【分享】钢铁工业在线X射线测量技术的应用

　2.1.2化学分析更精确
　　
　　使用X射线技术进行浓度、化学成分分析时，射线源的能量和强度可以调节显得尤为重要。在进行化学分析时，一般是利用X射线的荧光效应，通过对被测化学元素的原子激发产生该种元素的特征谱线，但被测元素的激发谱线容易受到其它元素谱线的影响，从而降低了系统的检测精度，可以利用X射线的能量调节和滤片技术，实现对特有元素的谱线激发，而不激发或降低其它元素的激发，从而实现对特有元素的高精度测量。
　　
　　2.1.3使用上更安全和可靠。
　　
　　X射线是加速的热电子碰撞阳极靶产生的，因此在切断电源后便没有任何射线，而同位素放射源是密封在源罐中，即使关闭射线源的快门也存在一定剂量的泄露射线，不利于人身和设备的安全。

　　2.2影响X射线测量的关键因素
　　
　　2.2.1高压范围限制
　　
　　X射线的能量取决于施加的高压，由于受技术的限制，高压不能不受限制地增加。在热轧生产线上使用的X射线源高压一般为160kV，冷轧使用100kV左右，相对于放射性同位素发射出的γ射线而言如表1所示，其能量要小得多，因此穿透物质的能力不如放射性同位素，目前钢铁工业上的X射线源的高压最高在200kV左右，如果再增加高压会带来制造和维护成本的增加，因此在宽厚板等工厂，厚度和凸度的测量通常都是采用放射性同位素方法。
　　


　　
　　2.2.2X射线源的冷却
　　
　　加速热电子在碰撞阳极靶过程中，99%的能量转换成热量，只有1%转换成X射线，因此在阳极靶上产生的热量很大，必须对其进行冷却，冷却效果的好坏直接影响到设备的测量精度和使用寿命。在实际使用过程中经常受到水质、管路等影响，使冷却效率下降。

2.2.3吸收系数的变化
　　
　　由于X射线的能谱为连续谱，低能部分很容易被吸收，造成能谱的偏移，即X射线的硬化现象，如图6所示，其结果是射线能量和强度都发生变化，不象放射性同位素在穿透物质时只是强度发生变化，而能量不会发生变化，这种变化的结果造成在X射线能量不同时吸收系数不同。
　　
　　不同元素吸收系数与射线能量的关系如图7所示，横坐标为射线能量，纵坐标为吸收系数。
　
　　对于X射线而言，其能量一般在0.01～0.2MeV之间。吸收系数是被测量物质各种化学成分综合的结果，在这一能量区间，从图中可以得到成分的细小变化对吸收系数的影响很大。因此利用X射线进行物质厚度检测时被测物化学成分有严格的要求，而对于放射性同位素设备，吸收系数基本上不发生变化。
　　
　　2.2.4探测器要求的增加
　　
　　目前X射线测量技术主要采用电离室作为射线检测部件，其检测原理是通过射线进入电离室产生气体电离，通过对电离后的离子对加压，产生弱电流信号(10-9～10-11A)，然后将弱电流信号转换成电压信号，并进行数据的转换和处理。由于X射线是连续谱，要求测量X射线的电离室对整个能谱范围内的X射线进行有效的检测，应用在传统放射性同位素测量设备上的电离室只需要对特定能量的射线进行有效检测。随着现代生产工艺对产品检测和控制精度要求的提高，要求电离室的尺寸减小，而检测效率提高，对电离室的制造工艺提出了更高的要求。

3、宝钢X射线测量设备的应用实绩
　　
　　宝钢自1997年首次在2030冷轧5机架上使用X射线测量设备以来，设备良好的精度和快速响应促进了产品质量和控制精度的提高，到目前X射线测量设备已达25套(不包括三期后工程)。对新建设的主生产线上都配置使用X射线测量设备，也逐步将老的主生产线上同位素测量设备升级或改造成X射线测量设备。测量物理量包括厚度、凸度、边缘降、锌层厚度、电工钢膜厚、电解液离子浓度等。在带钢厚度测量方面，从以前的单点测量发展到对带钢整个横断面的精细测量(每5mm宽度1个测量点)，在镀层测量方面，可以根据需要对不同成分层进行的实时多层测量。
　　
　　在钢铁工业上，在线X射线测量技术也需要一个不断完善和发展的过程，在现场实际应用过程中仍然存在不少问题，主要是设计上的缺陷和没有充分考虑到现场环境因素的影响。经过我们多年的努力，成功地解决了X射线源的冷却问题，提高了X射线源的使用寿命；解决了化学成分对厚度测量结果的影响，提高了产品的质量和精度；成功地完成了X射线源、探测器、标样箱等关键部件的国产化。
　　
　　4结束语
　　
　　①在线X射线测量设备精度、可靠性比传统的放射性同位素设备高，而且其功能在不断地增加，对现有系统进行少量的改进即可实现多物理量的同时测量。比如X射线凸度仪进行适当升级就可以实现带钢温度的测量、宽度测量、平直度测量、凸度边降测量、局部高点测量等，从而能完成过去需要多台测量设备才能完成的任务；
　　
　　②在线X射线测量设备具备完善的自我诊断功能，提高了系统的可维护性；
　　
　　③随着计算机技术的发展，在测量现场就完成测量信号的快速采集和数字化处理，通过系统内部总线及部件之间的网络连接，测量设备不但能提供各种工艺所需要的信号，而且通过集成在测量系统内部的历史数据统计分析软件，可以为生产技术人员对可能出现的问题提供指导。

了解一下了。

很不错的资料，感谢楼主分享