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放射線透過試験(RT)

ラジオグラフィ試験(RT)は、X線またはγ線を用いてフィルム上に像を形成する手法です。像は通常、実物大で得られます。X線およびγ線は極短波長の電磁放射線であり、固体を透過する際に一部が吸収されます。そのため、試験体の一方に線源を置き、反対側にフィルムを配置すると、試験体の厚みの変化や内部欠陥が透過像として得られます。

この手法は確立された技術であり、恒久的な記録を提供します。また、溶接部や鋳物の内部欠陥の検出、アセンブリの誤組立確認などに広く用いられています。

線源はX線管またはγ線を放出する放射性同位体線源(ペレット)です。X線装置は管電圧で表記され(例:300 kV X線)、電圧が高いほど透過能力が大きくなります。産業用X線装置は概ね20 kV~20 MVの範囲で、最強の装置では鋼500 mm(20インチ)まで透過撮影が可能です。γ線ラジオグラフィには、主にCo-60またはIr-192が使用され、特殊用途では他の同位体も用いられます。

良好な解像度を得るには、実効線源サイズ(焦点)が小さいことが望ましく、一般的なX線・γ線源では1~4 mm程度です。露光後は、現像・水洗・定着・乾燥を行い、観察用照明板上で目視判読します。電離放射線は危険であるため、機器は防護室内で使用するか、適切な遮へい・警報を設け、放射線障害が生じないように管理する必要があります。有資格者による運用も必須です。

フィルムRTはフィルム費用の関係で比較的高コストであり、厚肉材向けの大型X線装置も高価で、防護設備が必要です。一方、γ線線源は低コストで携帯性に優れており、現場での適用に広く用いられますが、露光時間は一般にX線より長くなります。

高解像度ラジオグラフィでは、マイクロフォーカスX線管(約10 µm)を用いることで拡大撮影時に鮮明な画像を得ることができますが、出力が低く露光時間が長いため、実用面ではまだ広く普及していません。

ラジオメトリー

コリメートした放射線検出器を用い、適切な放射線源と組み合わせて被検体を走査することで、透過した放射線量を測定できます。ラジオグラフィ画像を得る利点は失われますが、放射計測(ラジオメトリ)を用いることで、次のようなメリットがあります。

  1. 同一対象に対して、使用する放射線源の放射能(アクティビティ)をラジオグラフィ用よりもはるかに低くできます。典型的には最大で6桁程度低減できます。そのため、潜在的な危険性を大幅に低減できます。
  2. 最も頻繁に使用されますのはガンマ線源で、携帯性に優れ、(長期的な減衰要因を除けば)放射線出力が非常に安定しています。
  3. 放射性物質を収容する建物や容器の遮蔽試験においては、ラジオメトリにより遮蔽欠陥に関する定量データを直接得られます。これはラジオグラフィでは実現できません。

X線トモグラフィ

試料に対して多方向からX線を照射し、その吸収を測定してデジタル化・収集することで、コンピュータ処理により断層像を再構成できます。得られた画像は、まるで試料を薄片状に切り出して撮影したかのようなX線断層画像となります。

産業用X線トモグラフィでは、固定されたX線ビームに対して、試料を横方向および回転方向に段階的に移動させながら吸収を測定する方法が一般的です。ただし、大規模な計算処理が必要であり、産業分野においては依然として新しい技術として位置付けられています。

動的ラジオグラフィ・ラジオスコピー

ラジオグラフィ・ラジオスコピーは、不透明なケーシング内部や直接観察できない対象物の検査に応用できます。これらの技術は、ガスタービンや往復動機関、二相流などの性能評価に有用な情報を提供します。使用される放射線源はX線、ガンマ線、中性子線であり、記録媒体はX線フィルム、シネフィルム、またはX線イメージインテンシファイア併用のビデオシステムです。

線源の種類や画像記録方式(ラジオグラフィ用フィルム、イメージインテンシファイア、シネフィルム、ビデオ記録)は、観察対象の事象のタイプ、および被写体の厚さや密度に依存します。

X線源としては、定電圧型、繰返しパルス型(リニアアクセラレータ)、単発パルス型(フラッシュパルサ)を使用できます。ガンマ線源は、応力や温度変化による長期的な変位や動きを測定する場合に用いられます。

高速現象は、シネカメラや高速ビデオで高フレームレートに記録してスローモーション再生することができ、あるいは同期システムと20~50ナノ秒のフラッシュパルスX線を用いてX線フィルム上に停止像として固定することも可能です。

繰返しパルス源は、周期的な回転事象に同期させてストロボ・ラジオグラフィ/ラジオスコピーを行うことができ、同期パルスの位相を変えることで、回転軸やアセンブリの旋回・振動振幅を様々な角度から評価できます。さらに、X線パルスの周波数を調整することで、高速現象をスローモーション表示することも可能です。

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