手机扫码,微信咨询!

钢铁工业在线X射线测量技术的应用-个人剂量报警仪|个人剂量仪|中子测量仪|表面污染仪|辐射报警仪|辐射检测仪-上海仁日辐射防护设备有限公司

电话:86-021-69515711
传真:86-021-69515712

成先生-上海仁日辐射防护 客服

联系我们
关注:仁日科技
关注仁日科技;获取辐射防护知识!
推荐产品
  •   放射源储存 铅罐

    1、内径 300×300×300mm2、商品描述: 铅箱3、铅当量: 5mmPb4、外表材质:不锈钢5、上海仁日

  •   REN600 表面污染仪

    REN600是一种便携式,大面积的放射性表面沾污测量仪,是根据核快速应急反应监测技术要求,专门为安监部门、疾病控制中心、核医学、分子生物实验室、核材料运输及其它存在αβ表面沾污而设计,是一种高灵敏度智能化便携式仪器;可进行α和β/γ测量,测量单位cps\cpm\ Bq/cm2可转换.主要应用在疾病控

  •   REN系列 智能化射线探头

    REN系列智能化辐射探头均可和REN300、REN300A、REN300B系列主机配套使用,也可以单独配套RenRiArea辐射区域监测软件使用。且具有RS485/RS232的通讯能力。所有探头均可单独外接报警灯,在超阈值的情况下就地给出声光报警。  (一)REN-GM-L型 GM管

  •   REN500E 伽马射线测量仪

         REN500E辐射剂量率仪是以内置高灵敏度盖格计数管为探测器,测量χ、γ和硬β辐射的多功能便携式剂量率仪。作为辐射巡测仪,能显示工作场所的剂量当量率和累积剂量,自动连续测量和记录1600条辐射剂量率数据,更换电池时,日历、时间及检测数据能永久保存。工

  •   REN-SN 半导体超高量程射线探头

    REN系列智能化辐射探头均可和REN300、REN300A、REN300B系列主机配套使用,也可以单独配套RenRiArea辐射区域监测软件使用。且具有RS485/RS232的通讯能力。所有探头均可单独外接报警灯,在超阈值的情况下就地给出声光报警。 1、测量射线类型:X、γ射线2、探测器:半导体探

  •   REN300A 辐射报警仪

    REN300A在线辐射安全报警仪是一种新型的x-γ辐射连续监测报警装置,它采用特殊设计的前置放大电路,具有灵敏度高、操作方便、自动显示和超阈值报警等特点,能实时给出xγ辐射剂量率。考虑到现场操作、应急快速响应的需要,主机安装在辐射现场,实现实时监测与就地报警,通过RS485通讯实现总控制室自动监控。

  •   RenriDecayPool 辐射安全报警仪

         为了加强对放射性废液排放的监督管理,保障人体健康,保护环境,根据《中华人民共和国放射性污染防治法》《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》《 医用放射性废物的卫生防护管理》等相关法规与标准的要求,考虑人为操作失误及放射性废液错误排放后可能引发的严重环境危

  •   REN510 便携式能谱仪

    REN510型便携式γ谱仪主要用于安检、反恐、核事故现场的污染分析,可进行γ辐射剂量的测量,同时系统内置核素库,可以自动识别人工及天然同位素。仪器为一体式,内置2英寸NaI(Tl) γ探测器,可同时测量γ能谱、γ剂量率。仪器为全数字化,集探测器、成型放大器、多道分析器、电源、触摸屏、内存为一体,功耗

技术文章

钢铁工业在线X射线测量技术的应用

2011/1/5 11:09:02


1 X 射线产生原理

newmaker.com
图1 X射线管结构图

图中:阴极丝在加热的情况下,会发射出热电子,在射线管的阴极和阳极之间施加高压,热电子在电场中被加速并撞击到阳极靶材料上,辐射出电磁波,产生的光谱为连续谱并存在着短波限(λmin),相当于电子所有能量都转换成X 射线,短波限与阳极材料无关。

newmaker.com

连续光谱的强度随热电子加速电压的平方成正比,与电流、阳极元素原子序数Z 成正比,转换成X 射线的效率与ZV 成正比。当管电压超过靶材料激发电势时,连续光谱上会叠加特征光谱,特征光谱的波长与靶材料有关。特征谱线的频率为:

newmaker.com

式中:R 为里德伯常数(R=109 737.3/cm);Z 为原子序数;在Ka 谱系中,σ=1,K=3/4。

由于产生的X 射线是连续谱,X 射线在穿过射线管窗口材料时,低能部分的射线及低能特征射线容易被吸收,能谱的谱线发生变化,如图2 和图3 所示。

newmaker.com
图2 X射线光管内部的能谱图

newmaker.com
图3 X射线光管外部的能谱

2 X 射线与放射性同位素的比较

2.1 X 射线
测量技术的优点

2.1.1 测量精度和分辨率高,统计噪声低

无论射线源采用何种方式,射线的产生都是随机的,并服从统计分布,存在统计涨落,根据射线衰减公式newmaker.com,可以得到:

newmaker.com

式中:μ表示被测物质的吸收系数;τ表示探测器的响应时间;Ks 表示探测器特征系数;I 表示初级X 射线的强度;T 表示被测材料的厚度。

从式(4)可以知道,厚度的影响与射线的强度I 有关。对于同位素放射源其强度不能无限制地增加,射线源强度的增加会造成辐射防护难度的增加,电离辐射危险性增大,另一方面放射源本身存在自吸收效应,射线源强度越大,自吸收效应越大。而根据公式(2),增加X 射线管的高压和阴极丝电流就可快速地增加射线的强度,来达到降低噪声的目的,对于相同的噪声等级,X 射线源的响应速度也可以提高。

假设在厚度为0 时的噪声值为SN0,则厚度为X 时的噪声为:

newmaker.com

根据式(5),可以方便地计算出对于任意厚度时的相对统计噪声,相对统计噪声与半厚度值(射线强度衰减到一半时的厚度值)之间的关系如图4 所示,其最小值时的厚度为2.9 倍半厚度值。对于使用放射性同位素测量的设备,由于射线的能量是单一的,其最佳测量厚度值是2.8 倍半厚度值,是固有的物理特性;对于X 射线测量设备通过调整能量,使设备在整个量程内的统计噪声保持在较低的水平。

newmaker.com
图4 相对统计噪声与半厚度之间关系

2.1.2 化学分析更精确

使用X 射线技术进行浓度、化学成分分析时,射线源的能量和强度可以调节显得尤为重要。在进行化学分析时,一般是利用X 射线的荧光效应,通过对被测化学元素的原子激发产生该种元素的特征谱线,但被测元素的激发谱线容易受到其它元素谱线的影响,从而降低了系统的检测精度,可以利用X 射线的能量调节和滤片技术,实现对特有元素的谱线激发,而不激发或降低其它元素的激发,从而实现对特有元素的高精度测量。

2.1.3 使用上更安全和可靠。

X 射线是加速的热电子碰撞阳极靶产生的,因此在切断电源后便没有任何射线,而同位素放射源是密封在源罐中,即使关闭射线源的快门也存在一定剂量的泄露射线,不利于人身和设备的安全。

newmaker.com
图5 穿透物质后X射线能谱的变化

2.2 影响X 射线测量的关键因素

2.2.1 高压范围限制

X 射线的能量取决于施加的高压,由于受技术的限制,高压不能不受限制地增加。在热轧生产线上使用的X 射线源高压一般为160 kV,冷轧使用100 kV 左右,相对于放射性同位素发射出的γ射线而言如表1 所示,其能量要小得多,因此穿透物质的能力不如放射性同位素,目前钢铁工业上的X 射线源的高压最高在200 kV 左右,如果再增加高压会带来制造和维护成本的增加,因此在宽厚板等工厂,厚度和凸度的测量通常都是采用放射性同位素方法。

表1 常用放射性同位素的射线能量
newmaker.com

2.2.2 X 射线源的冷却

加速热电子在碰撞阳极靶过程中,99%的能量转换成热量,只有1%转换成X 射线,因此在阳极靶上产生的热量很大,必须对其进行冷却,冷却效果的好坏直接影响到设备的测量精度和使用寿命。在实际使用过程中经常受到水质、管路等影响,使冷却效率下降。

2.2.3 吸收系数的变化

由于X 射线的能谱为连续谱,低能部分很容易被吸收,造成能谱的偏移,即X 射线的硬化现象,如图6 所示,其结果是射线能量和强度都发生变化,不象放射性同位素在穿透物质时只是强度发生变化,而能量不会发生变化,这种变化的结果造成在X 射线能量不同时吸收系数不同。

不同元素吸收系数与射线能量的关系如图7 所示,横坐标为射线能量,纵坐标为吸收系数。

newmaker.com
图6 射线能量与吸收系统关系

newmaker.com
图7 电离室

对于X 射线而言,其能量一般在0.01~0.2 MeV 之间。吸收系数是被测量物质各种化学成分综合的结果,在这一能量区间,从图中可以得到成分的细小变化对吸收系数的影响很大。因此利用X 射线进行物质厚度检测时被测物化学成分有严格的要求,而对于放射性同位素设备,吸收系数基本上不发生变化。

2.2.4 探测器要求的增加

目前X 射线测量技术主要采用电离室作为射线检测部件,其检测原理是通过射线进入电离室产生气体电离,通过对电离后的离子对加压,产生弱电流信号(10-9~10-11A),然后将弱电流信号转换成电压信号,并进行数据的转换和处理。由于X 射线是连续谱,要求测量X 射线的电离室对整个能谱范围内的X 射线进行有效的检测,应用在传统放射性同位素测量设备上的电离室只需要对特定能量的射线进行有效检测。随着现代生产工艺对产品检测和控制精度要求的提高,要求电离室的尺寸减小,而检测效率提高,对电离室的制造工艺提出了更高的要求。

3 宝钢X 射线测量设备的应用实绩

宝钢自 1997 年首次在2030 冷轧5 机架上使用X 射线测量设备以来,设备良好的精度和快速响应促进了产品质量和控制精度的提高,到目前X 射线测量设备已达25 套(不包括三期后工程)。对新建设的主生产线上都配置使用X 射线测量设备,也逐步将老的主生产线上同位素测量设备升级或改造成X 射线测量设备。测量物理量包括厚度、凸度、边缘降、锌层厚度、电工钢膜厚、电解液离子浓度等。在带钢厚度测量方面,从以前的单点测量发展到对带钢整个横断面的精细测量(每5 mm 宽度1 个测量点),在镀层测量方面,可以根据需要对不同成分层进行的实时多层测量。

在钢铁工业上,在线X 射线测量技术也需要一个不断完善和发展的过程,在现场实际应用过程中仍然存在不少问题,主要是设计上的缺陷和没有充分考虑到现场环境因素的影响。经过我们多年的努力,成功地解决了X 射线源的冷却问题,提高了X 射线源的使用寿命;解决了化学成分对厚度测量结果的影响,提高了产品的质量和精度;成功地完成了X 射线源、探测器、标样箱等关键部件的国产化。

4 结束语

① 在线X 射线测量设备精度、可靠性比传统的放射性同位素设备高,而且其功能在不断地增加,对现有系统进行少量的改进即可实现多物理量的同时测量。比如X 射线凸度仪进行适当升级就可以实现带钢温度的测量、宽度测量、平直度测量、凸度边降测量、局部高点测量等,从而能完成过去需要多台测量设备才能完成的任务;

② 在线X 射线测量设备具备完善的自我诊断功能,提高了系统的可维护性;

③ 随着计算机技术的发展,在测量现场就完成测量信号的快速采集和数字化处理,通过系统内部总线及部件之间的网络连接,测量设备不但能提供各种工艺所需要的信号,而且通过集成在测量系统内部的历史数据统计分析软件,可以为生产技术人员对可能出现的问题提供指导。

 来源:机械专家网
钢铁工业在线X射线测量技术的应用 的相关产品:
  • REN300型在线x-γ辐射安全报警仪

    产品名称:REN300型在线x-γ辐射安全报警仪

    产品描述:  REN300在线x-γ辐射安全报警仪是一种新型的x-γ辐射连续监测报警装置,它采用特殊设计的前置放大电路,具有灵敏度高、操作方便、自动显示、数据存储和超阈值报警等特点,能实时给出xγ辐射剂量率。考虑到现场操作、应急快速响应的需要,主机安装在辐射现场,实现实时监测与就地报警,通过RS48

  • 铅屏风、铅衣架、电离辐射警示牌、分源防护屏、铅箱、注射器防护套、报警灯

    产品名称:铅屏风、铅衣架、电离辐射警示牌、分源防护屏、铅箱、注射器防护套、报警灯

    产品描述:单联移动式防护屏风 1、规格尺寸:  H×W:1800×900 (mm)2、商品描述:  上部铅有机玻璃的高度为   H×W:240×240 (mm)3、铅当量:  铅玻璃0.5mmPb,  下部分铅当量为0.5mmpb4、外饰材料:碳素钢板喷

  • REN-GM45-Mul型α、β、γ、X多功能射线探头

    产品名称:REN-GM45-Mul型α、β、γ、X多功能射线探头

    产品描述:REN系列智能化辐射探头均可和REN300、REN300A、REN300B系列主机配套使用,也可以单独配套RenRiArea辐射区域监测软件使用。且具有RS485/RS232的通讯能力。所有探头均可单独外接报警灯,在超阈值的情况下就地给出声光报警。 1、测量射线类型:α、β、γ、X射线2、探测器:

  • REN300A+REN-3He-N型固定式中子、伽玛报警仪

    产品名称:REN300A+REN-3He-N型固定式中子、伽玛报警仪

    产品描述:本报警仪由REN300A在线辐射安全报警仪和REN-3He-N中子探头和REN-GM-L X、伽玛探头组成。该辐射报警装置是采用特殊设计的前置放大电路,具有灵敏度高、操作方便、自动显示、数据存储和超阈值报警等特点,能实时给出x射线、γ射线、中子射线的辐射剂量率。考虑到现场操作、应急快速响应的需要,主

  • REN310型立柱式辐射监测系统

    产品名称:REN310型立柱式辐射监测系统

    产品描述:    REN310型立柱式辐射监测系统,主要用于放射性监测场所的行人或行包通过的监测系统,采用大体积的闪烁体探测器作为探测器,具有体积小,便于携带,灵敏度高,误差小的特点,适用与核应急等特殊的放射性检测场合。该系统主要由安装在现场的立柱和远程计算机系统组成。立柱内置的

  • REN-GM-L型GM管中量程射线探头

    产品名称:REN-GM-L型GM管中量程射线探头

    产品描述:REN系列智能化辐射探头均可和REN300、REN300A、REN300B系列主机配套使用,也可以单独配套RenRiArea辐射区域监测软件使用。且具有RS485/RS232的通讯能力。所有探头均可单独外接报警灯,在超阈值的情况下就地给出声光报警。 1、测量射线类型:X、γ射线2、探测器:GM管探