Рентгеновская инспекция качества – надежный метод проверки и своевременного обнаружения дефектов на производствах электроники. Рассмотрим ряд особенностей технологии рентгеновского контроля качества и, в частности, вопросы, возникающие при работе с материалами, обладающими высокой плотностью, а также при обработке и хранении данных цифрового рентгеновского контроля.
Рентгеновское излучение – это излучение электромагнитного спектра определенной энергии, такое же, как свет или радиоволна. Основное промышленное применение рентгеновского излучения – неразрушающий контроль продукции, который возможен благодаря свойству этого излучения проникать сквозь изучаемый объект, поглощаясь в нем с той или иной степенью.
Контроль материалов с высокой плотностью
Чтобы уверенно контролировать материалы с высокой плотностью, необходима высокая энергия рентгеновского излучения. Такая энергия достигается за счет увеличения высокого напряжения и тока самой трубки, ведь после взаимодействия с мишенью пучок электронов от катода преобразуется в рентгеновское излучение. Но далеко не весь.
По самым аккуратным оценкам, в современных рентгеновских трубках энергия пучка электронов преобразуется в энергию рентгеновского излучения в соотношении 100:1. То есть 99% энергии, попавшей на мишень, переходит в тепловую энергию и лишь 1% преобразуется в полезное рентгеновское излучение.
Рис. 1. Параметры образца, влияющие на поток прошедшего излучения
В таких условиях инженерам приходится прикладывать все возможные усилия для создания конструкции мишени с максимальной степенью теплопроводности. Ведь если сфокусировать большую мощность на малом диаметре фокусного пятна, возникает риск прогорания мишени и выхода всей рентгеновской трубки из строя. Таким образом, проверка небольших объектов, содержащих материалы с высокой поглощающей способностью, ограничена либо малой мощностью (почти полное отсутствие проникновения, что приводит к зашумленным изображениям или длительному времени получения изображения), либо разрешением (увеличение площади фокусного пятна с увеличением мощности, что приводит к размытию изображения).
Проблему теплопроводности классической мишени в этом случае решили при помощи комбинации материалов: вольфрама – как основы мишени, и алмаза в качестве теплопроводящего элемента. При этом алмаз химически осаждается из газовой фазы, то есть подложка из вольфрама помещается в алмазные пары, вступает с ним во взаимную реакцию, и в итоге на поверхности подложки формируется слой необходимой толщины.
Такие вольфрамовые подложки с алмазным покрытием собирают в своеобразные сэндвичи с последовательными слоями вольфрама и алмаза. И именно из такого материала производят мишени для рентгеновских трубок.
Эта технология позволила увеличить мощность пучка на заданном диаметре фокусного пятна до двух раз по сравнению с классическими вольфрамовыми мишенями. И именно вольфрам-алмазные мишени сейчас установлены в большинстве рентгеновских трубок, используемых на современных производствах электроники.
Хранение данных цифрового рентгеновского контроля
Переход на цифровой рентгеновский контроль позволил избавиться от недостатков пленочной технологии. Из технологического процесса исключены проявка и ожидание итогового результата, работа с цифровым изображением упростила поиск дефектов, а архив изображений больше не требует отдельного помещения.
Вместе с этим возник вопрос о стандартизированной обработке и хранении цифровых рентгеновских снимков. В статье мы рассмотрим основные принципы работы с данными цифрового рентгеновского контроля на основе международных стандартов и опыта из смежных областей неразрушающего рентгеновского контроля.
Результат цифрового рентгеновского исследования образца отображается в виде изображения на экране монитора и графиков распределения по толщине и плотности материала. Чувствительность цифрового детектора позволяет получить на одном изображении информацию по всему диапазону просвечиваемых толщин изделия и, применяя последующую настройку, исследовать интересующий участок. Важно отметить, что необходимо сохранить оригинал изображения, а подбор яркости и контрастности для улучшения визуализации производить отдельно. Это требуется для сохранения возможности переоценки результатов контроля в дальнейшем с применением другого набора фильтров обработки изображения.
Рис. 2. Слева – необработанное рентгеновское изображение. Оно содержит в себе всю необходимую информацию и должно долговременно храниться в архиве. Справа – изображение с применением фильтра яркости и контрастности. Оно удобно для визуальной оценки и разбраковки, но не может использоваться для долговременного хранения
Для стандартизации типа файла оригинального цифрового рентгеновского изображения при проведении неразрушающего контроля был разработан формат DICONDE. Стандарт ASTM E 2339 также определяет формат DICONDE как универсальный для хранения и передачи данных. В нем описаны возможные атрибуты файла .dcm, содержащего оригинал рентгеновского снимка и необходимую информацию о параметрах контроля. Разработан на основе хорошо зарекомендовавшей себя системы DICOM, которая используется в медицинском секторе.
По сути, это система, позволяющая сохранять изображения вместе с контекстом, содержащим всю необходимую техническую информацию, а также данные о месте, дате, времени и авторе изображения. Данную информацию можно включать в любой генерируемый отчет, а ее нахождение в базе данных вместе с изображением означает, что к ней можно будет применять запросы по различным критериям.
Для просмотра и редактирования файла можно использовать как программное обеспечение установки рентгеновского контроля, так и стороннее программное обеспечение, в том числе бесплатное.
Физически хранение файлов может быть реализовано на жестких дисках рабочей станции установки, внешней системе хранения данных или общей системе архивации и хранения данных предприятия. Одним из примеров стандартов хранения цифровых файлов является ГОСТ Р/ISO/TR 18492. На его основе можно организовать надежное хранение цифровых рентгеновских снимков в формате DICONDE в течение долгого времени.
Тема неразрушающего контроля довольно обширна и может быть проработана с учетом специфики предприятия. Специалисты компании «Остек-Умные технологии» помогут с организацией участка рентгеновского контроля на вашем производстве.
Читайте также наш материал «Теория рентгеновского излучения».