При радиационном контроле используют главным образом тормозное и γ (гамма)-излучение нуклидов (изотопов). Тормозное излучение и γ -кванты — это разновидность ионизирующего излучения в виде электро­магнитных колебаний, имеющих длины волн λ по сравнению с видимым светом λ = (4 -7)  10^-4 мм в миллионы раз меньше. Для R-лучей это около λ _R= (0,1- 0,01) нм, а для γ-лучей λ _γ = (10 ^-3- 10 ^-7)нм.

Столь короткие длины волн и соответственно высокие энергии квантов R, γ лучей обусловливают их высокую проникающую способность.

При прохождении через сварные швы эти лучи ослабляются по-разному в

целом металле и на менее плотных участках-дефектах (порах, шлаках, трещинах).

3.1.1. Рентгеновское излучение

R-лучи получают в рентгеновских трубках (рис. 3.1). R-трубка -это стеклянный вакуумный баллон, откачанный примерно до 10 ^-5 Па, с двумя впаянными электродами. Между ними создается высокое напряже­ние U _а = 30 - 500 кВ. Электроны е, испускаемые катодом, набирают энергию е U _а и затем тормозятся на аноде А: Из металла анода (молибден, вольфрам) генерируется R-излучение, называемое тормозным излуче­нием.

Рис.3.1. Схема действия рентгеновской трубки

Спектр тормозного излучения — сплошной, что объясняется тем, что электроны имеют разные скорости и тормо­зятся обычно многоступенчато. Тормозное излучение дает около 99 % всей энергии. На фоне сплошного спектра могут быть также линии харак­теристического спектра. Для дефектоскопии они никакого значения не имеют. Их используют при рентгеноструктурном и рентгеноспектральном анализе как отличительные признаки состава металла, его структуры или состояния.

Изменение напряжения U_a  связано со смещением гра­ницы спектра R-лучей. При этом более коротковолновое R-из­лучение при U_a > 150 - 200 кВ называют "жестким" (λ< 0,01 нм). Спек­тральные кривые имеют максимум при длине волны λ о = (3/2) λ _miun

Если изменять только ток трубки, который составляет обычно 5— 10 мА, то граница спектра λ _miun и длина волны λ₀, соответствующая максимуму интенсивности, не сдвигаются, меня­ется лишь интенсивность М излучения, измеряемая в Вт/м².

Кроме R-трубок тормозное излучение получают на бетатронах, микро­тронах и на линейных ускорителях. Ускорители дают энергию квантов, доходящую до 10-30 МэВ и более, в то время как серийные R-аппараты наивысших энергий (на V — 500 кВ) дают энергию R-квантов соответст­венно не более 0,5 МэВ.

Гамма-излучение

γ-лучи образуются в результате распада радиоактивных нуклидов на­ряду с α-частицами (ядра гелия) и β-частицами (электроны), α-частицы для дефектоскопии не используются, так как их пробег в веществе мал. Они задерживаются 7-8 см воздуха, листом писчей бумаги или алюминие­вой фольгой толщиной около 0,1 мм. Длина пробега β -частиц зависит от их энергии. Она -больше, чем у α-частиц, и в алюминии составляет 2-5 мм. поэтому β -дефектоскопы можно применять только при малых толщинах деталей из легких сплавов.

Для дефектоскопии металлоконструкций используют главным образом γ-излучение, жесткость которого и проникающая способность весьма велики. Они зависят от природы изотопа — нуклида. Радионуклиды в отличие от R-трубок дают линейчатые спектры излучения с несколькими характерными линиями.

При использовании γ-нуклидов необходимо иметь в виду закон радио­активного распада. Согласно этому закону число радиоактивных атомов N( t ) в момент времени t  экспоненциально уменьшается по сравнению с их числом N о при t = 0, т.е. в момент времени, который условно принят за первоначальный:

N = N( t ) = N₀ехр(-ω t);

здесь ω — постоянная распада или вероятность распада, являющаяся ме­рой неустойчивости радионуклида. На практике вместо ω используют период t1/₂ полураспада, т.е. время, в течение которого распадается поло­вина атомов данного радионуклида.

Активность Q , радионуклида определяют числом радиоактивных ядер, распавшихся в единицу времени Q = - ( dN / dt ). Активность радионуклида, в котором за время 1 с происходит один акт распада, называется беккерель-(Бк). Это основная единица активности.

Для 1 г радия, который ранее широко применяли, активность состав­ляет 37 ГБк, или 37 • 10⁹ актов распада в секунду. Это внесистемная еди­ница активности, ее называют кюри (Ки) и до последнего времени ши­роко используют на практике.

Важными характеристиками источников ионизирующего излучения являются экспозиционная и поглощенная дозы излучения. Экспозицион­ная доза — это доза, при которой сумма электрических зарядов всех ионов одного знака, созданных в облученном воздухе массой 1 кг, равна 1 ку­лон (Кл). Основная ее единица — Кл/кг. Мощность экспозиционной дозы МЭД (на расстоянии 1 м от источника) имеет размерность Кл/кг • с, или А/кг.

Единица поглощенной дозы излучения — грей (Гр). Он характеризует дозу, при которой в массе облученного вещества в 1 кг передана энергия ионизирующего излучения в 1 джоуль (Дж).