Основное оборудование, используемое в радиографии

Основное оборудование, используемое в радиографии

Решение использовать гамма- либо рентгеновские лучи может зависеть от ряда соображений, таких как требуемая величина разрешения или контрастность, или же из соображений удобства. Хотя выбор наилучшего типа радиографического обследования не является частью этого модуля, примеры некоторых простых подходов к выбору типа радиографической процедуры приведены ниже:

  • Для работы рентгеновского оборудования необходимо наличие электропитания.
  • Рентгеновское оборудование стоит дороже гамма-источников.
  • Размеры рентгеновской трубки значительно больше, чем гамма-источника. Она не может быть расположена в одной точке
  • Когда напряжение выключено, излучение не генерируется и с оборудованием можно работать без требований к радиологической защите.
  • Гамма-источник испускает излучение в течение всего времени его использования и должен находиться в защите и быть под наблюдением все время.

Любое радиографическое оборудование выполняет аналогичные функции, но специально разработано с учетом физических и радиологических свойств источника. Например, оба устройства могут быть способны начинать и прекращать производство полезного луча излучения. Однако, в гамма-источнике используется механизм открытия, либо закрытия защитой источника, тогда как производства рентгеновских лучей начинается и прекращается посредством включения или выключения электропитания рентгеновской трубки.

Схематическое описание используемого оборудования приведено в последующих разделах.

1.1     Оборудование, используемое в гамма-радиографии

1.1.1     Радиоактивный источник

Выбор типа и активности гамма-источника, подлежащего использованию, является одной из первых работ, которую должен проделать радиографист. Активность источника должна быть достаточно большой, чтобы дать снимок хорошего качества, на котором будут изображены требуемые детали объекта.

 

Если получился плохой снимок, понадобится повторить съемку, что приведет к дополнительному облучению всех, кто находится поблизости. С радиологической точки зрения дополнительное облучение нежелательно.

1.1.2     Выбор изотопа

Выбор подходящего гамма-излучающего изотопа зависит от вида и лощины исследуемого материала. Чем больше толщина или плотность материала, тем выше должна быть энергия гамма-излучения, необходимого для создания четкого изображения на пленке. Табл. 1 содержит рекомендации МАГАТЭ по выбору подходящего изотопа для промышленного радиографического обследования веществ с различной толщиной стали. В таблице также указывается мощность дозы от источника активностью 1 ГБк на расстоянии 1 м (В определенном смысле, гамма-постоянные для дозы).

Наиболее широко используемым в промышленной радиографии изотопом, в особенности, при проведении радиографии на рабочем месте является иридий-192.  Радиоизотопы с низкой энергией могут быть использованы для тонких или небольших изделий как альтернатива использованию рентгеновских лучей.

Таблица 1

Рекомендации МАГАТЭ по выбору подходящего изотопа для радиографического обследования при различных толщинах стали

Радионуклид Энергии гамма-квантов

(МэВ)

Оптимальная толщина стали (мм) Мощность дозы на расстоянии 1м от источника в 1 ГБк

(мкЗв ч-1)

Кобальт-60 Высокая

(1,17 и 1,33)

50 — 150 370
Цезий-137 Высокая

(0,662)

50 — 100 103
Иридий-192 Средняя

(0,2 to 1,4)

10 — 70 160
Иттербий-169 Низкая

(0,008 to 0,31)

2,5 — 15 88
Тулий-170 Низкая

(0,08)

2,5 — 12,5 1,7

1.1.3     Выбор активности источника

Когда выбран подходящий источник, устанавливается активность источника для получения снимка необходимого качества. Выбор активности зависит от потока излучения, достигающего пленки после прохождения объекта. Величина потока излучения, которым облучается пленка, зависит не только от активности источника, но и от времени облучения. Если источник слишком мал, время облучения будет нерационально большим. Если источник слишком велик, вся область пленки будет облучена различными уровнями потока излучения. Это может вызвать почернение или покрытие дымкой, и изображение не будет четким. Радиографисты обычно имеют таблицы или номограммы для определения подходящих размеров источника и времен облучения для различных толщин металла.  В наборе доступных источников может не оказаться источника точно такого размера, который требуется. Поэтому подбирается необходимое время облучения, чтобы компенсировать различия в размерах источников между имеющимися и требуемыми.

Радиографические источники конструируются в соответствии с национальными и международными стандартами. Данные стандарты гарантируют, что если им следуют, то источник невозможно повредить или разбить с выбросом радиоактивного материала даже при некоторых, предусмотренных заранее экстремальных условиях, таких как пожар. Радиографический источник располагается в капсуле (цанге), сделанной из нержавеющей стали, и имеет высокую активность (до нескольких ТБк) радиоизотопа. Этот источник обычно соединяется с кабелем управления, держателем или находится в специальной сборке и снабжен соответствующими нестираемыми знаками.

 

1.1.4     Контейнер источника

Чтобы гарантировать, что радиографист, находящийся вблизи места проведения работ, не подвергнется ненужному облучению, источник должен быть помещен в защитный кожух. Он применяется не только во время перевозки источника, но также и при использовании источника. Вместо использования  двух типов контейнеров обычно принято иметь один контейнер, пригодный для перемещения и для производства облучения.

Контейнеры источников могут быть изготовлены из любого плотного материала, который ослабляет гамма-излучение. Наиболее распространенные материалы, используемые для этой цели — свинец и обедненный уран (ОУ или DU). И тот, и другой помещаются под стальное покрытие для предотвращения возможных механических повреждений и повышения прочности. Хотя обедненный уран слегка радиоактивен, плотность его позволяет делать контейнеры меньше и тоньше при обеспечении более высокой степени защиты, чем это можно сделать с помощью свинца (на практике это означает, что источники с более высокой активностью могут перемещаться и использоваться в контейнерах из ОУ, но не в аналогичных по размеру свинцовых контейнерах). Аспекты безопасности при использовании обедненного урана рассмотрены в разделе Ошибка! Источник ссылки не найден.. В некоторых контейнерах также используется вольфрам как внутренняя вращающаяся заслонка.

Некоторые типовые конструкции контейнеров изображены на рис. 4 — 7.  Выбор типа конструкции будет зависеть от типа радиографической процедуры. Конструкции варьируются от простых, в которых заслонка просто открывается, до более сложных проекционных систем (иногда называемых системами дистанционного облучения).

В проекционных установках источник соединен с разматывающимся кабелем и вытаскивается из защищенного контейнера в положение для облучения. После облучения этот кабель сматывается назад, чтобы вернуть источник в первоначальное положение за защитой. Проекционная установка также требует наличия запаянной направляющей трубки (называемой также облучательной трубкой) для установления источника в необходимом положении и для предотвращения отделения источника и его падения на пол. Если соединитель сборки источника движется относительно соединителя разматывающегося кабеля, он может отсоединиться, позволив источнику упасть. Такая проекционная установка, иначе называемая установкой удаленного облучения, имеет общепринятую и универсальную конструкцию и обладает рядом преимуществ с точки зрения радиационной безопасности, которые обсуждаются в разделе   4.2.3. Она является одной из наиболее часто используемых видов радиографического оборудования, которую Вы, может быть, видели в деле.

В качестве конструкции контейнера источника в прошлом использовалась т.н. контейнер «факельного» типа (torch type container).  Источник извлекался из контейнера данного типа с помощью рукоятки, отделенной защитой от короткого управляющего стержня и помещался в бокс, установленный на объекте, подлежащем радиографическому обследованию

Хотя активности, разрешенные для данного типа источника, были ограничены, все равно можно было получить большие дозы на руки, а также существовала большая опасность, что источник будет приведен в контакт с чьим-либо телом.

Использование установки такого типа не рекомендуется во многих странах, если только регулирующий орган не дает специального разрешения на его использование, Вы должны предотвратить использование всего, что Вы видели.

1.1.5     Коллиматор

Если требуется сделать снимок только малой части объекта, область, покрываемая пучком частиц излучения, может быть ограничена с помощью коллиматора. Непроекционные конструкции контейнеров источников включат коллимационную систему как часть защиты. Внутри проекционных установок съемные коллиматоры могут быть размещены на конце облучательной трубки. Эти коллиматоры обычно изготовлены из свинца и могут содержать в своей конструкции один из следующих основных элементов.

  • В коллиматоре имеется отверстие на одной стороне, дающее возможность направить пучок неослабленного гамма-излучения на облучаемый объект. Угол наклона сторон отверстия может изменяться, позволяя использовать более широкий пучок (см. рис. 10).

  • Коллиматор состоит из двух свинцовых дисков, находящихся внутри тонкостенного металлического цилиндра. Облучательная трубка заканчивается между двумя свинцовыми дисками, и это позволяет использовать плоский неослабленный пучок под углами в 360° для панорамной радиографии.