表面层放射性测量技术-一种零部件监控和润滑系统现场磨损测量

　　一、前言

　　旋转机构及往复机构的大多数零件都会产生磨损、侵蚀和腐蚀的现象。因此，对这类机构在运行状态下进行磨损的测量和监控是很有价值的。

　　表面层放射性测量技术是获得零件磨损的一种最新方法，这种方法可以在零件运行状态下直接测量。该测量技术是数年前由英国原子能研究组织(AERE)及美国SPire公司开发的，并在最近开始广泛使用。原因是这种方法的灵敏度很高，可直接测量和监控零件磨损，弥补了其它通常测量磨损方法的不足。另外，本技术虽然使用放射性，但其放射强度要比六十年代提出的放射性同位素测量技术的放射强度低3个能级，因此，对人体健康没有影响。

　　二、表面层放射性测量系统

　　1、测，方法

　　表面层放射性测量技术是过去放射性示踪原子分析技术的发展。在这一方法中，通过由加速器出来的高能离子束对一零件的轰击，使放射性核素被诱导在磨损零件的测点上。结果被轰击的零件材料中的一些原子就带上放射性，并随后就连续地发射出低放射性程度的丫射线。放射性在零件测点上的深度分布是均匀的，一般总深度为50微米。然后，将经放射处理后的零件放回到机械装置中正常使用。同时，在磨损测点附近的机械系统外部安装一个原子核闪烁检测器，用来检测零件的放射性。由于原子核的丫射线有高的穿透性，所以被测零件与检测器之间允许相隔其它材料。当所测测点磨损后，检测器测得的放射性强度就降低，这样，就显示出了被测零件的磨损量。

　　在实际使用时，测点是根据不同测量对象而灵活布置的。零件测点表面层放射的深度，则是由于加速射束的轰击能量大小来控制的。零件测点表面层受放射的深度要求较浅时，则相应用较低的轰击能量。一般情况下，零件测点表面层受放射的深度最浅可以到15微米，在这一放射层深度时，材料只要有0.2微米的磨损，就可以准确地测量出来。即磨损层测量灵敏度大约为零件测点表面层受放射深度的1一2%。

　　放射区的其它尺寸也是由试验员控制的。轰击用的射束直径与射束形状是可以根据需要改变的，可以将一部分射束去掉，而只让一部分射束轰击到零件某一部位，使该部位成为放射区。因此，可以做到只在零件测点上带放射性，另外，在同一种零件上，还可以产生不同的放射性同位素，这样就可以在同一零件上对两个以上测点实行磨损监控。计数及采集数据的时间由轰击量(不是射束能量)所控制。在一般机械装置中测量时，一般每隔几个小时测取一次数据。

　　测量前，先将待测磨损的放射性零件装在装置内的原来位置上，然后将一个小型的(例如直径为3英寸，长度为3英寸的户涉检测器装在靠近磨损零件的装置外部。检测设备中，除了检测器外，还包括一个能收集丫射线频谱的分析器。磨损测量过程的实质就是确定出被轰击过的测点上的丫射线的强度。在零件未有任何磨损前，先作出一条表面层受放射的深度与放射性强度关系的频谱，仔细地测下零件未磨损前的Y射线的蜕变率，并记下以作磨损后的比较。随后，当零件运转后有若干磨损出现时，将会得到另一种频谱。分析器使用微处理机工作，它能通过最小二乘方拟合过程，将采集到的数据拟合成一预先设置的函数，并与原始未磨损前的频谱比较后就能获得并显示出微米级(或微克的重量损失)的材料磨损信息。