ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - 2011
MỤC LỤC
MỤC LỤC 1
DANH MỤC BẢNG BIỂU 1
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ 2
LỜI MỞ ĐẦU 5
KẾT LUẬN 80
TÀI LIỆU THAM KHẢO 82
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 : Phân loại phim chụp ảnh bức xạ……………………………… 17
Bảng 1.2: Đường kính của các dây trong bộ IQI loại dây………………… 28
Bảng 2.1: Các giá trị thanh ghi IE………………………………………… 43
Bảng 2.2: Các giá trị thanh ghi TMOD…………………………………… 44
Bảng 2.3: Các giá trị thanh ghi TCON…………………………………… 45
Bảng 3.1: Tốc độ của bộ điều khiển…………………………………………64
Bảng 3.2: Các kết quả đánh giá phim 1…………………………………… 75
Ngô Tiến Mạnh 1
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - 2011
Bảng 3.3: Các kết quả đánh giá phim 2…………………………………… 77
Bảng 3.4: Các kết quả đánh giá phim 3…………………………………… 79
Bảng 3.5: Các kết quả đánh giá phim 4…………………………………… 81
Bảng 3.6: Kết quả tổng hợp đánh giá các phim…………………………… 83
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1: Quá trình chụp ảnh bức xạ
Hình 1.2: Cấu tạo ống phát tia X
Hình 1.3: Cấu tạo phim ảnh
Hình 1.4: Hình ảnh về máy đo độ
đen
Hình 1.5a: Đường cong đặc trưng điển hình của một phim tia X, loại trực
tiếp
Ngô Tiến Mạnh 2

Hình 2.16: Lưu đồ chương trình phục vụ ngắt
Hình 2.17: Lưu đồ chương trình chính
Hình 2.18 Mạch nạp cho vi điều khiển
Hình 2.19: Minh họa bộ truyền động
Hình 2.20: Mạch đã lắp ráp
Hình 2.21 Bộ cơ đã được chế tạo và lắp vào cửa sổ máy phát
Hình 3.1: Kích thước mẫu vật được chụp
Hình 3.2: Bố trí IQI trên mẫu vật
Hình 3.3: Bố trí hình học khi không dùng bộ điều khiển quét chùm tia
Hình 3.4: Bố trí hình học khi dùng bộ điều khiển quét chùm tia
Hình 3.5: Giản đồ liều chiếu của máy phát tia X
Hình 3.6: So sánh dải độ đen của phim không dùng và có dùng bộ điều khiển
phim 1
Ngô Tiến Mạnh 4
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - 2011
Hình 3.7: So sánh dải độ đen của phim không dùng và có dùng bộ điều khiển
phim 2
Hình 3.8: So sánh dải độ đen của phim không dùng và có dùng bộ điều khiển
phim 3
Hình 3.9: So sánh dải độ đen của phim không dùng và có dùng bộ điều khiển
phim 4
LỜI MỞ ĐẦU
Cùng với sự phát triển vượt bậc của công nghệ thông tin thì kỹ thuật hạt nhân
được áp dụng phổ biến trong nhiều lĩnh vực của đời sống, và mang lại nhiều lợi
ích kinh tế - xã hội. Trong sự phát triển của kỹ thuật hạt nhân, kỹ thuật “kiểm tra
không phá hủy (NDT)” được sử dụng khá rộng rãi trong nhiều ngành công
nghiệp trên khắp thế giới và Việt Nam. Một trong những phương pháp kiểm tra
không phá hủy ngày càng được chấp nhận sử dụng rộng rãi và đóng vai trò quan
trọng trong công nghiệp là: Phương pháp chụp ảnh bức xạ trong công nghiệp
Ngô Tiến Mạnh 5

Phương pháp chụp ảnh bức xạ là một phương pháp được dùng để xác định
khuyết tật bên trong của nhiều loại vật liệu và có cấu hình khác nhau.
Ngô Tiến Mạnh 7
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - 2011
Một phim chụp ảnh bức xạ thích hợp được đặt phía sau vật cần kiểm tra và
được chiếu bởi một chùm tia X hoặc tia gamma khi đi qua vật thể bị thay đổi tùy
theo cấu trúc bên trong của vật thể và như vậy sau khi rửa phim đã chụp sẽ hiện
ra hình ảnh bóng, đó là ảnh chụp bức 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
 Một số ưu điểm của phương pháp kiểm tra bằng chụp ảnh bức xạ:

Có thể được dùng để kiểm tra những vật liệu có diện tích lớn chỉ trong
một lần chụp

Hữu hiệu đối với tất cả các vật liệu

Có thể được dùng để kiểm tra sự sai hỏng bên trong cấu trúc vật liệu, sự
lắp ráp sai các chi tiết, sự lệch hàng

Cho kết quả kiểm tra lưu trữ được lâu

Có các thiết bị để kiểm tra chất lượng phim bức xạ

Quá trình giải đoán phim được thực hiện trong những điều kiện rất tiện
nghi.
 Những hạn chế của phương pháp này:

Chùm bức xạ tia X hoặc gamma gây nguy hiểm cho sức khỏe con người

(-µx)
(1.1)
Trong đó:
I
o
: Cường độ của bức xạ tia X hoặc gamma tới
I: Cường độ của bức xạ tia X hoặc tia gamma truyền qua vật liệu có bề dày là
x và có hệ số hấp thụ là µ
Hình 1.1: Quá trình chụp ảnh bức xạ
Nếu có khuyết tật rỗng hay tính không liên tục của vật liệu thì cần chùm tia
bức xạ nhỏ hơn chùm tia khi xuyên qua vật liệu rắn đồng nhất. Do vậy có sự
khác nhau của các bức xạ bị hấp thụ giữa chỗ có và không có khuyết tật.
Ngô Tiến Mạnh 9
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - 2011
Nếu ghi nhận hiện tượng trên 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, chụp ảnh bức xạ có độ nhạy dựa vào nguyên lý hấp thụ của bức xạ
khi đi qua vật liệu. Sự khác nhau của các vùng hấp thụ được dịch ra các thông
tin liên quan đến cấu trúc bên trong của vật liệu.
Về bản chất cơ bản hệ chụp ảnh gồm: nguồn phóng xạ, vật thể cần kiểm tra,
bộ phận ghi là phim cùng hệ thống xử lý và đọc phim
1.3 Nguồn bức xạ và đặc trưng của tia X và tia gamma [1]
1.3.1 Nguồn tia X
Hình 1.2: Cấu tạo ống phát tia X
Nguồn phát tia X dùng cho chụp ảnh công nghiệp là ống phát tia X. Ống phát
tia X kinh điển là một ống thủy tinh chân không chứa điện cực dương anode và
điện cực âm cathode. Cathode bao gồm các sợi dây tóc được đốt nóng bởi dòng
điện cỡ vài ampe để phát ra các điện tử. Dưới tác dụng của điện trường giữa
anode và cathode các điện tử từ cathode sẽ chạy về anode. Dòng điện tử này

ánh
sáng thường chỉ khác nhau về bước sóng. Trong kiểm tra vật liệu
bằng

chụp
ảnh bức xạ thường sử dụng bức xạ tia X có bước sóng từ 10
-4
A
0

đến

10
A
0
(1
A
0
= 10
-10
m). Tần số dao động riêng f, bước sóng xác định tính
chất
đặc
trưng của bức xạ lan truyền trong không gian λ với tốc độ ánh sáng c
liên
hệ
với nhau theo :
Ngô Tiến Mạnh 11
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - 2011
λ =


Chúng gây sự ion hoá, chúng có thể tách các electron ra khỏi
các
nguyên tử khí để tạo các ion dương, ion
âm.

Chúng tuân theo định luật tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng
cách.
Đó là, cường độ bức xạ tia X hoặc gamma tại một điểm bất kỳ nào đó tỷ
lệ
nghịch
với bình phương khoảng cách từ nguồn đến điểm đó:
I ~
(1.3)
với I: cường độ bức xạ, r : khoảng
cách.

Chúng truyền theo một đường thẳng, là dạng sóng điện từ nên có thể
bị
phản xạ, khúc xạ, nhiễu
xạ.

Chúng có thể xuyên qua những vật liệu mà ánh sáng không thể
xuyên
qua
được. Độ xuyên sâu phụ thuộc vào năng lượng của bức xạ, mật
độ,
chiều
dày của vật
liệu

lâu dài. Phim chụp ảnh thường gồm các lớp sau:

Lớp nền nằm ở giữa gọi là nền phim, dẻo, dễ uốn, trong suốt bằng chất
cellulose sạch hoặc chất tương tự
Ngô Tiến Mạnh 13
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - 2011

Lớp glatin là một hỗn hợp chất glatine và chất kết dính, để đảm bảo lớp
nhũ tương mỏng dính chặt vào lớp nền trong quá trình xử lý tráng rửa phim

Lớp nhũ tương bao gồm một số lượng lớn các hạt bromua bạc nhỏ li ti
(muối bạc halogen) dày khoảng 0.025 mm được phủ lên môi trường nền là lớp
glatin. Muối bạc halogen được phân bố đều trong lớp nhũ tương dưới dạng tinh
thể rất mịn và cấu trúc vật lý của nó sẽ bị biến đổi với các quá trình chiếu xạ,
như bức xạ tia X, tia gamma hoặc ánh sáng nhìn thấy. Lớp nhũ tương là lớp
quan trong nhất của phim do nó nhạy với bức xạ tia X, tia gamma, ánh sáng,
nhiệt độ, áp suất và một số chất hóa học khác

Lớp phủ (bảo vệ) ngoài cùng của phim là một lớp mỏng glatin sạch được
làm cứng để bảo vệ cho lớp nhũ tương nằm bên dưới khỏi bị xước (hư hỏng)
trong quá trình cầm nắm bình thường.
1.4.2 Các đặc trưng của phim chụp ảnh bức xạ
Việc lựa chọn phim dựa vào các yêu cầu cụ thể nhằm kết hợp một
các
h có
hiệu quả giữa phương pháp chụp với loại phim để nhận được kết quả
m
ong
m
u

mịn
Cao
LOẠI II:
Dùng kiểm tra các vật liệu kim loại nhẹ ở
dải điện thế thấp và các chi tiết thép nặng
hơn ở điện thế 1000 và 2000 kV
Chậm Mịn Cao
LOẠI III:
Khi sử dụng nguồn tia X hoặc gamma có
khả năng cho tốc độ cao, nhưng màn tăng
cường có thể hoặc không phải là chì
Trung
bình
Trung
bình
Trung
bình
LOẠI IV:
Có khả năng cho tốc độ, độ tương phản cao
khi sử dụng với màn tăng cường huỳnh
quang, và thấp hơn khi được sử dụng trực
tiếp hoặc cùng với màn tăng cường bằng chì
Nhanh Trung
bình
Trung
bình
Ví dụ : Những loại phim có kích thước hạt lớn thì tốc độ cao hơn so với
phim có kích thước hạt mịn hơn. Những loại phim có độ tương phản
ca
o

Về định tính, độ đen là mức độ làm đen một ảnh chụp bức xạ sau kh
i
xử lý
tráng rửa phim. Độ đen của ảnh chụp bức xạ càng lớn khi ảnh chụp b
ức
xạ
càng
đe
n.
Về định lượng, độ đen được định nghĩa theo biểu
t
h
ức:
Độ đen: D = log
10
(1.4)
Trong đó :
I
0

: Là cường độ bức xạ tới trên ph
im
.
I
t
: Là cường độ sau khi truyền qua ph
im
.
I
0

Ví dụ : Đối với một tấm ảnh bức xạ kích thước lớn, có vùng kiểm
t
r
a
nằm
Ngô Tiến Mạnh 16
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - 2011
ở giữa, ta không thể đặt tấm phim chuẩn sát vùng đó được, nó sẽ
c
h
ồ
ng lên
những vùng khác trong tấm ảnh, làm phim bị dính lại, vì vậy kết quả so sánh
không chính xác. Tuy nhiên, sử dụng tấm phim chuẩn trong trường h
ợ
p không
thể dùng máy đo độ
đe
n.
Hình 1.4: Hình ảnh về máy đo độ
đen
(1), (4a), (4b) : Máy đo độ đen, (2): Đồng hồ đo thời gian, ( 3):
Đè
n soi
ph
im
.
1.4.2.2 Đường cong đặc
tr
ư

vùng này xuất hiện ở độ đen khoảng 10 hoặc lớn hơn, đối với loại phim dùng
màn tăng cường thì vùng này xuất hiện ở độ đen nằm trong khoảng 2 – 3.
Hình 1.5a: Đường cong đặc trưng điển hình của một phim tia X, loại trực
tiếp
Hình 1.5b: Đường cong đặc trưng điển hình của một phim tia X, màn tăng
cường bằng muối
1.4.2.3 Độ
m
ờ
Khi phim không bị chiếu vẫn có một độ đen nào đó sau khi xử lý
t
r
á
ng rửa
phim được gọi là độ mờ. Nó gây bởi hai nguyên nhân : Độ đen có s
ẵ
n trong
lớp nền của phim vì lớp nền của phim không trong suất hoàn toàn, v
à
độ mờ
hóa học do một số hạt có khả năng tự hiện ảnh ngay cả khi không b
ị
chiếu. Độ
mờ của phim biến đổi theo loại và tuổi của phim chụp ảnh bức x
ạ
. Các giá trị
độ mờ nằm trong khoảng từ 0.2 đến 0.3.
1.4.2.4 Tốc độ
phim
Là nghịch đảo của liều chiếu toàn phần tính bằng roenghen, của

hơn thì có số hạt nhũ lớn hơn và do vậy nó không thể sản ra
các
chi tiết nhỏ.
Kích thước hạt của phim ảnh hưởng đến chất lượng và thời g
ia
n chiếu. phim có
các hạt cực mịn hoặc mịn cho chất lượng tốt hơn và cần
t
h
ời
gian chiếu dài h
ơ
n
Hình 1.6a: Các đường cong đặc trưng của ba loại phim tiêu biểu, dùng
trong
công
nghiệp.
Hình 1.6b: Đường cong đặc trưng điển hình cho phim tia X loại trực
tiếp
Trong (hình 2.5. ) biểu diễn đường cong đặc trưng cho những loại ph
im
chụp
ảnh bức xạ khác nhau, nằm cách nhau theo trục LgX. Khoảng cách
của
những
đường cong này chỉ ra sự khác biệt về tốc độ tương đối – đường
c
ong của các
loại phim có tốc độ nhanh hơn nằm về phía bên trái. Từ những
đườ

ơ
n
phim A, do đó ảnh chụp bức xạ trên phim B có độ tương phản lớn hơn
ả
nh
chụp bức xạ trên phim A.
Ngô Tiến Mạnh 20
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - 2011
Vậy khi chụp ảnh bức xạ nên chọn các giá trị độ đen nằm trên ph
ầ
n đường
thẳng tuyến tính của đường cong đặc trưng, vì độ tương phản
của
phim
tăng khi độ đen tăng dần theo phần đường thẳng tuyến tính
đ
ó.
1.4.2.6 Độ
nét
Độ nét của hình ảnh ghi nhận được trên phim sẽ phụ thuộc vào k
íc
h thước và
sự liên kết của các hạt bạc được thể hiện trong lớp nhũ tương.
Các
hạt nhỏ
mịn thì độ nét trên phim ảnh được thể hiện rõ ràng h
ơ
n.
Khi một hình ảnh được tạo ra bởi ánh sáng và các dạng bức xạ khác như tia
gamma hay tia X, các tính chất của hai loại bức xạ sau cùng là đặc trưng khác


Kết quả cuối cùng được thể hiện
Ag
+
+ Br
-
→ Ag + Br (1.7)
Ngô Tiến Mạnh 21
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - 2011

Các nguyên tử bromua trung hòa sẽ kết hợp lại với nhau để hình thành
nên các hạt Br và thoát ra ngoài tinh thể bạc bromua (AgBr), còn lại là những
nguyên tử Ag tự do sẽ lắng xuống. Sau khi xử lý tráng rửa phim thì ảnh ẩn nhìn
thấy được và trở thành ảnh thật
1.4.4 Màn tăng cường
Khi bức xạ tia X tác động lên phim thì ảnh chụp phụ thuộc vào độ
lớ
n của
năng lượng bức xạ bị hấp thụ bởi lớp nhũ tương nhạy sáng trên phim. Qu
á
trình
này chỉ cần khoảng 1% lượng bức xạ xuyên qua vật kiểm tra để tạo
ả
nh. Còn
lại 99% lượng bức xạ sẽ xuyên qua phim mà không dùng để làm gì
cả
. Để
tránh sự lãng phí này thì phim phải được kẹp giữa hai màn tăng
cườ
ng. Những

IQI vật chỉ thị hình ảnh.
f

Hình 1.8: Bố trí hình học trong chụp ảnh bức xạ
1.5.2 Xác định khoảng cách chụp nhỏ nhất (SFD
min
)
Dựa vào công thức tính độ nhòe hình học (Ug)
(1.8)
Trong đó: S – kích thước hiệu dụng của nguồn chụp.
d – khoảng cách từ mẫu đến phim.
U
g
– độ nhòe hình học (U
g
= 0,5mm)
Khoảng cách nhỏ nhất từ nguồn đến phim (SFD) được tính theo độ nhòe
hình học U ≤ 0,5mm, đó là giới hạn mà mắt người không phân giải được hai
Ngô Tiến Mạnh 23
A
BIQI
Mẫu
Phim
Nguôn tia X
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - 2011
điểm khác nhau. Khoảng cách nhỏ nhất từ nguồn đến phim được xác định theo
công thức:

S
f
= x 100 (1.12)
1.6.2 Độ nhạy của ảnh chụp bức xạ
Độ nhạy của một ảnh chụp bức xạ là một chỉ thị gián tiếp chỉ khả năng phát
hiện ra các khuyết tật của nó hoặc sự thay đổi bề dày trong mẫu vật được kiểm
tra. Do đó, nó đo được chất lượng ảnh chụp bức xạ. Độ nhạy được biễu diễn
bằng tổng số lượng về các biến đổi nhỏ nhất có thể phát hiện trong mẫu, theo tỷ
lệ phần trăm của bề dày tổng cộng:
1.7 Vật chỉ thị chất lượng ảnh (IQI)
Độ nhạy của ảnh chụp bức xạ thường được đo dưới dạng một số chuẩn nhân
tạo mà không cần phải thật giống với một khuyết tật nằm bên trong mẫu vật. Vì
vậy có hai phương pháp được sử dụng phổ biến là:

Xác định độ nhạy về mặt khả năng phát hiện được một dây bằng vật liệu
giống như vật liệu của mẫu kiểm tra, khi dây được đặt trên bề mặt mẫu cách xa
phim. Đường kính của dây nhỏ nhất có thể phát hiện được, xem như là độ nhạy
đánh giá. Những dụng cụ này là những bộ dây có đường kính khác nhau
Bảng 1.2: Đường kính của các dây trong bộ IQI loại dây [1]
Ngô Tiến Mạnh 25