Радиография
Радиография позволяет исследовать внутреннюю структуру твердых материалов, делая ее видимой. Для этого образец помещается между источником проникающего излучения и регистратором теневого изображения этого образца. Прошедшее образец излучение фиксируется на фотопленке или на фотопластине, находящейся сразу за образцом. Внутренние поры и разрывы сплошности уменьшают количество твердого вещества на пути излучения, а следовательно, для фотопленок появляется возможность локации этих повреждений, так как в этих местах интенсивность излучения выше и фотопленка будет засвечена сильнее. В результате на регистрирующей пленке темные пятна соответствуют дефектам, а интенсивность засветки таких областей при одинаковой экспозиции и толщине может определять глубину их расположения в материале.
Рентгенография является одним из наиболее распространенных вариантов МН, использующих проникающее излучение. Существующий дефект изменяет условия прохождения рентгеновского излучения, поскольку изменилась плотность материала и толщина изделия.
Участки, в которых плотность ниже, будут иначе поглощать излучение, что и будет регистрироваться детектором — фотопленкой или фотопластинкой. Так как плотность пластиков существенно ниже плотности металла, посторонние металлические включения будут очень хорошо видны.
Радиографические методы используются и для регистрации больших пор, расслоений и трещин в изделиях из армированных пластиков. Дефект должен быть достаточно большим (больше длины волны). Дефекты малой толщины и расположенные перпендикулярно к потоку излучения детектируются с большими погрешностями.
Для контрастирования поверхностных дефектов при рентгенографии образцы обрабатывают тетрабромэтаном (ТБЭ) [23]. Надежность этого метода определяется тем, что непрозрачный для рентгеновского излучения ТБЭ проникает в поврежденные области.
С помощью этого метода оценивают ударные повреждения в эпоксиграфитовых композитах. Обработав образцы ТБЭ и используя рентгенографию, Ч. Бейли [24] смог и определять размеры дефектов, и наблюдать разрывы волокон при условии, что трещины имели выход на поверхность образца.
Военные технические условия MIL-T-271 описывают оборудование и методы проведения радиографических испытаний.
Следующие стандарты регламентируют условия контроля радиографическими методами:
ASTM Е94-68. Радиографический контроль;
ASTM El42-77. Контроль качества радиографическим мет дом;
ASTM Е568-76. Методы гамма-радиографии и рентгенографи
Для получения рентгеновских пучков с энергией более высокой, нежели дают обычные рентгеновские трубки, используют метод бомбардировки мишени из тяжелых металлов пучками электронов, ускоренных в линейных ускорителях и бетатронах. Такое излучение имеет более высокую проникающую способность. Кроме того, оно слабо рассеивается и может быть сфокусировано в очень узкий пучок. Линейные ускорители более совершенны, чем бетатроны.
В университете штата Огайо разработаны оборудование и метод для преобразования данных рентгеноскопии в телевизионное изображение. Это оборудование было использовано для обнаружения разнообразных дефектов в стеклопластиках [25].
При флюороскопии картина, даваемая рентгеновским излучением, выводится на флуоресцирующий экран. Чувствительность 476 этого метода несколько ниже, чем у лучших радиографических
Методов [26]. На выведенной на экран картине можно детектировать поры и трещины, соответствующие изменению толщины образца на 2—3 %. Кроме того, этот метод чувствителен к содержанию связующего и к неоднородности в ориентации волокна в композите.
Методы сканирующей радиографии используют рентгеновскую дефектоскопию для обнаружения таких дефектов, как непараллельность, обрывы, утонение пряжи и качество соединения ее с полимерной матрицей [27]. Технически этот метод осуществляется стационарными детекторами, установленными в створе со стандартным источником рентгеновского излучения, в то время как материал движется в зазоре между источником и датчиком. Результирующая картина несет информацию как о центральных, так и о периферийных участках пряжи.
Все виды испытаний, использующие радиографические методы, основаны на принципе изменения поглощения излучения дефектами внутри материала. В качестве примера можно привести ксерорадиографию, метод изотопной метки [28] и изотопную радиографию.
Бета-радиоактивность (электроны больших энергий) может быть использована для определения содержания связующего в стеклопластиках с точностью ±2 %. Метод базируется на явлении обратного рассеяния (отражения) электронов от материала с более высокой плотностью (средний атомный номер стекла выше, чем у связующего) [29]. Чувствительность метода ограничена относительно тонкими структурами, позволяющими радиа ции проникать лишь на 0,5 мм. Техника измерений с использованием быстрых электронов исследовалась для применения при непрерывном измерении массы единицы длины (линейной плотности) и содержания связующего в препрегах на основе лент из стеклоротнга [30]. Большие трудности возникли из-за необходимости точного юстирования ровинга в поле бета-излучения. Размеры оборудования и его цена также являются большой проблемой на этапе внедрения метода в производство. Однако точность определения технологических параметров этим методом ниже, чем это было бы необходимо.
Поглощение тепловых нейтронов ядрами бора, присутствующими в £-стеклах, служит основой еще одного метода неразрушающего контроля толщины ламината (числа слоев) и содержания компонентов в материале [31 ].
Гамма-радиационный метод основан на использовании источ ников кобальта-60, кадмия-109 и цезия-137, имеющих узкий энер гетический спектр. Техника просвечивания гамма-лучами, которая может быть использована для определения изменения плотности материалов, основана на соотношении [4] где /„ — энергия излучения, проходящего через образец в единицу времени; /0 — энергия источника (гамма-излучения), рассчитанная в единицу времени; р — объемная плотность материала, ц — линейный коэффициент поглощения; d — толщина образца.