Máy X-ray Công Nghiệp Là Gì?

1. X-ray là gì?

X-ray là một từ tiếng Anh, được dịch ra là tia X(sau đây sẽ gọi chung là X-ray), bức xạ X, tia Rơn-ghen. Đó là một dạng của sóng điện từ có tần số 30 Pentahertz đến 30 Exahertz và có năng lượng lên đến 120eV. Tia X (hay X-ray) được vật lý Rơn-ghen phát minh vào năm 1895. Đây là loại tia mà mắt người chúng ta không thể nhìn thấy được. Nhắc đến X-ray, hẳn chúng ta đã rất quen với việc chụp phim X-quang tại các bệnh viên. Tuy nhiên, chúng còn có ứng dụng rất lớn trong công nghiệp. Máy x-ray công nghiệp sử dụng X-ray mạnh để có thể xuyên qua các vật thể dày. Vì lý do này, máy có thể thu được hình ảnh bên trong các đối tượng bọc kín. 

2. Nguyên Lý Tạo X-ray Trong Máy X-ray Công Nghiệp

Có hai nguyên lý chính để tạo ra X-ray: X-ray Liên Tục và X-ray Đặc Tính.

2.1. X-ray Liên Tục

Hạt electron sẽ được gia tốc bằng một lực nhân tạo (lực điện, nhiệt động…) xung quanh nguyên tử và phát xạ ra sóng electron tương ứng với mức năng lượng được gia tốc. Hiện tượng này đươc phát hiện bởi Bremsstrahlung và bức xạ phát ra gọi là bức xạ Bremstrahlung hay X-ray Liên Tục.

2.2. X-ray Đặc tính

Một hạt hạ nguyên tử được gia tốc và va chạm với electron nguyên từ sẽ tạo ra sự chiết xuất và ion hóa. Sau cú va chạm hạt ở lớp ngoài sẽ di chuyển vào lớp trong nơi mà hạt trước đó bị chiết xuất ra khỏi nguyên từ. Sản phẩm của quá trình này là sự phát xạ sóng điện từ có mức năng lượng bằng sự chênh lệch năng lượng giữa 2 lớp của nguyên tử. Trong trường hợp này, sóng điện từ được sinh ra được gọi là X-ray Đặc Tính và độc nhất với mỗi loại vật liệu bị bắn phá. 

X-ray sẽ được sinh ra ngay tại thời điểm mà tốc độ của hạt bắn phá giảm đột ngột sau khi va chạm. Đây cũng là nguyên lý chính của Máy X-ray Công Nghiệp hiện đang được sử dụng.

2.3. Điều Kiện Cần Và Đủ Để Tạo ra X-ray

Trong thực tế, nguyên lý X-ray Đặc Tính được sử dụng rộng rãi hơn.

Đầu tiên: Một hạt electron phải được tạo ra hoặc ép bứt ra.

Thứ hai: Hạt electron bứt ra sẽ được gia tốc với tốc độ cao

Thứ ba: Cần có một vật cản (vật bị bắn phá) để cho electron được gia tốc va chạm.

Để có thể tạo ra tia X-ray, cần có một nguồn phát mà cho phép tạo ra electron. Ở đây electron sẽ được sản sinh và gia tốc (vì năng lượng của electron dựa vào vận tốc. Electron có vận tốc cao sẽ có năng lượng cao và ngược lại) và nếu không có vật cản để tương tác thì cũng không có X-ray. Do đó cần có electron được gia tốc cao va chạm với vật cản để sinh tia

3. Cấu Trúc Ống X-ray (X-ray Tube) Và Nguyên Lý Vận Hành

Cấu trúc của nguồn X-ray bao gồm 2 cực Anode và Cathode. Cathode bao gồm: Filament (Sợi đốt), Phễu hội tụ. Anode gồm Target (vật cản). 

Nguyên lý vận hành của nguồn X-ray đó là filament sẽ được gia nhiệt bằng dòng điện và electron sẽ được sinh ra và nếu nhiệt độ của filament tăng lên, thì electron dễ ra bứt ra khỏi nguyên tử và bắt đầu di chuyển giữa 2 cực Anode và Cathode. Vào lúc này, nếu đặt vào 2 đầu cực điện áp, tốc độ di chuyển của electron sẽ được tăng lên. Electron được gia tốc sẽ có tốc độ cao va chạm với target được đặt ở cực đối diện và sinh ra X-ray với bước sóng ngắn và năng lượng xuyên phá cao. 

Dòng Electron bay ra khỏi cực Cathode (nơi đặt Filament) được đo bằng mA (miii – ampe) và nếu mA tăng lên, số lượng electron bứt ra khỏi Cathode càng nhiều. Mức độ mạnh – yếu của X-ray được đo bằng điện áp đặt vào 2 đầu cực, được đo bằng kV (Ki-lô Vôn) và kV càng cao, X-ray càng mạnh. 

4. Hiển Thị Hình Ảnh Trong Máy X-ray Công Nghiệp

Như chúng ta đã biết, X-ray là tia không thể nhìn thấy bằng mắt thường. Vậy chúng ta cần một phương pháp để thu được ảnh của chúng. 

4.1. Phim chụp

Phương pháp sử dụng tấm phim có tính chất nhạy cảm với tia X. Có độ phân giải hoàn hảo nhưng cần rất nhiều thời gian. Bao gồm cả công đoạn rửa phim. Do đó không thể áp dụng với số lượng lớn. Phim chụp được ứng dụng trong lĩnh vực X-ray trong Y tế. Trong công nghiệp, không thể đáp ứng được vì quy mô xử lý.

4.2. Phương Pháp Kỹ Thuật Số Bằng Bộ Dò (Detector)

Có thể ghi hình ảnh X-ray với thời gian thực bằng màn hình thông qua bộ khuếch đại hình ảnh. Bộ khuếch đại hình ảnh thu nhận X-ray và chuyển thành tín hiệu số. Tín hiệu này được xử lý bởi máy tính và đưa ra người dùng. Tuy độ phân giải kém hơn phim một chút, nhưng có thể xử lí số lượng lớn. Nhờ đó, phương pháp này hiệu quả kinh tế cao hơn phim chụp. Hiện đang được áp dụng trong các dòng máy X-ray Công Nghiệp.

4.3. Màn Huỳnh Quang

Màn huỳnh quang sẽ được được tích điện khi có X-ray va chạm. Chụp lại ảnh trên màn với một camera chuyên dụng. Đem phân giải và kiểm tra ta được ảnh X-ray. Tuy nhiên, độ phân giải rất thấp nên hiếm khi được sử dụng.

5. Cấu Tạo Của Máy X-ray Công Nghiệp

5.1. Cấu Tạo Chung Của Máy X-ray Công Nghiệp

5.2. Phân Loại Máy X-ray Công Nghiệp

Có nhiều cách phân loại máy X-ray công nghiệp. Hiện nay, tại SEC chia ra làm 2 loại chính dựa theo ống X-ray là Ống Kín và Ống Hở. Ngoài ra còn có các phân loại khác. Tuy nhiên, trong nội dung bài viết chỉ phân tích 2 loại trên.

Xem thêm trọn bộ Máy X-ray SEC

5.2.1. Ống X-ray Kín

Là loại ống cơ bản mà các yếu tố cần thiết như filamet và target đã được đón gói trong 1 khung. Máy X-ray sử dụng loại ống này dễ dàng trong việc tiếp cận, ít phải bào trì. Tuổi thọ của ống từ 3 đến 5 năm. Giá thành đầu tư ban đầu thấp hơn ống hở.

Một số model đại diện cho loại này là Xeye 5100F hoặc X-eye 5000N

5.2.2. Ống X-ray Hở

Là loại ống cho công suất cao hơn ống kín. Cấu tạo cũng phức tạp hơn. Yêu cầu cao trong việc duy trì chân không trong lòng ống. Tuy mức đầu tư ban đầu cao hơn so với ống kín nhưng tuổi thọ cao hơn rất nhiều. Bởi vì, người vận hành có thể thay thế filament sau mỗi khoảng 300 đến 500 giờ. Điều này giúp tránh việc phải thay thế cả hệ thống như ống kín. 

Đại diện cho phân loại này có thể kể đến như: X-eye SF160FCT hoặc X-eye 7000B

6. Ứng Dụng Của Máy X-ray Công Nghiệp

Chúng có ứng dụng rất lớn trong lĩnh vực sản xuất linh kiện điện tử, SMT, khuôn đúc. Nhờ việc sử dụng tia X, các nhân viên có thể phát hiện các khuyết tật có trong sản phẩm mà không cần phải khui mở nó ra. Đặc biệt trong các sản phẩm có tính phức tạp cao như chip, SMT, camera module. Máy cũng có thể phát hiện các lỗi bọt khí trong các sản phẩm ngành đúc và luyện kim. Việc phân tích kỹ lưỡng giúp giảm nguy cơ lỗi và nâng cao chất lượng của sản phẩm đầu ra.

Một số hình ảnh thực tế trong quá trình kiểm tra của máy X-ray Công Nghiệp

Các kết nối chân vàng trong vi mạch

 

 

 

 

 

 

Camera module trên điện thoại thông minh

 

 

 

 

 

 

La-zang xe hơi