Рентгенконтроль. Контрольная работа.

 

Контрольная работа

по предмету «Контроль качества отливок».

Тема: «Рентгенконтроль»

Принцип рентгенофлуоресцентного анализа.

Основным физическим эффектом рентгено-флуоресцентного анализа является возникновение флуоресценции в веществе пробы при облучении ее рентгеновским  излучением.

Каждый элемент однозначно определяется его атомным номером в Периодической системе элементов или по числу его электронов в нейтральном состоянии. Внутренние электроны элементов образца возбуждаются рентгеновским излучением и, возвращаясь на свои орбиты, дают характерную для своего элемента рентгеновскую флуоресценцию.

Выход флуоресценции – это вероятность образования рентгеновского кванта при высвобождении энергии (может эмитироваться в виде рентгеновского кванта или передаваться другому электрону оболочки – эффект Оже).

Спектр  этого вторичного излучения зависит от содержания элементов, составляющих пробу. Этот физический эффект является основой определения элементного состава пробы по спектру ее флуоресцентного рентгеновского излучения, а содержания элементов.

Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом.

При прохождении рентгеновского излучения через вещество его интенсивность будет уменьшаться вследствие действия двух различных физических процессов: рассеяния и истинного поглощения. Для первого процесса характерно изменение первоначального направления движения фотона. Энергия фотона и длина волны при этом сохраняются, либо претерпевают изменение. В процессе истинного поглощения происходит исчезновения фотона, а его энергия полностью затрачивается на вырывание одного из электронов атома, с которым произошло взаимодействие.

Способность вещества ослаблять рентгеновское излучение характеризуется массовым коэффициентом ослабления μm, который не зависит от физического и химического состояний поглотителя. Массовый коэффициент ослабления представляет собой относительное ослабления интенсивности рентгеновского излучения единицей массы вещества.

Если предположить, что акты рассеяния и поглощения рентгеновского излучения являются независимыми, то массовый коэффициент ослабления можно рассматривать как сумму коэффициентов поглощения τm и рассеяния σm.

В РФА роль поглощения достаточно многообразна. Некоторые типичные случаи поглощения: излучения при выходе из материала анода, излучения материалом окна рентгеновской трубки, окном детектора, в образце флуоресцентного излучения определяемого элемента всеми элементами пробы и другие.

Массовый коэффициент рассеяния возрастает с ростом атомного номера, но при этом простой пропорциональности нет.

Основные этапы рентгеноспектрального анализа.

  1. Приготовления образцов сравнения (или градуировочных образцов).
  2. Отбор проб для анализа.
  3. Подготовка проб к анализу.
  4. Введение проб в спектрометр.
  5. Измерение интенсивности аналитической линии.
  6. Расчет концентрации по измеренным интенсивностям.

В качестве образцов сравнения используются ГСО или СОП, состав которых идентичен данному продукту.

Подготовку проб к анализу выполняют согласно НД на проведения анализа данного продукта.

Введение проб в спектрометр согласно РИ на проведение процедуры анализа.

Измерение интенсивности согласно методики выполнения анализа.

Расчет концентрации согласно математическому обеспечению, предусмотренного для обработки результатов анализа.

Понятие спектральных линий. Составляющие спектра.

Спектральные линии — это линии в спектрах электромагнитного излучения, например, в спектрах атомов, молекул и других квантовых систем. Излучение, соответствующее данной спектральной линии характеризуется определенной длиной волны, которая обозначается λ,

 Спектр представляет собой группу спектральных линий химических элементов, а также фон. В большинстве случаях пробы содержат более одного элемента, что может быть причиной наложение спектральных линий друг на друга. Наличие мешающих линий учитываются при построении градуировочного графика. Это линии более высоких порядков отражения, характеристические линии анода, линии загрязнения, излучение рентгеновской трубки и деталей спектрометра. Надежным способом проверки, т.е. наличия линий элементов не присутствующих в пробе является сравнение спектра пробы со спектром химически чистого образца (графит, полиэтилен, борная кислота и другие

Разложение рентгеновского излучения в спектр.

 

Для разложения рентгеновского излучения применяют дифракцию на монокристаллах. Использование дифракции основано на законе Брэгга-Вульфа.

Из закона следует, что в одном порядке отражения каждой длине волны соответствует определенный угол θ, с увеличением длины волны растет и θ. Это позволяет разделить излучения разных длин волн по разным направлениям распространяя после дифракции на кристалле.

Регистрируя поочередно эти излучения, получают рентгеновский спектр.

Для каждого угла θ правая часть равенства имеет определенное значение (для данного кристалла). Отсюда следует, что при возрастании порядка отражения длина волны убывает. Наибольшая длина волны будет получена в первом порядке отражения. При определенном значении порядка отражения можно зарегистрировать до длин волн λ≤2d, поскольку sinθ≤1. Поэтому для каждого кристалла важно знать величину 2d. Каждый рентгеновский спектрометр предназначен для работы в определенной области углов θ от некоторого минимума до некоторого максимума. Для того чтобы в этом интервале углов можно регистрировать спектры в возможно более широкой области длин волн и применяют различные кристаллы.

Классификация рентгеноспектральных приборов.

Существует 2 типа спектрометров:

— энргодисперсионные – спектр разлагается по энергиям Е;

-волнодисперсионные или кристалл-дифракционные – спектр разлагается по длине волны.

В приборах первого типа для выделения аналитической линии используют детекторы, способные анализировать спектр по энергиям. В приборах второго типа для выделения аналитической линии используют кристалл – анализатор.

Также рентгеноспектральные приборы классифицируют по источникам возбуждения:

-облучение  элементарными частицами или гамма-лучами радионуклидов;

-облучение рентгеновскими лучами из рентгеновской трубки.

Предпочтение отдано РТ, т.к., после отключения ВИП радионуклид не отключается, а вырабатывает радиацию, а РТ отключается. Это безопаснее с точки зрения радиоактивного загрязнения.

По своим внешним данным РСП классифицируются на:

— стационарные приборы, которые непосредственно установлены в лаборатории. Они имеют фиксированные каналы, каждый на определенный элемент. Число каналов зависит от поставленной аналитической задачи. В настоящее время данные приборы имеют дополнительно еще и один санирующий канал последовательного действия.

— переносные спектрометры, которые применяют как разбраковщика на марку стали (качественный анализ), а также полуколичественного анализа.

        — кристалл-дифракционные настольные спектрометры последовательного действия. Это аппараты меньшей мощности, но на нем можно производить как качественный, так и количественный анализ.

Классификация рентгеновских трубок.

Различают 3 типа трубок:

  • трубка с боковым окном;
  • трубка с торцевым окном;
  • трубка с прострельным анодом.

Основные различия между типами трубок заключается в полярности анода и катода,  материала анода, а также  в расположении  выходных окон.

В качестве анода  используют материалы с высоким атомным номером, такие как золото, палладий, хром, молибден, родий. В качестве стандартного материала анода всеми известными производителями используется родий, так как характеристическое излучение этого элемента подходит для возбуждения тяжелых и легких элементов.

Трубка с боковым окном отличается от трубки с торцевым окном тем, что в первой присутствует эффект обратного рассеяния электронов, что способствует нагреву окружающих материалов, особенно выходного окна.  Минимальная толщина бериллиевых окон, используемых в трубках с боковым окном, составляет 300мкм, а в трубках с торцевым окном 125 и даже 75мкм.

 

 

 

 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *