固体火箭发动机燃烧室X射线探伤中像质计的应用

　　固体火箭发动机是航天运载和武器系统的动力装置,其产品质量是系统成败的关键。其发动机燃烧室有金属壳体,并有纤维缠绕,壳体贴有绝热层,绝热层内表面涂有衬层,里面装有固体推进剂。X射线探伤主要任务是检查其分层结构各层界面粘结质量和药柱质量。

　　像质计是用来衡量射线探伤灵敏度的标尺。由于燃烧室材料、结构和形状的特殊性带来了射线探伤像质计的一系列问题。

　　1　复合材料的X射线吸收特性

　　射线和物质的相互作用主要由光电效应、康普顿效应、汤姆森效应和电子对生成效应构成。因此实际上总的线吸收系数μ为

　　由光电效应、康普顿效应、汤姆森效应和电子对生成效应所发生的线吸收系数均和射线能量有关。射线能量越高,吸收系数越小。在射线能量一定的情况下有

　　式中　ρ———物质的密度

　　Z———物质原子序数

　　A———物质原子量

　　上式说明,元素的线吸收系数与其原子序数有关,原子序数越大线吸收系数越大。元素的线吸收系数与其原子量成反比,与密度成正比。

　　在燃烧室探伤实践中,被探工件为金属材料和复合材料的化合物或混合物。在这种情况下线性吸收系数可由下式求得

　　式中　　μ———化合物或混合物线吸收系数

　　ρ———化合物或混合物密度

　　a^₁,a^₂,…———材料中某元素含量

　　ρ^₁,ρ^₂,…———材料中某元素单质的密度

　　μ^₁,μ^₂,…———材料中某元素的线吸收系数

　　前面所述为单一能量X射线的线吸收情况,如果射线中含有多种能量的成份,则射线强度的减弱可用下式求得

　　式中　　I———穿过物体后的射线束总强度

　　I′,I″,…———不同能量射线穿过物体后的强度

　　I′0,I″0,…———不同能量射线穿过物体前的强度

　　μ′,μ″,…———物质对不同能量射线的吸收系数

　　d———穿过物体的厚度

　　由上述分析可知由多种复合材料构成的固体火箭发动机燃烧室从理论上计算每种材料的吸收系数是不可行的。而固体火箭发动机燃烧室探伤使用的X射线源为加速器或低能X射线机,均为连续光谱的X射线,给计算带来又一层困难。