Enter your keyword

Využití Röntgenova záření

Využití Röntgenova záření

Využití Röntgenova záření

Využití Rentgenova záření pro defektoskopické systémy

Každý zná rentgen především z nemocnice. Jen málo lidí však ví,  že se RTG hojně využívá i v průmyslu. V řadě výrobních procesů se dostane výrobek do situace, kdy je potřeba zkontrolovat vnitřní součásti po zakrytování přístroje. Pro tyto účely je ideální použití RTG přístroje.

Rentgenové záření, jak je známo, dokáže procházet skrze předměty. O poznání tohoto jevu se zasloužil nejen slavný pan Wilhelm Conrad Röentgen, ale i řada dalších světových vědců. V řadě vědců zkoumajících tyto tzv. Paprsky X, patřil i Nikola Tesla, Heinrich Hertz, Thomas Alva Edison či pan Herman von Helmholtz. Všichni přispěli velkou měrou k získání poznatků v oblasti využití paprsků X. Hlavní přínos je však připisován především panu Röentgenovi, který systematicky zpracoval veškeré poznatky o paprscích X, a v roce 1895 je vydal jako vědeckou práci. V některých státech (jednou z nich je právě ČR) se nyní paprsky X nazývají Rentgenovo (či Rentgenové) záření. V hodně státech se však zachoval název paprsky X (například v angličtině X-ray). Historie vývoje Rentgenova záření je poněkud rozsáhlejší. Pokud budete mít zájem, můžeme přinést i detailnější popis historie tohoto významného objevu.

Nyní k vlastnostem tohoto záření. Rentgenovo záření (dále RTG záření) je ionizující vysokoenergetické záření. Jedná se o fotonové záření. Rozsah vlnových délek je v rozmezí 10-12m až 10-8m. Jedná se tedy o záření s vysokou energií. Pro praktické použití (pokud pomineme využití u ozařování nádorů) je hlavní vlastností prostupnost skrze materiály. Prostupnost RTG záření je dána primárně energií záření. Čím větší je energie, tím záření jednodušeji projde materiálem. Zjednodušeně se to dá vysvětlit tak, že foton může být při stejném množství energie kompaktnější a jednodušeji prolétne materiálem, aniž by kolidoval s nějakým atomem. Protože interakce na atomární úrovni se řídí pravděpodobností, tak při velkém počtu atomů a fotonů vždy dochází k velkému počtu interakcí. Z toho důvodu je průchodnost záření dána zejména intenzitou záření.

Útlum intenzity záření je to hlavní, co se sleduje při měření s rentgenovým zářením (tedy pro účely zobrazování). Velkou výhodou je, že se útlum v různých materiálech liší. Funkce pro útlum záření je závislá na dvou faktorech. Jedním je atomové číslo materiálu a druhým je jeho tloušťka. Celý zobrazovací systém s RTG zářením pracuje s hypotézou, že pokud máme homogenní svazek RTG záření, který prochází materiálově či tloušťkově nehomogenním předmětem, bude výstupní intenzita svazku záření nehomogenní. Velmi hezky tuto hypotézu ukazuje následující obrázek:

Obr. 1. Schématické vysvětlení zobrazování útlumu záření

Na obrázku je ukázán princip zobrazení útlumu záření pomocí fotografického filmu. V tenkém materiálu nedojde k výraznému útlumu záření, takže je film exponován největší měrou (bílý horní dílek). V dalších částech již dochází k významnějšímu útlumu, takže film není plně exponován (prostřední dílky). A u posledního (spodního dílku) není film exponován vůbec, protože záření je zcela pohlceno v materiálu. Princip je i u moderních přístrojů stejný, jen se dnes již přestává používat fotografický film. Jako snímací prvek se dnes používají CCD nebo CMOS snímače.

Z pohledu defektoskopie je z obrázku 1. patrné, jak se například projeví prasklina nebo bublina ve zkoumaném materiálu. Prasklinou jednoduše projde záření bez významného útlumu a na výsledném snímku bude v místě praskliny snímací prvek exponován větší intenzitou záření. Tím bude patrné světlé místo na snímku a je možné vyhodnotit defekt v předmětu.

Rentgenová defektoskopie má dnes nezastupitelnou úlohu v řadě oborů. Hlavní použití má ve slévárenském průmyslu a odlévání plastů. Zde je možné kontrolovat praskliny a bubliny v odlitcích. RTG defektoskopie však proniká i do dalších oborů kde zažívá velký rozmach v oblasti elektroniky, kde slouží pro kontrolu zapájení BGA součástek. Zde můžou vznikat nechtěné spoje mezi jednotlivými kuličkami, které u BGA pouzdra slouží pro připojení čipu k plošnému spoji. Díky RTG je možné rychle a jednoduše zkontrolovat, jestli jsou všechny BGA součástky správně připájené.

O RTG defektoskopii přineseme více článků, kde budeme vysvětlovat možnosti a přínosy RTG defektoskopie v různých oblastech.