제 4장 방사선 투과검사 방법

 

6. 특수 방사선 투과검사 방법

6-1 중성자 투과방법

6-1-1 원리

중성자 투과법(Neutron Radiography)에서는 방사선원으로 중성자선을 사용한다.

검사원리는 시험체를 투과한 중성자선이 전환막(Convert Screen:Dy, In, Gd 등으로 구성된 막)과 충돌하여 원자핵반응으로 방출되는 2차 방사선으로 사진 필름을 감광시켜 시험체의 내부를 검사한다.

 

6-1-2 특성

중성자 투과검사법은 X-선 또는 r-선 투과검사와 상호 보완적인 특성이 있다. X-선 또는 r-선과 같은 전자파 방사선은 시험체 구성원소의 전자와 상호작용하여 흡수 또는 산란되므로 시험체 재질의 질량흡수계수는 원자번호(Z)에 따라 증가하고 두께가 동일한 시험체의 경우 원자번호와 밀도가 클수록 감쇠가 커진다. 그러나 중성자선은 시험체 구성원소의 원자핵과 상호작용하여 흡수 또는 산란되므로 원소의 질량흡수계수는 원자핵 고유의 값이다.

중성자선은 X-선 또는 r-선에 비해 상대적으로 텅스텐, 우라늄, 납과 같은 무거운 원소에 대해서는 투과력이 크고 수소, 산소, 질소, 탄소 등과 같은 가벼운 원소에 대해서는 투과력이 작으므로 중성자 투과검사는 원자번호가 비슷한 원소로 구성된 시험체 또는 비금속 , 경금속, 중금속 등이 혼합되어 구성된 시험체 검사에 적합하다.

 

6-1-3 방 법

검사방법은 X-선 또는 r-선 투과검사와 거의 유사하나 중성자선이 직접 필름을 감광시키지 못하므로 시험체를 투과한 중성자선이 전환막을 통해 얻어지는 2차 방사선으로 필름을 감광시키는 과정에서 필름을 전환막에 직접대고 촬영하는 직접법, 시험체를 투과한 중성자선에 전환막을 노출시킨 후 전환막을 필름에 대고 감광시키는 간접법, 형광막을 이용하여 TV카메라 및 화상처리장치를 통해 TV모니터로 검사하는 실시간법등이 있다.

1) 직접법

직접법이란 필름을 전환막에 대고 시험체를 투과한 중성자 선원에 직접 노출시켜 전환막에서 발생되는 2차 방사선으로 필름을 감광시키는 방법이다.

전환막으로는 Gd Screen 또는 Scintillator가 널리 사용되는데 가돌리늄(Gd)에 중성자선이 노출되면 r-선이 발생하고 이 r-선은 필름을 감광시키는데 감광시키는 정도는 중성자선의 강도에 비례한다. 또한 Scintillator는 리티움(Li) 또는 붕소(B) 등을 함유한 ZnS로 중성자 공격을 받으면 중성자-알파 반응을 통해 발생된 알파입자가 필름을 감광시킨다.

2) 간접법

간접법은 In, Dy 등으로 된 전환막을 사용하여 시험체를 투과한 중성자선에 노출시키면 전환막은 r-선 또는 베타 (β)선을 발생시키는데 이 전환막을 필름에 접촉시켜 투과사진을 얻는다. 이때 전환막에서 발생되는 방사능의 강도는 투과된 중성자선의 강도와 비례하는데 반감기는 비교적 짧다(반감기 In:54분, Dy:2.35시간). 간접법으로는 방사능을 방출시키는 시험체 등을 검사할 때 매우 유용하다.

) 실시간법

실시간법(Real-Time Imaging)은 중성자선과의 충돌로 Scintillator에서 발생하는 빛을 TV카메라로 관찰하는 방법으로 발생되는 빛의 강도가 낮기 때문에 영상증폭관으로 증폭하여 관찰한다.

밀폐된 시험체에서 유체흐름에 대한 관찰 또는 주조시 주형 내에서 금속의 흐름을 관찰할 때 유용하게 적용되고 있다. 

텅스텐 재질로 구성된 베어링 내부의 윤활유 상태를 측정하기에 적합한 검사 방법은?

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