矿用透射式检测用X射线源的辐射性能与安全性能研究

X射线源是X射线透射式检测的核心组成设备,其稳定性与可靠性决定了X射线透射式检测性能。为满足X射线透射式检测的性能要求,X射线源的管电压宜在100~160 kV之间选取、管电流控制在0.1~4 mA。针对由Q235钢板制造的隔爆外壳会大大降低X射线源辐射输出强度的问题,提出了在矿用X射线源的隔爆外壳上安装钢化玻璃制成的X射线透窗,增加X射线的透射率。以煤矿选矸识别透射式检测领域应用的X射线源最大管电压160 kV、最大管电流4 mA为例,通过实测计算出矿用X射线源的最大辐射输出功率约为50 mW,满足GB/T 3836.22−2017《爆炸性环境第22部分:光辐射设备和传输系统的保护措施》规定的辐射功率不超过150 mW的要求。为降低矿用X射线源工作温度升高的风险,提出了X射线管宜选用导热性能好的陶瓷壳体,X射线管阳极与金属外壳直接固定以增加散热效果,利用X射线透窗来减少X射线管阳极电流产生的热功率,从而保证矿用X射线源的隔爆外壳表面温度小于GB/T 3836.1−2021《爆炸性环境第1部分:设备通用要求》规定的150℃限值。为避免矿用X射线源对周围环境产生辐射影响,提出了将X射线管安装在用3 mm厚不锈钢+5 mm厚金属铅制成的铅室中,以屏蔽非工作区域的X射线,从而保证矿用X射线源的非工作区域X射线泄漏的剂量当量率小于GBZ 125−2009《含密封源仪表的放射卫生防护要求》规定的2.5μSv/h限值。