Материал: sb000035
4 |
3 |
2 |
5 |
1 |
|
Рис. 3.3. Рентгенотелевизионная система: |
|
||
1 – рентгеновский аппарат; 2 – контролируемый объект; 3 – сменный преобразователь; 4 – камерный блок; 5 – блок управления
В системе применяется в качестве источника рентгеновского излучения микрофокусный аппарат с плавно регулируемым анодным напряжением. За счет малых размеров фокусного пятна появляется возможность геометрического увеличения отдельного участка контролируемого объекта с целью выявления более мелких деталей.
После кратковременного включения рентгеновского излучателя поток излучения образует на экране преобразователя теневое оптическое изображение контролируемого объекта. Полученное изображение считывается камерой и в цифровом виде записывается в блоке управления, а далее может быть представлено в позитивном, негативном и дополнительно проконтрастированном виде.
Для исследования контраста рентгеновского изображения используется специальный тест-объект из алюминия, представленный на рис. 3.4.
Рис. 3.4. Тест-объект
Геометрические параметры тест-объекта приведены в табл. 3.1.
21
|
Для образца из алюминия |
h =an/b, где |
an – глубина n-го отверстия, |
||||||||||
мм; b – ширина ступеньки, мм. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 3.1 |
||
|
|
Параметры тест-объекта |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Номер |
|
b, |
a1, |
a2, |
a3, |
|
a4, |
a5, |
a6, |
a7, |
a8, |
|
|
ступеньки |
|
мм |
мм |
мм |
мм |
мм |
мм |
мм |
мм |
мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
16 |
0,8 |
1,8 |
2,8 |
|
3,9 |
4,7 |
5,9 |
6,8 |
7,8 |
|
|
2 |
|
12 |
0,6 |
1,5 |
2 |
|
2,9 |
3,3 |
4 |
5,1 |
5,8 |
|
|
3 |
|
8 |
0,4 |
0,9 |
1,3 |
|
1,8 |
2,3 |
2,9 |
3,2 |
3,3 |
|
|
4 |
|
3,9 |
0,1 |
0,3 |
0,5 |
|
0,8 |
1 |
1,2 |
1,4 |
1,8 |
|
Порядок выполнения работы.
1.Ознакомиться с установкой рентгенотелевизионной системы и методикой работы на ней. Далее работу с установкой осуществлять в соответствии с «Руководством по эксплуатации».
2.Измерить разрешающую способность экрана рентгенотелевизионной системы с помощью штриховой миры. Для этого необходимо поместить штриховую миру вплотную к экрану преобразователя. Включить рентгеновское излучение. Затем по полученному изображению определить разрешающую способность по количеству хорошо различимых рентгенопрозрачных и рентгенонепрозрачных полос на мм. (Например, если полосы хорошо различимы до участка миры с плотностью 2 линии на мм, то это значит, что разрешение изображения составляет R=2 мм-1.)
Исследовать влияние на разрешающую способность положения штриховой миры между фокусным пятном и экраном.
Поместить штриховую миру на расстоянии f=10 см от источника излучения и измерить разрешающую способность. Повторить измерения при расстояниях 20 и 30 см. Результаты измерений занести в табл. 3.2.
Таблица 3.2 Результаты исследования разрешающей способности штриховой миры
f, см R, мм-1
3. Снять зависимость контрастности изображения K от величины h для образца из алюминия.
Для исследования образца выбираются две ступеньки по указанию преподавателя. Измерить яркость изображения в бездефектной части объ-
22
екта B, а затем в каждом из отверстий Bn. При этом необходимо в каждой выбранной области снять три значения и записать среднее. Результаты измерений для каждой ступеньки занести в табл. 3.3.
Таблица 3.3
Результаты исследования образца из алюминия Номер ступеньки
h, %
Bn, Кд/м2
K, %
Контрастность изображения рассчитать по формуле (3.2).
Содержание отчета.
1.Цель работы.
2.Основные теоретические положения, схема установки.
3.Таблицы с экспериментальными данными.
4.Зависимость разрешающей способности от фокусного расстоя-
ния.
5.Две зависимости K=f(h) для объектов из различных материалов на одном графике.
6.Выводы. В выводах должны быть описаны полученные результаты, проведен анализ полученных зависимостей, сделаны выводы о влиянии материала исследуемого объекта на контрастность изображения.
Контрольные вопросы.
1.Что такое контрастность изображения?
2.Как определяется разрешение регистрирующей системы?
3.Как изменится контраст изображения, если объект будет сделан из более тяжелоатомного материала?
4.Как влияет фокусное расстояние на резкость изображения?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4. РЕНТГЕНОВСКАЯ ДИФРАКТОМЕТРИЯ
Цель работы.
23
Изучение устройства и принципа работы рентгеновского дифрактометра, ознакомление с методикой регистрации дифрактограмм поликристаллических веществ.
Общие положения.
Среди разнообразных методов исследования материалов важное место занимает рентгеноструктурный анализ. В основе методов рентгеноструктурного анализа лежит явление дифракции рентгеновского излучения на кристаллической структуре исследуемого образца. В результате взаимодействия первичного рентгеновского излучения с электронами атомов образца возникают волны вторичного (рассеянного) излучения с той же длиной волны, которые интерферируют между собой. При определенных фазовых соотношениях между волнами, рассеянными различными атомами кристаллического вещества, возникает интерференционный (дифракционный) максимум.
Дифракцию рентгеновских лучей можно рассматривать так же, как результат отражения от семейства равностоящих параллельных атомных плоскостей (см. рис. 4.1.). Если разность хода лучей между плоскостями АВ+ВС равна целому числу длин волн, то возникают дифракционные мак-
/ 
dhkl
A C B
Рис. 4.1. Схема, поясняющая уравнение Вульфа–Брэгга
симумы, т.е. они возникают, когда длина волны λ, межплоскостное расстояние dhkl и угол υ между первичным пучком и атомной плоскостью с индексами (hkl) связаны уравнением дифракции Вульфа–Брэгга.
2dhkl sin( ) n λ. |
(4.1) |
Геометрия и интенсивность дифракционной картины зависят от типа образца и экспериментального метода ее получения и регистрации. Наиболее просто регистрацию можно выполнить фотографическим способом. Тогда в методе Лауэ (неподвижный монокристалл, узкий пучок тормозного излучения) дифракционная картина на фотопленке представляет
24
совокупность точек, взаимное расположение которых определяется внутренней симметрией кристалла. В методе широко расходящегося пучка дифракционная картина от монокристалла выглядит на фотопленке в виде линий (окружность, эллипс и т. д.). При облучении поликристаллического образца характеристическим излучением (метод Дебая) дифрагированное излучение идет по боковой поверхности коаксиальных круговых конусов, осью которых является направление первичного пучка. Более подробно эти вопросы рассматриваются в теории интерференции рентгеновских лучей с привлечением понятия обратной решетки.
Основными достоинствами фотометода являются простота и возможность одновременной съемки в широком диапазоне углов дифракции. Однако большое время эксперимента, низкая точность в определении углов дифракции и интенсивности привели к разработке рентгеновских дифрактометров – аппаратов для регистрации картины с помощью счетчиков (детекторов) квантов рентгеновского излучения. Принципиальное отличие дифрактометра от устройства с фоторегистрацией заключается в необходимости регистрировать дифракционные отражения последовательно во времени. Это приводит к усложнению аппарата в целом. В монокристальных дифрактометрах управление должно обеспечивать поиск нужного точечного рефлекса в пространстве и автоматически перемещать детектор от рефлекса к рефлексу. При этом интенсивность измеряется с точностью до десятых долей процента, а углы дифракции – до сотых и тысячных долей градуса.
Анализ геометрии дифракционной картины и ее интенсивности дает возможность исследовать структуру кристаллических веществ: определить тип и измерить параметры элементарной ячейки, найти фазовый состав, установить величину остаточных напряжений, концентрацию твердых растворов; оценить степень и характер дефектности кристаллического строения.
Устройство и принцип работы дифрактометра.
Основными узлами прибора являются: источник рентгеновского излучения, гониометрическое устройство, детектор рентгеновского излучения (счетчик), измерительно-регистрирующее устройство, ЭВМ.
Источник рентгеновского излучения включает в себя рентгеновскую трубку и генераторное устройство со стабилизатором и необходимыми регулировками режима трубки.
25