X射线测厚技术在热轧钢板生产中的应用

　　1　X射线技术测厚原理

　　利用X射线测量厚度是基于当X射线穿过物体时射线强度将被削弱的原理。在特定的能量和波长下,X射线穿过厚度为x的带钢的辐射强度I由下式给出^[1]:

　　式中　I^₀———入射X射线强度;

　　I———穿过带钢后的射线强度;

　　μ———物料的线性吸收系数,由材料化学成分和X射线能量共同决定。

　　因钢的成分不同,线性吸收系数μ随之变化。X射线的能量和材料厚度也对测量准确性有影响。实用时,测量带钢厚度的板型测量仪必须预先标定。一般采用简易标定方式,即先测量I^₀,然后用一定数量的已知厚度、成分和吸收率的样板测量I,以得到每一块已知样板的标定曲线,其在计算时用作分度线。对于RM312型双源多通道实时板型仪,每一个射线源对应每一个检测传感器都需要一个标定曲线。这就要求X射线源稳定、精确,以避免因入射X射线强度I^₀的变化而导致的标定无效。然而,由于许多原因(包括X射线源和检测传感器的电子漂移,射线窗口的水、汽及油干扰以及射线管的老化等)导致的I^₀的变化是不可避免的。射线管和检测器供应商只保证标定后在8 h内保持一定范围内的精度和稳定性。而每8 h作一次标定是不现实的。

　　Thermo Radiometrie公司在RM312板型仪内配置了一套称为标准化器的装置。需要时可测量入射辐射强度I_⁰和穿过样板厚度的射线强度,以修正标定曲线,消除漂移^[2]。

　　2　精度分析及补偿

　　2.1　合金补偿

　　用作标定的给定样板的化学成分和吸收系数是不变的。若要测量不同成分的物体,因为μ的变化,将导致穿过相同样板厚度的射线强度I与厚度x的关系变化,因此需要作合金补偿。

　　在文献[3]中可查到不同成分合金的吸收系数,通常把吸收系数改为质量吸收系数。由式(1)可得:

　　式中　ρ———物体密度;

　　μ/ρ———质量吸收系数(MAC)。

　　因为在吸收关系上μ和ρ是由被测物体决定的,所以针对不同被测物体进行合金补偿是必需的。一般可以认为给定的钢板密度ρ是常数,μ由钢板成分和X射线能量决定。

　　实际上,射线管发射能量跨越一定宽度范围。因为吸收系数μ随射线的能量而变化,所以即使已知钢板的准确合金成分,精确预测指定钢板吸收系数μ仍 然十分困难。在射线穿过被测的钢板时,由于其它因素的影响,也将导致射线光谱发生变化。所以需要用经验或经验与数学结合的方法进行合金补偿计算。