Radiografske metode

1. Univerzitet u Zenici Mašinski fakultet Katedra za automatizaciju i metrologiju PREDMET: Ispitivanje proizvoda Radiografske metode Nastavnik: Doc.dr.sc. Samir Lemeš Student: Emir Hodžić

2. UVOD • Radiografija je jedna od najvažnijih i najsvestranijih nedestruktivnih metoda ispitivanja, koja datira još od 1895. godine. • Intenzivno se koristi u industriji. • Radijacija, koja se koristi za radiografiju, predstavlja potencijalnu opasnost po operatore uređaja za radiografsko ispitivanje, kao i za njihovu okolinu. • Budućnost je snimanje fotografije u digitalnom obliku i slanje kupcima pri završenom pregledu, te sistemi koji će biti u mogućnosti da skeniraju dio i predstave trodimenzionalnu fotografiju operatoru, otkrivajući defekt unutar dijela.

3. POJAM ZRAČENJA • Radijacija je tok energije kroz prostor i materiju. • Može biti u vidu čestica ili talasa. • Ionizirajuća radijacijaje radijacija koja stvara ione u materiji. • Elektromagnetni talasi: • x-zrake • gama zrake • Čestice: • neutroni – čestice bez naboja, dobra penetracija • elektroni, beta zrake – 1800x manji od neutrona • protoni – masa slična neutronu, kosmičko zračenje • alfa čestice – 2 protona i 2 neutrona, raspad urana • teški ioni – veći od alfa čestice, bez elektrona

4. POJAM ZRAČENJA Slika 1. Prikaz odnosa x-zraka i gama zraka u odnosu na neionizirajuće oblike radijacije prema porastu ili opadanju talasne dužine

5. POJAM ZRAČENJA • Neke od osobina x-zraka i gama zraka su: • Ne mogu se detektovati ljudskim čulima • Putuju pravolinijski brzinom svjetlosti • Njihovi pravci kretanja ne mogu se promijenit električnim ili magnetnim poljima • Mogu se prelamati do određenog stepena na prelazima između dva različita medija • Penetriraju kroz materiju sve dok ne dođu u kontakt sa atomom • Stepen penetracije zavisi od njihove energije i materije kroz koju prolaze • Imaju dovoljno energije da ioniziraju materiju, te mogu oštetiti ili uništiti žive ćelije

6. ISPITIVANJE X-ZRAKAMA

7. RENDGENSKO (X) ZRAČENJE • X-zračenje je oblik elektromagnetnog zračenja, koje ima talasnu dužinu u rasponu od 0,01 do 10 nanometara, što odgovara frekvencijama u rasponu od 30 petaherca do 30 eksaherca (3×1016 Hz do 3×1019 Hz) i energijama u rasponu od 120 eV do 120 keV. • X-zrake su dobile naziv po Wilhelmu Conradu Röntgenu, koji se smatra pronalazačem x-zraka. • X-zrake energije od oko 0,12 do 12 keV (talasna dužina od 10 do 0,10 nm) su klasifikovane kao "meke" x-zrake (slabo prodiru kroz materiju), a x-zrake energije od oko 12 do 120 keV (talasna dužina od 0,10 do 0,01 nm) kao "teške" x-zrake (fotografisanje unutrašnjosti predmeta u dijagnostičkoj radiografiji i kristalografiji).

8. IZVORI X-ZRAKA • X-zrake mogu se stvarati u rendgenskoj cijevi pod vakumom koji koristi visoki napon kako bi se elektroni oslobođeni sa užarene katode ubrzali do visoke brzine. Elektroni visoke brzine sudaraju sa sa metalnom „metom“, koja predstavlja anodu i koja stvara x-zrake. Slika 2. Šematski prikaz uređaja za generisanje x-zraka

9. IZVORI X-ZRAKA • X-zrake nastaju na jedan od slijedeća dva načina: • Fluorescencija x-zraka – elektron izbacuje drugi elektron iz unutrašnjih orbitala atoma, pri čemu elektroni sa viših energetskih nivoa popunjavaju prazninu uz emitovanje x-zraka. • Bremsstrahlung (njemački: bremsen-"kočiti" i Strahlung "radijacija", tj. "kočiona radijacija" ili "decelerirajuća radijacija") je elektromagnetna radijacija koja nastaje usporavanjem nabijene čestice pri odbijanju od druge čestice, pri čemu elektron gubi kinetičku energiju, koja se, pretvara u foton, koji predstavlja x-zračenje. Slika 3. Rendgenska cijev

10. UREĐAJI ZA ISPITIVANJE X-ZRAKAMA • Glavne kopomenete generatora x-zraka su: • Rendgenska cijev • Generator visokog napona • Kontrolna konzola • Sistem hlađenja Slika 4. Šema uređaja za ispitivanje x-zrakama

11. UREĐAJI ZA ISPITIVANJE X-ZRAKAMA Slika 5. Standardna operama industrijskog aparata za ispitivanje x-zrakama (modul za hlađenje, generator visokog napona, rendgenska cijev

12. ISPITIVANJE GAMA ZRAKAMA

13. GAMA ZRAČENJE • Gama zrake su najenergičniji oblik elektromagnetnog zračenja, sa veoma kratkom talasnom dužinom manjom od jedne desetine nanometra. • Gama zračenje je proizvod radioaktivnih atoma. • Gama zraka najčešće imaju frekvencije iznad 10 eksaherca (ili >1019 Hz), te pri tome imaju energije iznad 100 keV i talasnu dužinu manju od 10 pikometara, manju od prečnika atoma. • Gama zrake i x-zrake razlikuju se po mjestu nastanka zračenja: x-zrake se, po definiciji, emituju od strane elektrona izvan jezgra, dok gama zrake emituje samo jezgro atoma.

14. IZVOR GAMA ZRAKA • Vještački izvori radioaktivnosti proizvode se uvođenjem dodatnog neutrona u atome materijala. • Dva najčešća izvora gama zraka za industrijsku radiografiju su iridijum-192 i kobalt-60. • Ovi izotopi emituju zračanje na nekoliko diskretnih talasnih dužina. Kobalt-60 emituje gama zrake energije 1,33 i 1,17 MeV, a iridijum-192 emituje gama zrake energije 0,31, 0,47 i 0,60 MeV. • U poređenju sa generatorom x-zraka, kobalt-60 proizvodi energije uporedive sa generatorom x-zraka energije 1,25 MeV, a iridijum-192 proizvodi energije kao genetator x-zraka energije 460 keV. Primjer nastajanja gama zračenja: gdje je:

15. IZVOR GAMA ZRAKA Slika 6. Izvor gama zraka zajedno sa sistemom zaštite i sistemom usmjeravanja zračenja prema predmetu koji se ispituje

16. UREĐAJI ZA ISPITIVANJE GAMA ZRAKAMA Slika 7. Šema mehanizma prenosa radioaktivnog izotopa iz zaštitnog kućišta do kolimatora (pozicija izlaganja predmeta koji se ispituje) i nazad

17. UREĐAJI ZA ISPITIVANJE GAMA ZRAKAMA Slika 8. Izgled sistema za ispitivanje gama zrakama

18. UREĐAJI ZA ISPITIVANJE GAMA ZRAKAMA Slika 9. Prenosivi zaštitni spremnik sa radioaktivnim izotopom

19. RADIOGRAFSKI FILM • Glavni medij za snimanje u radiologiji je radiografski film. Slika 10.Presjek randgenskog filma sa prikazon svih njegovih slojeva • Osnovni segmenti rafiografskog filma su: • Baza filma (175 mikrona) – celulozni triacetat i poliester • Adhezivni sloj • Fotosenzitivna emulzija (10-15 mikrona) • Zaštitni omotač (1 mikron)

20. RADIOGRAFSKI FILM • Dva najvažnija sastojka fotografske emulzije su želatin i srebro halid (AgBr, AgI, AgCl, i td.). • Fotoosjetljivost se povećava smjesom između 1% i 10% srebro jodida i 90 do 99% srebro bromida. Slika 11. Prikaz pakovanja radiografskih filmova, koji se, zbog osjetljivosti na svjetlost, moraju pakovati u posebnu ambalažu.

21. RAZVIJANJE RADIOGRAFSKOG FILMA • Kada x-zrake, gama zrake ili svjetlosne zrake padnu na kristale ili zrna, neki od Br-  iona se oslobodi da bi ih privukli Ag+ ioni. • U ovom stanju, za radiograf se kaže da sadrži latentnu (skrivenu) fotografiju, jer je promjena na zrnima praktično nevidljiva, ali su izložena zrna sada osjetljivija na reakciju sa razvijačem filma. Slika 12. Prikaz procesa automatizovanog proces razvijanja filma

22. RAZVIJANJE RADIOGRAFSKOG FILMA Procesuiranje filma praktično se sastoji od sljedećih pet koraka: • Razvijanje – agens za razvoj daje elektrone za pretvaranje zrna srebro halida u metalno srebro. • Zaustavljanje razvijanja – zaustavna kupka jednostavno zaustavlja proces razvijanja razblaživanjem i ispiranjem razvijača vodom. • Fiksiranje – neizloženi kristali srebro halida uklanjaju se kupkom u fiksatoru. • Pranje – film se pere sa vodom kako bi se uklonile sve hemikalije procesa procesuiranja. • Sušenje – film se suši kako se mogao pregledati Na slici desno prikazan je primjer razvijenog i nerazvijenog radiogragskog filma.

23. ZAŠTITA OD ZRAČENJA I POSLJEDICE • Posebne mjere opreza moraju se poduzeti kada se koristi i radi oko ionizirajućeg zračenja. • Postoje tri principa zaštite od zračenja: • Vrijeme • Udaljenost • Zaštitna obloga Tabela 1. Prikaz debljine upolovljavanja energije zračenja za nekoliko materijala

24. ZAŠTITA OD ZRAČENJA I POSLJEDICE Efekti na zdravlje pri primanju određene količne radioaktivnog zračenja zavise od: • Vrste zračenja – pošto gama zračenja i x-zračenje imaju veću energiju, oni i mogu uzrokovati teže zdravstvene probleme, koji vode čak i u smrt.   • Veličini primljene doze –što je veća doza, veća je vjerovatnoća efekata na zdravlje. • Brzina primanja doze – tkivo može primiti veće doze zračenja tokom određenog preioda vremena, ali ne i nagle i brze doze, koje uzrokuju oštećeja. • Dio tijela koji je izložen – ekstrmiteti mogu primiti veće količine radijacije od torza.  • Starost pojedinca – što je osoba starija, to je sposobnost regeneracije ćelija manja, tako da je i uticaj zračnja na ćelije veći, sa smanjenom mogućnošću popravke. • Biološka raznolikost – neki pojedinci su osjetljiviji na efekte zračenja od drugih.

25. PRIMJERI PRIMJENE I ZAKLJUČCI Slika 13. Rendgenski snimak zavarenog spoja

26. PRIMJERI PRIMJENE I ZAKLJUČCI Slika 14. Rendgenski snimak za provjeru dimenzionalnosti cjevovda na naftu

27. PRIMJERI PRIMJENE I ZAKLJUČCI Slika 16. Snimak serije klipnjača gama zrakama

28. PRIMJERI PRIMJENE I ZAKLJUČCI Slika 17. Snimak skenera za vozila na bazi gama zraka

29. HVALA NA PAŽNJI!