên qua những vật mà ánh sáng không truyền qua được và khả năng xuyên thấu
phụ thuộc vào năng lượng của photon, mật độ và chiều dày của lớp vật chất.
 Nó tác dụng lên lớp nhũ tương của phim ảnh.
 Khi đi qua lớp vật chất chúng bị hấp thụ, phản xạ và tán xạ.
1.2.2 Tương tác của bức xạ với vật chất
Khi một chùm bức xạ tia-X hoặc gamma truyền qua một vật nào đó thì một số tia sẽ truyền
qua, một số bị hấp thụ và tán xạ theo những hướng khác nhau. Những kiến thức về hiện tượng này

rất quan trọng đối với những người làm công việc chụp ảnh phóng xạ, do vậy từng hiện tượng nêu
trên sẽ được trình bày cụ thể dưới đây.
1.2.2.1 Hiện tượng hấp thụ
Khi một chùm bức xạ truyền qua một vật nào đó thì sẽ bị suy giảm cường độ. Hiện tượng này
gọi là sự hấp thụ bức xạ trong vật chất (Hình 2.1)







Tính chất của hiện tượng này được áp dụng trong chụp ảnh phóng xạ công nghiệp. Nếu có
khuyết tật ở bên trong mẫu vật nghĩa là có sự thay đổi về độ dày. Sự hiện diện của chúng tạo nên sự
thay đổi tương ứng về cường độ của chùm tia truyền qua, điều này được ghi nhận trên ảnh chụp. Do
tầm quan trọng của nó mà chúng ta sẽ xem xét hiện tượng này một cách kỹ lưỡng.
1.2.2.2 Hệ số hấp thụ
Tiến hành thí nghiệm trên một mẫu có chiều dày x, cường độ chùm tia tới là I
0
, cường độ chùm
tia truyền qua là I và chùm tia tới ở đây là đơn năng thì ta có:
I = I
0
exp(-μx) (1.6)
Trong đó μ là hệ số hấp thụ tuyến tính
Trong biểu thức trên, hệ số hấp thụ tuyến tính μ là đại lượng đánh giá sự suy giảm cường độ
bức xạ theo chiều dày vật liệu và có thứ nguyên là (đơn vị độ dài)
-1
và được tính theo biểu thức:
μ = k λ

3
z
3
(1.7)
Với k là một hằng số phụ thuộc vào mật độ vật lý của chất hấp thụ, λ là chiều dài bước sóng sơ cấp,
Z là nguyên tử số của chất hấp thụ. Khoảng cách 1/μ được gọi là quãng chạy tự do trung bình của
photon.
Chùm tia tới
Chùm tia truyền qua
Hình 1.1: Hấp thụ bức xạ
Từ biểu thức trên ta thấy μ phụ thuộc nhiều vào chiều dài bước sóng sơ cấp (những tia năng
lượng thấp và mềm dễ bị hấp thụ hơn), ngoài ra nó cũng phụ thuộc nhiều vào nguyên tử số Z của
chất hấp thụ và tăng cùng với Z.
Đôi khi để tiện lợi người ta dùng khái niệm hệ số suy giảm khối μ
m
: μ
m
= μ/ ρ
Ở đây ρ là mật độ của vật chất.
1.2.2.3 Bề dày hấp thụ một nửa
Bức xạ bị hấp thụ khi đi qua vật chất phụ thuộc vào cường độ và năng lượng. Trong thực tế
người ta thường dùng khái niệm bề dày làm yếu một nửa (HVT) để đánh giá khả năng làm suy giảm
bức xạ của mỗi loại vật chất. Một HVT là bề dày của một lớp vật chất có thể làm giảm một nửa
cường độ bức xạ khi đi qua chất đó, HVT = 0,693/μ.
Trong chụp ảnh phóng xạ, lớp một nửa được định nghĩa là chiều dày của vật kiểm mà chùm
bức xạ đi qua nó bị làm yếu và tạo ra cùng một độ đen trên phim như được tạo ra bởi chùm không bị
làm yếu nhưng thời gian chụp chỉ bằng một nửa. Về khía cạnh che chắn HVT là chiều dày vật liệu
che chắn cần thiết để giảm suất liều bức xạ tới còn một nửa. Ngoài ra còn có khái niệm bề dày làm
yếu một phần mười (TVT) được định nghĩa là chiều dày của lớp vật liệu che chắn để giảm cường độ
bức xạ hoặc suất liều đi 10 lần, TVT = 2,30/μ

1.2.2.4 Định luật tỷ lệ nghịch bình phương khoảng cách
Cường độ của bức xạ tại một điểm nào đó phụ thuộc vào khoảng cách từ điểm đó tới nguồn.
Cường độ thay đổi tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách này. Nguyên lý được biểu diễn theo
biểu thức đại số sau:
2
2
2
1
2
1
r
r
I
I

(1.8)
Với I
1
, I
2
lần lượt là cường độ bức xạ tại các điểm C
1
, C
2
tại khoảng cách r
1
, r
2
.
Vì I

1
~ E
1
, I
2
~ E
2
nên định luật có thể viết lại:
2
1
2
1
E
E
I
I

(1.9)

Với E
1
, E
2
lần lượt là liều chiếu tại C
1
, C
2
.

Trong lĩnh vực an toàn bức xạ thì biểu thức trên được viết như sau:

2
1
2
1
D
D
I
I

(1.10)
Trong đó D
1
, D
2
là suất liều bức xạ tại khoảng cách r
1
,

r
2
tính

từ nguồn. Điều này có nghĩa là suất
liều sẽ giảm rất nhanh khi ta di chuyển nguồn ra xa. Nếu khoảng cách tăng lên gấp 10 lần thì suất
liều sẽ giảm 100 lần.
1.2.2.5 Hấp thụ quang điện.
Bức xạ tới
Photon tán xạ
Compton
Electron

Hình 1.3: Tán xạ Compton
Trong quá trình này một photon mất hết năng lượng để giải phóng một điện tử lớp quỹ đạo ra
khỏi nguyên tử. Photon biến mất, năng lượng của photon được dùng để đánh bật điện tử ra khỏi quỹ
đạo và cung cấp cho nó một động năng nào đó.
Quá trình hấp thụ quang điện có hiệu suất cao nhất khi tương tác xảy ra với những điện tử liên
kết chặt nhất trong nguyên tử và không xảy ra với những điện tử tự do. Chính vì vậy mà những điện
tử thuộc lớp K tham gia vào quá trình này là mạnh nhất.






Hiện tượng quang điện khả dĩ nhất đối với các photon năng lượng (E) thấp và các nguyên tố có
nguyên tử số lớn. Xác suất hiện tượng quang điện thay đổi gần đúng theo tỉ lệ 1/E
3,5
và Z
5
. Đó là lý
do tại sao ta có thể hiểu được chì (Pb) và uran (U) là những chất che chắn bức xạ gama hay tia-X rất
tốt.
1.2.2.6 Tán xạ Compton.
Hiện tượng tán xạ của photon có năng lượng cỡ vài MeV hoặc lớn hơn (tương đương với bước
sóng   1A
o
) khi va chạm đàn hồi với một điện tử tự do của nguyên tử tạo ra một điện tử chuyển
động gọi là điện tử compton. Photon truyền một phần năng lượng của mình cho một điện tử làm nó
tách ra khỏi nguyên tử và chuyển động với vận tốc nào đó trong khi photon tới bị tán xạ và lệch đi
một góc so với phương ban đầu và năng lượng của nó cũng giảm đi.

Không giống như hiện tượng quang điện tán xạ Compton xảy ra trên các điện tử tự do và điện
tử lớp ngoài có liên kết yếu hơn. Trong chụp ảnh cỡ trung bình thì hiệu ứng Compton là quá trình
suy giảm quan trọng nhất, do đó cần chú trọng tới những ảnh hưởng của hiệu ứng Compton trong
quá trình chụp ảnh vì hiện tượng này có thể đóng góp vào độ nhòe ảnh.
1.2.2.7 Hiệu ứng tạo cặp
Bức xạ tới
Điện tử
quang điện
Hình 1.2: Hiệu ứng hấp thụ quang điện
Bức xạ tới

electron

positron

Hình 1.4: Hiệu ứng tạo cặp
Sự tạo cặp là quá trình biến đổi của photon thành hai hạt cơ bản là positron và electron. Quá
trình này chỉ xảy ra khi năng lượng của photon tới vượt quá hai lần khối lượng nghỉ của một
electron, nghĩa là h  2m
0
c
2
= 2*0,511MeV = 1,022 MeV;   0,01 A
0

,  = 3*10
20
s
-1
) chuyển động
tới gần hạt nhân.






Chú ý: Quá trình này chiếm ưu thế khi gamma tới có năng lượng cao và chuyển động tới gần
hạt nhân có nguyên tử số cao.
Positron bị làm chậm dần bởi sự hấp thụ trung gian và biến mất sau đó, như vậy cả hai photon
đều biến mất do tương tác thứ cấp với vật chất.
1.2.3 Nguyên lý ghi nhận ảnh bằng phim.
Phim là công cụ được dùng để thu và ghi nhận bức xạ gamma hoặc tia-X khi chụp ảnh. Ghi
nhận bằng phim có ưu điểm cho kết quả cố định, giữ được lâu dài. Do tính chất “trong suốt“ đối với
bức xạ gamma hoặc tia-X của từng phần đối tượng kiểm tra là khác nhau nên dựa vào ảnh dễ dàng
thấy được sự không đồng đều về mật độ của vật liệu chiếu cũng như sự khác nhau về bề dày của vật
liệu đồng nhất.
Giống như ánh sáng nhìn thấy được, tia-X và tia gamma cũng gây nên những thay đổi quang
hoá trong nhũ tương phim ảnh. Vì vậy tạo nên những thay đổi về độ đen của phim ảnh. Độ đen của
phim phụ thuộc cả vào số lượng lẫn năng lượng của bức xạ đạt tới phim. Khi bức xạ đập vào lớp
nhũ tương của phim ảnh sẽ tạo ra một ảnh gọi là ảnh ẩn. Nhũ tương phim chứa những tinh thể
Bromua bạc nhỏ. Dưới tác dụng của phôtôn bức xạ năng lượng hγ, một ion âm Br
-
giải phóng bớt
điện tử của nó và trở về trạng thái trung hòa:

Br
-
+ hγ -> Br + e
-

Điện tử được giải phóng sẽ trung hoà ion bạc dương Ag
+
.
Ag
+
+ e
-
-> Ag
Ag
+
+ Br
-
-> Ag + Br
Các nguyên tử Bromua trung hoà cũng liên kết để tạo nên các hạt Br và để lại các tinh thể
AgBr. Vì vậy các nguyên tử bạc tự do được đọng lại. Trong quá trình hiện, ảnh ẩn trở thành nhìn
thấy được.

Chương 2: KỸ THUẬT CHỤP ẢNH PHÓNG XẠ TIA-X
2.1. Nguyên lý và kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ tia-X
2.1.1 Nguyên lý của chụp ảnh phóng xạ tia-X
Nguyên lý của chụp ảnh phóng xạ tia-X được mô tả ở Hình 2.1. Kỹ thuật này sử dụng khả năng
xuyên thấu của tia-X khi truyền qua vật chất.

Hình 2.1: Nguyên lý kiểm tra khuyết tật bằng phương pháp chụp ảnh phóng xạ
Bức xạ có năng lượng cao hơn thì có khả năng xuyên thấu lớn hơn. Không phải tất cả các tia
bức xạ đều xuyên qua vật liệu mà một phần bị hấp thụ bởi chính vật liệu đó. Nếu có khuyết tật rỗng
hay tính không liên tục của vật liệu thì cần chùm tia bức xạ nhỏ hơn chùm tia xuyên qua vùng vật
liệu đồng nhất. Nếu ghi nhận hiện tượng này bằng phim tia-X hay gamma sẽ cho ta một ảnh chỉ ra
có hay không sự hiện diện của khuyết tật. Ảnh này có bóng tối tạo bởi tia X hay gamma khác nhau
giữa chỗ có và không có khuyết tật. Như vậy, độ nhạy của ảnh chụp phóng xạ dựa vào nguyên lý
che “tối, sáng” của bức xạ trên phim sau khi đi qua vật liệu. Sự khác nhau của các vùng tối sáng
được dịch ra các thông tin liên quan đến cấu trúc bên trong của vật liệu.
Tóm lại, phương pháp chụp ảnh phóng xạ có thể kiểm tra các vật thể với kích thước và hình
dạng khác nhau từ cỡ micro mét tới những vật có kích thước lớn hoặc kiểm tra cấu trúc các bộ phận
trong nhà máy. Khác với những phương pháp NDT khác chụp ảnh phóng xạ còn ứng dụng cho
nhiều loại vật liệu khác nhau mà không cần bất kỳ một sự chuẩn bị nào đối với bề mặt mẫu vật.
Phương pháp chụp ảnh phóng xạ cho kết quả kiểm tra tin cậy, số liệu kiểm tra có thể lưu lại được.
Tuy nhiên, phương pháp này cũng có những hạn chế nhất định là có thể gây nguy hiểm cho con
người do phải sử dụng nguồn bức xạ, khi tiến hành ở hiện trường có thể làm gián đoạn quá trình sản
xuất.
2.1.2 Lựa chọn các thông số kỹ thuật.
2.1.2.1 Giới thiệu chung.
Khuyết tật
Phim
Mẫu vật
Ảnh khuyết tật

Chùm tia

Nguồn
Sự lựa chọn một kỹ thuật chụp ảnh bức xạ phải dựa trên độ nhạy của yêu cầu đặt ra. Để có
được hình ảnh của các gián đoạn nhỏ hiện rõ trên phim thì phải sử dụng một kỹ thuật chụp ảnh bức
xạ đặc thù cho loại mẫu vật đó. Kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ bị chi phối bởi các thành phần:
 Loại nguồn bức xạ;
 Loại phim được sử dụng;
 Khoảng cách từ nguồn tới phim;
 Sự bố trí chùm tia bức xạ.
Để lựa chọn một kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ đặc thù phải dựa vào các đại lượng sau:
 Vật liệu và cấu hình của mẫu vật;
 Quá trình chế tạo (đúc, hàn…);
 Vùng biết trước có khuyết tật và bản chất của khuyết tật;
 Diện tích của vùng kiểm tra;
 Độ nhạy được yêu cầu…
2.1.2.2. Nguồn bức xạ
Khi sử dụng nguồn bức xạ là máy phát tia-X thì dễ dàng thay đổi năng lượng của tia-X phát ra
và rất phù hợp cho việc kiểm tra các vật liệu kim loại nhẹ hoặc có bề dày nhỏ. Đặc biệt, ảnh chụp
phóng xạ tia-X cho độ tương phản cao. Bề dày thép cực đại ứng với các cao thế khác nhau được nêu
ở Bảng 2.1.

Bảng 2.1: Bề dày thép cực đại khi dùng nguồn tia-X

2.1.2.3. Sự bố trí hình học.
Ảnh chụp phóng xạ tạo trên phim được tạo ra nhờ quá trình tạo bóng. Sự biến dạng ảnh trên
phim so với hình dạng thật của các gián đoạn trên vật được quyết định bởi các yếu tố như kích
thước nguồn, SFD, OFD, hướng của chùm tia phóng xạ…
Nguồn (kV)
Bề dày thép cực đại (mm)
Độ nhạy cao Độ nhạy thấp
100
150
200
400
1000
2000
5000
10
15
25
75
125
200
300
25
50
75
115
165
250

350














Độ nhòe hình học (U
g
) là một đại lượng có thể điều chỉnh được thông qua công thức sau (được
thành lập từ Hình 2.2):
tSFD
td
U
g


*
(2.1)
Trong đó: d là kích thước nguồn (mm); t là bề dày của mẫu vật.
Như vậy, để có được một ảnh chụp bức xạ sắc nét thì kích thước nguồn phải nhỏ, khoảng cách
giữa nguồn với mẫu vật kiểm tra lớn và khoảng cách giữa mẫu vật tới phim nhỏ. Tuy nhiên, mỗi

phim có một độ nhòe nguyên thủy nên ta không thể tăng khoảng cách giữa nguồn với vật quá lớn sẽ
vô ích và ảnh hưởng tới thời gian chiếu.
Bảng 2.2: Các giá trị SFD hữu ích cực đại
Kích thước nguồn
(mm)
Bề dày thép
(mm)
Cao thế
(kV)
SFD cực đại
(mm)
2
2
2
2
4
4
4
6
12
25
50
12
25
50
100
150
220
350
150

220
350
250
380
530
760
750
1040
1500

Nguồn
S
U
g
SFD
t
d

Độ đen
Hình 2.2: Độ nhòe hình học U
g
Giá trị SFD hữu ích cực đại được nêu trong Bảng 2.2. Ngược lại, để giảm được thời gian chiếu
thì giảm SFD nhưng phải thỏa mãn giá trị U
g
theo yêu cầu của ảnh chụp bức xạ đặt ra. Từ công thức
2.1, ta có:










max
min
1
g
U
d
tSFD
(2.2)
2.1.2.4. Lựa chọn phim
Tùy theo yêu cầu đặt ra của ảnh chụp bức xạ mà ta chọn loại phim cho phù hợp. Sự lựa chọn
phim dựa trên sự phân loại của các tiêu chuẩn khác nhau. Theo tiêu chuẩn của DIN thì phim được
phân thành 4 nhóm, trong đó nhóm G1 có độ tương phản cao nhất. Đối với tiêu chuẩn ASTM thì
phim được phân thành 3 loại: loại đặc biệt, loại 1 và loại 2. Thông thường, đối với yêu cầu không
nghiêm ngặt thì loại phim được sử dụng là G3 (theo DIN) hay loại 2 (theo ASTM).
Mặt khác, để lựa chọn và sử dụng phim tốt thì cần phải dựa vào bảng hướng dẫn lựa chọn
phim của hãng phim đó. Bảng 2.3 hướng dẫn cách sử dụng phim Structurix của hãng Agfa.
Bảng 2.3: Hướng dẫn cách sử dụng phim Structurix của hãng Agfa

Bề dày thép
(inch)

Dải năng lượng tia X và phim đề nghị sử dụng
80 – 120kV 120 – 150kV 150 – 250kV 250 – 400kV
0 – ¼
¼ - ½

½ - 1
1 – 2
2 – 4
D7
-
-
-
-
D7 – D5 – D4
D7 – D5 – D4
D7
-
-
D4 – D4
D7 – D5 – D4 – D2
D7 – D5 – D4
D7 – D4
-
-
D4 – D2
D7 – D5 – D4
D7 – D5 – D4
D7
2.1.3 Liều chiếu dùng trong chụp ảnh phóng xạ tia-X.
Hiểu biết về liều chiếu trong chụp ảnh phóng xạ là cần thiết nhằm tính toán được giá trị thích
hợp về liều và thời gian để thu được ảnh chụp có chất lượng theo yêu cầu.
2.1.3.1 Định nghĩa liều chiếu.
Về mặt toán học, liếu chiếu có thể được định nghĩa là E = I * t, trong đó E là liều chiếu, I là
cường độ bức xạ, t là thời gian mà vật được chiếu bởi bức xạ. Liều chiếu được đo bằng Roentgen
(R).

Về phép chiếu xạ chụp ảnh liều chiếu được xem như là sự kết hợp của cường độ nguồn và thời
gian để sao cho phim được chiếu xạ thích hợp. Nên liều chiếu ứng với mỗi trường hợp khác nhau:
- Đối với máy phát tia X:
Liều chiếu = Dòng phóng (mA) * thời gian (giây)
- Đối với nguồn gamma:
Liều chiếu = Hoạt độ (Ci) * thời gian (giờ)
2.1.3.2 Các phương pháp xác định liều chiếu.
Việc xác định liều chiếu thích hợp đối với một mẫu vật cụ thể là rất cần thiết để tiết kiệm thời
gian lao động và các vật tư thiết bị mà vẫn cho ra những ảnh chụp đạt yêu cầu. Có một số phương
pháp xác định liều chiếu như sau.
2.1.3.3 So sánh với các số liệu đã có trước.
Các kết quả xác định trong những lần đo trước chúng ta ghi chép thành bảng sẵn và nếu cần
chúng ta có thể sử dụng ngay bảng đã có sẵn để so sánh mà không cần phải tính toán. Chú ý chỉ áp
dụng với những trường hợp tương tự nhau.
2.1.3.4 Sử dụng đường đặc trưng.
Đường đặc trưng của phim là đường cong đã được xây dựng trước cho mỗi một máy phát hoặc
nguồn đối với một loại vật liệu cụ thể để đạt được độ đen theo yêu cầu (thường là D = 2,0). Nguyên
lý này như sau: Gọi liều chiếu thử là E
t
, cho độ đen là D
t
và độ đen yêu cầu nhận được phải là D
r
,
E
ct
là liều chiếu tương ứng với độ đen D
t
, E
cr

là liều chiếu tương ứng với độ đen D
r
. Các giá trị độ
đen đọc được trên đường đặc trưng của phim (Hình 2.3) và liều chiếu E được xác định để thu được
độ đen yêu cầu là:
ct
cr
t
E
E
E
E

(2.3)
Hay
ct
cr
t
E
E
EE 
(2.4)

2.1.3.5 Phương pháp giản đồ liều chiếu.
Giản đồ liều chiếu tức là mô tả mối quan hệ giữa thời gian chiếu với bề dày vật liệu ở một giá
trị cường độ, điện áp, khoảng cách SFD và các điều kiện xử lý phim để đạt được giá trị độ đen nào
đó (ví dụ D = 2,0) đối với từng loại phim cụ thể. Một giản đồ chiếu thường được xây dựng cho một
1,4
1,5
0,5
1,0
2,0
500 100 1000
150
200
10 50
Độ đen
Liều chiếu tương đối
E
ct
E
cr
0,0
2.5
Hình 2.3: Đường đặc trưng đối với một loại phim nhất định
Chiều dày thép (mm)
0,5
1,0
2,0
5,0
3,0
Thời gian chiếu (phút)

GIẢN ĐỒ LIỀU CHIẾU CỦA MÁY PHÁT TIA-X “RF-200EGM”
Phim : Fuji #100
Màng tăng cường : Mànchì 0,03 mm
Khoảng cách từ nguồn đến phim : 600 mm
máy phát tia-X hoặc một nguồn gamma đối với một loại vật liệu cụ thể, các phương pháp chuẩn bị
giản đồ cũng khác nhau.
Khi xây dựng giản đồ chiếu phải ghi chú rõ những thông tin cần thiết như: Loại máy, loại
phim, độ đen phim, quy trình xử lý phim (loại thuốc hiện, thời gian hiện, nhiệt độ của thuốc hiện),
loại vật liệu, loại màn tăng cường (nếu có), khoảng cách từ nguồn tới phim.
















Hình 2.4: Giản đồ chiếu dành cho máy phát tia-X “RF-200EGM” dùng cho chụp vật liệu thép ở các giá trị
cao áp khác nhau.
Một trong những phương pháp xây dựng giản đồ chiếu đó là phương pháp sử dụng một nêm
dạng bậc làm từ vật liệu cần thiết ứng dụng trong thực tế, nêm có dải bề dày phù hợp với từng loại
tia-X hoặc gamma. Ví dụ: Đối với loại tia-X cao áp 150kV thì dùng một nêm bằng thép với các bậc

là 2mm và bề dày lớn nhất cỡ 4cm là phù hợp, một nêm dạng bậc bằng nhôm với các bậc dày
5,0mm và bề dày lớn nhất là 8,0mm cũng là phù hợp. Việc chụp ảnh phóng xạ nêm dạng bậc bằng
thép được tiến hành ở những vùng khác nhau của các đường trên giản đồ liều chiếu phải được lựa
chọn phù hợp để thu được phổ độ đen đầy đủ trên ảnh phóng xạ và việc tráng rửa phim phải nghiêm
khắc tuân theo quy trình chuẩn mới thu được giản đồ chiếu chính xác.
Ở đây, việc đo độ đen của những bậc khác nhau được thực hiện trên máy đo độ đen và được
xếp theo các bề dày bậc tương ứng. Mỗi giá trị cao áp sẽ ghi kết quả vào một bảng. Các liều chiếu
được vẽ theo từng bề dày tương ứng với mỗi giá trị cao áp để thu được một đường giản đồ chiếu.
Nguồn bên ngoài,
phim bên trong

Nguồn bên trong,
phim bên ngoài

1 Nguồn
2 Phim
3 Tấm chì
1
2
3
90
0
1
2
(b)
(a)
SFF
Tập hợp tất cả các đường giản đồ ở các giá trị cao áp khác nhau sẽ thu được một giản đồ chiếu tổng
thể với một loại vật liệu cho từng máy phát tia-X hoặc nguồn gamma cụ thể.
Dải liều chiếu là giá trị liều chiếu cần thiết để phim chụp đạt được độ đen nằm trong dải chấp

nhận, ví dụ trong chụp ảnh phóng xạ công nghiệp một ảnh tốt có dải độ đen là 1,5 đến 3,3 và có thể
thay đổi (chẳng hạn 1,7 đến 3,5) tùy thuộc vào độ sáng của đèn đọc phim. Một liều chiếu để ảnh
chụp có độ đen thấp hơn 1,5 gọi là một liều chiếu không đủ ngược lại liều chiếu cho độ đen cao
hơn 3,3 gọi là chiếu quá liều.
2.1.4 Kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ các mối hàn kim loại
2.1.4.1 Kỹ thuật đơn thành đơn ảnh (SWSI)
Trong kỹ thuật này phim có thể được gá lắp ở hai phía của mẫu vật. Kỹ thuật này được minh
họa trên Hình 2.5, nguồn được gá lắp bên ngoài, phim được gá lắp bên trong hoặc ngược lại và ở
giữa là khu vực cần kiểm tra. Kỹ thuật này thích hợp để kiểm tra những vật dạng đĩa, ống trụ, các
ống có đường kính lớn.









Hình 2.5: Kiểm tra đường ống bằng chụp ảnh phóng xạ truyền qua đơn thành
Ngoài ra, ta có khái niệm kỹ thuật toàn cảnh đó là kỹ thuật mà nguồn phóng xạ được giữ ở tâm
ống, phim được bao phủ quanh mối hàn bên ngoài của ống. Kỹ thuật này làm giảm thời gian kiểm
tra vì toàn bộ chu vi mối hàn được chiếu cùng một thời gian. Kỹ thuật này áp dụng khi khoảng cách
hiệu dụng giữa nguồn và phim đủ lớn để có độ nhạy cần thiết, tùy trường hợp mà IQI có thể đặt phía
trong hay ngoài thành ống.
2.1.4.2 Kỹ thuật truyền qua hai thành
Kỹ thuật này ứng dụng ở những nơi mà không thể gá lắp phim hoặc nguồn bên trong ống,
nguồn và phim được giữ bên ngoài, bức xạ xuyên qua cả hai thành ống. Do sự hạn chế về vị trí cũng
như đường kính ống, ba phương pháp khác nhau của kỹ thuật này được giới thiệu dưới đây.

Hình 2.6: Kiểm tra đường ống bằng chụp ảnh xuyên qua hai thành ống.
a) Ảnh đơn qua hai thành; b) Ảnh kép qua hai thành; c) Ảnh chồng chập
Nguồn
Nguồn Nguồn
Phim Phim Phim
(a) (b) (c)










2.1.4.3 Kỹ thuật hai thành một ảnh (DWSI)
Nguồn được đặt bên trên thành ống rất gần với đường kính ngoài do vậy mối hàn nằm ở phía
gần nguồn không phủ nhiều lên phần mối hàn nằm ở phía gần phim, chỉ mối hàn ở phía gần phim
được giải thích (Hình 2.6a). Kỹ thuật này áp dụng với các đường ống có đường kính lớn hơn 90mm
đường kính ngoài. IQI được đặt ở bên cạnh phim. Kỹ thuật này yêu cầu lượng chiếu xạ trên toàn bộ
chiều dài mối hàn.
2.1.4.4 Kỹ thuật hai thành hai ảnh (DWDI)
Ở đây nguồn phóng xạ được gá lệch nhau so với mặt phẳng mối hàn sao cho thu được ảnh mối
hàn trên phim là một hình ellip và cả hai vùng mối hàn phía trên và phía dưới trục lớn của ellip đều
được dùng để giải đoán kết quả (Hình 2.6b). Phương pháp này đặc biệt thích hợp cho những đường
ống có đường kính nhỏ từ 90mm trở xuống, IQI được đặt ở phía nguồn.
2.1.4.5 Kỹ thuật chồng chập
Kỹ thuật được minh họa như Hình 2.6c, nguồn được gá ở khoảng cách SFD nào đó bên ngoài

khúc gấp do vậy trên phim sẽ thấy sự chồng chập của mối hàn phía nguồn lên mối hàn phía phim.
Điều này đỏi hỏi phải chụp tối thiểu ba lần mỗi lần 120
0
để bao phủ toàn bộ chiều dài mối hàn xung
quanh ống. IQI được đặt ở phía nguồn. Đặc biệt kỹ thuật này áp dụng bất cứ khi nào gặp sự gấp
khúc mà không thể chụp được ảnh kép do sự giới hạn về vị trí đối với những ống có đường kính
ngoài lên tới 90mm.
2.1.4.5 Kỹ thuật chụp mẫu vật rộng
Dải mật độ của phim liên quan chặt chẽ tới độ tương phản của phim, được định nghĩa là một
dải chiều dày vật liệu mà có thể được ghi nhận trên ảnh trong dải mật độ phim hiệu dụng chấp nhận
được. Dải chiều dày mẫu vật nằm trong khoảng giới hạn nhất định thỏa mãn cho mỗi loại phim chụp
đơn ảnh, do đó để mở rộng dải chiều dày này và góp phần giảm số lần chụp, tiết kiệm thời gian ta sử
Màn chì
Mẫu vật
Phim

Hình 2.7: Kỹ thuật chụp hai phim
dụng kỹ thuật chụp đồng thời hai phim có tốc độ khác nhau cho cùng một vật thể trong cùng một
lần chụp. Kỹ thuật này được gọi là kỹ thuật hai phim (Hình 2.7).








Với sự lựa chọn chính xác phim, điều kiện chụp sẽ góp phần làm giảm giá thành. Phần mẫu vật
dày hơn sẽ được ghi nhận trên phim nhanh hơn phần mỏng. Kỹ thuật hai phim có thể sử dụng với
loại phim có hoặc không có màng chì.

2.1.5 Qui trình an toàn khi vận hành chụp ảnh phóng xạ tia-X
2.1.5.1 Công tác chuẩn bị
Trước khi bắt đầu thực hiện công việc chụp ảnh bức xạ cần phải chuẩn bị những công tác sau:
- Liên hệ với người chịu trách nhiệm sử dụng nguồn hoặc máy phát tia X để đưa ra những chỉ
dẫn cần thiết cho công tác an toàn khi vận hành
- Phải có sổ tay ghi chép qui trình vận hành. Sổ phải được ghi những thông tin như tên của
ngời phụ trách, những qui trình công việc, yêu cầu công việc, liệt kê những thiết bị cần thiết...
- Tất cả những nhân viên làm việc với nguồn chụp ảnh bức xạ phải mang thường xuyên những
liều kế cá nhân thích hợp trong quá trình chụp ảnh bức xạ
- Phải có máy đo liều bức xạ để kiểm soát liều bức xạ phát ra từ nguồn
- Khu vực vận hành phải có tín hiệu và dấu cảnh báo bức xạ. Đặc biệt khi máy phát đang vận
hành thì phải có đèn và chuông báo hiệu.
- Kiểm tra những thiết bị khác trước khi sử dụng chúng.
2.1.5.2 Khi máy vận hành
Khi máy vận hành, nhân viên chụp ảnh bức xạ phải chú ý:
- Kiểm tra bức xạ xung quanh phòng chụp, đặc biệt là ngay tại cửa ra vào và các lỗ dùng để
luồn cáp để đảm bảo rằng không có bức xại rò rỉ ra ngoài.
- Trong khi thực hiện chiếu chụp phải đảm bảo rằng cửa ra vào đã được đóng.
- Bất kì lúc nào khi vào phòng chiếu phải mang theo máy đo liều để kiểm tra suất liều trước
khi vào phòng.
- Khi công việc đã được hoàn tất, phải kiểm tra lại những thiết bị đã sử dụng có sai hỏng hay
không, nếu có thì phải sửa chữa hoặc báo cho người có trách nhiệm biết để sửa ngay, không
được trì hoãn.
2.2. Phim và chất lượng ảnh chụp phóng xạ
2.2.1 Cấu tạo của phim chụp ảnh phóng xạ

Tương tự phim ánh sáng, phim X quang có cấu tạo gồm: Lớp nền, lớp nhũ tương, lớp bảo vệ
và lớp kết dính (Hình 2.8).
Lớp nền là vật liệu gelatin sạch, nhẹ, bền, dễ uốn và trong suốt. Lớp nền dày khoảng 0,025mm
đóng một vai trò quan trọng trong cấu trúc phim, có thể ví nó là xương sống của phim.
Lớp nhũ tương là những hạt halide bạc nhỏ li ti được phủ lên một hoặc hai mặt của lớp nền.
Halide bạc được phân bố đều trong nhũ tương dưới dạng những tinh thể cực nhỏ và khi bị chiếu bởi
tia-X, tia gamma hay ánh sáng nhìn thấy nó sẽ thay đổi cấu trúc vật lý. Halide bạc có dạng hạt, kích
thước của nó có ảnh hưởng đáng kể tới quá trình chiếu cũng như độ phân giải các ảnh chụp.
Lớp kết dính được tạo từ hỗn hợp gelatin và chất kết dính nhằm đảm bảo cho chất nhũ tương
mỏng bám chặt vào lớp nền.
Lớp bảo vệ phía ngoài là một lớp mỏng gelatin nhằm giữ cho lớp nhũ tương bên trong khỏi bị
hư hỏng trong các thao tác và xử lý.
Trong cấu trúc phim, lớp nhũ tương là lớp đóng vai trò quan trọng nhất. Vốn rất nhạy với tia X,
tia gamma, ánh sáng, nhiệt độ và một số hóa chất v.v.. nên cần thận trọng khi bảo quản phim chưa
chụp.
2.2.2 Các đặc trưng của phim chụp ảnh phóng xạ
Phim được sản suất bởi các hãng khác nhau, có các tính chất khác nhau, nhằm đảm bảo những
yêu cầu cụ thể và đa dạng trong thực tế theo yêu cầu của từng phép chụp, nó phụ thuộc vào các yếu
tố sau:
Vật kiểm tra;
Loại bức xạ sử dụng;
Năng lượng bức xạ;

1
3
4
2
Hình 2.8: Cấu trúc phim chụp ảnh
1. Lớp nền; 2. Lớp nhũ tương; 3. Lớp bảo vệ; 4. Lớp kết dính

Cường độ bức xạ;
Mức độ kiểm tra.
Việc chọn lựa phim sử dụng dựa vào các điều kiện được chỉ định nhằm kết hợp một cách hiệu
quả nhất giữa kỹ thuật chụp và loại phim để đạt được kết quả mong muốn. Khi chọn phim thì việc
xem xét các thông số như: Tốc độ, độ tương phản, kích thước hạt là không thể thiếu. Các thông số
này có mối quan hệ chặt chẽ với nhau. Các phim có hạt lớn hơn sẽ có tốc độ lớn hơn những phim có
cỡ hạt nhỏ hơn, tương tự những phim có độ tương phản cao thường là phim có hạt mịn hơn và tốc
độ chậm hơn phim có độ tương phản thấp. Cần chú ý rằng độ hạt ảnh hưởng đến độ nét của chi tiết
ảnh. Đối với cùng độ tương phản thì một phim cỡ hạt nhỏ có khả năng phân giải tốt hơn phim có cỡ
hạt tương đối lớn.
2.2.2.1. Độ đen.
Một cách định lượng, mật độ quang học của ảnh chụp bức xạ được định nghĩa như là mức độ
làm đen một ảnh chụp bức xạ sau khi xử lý tráng rửa phim. Ảnh chụp bức xạ càng đen thì ta nói
rằng độ đen của ảnh chụp bức xạ càng lớn.
Theo một cách định lượng thì độ đen, kí hiệu D được xác định theo mối quan hệ sau:
0
10
log
t
I
D
I
 
 
 


Trong đó: I
0
: cường độ ánh sáng tới phim; I

t
: cường độ ánh sáng truyền qua phim.
Tỷ số I
0
/I
t
được gọi là độ cản sáng của ảnh chụp bức xạ và ngược lại, tỉ số I
t
/I
0
được gọi là độ truyền
ánh sáng qua ảnh chụp bức xạ.
Độ đen của một ảnh chụp có thể được xác định bằng cách so sánh với một tấm nêm độ đen
hoặc dùng máy đo độ đen. Những thiết bị đo độ đen quang học thường kém chính xác hơn khi ta so
sánh cả hai phim trong cùng điều kiện, trái lại những thiết bị đo độ đen quang điện thì chính xác hơn
vì có sử dụng một ampe kế nhỏ có thang được chuẩn theo đơn vị độ đen. Dải mật độ phim chấp
nhận trong chụp ảnh phóng xạ công nghiệp là từ 1,5 đến 3,3.
2.2.2.2 Đường cong đặc trưng của phim ảnh.
Đường cong đặc trưng của phim, hay còn gọi là đường cong độ nhạy, biểu diễn mối quan hệ
giữa liều chiếu cho một phim chụp ảnh bức xạ với độ đen của ảnh đạt được sau khi xử lý tráng rửa.
Đường cong này được xây dựng bằng cách chiếu lên mỗi phim một liều chiếu biết trước, sau khi
tráng rửa các phim sẽ xác định các giá trị độ đen và vẽ một đường cong độ đen theo thanh logarit
của liều chiếu tương đối. Hình 2.9 là đường cong đặc trưng của các phim do hãng Agfa sản xuất.