CONTROLUL CU RADIATII PENETRANTE

Dezvoltarea radiografiei industriale are la baza trei momente marcante ale dezvoltarii fizicii si anume, descoperirea razelor X de catre C. Rontgen in anul 1895, a radioactivitatii naturale de catre H. Becquerel in anul 1896, precum si a radioactivitatii artificiale de catre sotii F. Joliot si Irene Curie in anul 1934.

Metodele radiografice folosesc drept agent de investigatie fascicule de radiatii nucleare. Radiatiile nucleare emise de o sursa strabat materialul ce urmeaza a fi examinat si sunt puse in evidenta la iesirea din material cu ajutorul unui detector convenabil ales.

1.1. PRODUCEREA RADIATIILOR X

Radiatiile X, cele mai folosite in radiografie, fac parte din categoria radiatiilor penetrante ocupand un domeniu bine stabilit in spectrul undelor electromagnetice. Radiatiile X sau roentgen sunt radiatii electromagnetice penetrante cu lungimi de unda cuprinse intre 0,01 A -100 A. Apar fie prin excitarea atomilor pe nivele energetice interioare, fie la franarea pe o substanta a unor particule rapide de sarcina electrica. in tuburile de radiatii X si in betatroane, particulele purtatoare de sarcina electrica sunt electronii. Electronii sunt furnizati prin fenomenul de termoemisie, de un filament, apoi sunt accelerati intr-un camp electric si proiectati pe tinta pe care are loc franarea. Emisia radiatiilor X apare deci in urma micsorarii bruste a vitezei electronilor si a proceselor de interactiune cu atomii substantei pe care are loc franarea. Fotonii emisi au frecvente diferite descriind un spectru de emisie

Forma spectrului de emisie a radiatiilor X este aratata in figura de mai jos :

1.2. PRODUCEREA RADIATIILOR GAMMA

Radiatiile gamma sunt radiatii electromagnetice de natura nucleara cu lungimea de unda mai mica de 1A , emise: in timpul tranzitiilor nucleare atomice de pe un nivel energetic superior pe un nivel energetic inferior ; la franarea intr-o substanta a particulelor incarcate rapid; la anihilarea unei perechi particula-antiparticula; in procesele de dezintegrare a unor particule din componenta nucleelor radioactive.

Dupa valoarea mare sau mica a energiei lor , radiatiile gamma se clasifica in radiatii dure sau moi. Spectrul radiatiilor este un spectru de linii . Spre deosebire de radiatiile X , radiatiile gamma nu sunt produse intr-o instalatie electrica,iar energia lor nu este reglabila,depinzand numai de natura sursei radioactive . De asemenea , intensitatea radiatiilor gamma nu este posibila influentarea starii de dezintegrare a unei substante radioactive .

Radiatiile X se mai numesc si radiatii penetrante datorita proprietatilor lor de a penetra substanta. Spre deosebire de celalalte tipuri de radiatii electromagnetice , radiatiile penetrante se caracterizeaza si prin marimea denumita doza de radiatii .

Doza de raditii este o marime fizica definita prin ionizarea produsa intr-o masa de aer in conditii normale de catre emisia corpusculara asociata unei radiatii electromagnetice penetrante; doza de radiatii are ca unitate de masura roentgenul ( R ) .

Deoarece radiatiile electromagnetice penetrante produc in afara efectelor fizice si efecte biologice,a fost necesar introducerea a doua marimi care sa permita si evaluarea acestor efecte:doza absorbita, definita fizic si doza biologica, legate intre ele printr-un parametru a carui valoare pentru radiatiile electromagnetice penetrante, este egala cu unitatea. Unitatea de masura a dozei biologice este remul ( roentgen equivalent man ).

Spectrul radiatiilor electromagnetice se defineste prin multimea valorilor discrete sau continue. Fotonii cuprinsi in domeniul spectrului vizibil si ultraviolet sunt numiti si cuante de lumina,cei din domeniul radiatiilor X , cuante X , iar cei din domeniul radiatiilor gamma , cuante gamma .

Activitatea reprezinta numarul dezintegrarilor in unitatea de timp.

Numarul dezintegrarilor in unitatea de timp este egal cu descresterea numerelor de nuclee in unitatea de timp.

Doza absorbita D reprezinta energia cedata prin radiatia unitatii de masa a tesutului.

Echivalentul dozei este doza absorbita ponderata in functie de periculozitatea fiecarei radiatii.

Radioactivitatea este un fenomen fizic care consta in proprietatea nucleelor de a se dezintegra spontan prin emisia unor radiatii α, β, γ. Ca urmare a procesului radioactiv, nucleul initial se transforma intr-un nucleu final, iar atomul rezultat i-si schimba pozitia in sistemul periodic al elementelor potrivit unei anumite reguli de deplasare, determinate de tipul dezintegrarii. Radiatiile α si β reprezinta fluxuri de particule care poseda energie si sarcina electrica, in timp ce radiatiile gamma numai energie, fiind de natura electromagnetica.

In anul 1896, fizicianul H. Becquerel, in urma studiului unor minereuri de uraniu, a descoperit radioactivitatea naturala, iar in anul 1933 fizicianul F. Joliot Curie a descoperit radioactivitatea artificiala, prin bombardarea nucleelor stabilite de aluminiu, cu particule α.

Fenomenul statistic caracteristic nucleelor radioactive, denumit radioactivitate sau dezintegrare radioactive, este independent de conditiile exterioare la care este supusa substanta emitatoare.

1.3. PRINCIPALELE PROPRIETǍTI ALE RADIATIILOR GAMMA.

1. Puterea de patrundere prin substanta este foarte mare, putand strabate cu usurinta corpuri netransparente pentru lumina. Puterea lor de penetratie depinde atat de energia radiatiilor cat si de energia radiatiilor cat si de natura substantelor prin care trec.
2. Propagarea in toate directiile si in linie dreapta cu viteza de circa 3x10⁸m/s, asemanator radiatiilor luminoase.
3. Ionizeaza substantele pe care le strabat, producand o serie de efecte fizice si chimice.
4. Intensitatea radiatiilor, neglijind atenuarea in mediul de propagare, este invers proportional cu patratul distantei de la sursa.
5. Nu pot fi deviate de sisteme optice obisnuite.
6. Produc efecte biologice, putand distruge celulele vii.
7. Sunt invizibile.
8. Sunt atenuate diferentiat, functie de natura, grosimea si densitatea substantei strabatute de fascicolul de radiatii.

1.4. AVANTAJELE SURSELOR DE RADIATII GAMMA

Utilizarea surselor de radiatii gamma este marcata de urmatoarele avantaje:

• Nu necesita alimentare cu energie electrica si nici sisteme de racire fapt care usureaza foarte mult utilizarea lor.
• Volumele focale, in general mici, indica utilizarea lor acolo unde conditiile impun adoptarea unor distante surse-film mici, de exemplu in cazul sudurilor la conducte cu diametre mici.
• Puterea de penetratie a radiatiilor emise de anumiti radioizotopi este mare, fapt care permite reducerea timpilor de expunere si obtinerea de imagini radiografice de buna calitate in special pentru controlul nedistructiv al pieselor de marime mare.

Un radioizotop cu caracteristici ideale, care poate fi folosit in orice problema, nu exista, raminind ca, in raport cu gradul de specifitate al problemei, sa se aleaga mai multe surse de radiatii ale caror propietati sa se completeze astfel incat rezultatele scontate sa poata fi atinse relative usor. Pentru orientare in tabelul de mai jos sunt reprezentate caracteristicele unor surse de radiatii gamma utilizate frecvent in gamagrafia industriala.