X射線機不是計量器具
發布時間：2017-09-01
關于X射線機(有時也稱為X射線探傷機)是否是計量器具問題,現在已是一個受到無損檢測界廣泛關注的問題。正確地認識X射線機的屬性,是一個重要的問題,它不僅涉及對X射線機的認識,而且也直接涉及正確執行國家計量法規問題。目前,由于某些原因,已造成了一些混亂的認識。產生了一些不良的影響。因此,有必要以科學的態度討論這個問題,以便得出正確的結論。本文從計量學的基本理論、國家的計量法規和多年從事射線檢測工作積累的對X射線機的認識,提出對X射線機屬性的看法,希望有助于對X射線機是否是計量器具問題給出正確的認識。
1X射線機不具有計量器具的特性
計量學的基本理論指出[1],計量就是測量,但它嚴于一般測量,“它是量值準確統一的測量”。計量器具有四個特點:精確性、一致性、溯源性、法制性。因此,計量必須使用計量器具。計量器具具有的主要特征是[2]:“標稱范圍、測量精確度(準確度)、靈敏度、鑒別力、鑒別力閾、(指示器)分辨力、作用速度、穩定度”。正是由于計量器具具有的這些特征,才保證了給出的測量結果具有精確性、一致性、溯源性、法制性。
眾所周知,X射線(探傷)機的基本構成為四部分:射線發生器(X射線管)、高壓發生器、控制系統、冷卻系統。直到目前,我國現行標準(JB/T 7412固定式(移動式)X射線探傷機、JB/T 7413攜帶式X射線探傷機)對X射線機規定的技術條件,可分為四個方面:使用條件要求、技術性能要求、安全性能要求、外觀與標志等的要求。其中技術性能的主要指標是:其可以使用的管電壓范圍、可以使用的管電流范圍、焦點尺寸、連續工作時間等,也就是X射線機的工作負載特性。表1是國內外X射線機生產廠通常給出的(攜帶式)X射線機的主要性能,也是使用人員在選擇X射線機時,對X射線機考慮的主要性能方面。
顯然,從這里給出的X射線機特性,人們不能確定X射線機是測定何種量的設備,當然也就不能確定X射線機測量應采用的法定計量單位。實際上,在這些X射線機的主要特性中,不包含任何測量性質的特性,因此也就不含有測量的標稱范圍、測量精確度(準確度)、靈敏度、鑒別力、鑒別力閾、(指示器)分辨力、作用速度、穩定度等特性。當然也就不會給出計量要求的具有精確性、一致性、溯源性、法制性的測量結果。
實際上,正如經常將X射線機稱為X射線源一樣,X射線機的功能就是產生X射線。X射線機是一種產生X射線的設備,是一種在一定程度內可控的產生X射線的設備。
除了工業探傷(射線檢測)外,X射線機還可以應用在許多不同的方面或領域,如醫療診斷、輻射保鮮、輻射改性、文物考古、機場和車站的物品安全檢查、海關反走私與毒品檢查、工藝過程的動態研究、彈道研究等等。除了特殊制做的X射線機可作為標準輻射源外,一般的X射線機無論在哪個領域應用,都只能是作為X射線源。不同的是,在某些領域(如醫療、輻射改性等)應用時,其輸出的輻射量必須經過計量器具測量,以達到能夠準確地控制其輸出的輻射量。在工業探傷領域X射線機的作用,與陽光下觀察物體時太陽的作用一樣,與燈光下觀察物體時燈的作用也一樣,其作用就在于,它作為一種特殊的光源,幫助人們看到在可見光下不能看到的物體內部的情況。而在其他領域,X射線機的具體作用,有的與在工業探傷領域X射線機的作用相同(如安全檢查等),有的則不完全相同,如在輻射改性中更多的是利用X射線光量子與物質的作用,它需要控制的不僅是輻射的量,而且需要控制輻射的能譜。
也就是說,在X射線機的各種實際應用中,其作用也是產生X射線,并不完成測量任何量,不完成計量學中的直接測量,也不完成計量學中的間接測量。
這些基本的科學事實說明,無論是X射線機本身的特性,或是X射線機的實際應用,X射線機都未產生計量器具具有的特性。因此,應該認為,X射線機不具有計量器具的特性。也就是說,X射線機不是計量器具。
2《中華人民共和國依法管理的計量器具目錄》未列入X射線探傷機
某些人,包括少數執法人員以在《中華人民共和國依法管理的計量器具目錄》中列有“無損檢測儀”為由,認為X射線機是計量器具。
確實,在《中華人民共和國依法管理的計量器具目錄》中列有“無損檢測儀”。但必須指出的是,該目錄是在“力學計量器具”類中列出了“無損檢測儀”,也就是,所列出的“無損檢測儀”是隸屬于“力學計量器具”類,這應是常識性的知識。
實際上,在《中華人民共和國依法管理的計量器具目錄》中共列出了12類計量器具,即長度計量器具、熱學計量器具、力學計量器具、電磁學計量器具、無線電計量器具、時間頻率計量器具、聲學計量器具、光學計量器具、電離輻射計量器具、物理化學計量器具、標準物質、專用計量器具。顯然,《中華人民共和國依法管理的計量器具目錄》是按照計量學的研究,以嚴格的體系和邏輯建立的一個嚴格的體系目錄(盡管其存在一些明顯的不足)。
在國家質量監督檢驗檢疫總局計量司編輯的《中華人民共和國計量法規目錄》(2004版)中,在力學計量目錄下列出的分項目題目是:“質量、容量、密度、壓力、真空、流量、測力、硬度”。計量學研究的權威專家指出[1],目前“比較成熟和普遍開展的計量科技領域有幾何量(亦稱長度)、熱學、力學、電磁、無線電、時間頻率、聲學、光學、化學和電離輻射計量,即所謂的十大計量”。其中力學計量是“計量學中開展最早的領域之一,力學計量包括質量、容量、密度、力值、重力加速度、硬度以及振動與沖擊等計量測試”。這就是計量器具分類、力學計量內容的基本關系。因此,《中華人民共和國依法管理的計量器具目錄》中在力學計量器具中列出的“無損檢測儀”,在邏輯關系上,顯然從屬于力學計量器具,只能是測量力學量的無損檢測儀器。
另一方面,眾所周知,在計量學中,涉及放射性的計量器具,明確地劃在電離輻射計量器具類中。因此,涉及X射線的計量器具,只能劃入電離輻射類計量器具,而不可能列在“力學計量器具”類中,這也是基本的知識。
這些基本的計量學知識告訴我們,從《中華人民共和國依法管理的計量器具目錄》在“力學計量器具”類中列有“無損檢測儀”這個事實,并不能給出X射線(探傷)機已列入計量器具目錄的結論。不應該、也不能主觀地將《中華人民共和國依法管理的計量器具目錄》中列出的“無損檢測儀”任意地擴展其含義。
少數人,為了論證在《中華人民共和國依法管理的計量器具目錄》中在力學計量器具中列出的“無損檢測儀”包括X射線機,競然認為,《中華人民共和國依法管理的計量器具目錄》不是按照測量量分類,并舉例說,目錄中把不是測量力學量的“速度表”、“里程表”、“煤氣表”等列入“力學計量器具”類就是證明。這些說法,如果不是對《中華人民共和國依法管理的計量器具目錄》的故意歪曲,則只能是缺少計量學基本知識的表現。
3JJG40-2001《X射線探傷機》是一個錯誤的規程
在《中華人民共和國依法管理的計量器具目錄》中列出的“無損檢測儀”包含X射線機的說法被科學地否定之后,某些人員最后以存在JJG40-2001《X射線探傷機》檢定規程為由,堅持X射線機需要按計量器具管理。因此,必須指出,JJG40-2001《X射線探傷機》檢定規程是一個存在根本性錯誤、是一個不能執行的規程。
JJG40-2001《X射線探傷機》檢定規程的最初版本是JJG40-93《X射線探傷機》檢定規程。盡管它以國家技術監督局的名義發布,但由于其存在根本性的錯誤,因此,從其發布以來十多年的時間,從未受到重視,有關射線檢測技術和方法的國家標準、國家軍標、行業標準等從不引用這個規程。計量學的基本知識要求,計量檢定規程應是“為評定計量器具的計量性能、作為檢定依據的具有國家法定性的技術文件”[3]。計量檢定所要評定的計量器具的性能主要是計量器具的準確度、穩定度、靈敏度等,確保使用的計量器具合格,從而確保量值的統一、確保量值的溯源性。JJG40-2001《X射線探傷機》檢定規程的主要規定內容,不符合計量檢定規程的基本要求。
在JJG40-2001《X射線探傷機》第4章概述中,對X射線探傷機作出了這樣的定義:“X射線探傷機是指用于工業產品部件無損檢測的X射線探傷機。它是通過高速電子轟擊陽極靶產生X射線,透照被檢驗的部件,并在膠片或其他成像裝置上得到部件的內部結構圖像,判斷被檢驗部件有無缺陷的一種裝置”。按照JJG40-2001《X射線探傷機》檢定規程的這段敘述,X射線探傷機應是“判斷被檢驗部件有無缺陷”的裝置。第一,“缺陷”不是一個物理量,第二,“判斷”不是測量,更不是計量。顯然,從“概述”開始,JJG40-2001本身已否定了其作為“檢定規程”應具有的特性。在JJG40-2001《X射線探傷機》中,為了形式上符合計量檢定規程的要求,給出了7項X射線機的“計量性能要求”:
(1)空氣比釋動能率:主射線束距焦點600 mm處的空氣比釋動能率。
(2)穿透力:X射線探傷機的射線貫穿物質層的最大厚度值(A3鋼)。
(3)重復性:主射線束空氣比釋動能率單次測量的相對標準偏差。
(4)輻射角:規定的是輻射角與標稱值的偏差要求。
(5)計時器誤差:機帶計時器的誤差。
(6)透照靈敏度:≤1.8%。
(7)漏射線空氣比釋動能率:額定工作條件下距焦點1 m處的漏射線的空氣比釋動能率限定值,但規定周向機不需要測量。
這7項所謂的“計量性能要求”,除第一項外,基本是我國標準JB/T 7412和JB/T 7413中對X射線機技術性能的規定,而規定的“檢定方法”,則基本是JB/T 9402關于X射線機技術性能的測定方法,但作了多處錯誤刪改。
實際上,這7項所謂的“計量性能要求”中,前面三項是關于X射線機產生的X射線的量、能譜、輻射輸出穩定性的要求;第四項是對X射線機結構中窗口設計和制造安裝質量的要求;第五項是對X射線機配備的計時器的誤差的要求;第七項是對X射線機結構設計安全性的要求;而第六項對于X射線機則是一項不存在的性能和錯誤的要求規定,同時也不符合計量器具靈敏度的概念。
必須指出,在X射線機的技術性能中,“穿透力”是X射線機“在射線照相檢驗中,在特定的條件下、在額定的工作參數下、對某種材料(通常用鋼)可檢驗的最大厚度”的簡稱。通過這個指標,可以間接地綜合評定X射線機輻射輸出的量和能譜。
另外,計量器具的“靈敏度”不同于“射線照相靈敏度”(JJG40-2001《X射線探傷機》檢定規程稱為“透照靈敏度”)。按計量學,計量器具的靈敏度被規定為[4]:“測量儀器的響應變化除以相應的激勵變化”也就是計量器具響應變化與引起該變化的激勵值(被測量值)變化之比。它表示計量器具對被測量的量變化的反應能力。通常它可表示為
式中S―計量器具的靈敏度
△L―被觀測量的增量
△X―被測量的增量
當式中分子和分母為同一類量時,靈敏度也稱為“放大比”或“放大倍數”?！吧渚€照相靈敏度”表示的是,在射線照相檢驗中、某厚度下可識別的細節(像質計)尺寸與該厚度的百分比。對同一臺X射線機,采用不同的射線照相檢驗技術得到的射線照相檢驗靈敏度可以不同;對同一級別的射線照相檢驗技術,對不同的厚度得到的射線照相檢驗靈敏度值也會不同。它并不是X射線機的性能指標,更不是X射線機的計量性能指標。
可以看出,從這7項所謂的“計量性能要求”,人們無法建立它們與“缺陷”這個量的測量的關系,不能給出它們是如何評定X射線探傷機對缺陷測量的準確度、穩定度、靈敏度等。顯然,JJG40-2001《X射線探傷機》檢定規程與計量檢定規程的要求不相符合。其原因就在于,X射線機不是計量器具,無法給出X射線機計量性能指標。
JJG40-2001《X射線探傷機》雖然以“計量檢定規程”發布,但它并不具有計量檢定規程的內容和意義,因此,實際上并不是一個計量檢定規程。此外,其在概念上、理論上均存在錯誤,在可操作性方面也存在很大問題,其對X射線機給出的結論性評定對實際的射線檢測工作無意義。關于JJG40-2001《X射線探傷機》檢定規程問題的更多分析,可參見文獻[5]。
基于對JJG40-2001《X射線探傷機》上述的認識,我們認為JJG40-2001《X射線探傷機》存在根本性的錯誤,是一個不能執行的規程,因此也就不能作為X射線機是計量器具的依據。
對JJG40-2001《X射線探傷機》檢定規程,建議暫停執行,并盡快經過法定程序撤消。以減少和消除由于JJG40-2001《X射線探傷機》造成的混亂和不良后果。
4旁證
在《中華人民共和國計量法》(1985年9月6日中華人民共和國主席令第28號公布)中,有如下條文:第十六條進口的計量器具,必須經省級以上人民政府計量行政部門檢定合格后,方可銷售?！北娝苤?我國多年來已從國外進口了數以萬計的各種型號的X射線機,已銷售到各個工業部門,從過去到現在,從未被要求執行《中華人民共和國計量法》第十六條的上述規定。原因就在于,X射線機不是計量器具。
5結論
計量學的基本理論指出,X射線機不具有計量器具的屬性。國家的計量法規并未將X射線機定為計量器具。JJG40-2001《X射線探傷機》雖然以“計量檢定規程”發布,但它并不具有計量檢定規程的內容和意義,其在概念上、理論上均存在錯誤,因此,實際上它并不是一個計量檢定規程。理論和實際經驗都指出,X射線機不是計量器具,這是對X射線機屬性正確的認識。
摘自：中國計量測控網
