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

THƯ
VIỆN

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 CƠNG NGHIỆP BẰNG PHƯƠNG
PHÁP CHỤP ẢNH PHĨNG XẠ TIA-X

Chun 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


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Từ viết tắt
ASME

ASTM

Tiếng Anh
American Society of Mechanical
Engineer

Tiếng Việt
Hiệp hội kỹ sư cơ khí Hoa Kỳ

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

IAEA

International Atomic Energy Agency

IQI

Image Quality Indicator

Khoảng cách từ tiêu điểm phát bức xạ
đến phim
Cơ quan Năng Lượng nguyên tử quốc
tế
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 ngồi

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---

Tơi xin cam đoan đây là cơng 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, tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm.

Người cam đoan

Phạm Quang Tuyến


LỜI MỞ ĐẦU
------ oOo ------

Việt Nam đang trong giai đoạn tiến lên cơng 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 cơng nghiệp với chất lượng tốt
nhất, ngồi các cơng đoạn thiết kế và gia cơng thì kiểm tra chất lượng sản phẩm là một cơng đoạn
rất quan trọng.
Ngày nay, với sự phát triển của khoa học cơng 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 cơng 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 cơng nghiệp nào. Nó hữu
dụng bởi tính đa dạng và linh hoạt, khơng 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 khơng đạt chất lượng u 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 cơng 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 trịn và chữ T – là
những dạng mẫu vật cần kiểm tra thường gặp nhưng phức tạp hơn dạng tấm phẳng) trong các sản

phẩm cơng nghiệp. Ngồi 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.
Tơi 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 trị quan trọng trong việc kiểm tra chất lượng sản phẩm và
trong các cơng đoạn của q 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 tồn vật liệu, cơng 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 cơng trình trong q trình vận hành. Điều này khơng những làm tăng độ an tồn
trong q trình làm việc, mà cịn 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 dịng điện xốy (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 cịn 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 đốn 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 cịn có khả năng ứng dụng
cho nhiều vật liệu khác nhau mà khơng 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 u 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 mơ của cơ thể. Do đó nó địi hỏi sự hiểu biết về an tồn bức xạ, sự
vận hành chính xác và thái độ nghiêm túc cao của nhân viên trong q 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 tồn trong chụp ảnh phóng xạ là kiểm sốt 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 tồn bức xạ là:
-

Hoạt độ phóng xạ (A) là số phân rã (N) trong một đơn vị thời gian (t).

A

dN
dt

(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*1010Bq.
-

Liều chiếu (X) là đại lượng được tính bằng số lượng ion hóa (Q) trong một khối lượng khơng

khí (m) gây bởi bức xạ photon.

dQ
dm

X 

(1.2)

Đơn vị đo là Coulomb/kg (C/kg), đơn vị cũ là Roentgen (R), 1R =2,58*10-4C/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.
D

dE
dm

(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 (HT,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 (WR).
HT,R = DT,R * WR

(1.4)

Một số giá trị trọng số bức xạ (WR) được cho trong Bảng 1.1.
Bảng 1.1: Trọng số bức xạ (WR) ứng với các loại bức xạ khác nhau

Loại bức xạ và khoảng năng lượng

WR

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

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

5

10 - 100 keV

10

100 - 2 MeV

20

2 - 20 MeV

10

> 20 MeV

5

Đơn vị của liều tương đương là Sievert (Sv), đơn vị cũ: Rem, 1 Sv = 100 Rem.

1


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 mơ (WT). Liều hiệu dụng chính là liều
được tính cho tồn cơ thể.
E = ∑TET = ∑TWT = ∑TWT∑RDT,RWR

(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 (WT) ứng với các cơ quan trong cơ thể

Cơ quan (mô)

WT

Cơ quan (mơ)

Thận

0,20

Tủy xương

0,12

Vú

Phổi

0,12

Gan

Dạ dày

0,12

Tuyến giáp

Ruột kết

0,12

Da

Thực quản

0,05

Mặt xương

Bọng đái

0,05

Cịn lại

WT
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 khơng 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) khơng vượt q 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, tn thủ quy tắc an tồn.
 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 thơng
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, bêtơng
hay uran nghèo, v.v.
1.1.4.5 Kiểm sốt bức xạ
Kiểm sốt 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 cịn gọi là tia
Roentgen). Thành cơng 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 qn 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 10-4A0 đến
10A0 (1A0 = 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 khơng nhìn thấy được do đó khơng 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 cơng 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)

Chùm tia truyền qua

Chùm tia tới

Hình 1.1: Hấp thụ bức xạ

Tính chất của hiện tượng này được áp dụng trong chụp ảnh phóng xạ cơng 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 I0, cường độ chùm
tia truyền qua là I và chùm tia tới ở đây là đơn năng thì ta có:
I = I0exp(-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 λ3z3

(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.


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 μm : 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. Ngồi ra cịn 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:
I 1 r12

I 2 r22

(1.8)

Với I1, I2 lần lượt là cường độ bức xạ tại các điểm C1, C2 tại khoảng cách r1, r2.
Vì I1 ~ E1, I2 ~ E2 nên định luật có thể viết lại:

I 1 E1


I 2 E2

(1.9)

Với E1, E2 lần lượt là liều chiếu tại C1, C2 .
Trong lĩnh vực an tồn bức xạ thì biểu thức trên được viết như sau:

I 1 D1

I 2 D2

(1.10)

Trong đó D1, D2 là suất liều bức xạ tại khoảng cách r1, r2 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.


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.
Q 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.

Bức xạ tới
Điện tử
quang điện
Hình 1.2: Hiệu ứng hấp thụ quang điện

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/E3,5 và Z5. 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   1Ao) 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.
Photon tán xạ
Bức xạ tới
Compton
Electron

Hình 1.3: Tán xạ Compton

Không giống như hiện tượng quang điện tán xạ Compton xảy ra trên các điện tử tự do và điện
tử lớp ngồi có liên kết yếu hơn. Trong chụp ảnh cỡ trung bình thì hiệu ứng Compton là q trình
suy giảm quan trọng nhất, do đó cần chú trọng tới những ảnh hưởng của hiệu ứng Compton trong
q trình chụp ảnh vì hiện tượng này có thể đóng góp vào độ nhịe ảnh.
1.2.2.7 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  2m0c2 = 2*0,511MeV = 1,022 MeV;   0,01 A0,  = 3*1020s-1) chuyển động
tới gần hạt nhân.
electron

Bức xạ tới
positron
Hình 1.4: Hiệu ứng tạo cặp

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
hố 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 + eĐiện tử được giải phóng sẽ trung hồ 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 mơ tả ở Hình 2.1. Kỹ thuật này sử dụng khả năng
xuyên thấu của tia-X khi truyền qua vật chất.
Nguồn
Chùm tia

Khuyết tật

Mẫu vật

Phim
Ảnh khuyết tật
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 xun thấu lớn hơn. Khơng 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 khơng 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 khơng sự hiện diện của khuyết tật. Ảnh này có bóng tối tạo bởi tia X hay gamma khác nhau
giữa chỗ có và khơng 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 cịn 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 q trình sản
xuất.

2.1.2 Lựa chọn các thơng số kỹ thuật.
2.1.2.1 Giới thiệu chung.


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

Bề dày thép cực đại (mm)
Nguồn (kV)

Độ nhạy cao

Độ nhạy thấp

100

10

25

150

15

50

200

25

75

400

75

115

1000

125

165

2000

200

250

5000

300

350

2.1.2.3. Sự bố trí hình học.
Ảnh chụp phóng xạ tạo trên phim được tạo ra nhờ q 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…


S

d

t

SFD

Nguồn

Độ đen

Ug

Hình 2.2: Độ nhịe hình học Ug

Độ nhịe hình học (Ug) là một đại lượng có thể điều chỉnh được thơng qua cơng thức sau (được
thành lập từ Hình 2.2):

Ug 

d *t
SFD  t

(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 nhịe ngun thủy nên ta khơng thể tăng khoảng cách giữa nguồn với vật q lớn sẽ
vơ 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


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 Ug theo yêu cầu của ảnh chụp bức xạ đặt ra. Từ cơng thức
2.1, ta có:


d
SFDmin  t  1 
 U g max






(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 u cầu khơng
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

D7

D7 – D5 – D4

D4 D4

-

ẳ-ẵ

-

D7 D5 D4

D7 D5 D4 – D2

D4 – D2

½-1

-

D7

D7 – D5 – D4

D7 – D5 – D4

1–2

-

-

D7 – D4

D7 – D5 – D4

2–4

-

-

-

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 tốn 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 = Dịng 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 khơng cần phải tính tốn. 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 Et, cho độ đen là Dt và độ đen yêu cầu nhận được phải là Dr,
Ect là liều chiếu tương ứng với độ đen Dt, Ecr là liều chiếu tương ứng với độ đen Dr. 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:

Hay

E Ecr

Et Ect
E
E  Et cr
Ect

(2.3)
(2.4)

2.5

Độ đen

2,0
1,5

1,4
1,0
0,5
0,0

10

50

150
200
E
E
ct
cr
100

500

1000

Liều chiếu tương đối
2.1.3.5 Phương pháp giản đồ liều chiếu.

Hình 2.3: Đường đặc trưng đối với một loại phim nhất định

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

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.
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

Thời gian chiếu (phút)

5,0
3,0
2,0

1,0

0,5

Chiều dày thép (mm)

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 phónơ hơn nhưng nhiệt độ của tủ dùng sấy phim không được
vượt quá 500C.
2.2.4.6 Dung dịch xử lý phim
-

Pha dung dịch xử lý phim (dùng khay):

 Thuốc hiện phim (Developer): Lấy 1 lít nước và:
½ chai = 0,875lít Hi-Rendol A
½ chai = 0,125lít dung dịch B trong lúc đang khuấy
Thêm 0,5 lít nước và khuấy đều; Tổng = 2,5lít dung dịch dùng cho 25 - 40 phim (25,4cm x
30,5cm).
Ghi chú: Tỷ lệ pha chế tương tự nếu sử dụng Hi-Rendol I Replenisher nhưng loại này bảo quản
phim lâu dài hơn.
 Thuốc giũ phim (Stop bath): Dùng 30ml + 1l nước, khuấy đều (Axít chai 1l).
 Thuốc hãm phim (fixer): 1lít nước + ½ chai Hi-Renfix I = 0,875lít, khuấy đều. 1lít dung dịch
dùng cho 20 phim (24cm x 30cm).
 Rửa phim (Washer): Dùng nước sạch.


Ghi chú: Nếu dùng gói Fuji QW (Quick Washer): Đổ từ từ một gói Fuji QW vào 2lít nước, khuấy
thành dung dịch.
 Dung dịch Dry well: Dùng 10ml hòa với 2lít nước.

2.2.4.7 Tráng rửa phim: Theo các bước đã quy định.
 Hiện ảnh: Phim sau khi chụp mang vào phòng tối, sau đó nhúng vào dung dịch hiện (thùng số 5)
trong khoảng thời gian là 5 phút.
 Giũ phim: Giũ phim trong thùng (số 4) khoảng 30giây đến 60giây.
 Hãm phim: Trong dung dịch hãm (thùng số 2) để khoảng thời gian 5 phút để đến khi phim mất
đi màu vàng sữa ban đầu.
 Rửa phim: Rửa phim bằng nước sạch (thùng số 3) và ít nhất là rửa trong 30 phút.
Lưu ý: Tất cả các công đoạn nêu trên phải được tiến hành trong phòng tối và nhiệt độ từ 18 đến
220C.
 Làm khô phim: Sấy phim ở nhiệt độ 500C trong khoảng thời gian là 15 phút đến 30phút.


Chương 3: THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ
3.1 Thiết bị và dụng cụ thực nghiệm
Hệ thống phịng thí nghiệm phục vụ thực nghiệm gồm: Phòng số 1 đặt hệ điều khiển (Hình
3.1), phịng số 2 đặt ống phát tia-X (Hình 3.2) và phòng số 3 là phòng tối dùng để chuẩn bị phim,
các thiết bị và dụng cụ cần thiết cho xử lý và đọc phim (Hình 3.4).
3.1.1 Hệ điều khiển
Hệ điều khiển bao gồm các phím chức năng giúp cho người vận hành có thể xác lập hoặc cài
đặt các thông số cần thiết như: Cao áp, thời gian v.v., khi chụp ảnh.
Để đảm bảo
an toàn bức xạ
nhằm giảm tối đa
những rủi ro có thể
xảy ra cho nhân
viên vận hành và
những người có
liên quan, phịng
Hình 3.1: Hệ máy điều khiển

đặt hệ điều khiển

có gắn một đèn đỏ chớp nháy khi máy phát tia-X đang làm việc. Ngoài ra, cửa ngăn cách có gắn
một hệ thống tự động ngắt điện khi mở cửa trong khi máy phát đang làm việc. Trên bàn điều khiển
ln có một máy đo liều xách tay hoạt động nhằm kiểm sốt suất liều có cảnh báo bằng âm thanh,
khi ra vào phòng đặt ống phát tia-X nhân viên vận hành phải mang theo máy để kiểm tra mức phóng
xạ.
3.1.2 Ống phát tia-X
Ống phát tia X được đặt trong phịng số 2 với diện tích 2,5m*3,2m, nền và các tường bao
quanh đủ dày (40cm) để đảm bảo các chỉ tiêu về an toàn bức xạ cho các nhân viên thao tác tại
phịng số 1. Giá trị phơng tự nhiên tại phòng là 0,15mSv/h.


Hình 3.2: Ống phát tia-X

Các giá trị về suất liều khi máy phát làm việc ở cao áp cực đại (200kV) đã được kiểm tra tại
các vị trí theo sơ đồ sau:
800 mm

800 mm

800 mm

Cửa

8,0
2,3

2,3

2,3

2,3

2,3

2,3

2,3

2,3

2,3

2,3

2,3

1700 mm
1000 mm
500 mm

2,3

Hình 3.3: Giản đồ suất liều (μSv/h) ở các vị trí trên tường phía phịng điều khiển ngăn cách với phịng phát
tia-X.Tại vị trí người ngồi điều khiển là 0,3μSv/h.

3.1.3 Buồng rửa và sấy phim
Buồng rửa phim là một phịng tối có diện tích đủ lớn cho cơng việc chuẩn bị phim, một đèn
đọc phim và một phần diện tích để đặt các thiết bị cần thiết cho quá trình tráng rửa phim (Hình 3.4).

Ánh sáng trong buồng tối phải đảm bảo là ánh sáng an tồn cho q trình xử lý phim. Ngồi ra trong
phịng tối cịn có các thiết bị phụ trợ khác như: Giá treo phim, máy sấy, đồng hồ thời gian và máy đo
độ đen.
2
5

3

4

1

Hình 3.4: Hệ rửa phim trong phòng tối

(1) Thùng chứa dung dịch acid acetic; (2) Thùng chứa dung dịch hãm; (3) Nước rửa phim; (4)
Thùng chứa dung dịch giũ phim; (5) Thùng chứa dung dịch hiện


(a)

Hình 3.5: Máy sấy và giá treo phim

(b)

5.4 Máy đọc phim và máy đo độ đen.
Đèn đọc phim và máy đo mật độ phim (đo độ đen). Đèn đọc phim giúp nhìn rõ các chi tiết ảnh
trên phim (Hình 3.6).

(a)

(b)

Hình 3.6: Đèn đọc phim (a) và máy đo độ đen (b)

3.2 Kết quả thực nghiệm
3.2.1 Xác định kích thước bia hiệu dụng của máy phát tia X
3.2.3.1 Mục đích
Độ nhịe hình học có ảnh hưởng lớn đến chất lượng ảnh chụp, trường hợp khơng thể kéo dài
khống cách SFD và khơng thể thu nhỏ khoảng cách OFD thì kích thước bia hiệu dụng là đại lượng
quyết định đến độ nhòe hình học.
Kích thước bia hiệu dụng càng nhỏ thì độ nhịe hình học nhỏ, chất lượng ảnh sẽ tốt hơn. Mỗi
máy phát tia-X có kích thước bia hiệu dụng nhất định, sau một thời gian sử dụng kích thước bia này
khơng cịn như giá trị ban đầu mà sẽ bị thay đổi. Sự thay đổi này liên quan đến độ nhịe hình học và
cũng là chất lượng ảnh chụp.
Nếu kích thước bia hiệu dụng lớn thì độ nhịe hình học lớn và ảnh nhận được là một ảnh rộng
hơn ảnh thực của nó. Đây là lý do phải tiến hành đo và xác định lại kích thước bia của máy phát tại
thời điểm hiện nay nhằm phục vụ cho việc tính tốn những thơng số phù hợp cho từng phép chụp cụ
thể sau này.
3.2.3.2 Bố trí thực nghiệm


Sử dụng một tấm chì dày 1mm, kích thước 100mm*100mm, khoan một lỗ có đường kính
10mm ở giữa. Tiến hành chụp 5 phim với những khoảng cách từ vật đến phim khác nhau. Sơ đồ
thực nghiệm được bố trí như Hình 3.7.
F
b
Tấm chì
c
a
d

Hình 3.7: Sơ đồ mơ tả thực nghiệm

Trong đó:

a là đường kính lỗ khoan của lá chì.
b là khoảng cách từ nguồn đến vật.
c là khoảng cách từ vật đến phim.
d là độ rộng bao phủ của phim chụp.
F là kích thước nguồn.

Các ảnh chụp được tiến hành với các thông số chụp như sau:
 Cao áp: 90kV
 Thời gian chụp: 12s
 Khoảng cách từ nguồn đến phim: 600mm
Xử lý, đọc phim và kết quả được nêu trong Bảng 3.1.
3.2.3.3 Tính tốn kết quả
Hình ảnh thu được trên phim của các phép chụp tương tự gần giống nhau. Do vậy trong
phần này chỉ trích đưa ra hai hình ảnh (Hình 3.8 và Hình 3.9)

Hình 3.8: Kết quả phim 1 chụp ngày 27/05/2010