Aula 14.4.2g radiografia geral

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RADIOGRAFIA
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Introdução
Informação sobre técnica NDT de inspeção radiografica ou radiografia industrial.
A radiografia faz uso de radiação penetrante que é direcionada para um componente a ser inspecionado. 
O componente interrompe parte da radiação. A quantidade que é interrompida ou absorvida é afetada pela densidade do material e diferentes espessuras. 
Estas diferenças de “absorção” podem ser registradas sobre um filme ou eletronicamente.
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Abordagem
Radiação Eletromagnetica
Principio Geral da Radiografia
Fontes de Radiação
Radiografia com fonte de radiação gama
Radiografia com equipamento gerador de raios X
Modalidades de Obtenção de Imagem
Radiografia com Filme
Radiografia Computadorizada
Radiografia em Tempo Real
Radiografia Digital Direta
Segurança Radiológica
Vantagens e Limitações
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Radiação Eletromagnética
A radiação usada em radiografia é a onda eletromagnética de energia muito alta (comprimento de onda muito curto). A luz visível é da mesma família que a radiação gama e os raios X.
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Principios Gerais
Vista frontal do filme revelado 
 Filme 
A peça a ser ensaiada é colocada entre a fonte de radiação e o filme. A peça absorve parte da radiação. Quanto mais espessa e densa for a área maior será a quantidade de radiação absorvida. 
= mais exposição
= menos exposição
O enegrecimento do filme (densidade) irá variar com a quantidade de radiação alcançando o filme através do objeto sendo exposto.
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Principio Geral
A energia da radiação afeta seu poder de penetração. Quanto maior for a energia da radiação maior é o poder de penetração em materiais espessos e mais densos.
A energia da radiação e/ ou o tempo de exposição deve ser controlado adequadamente para obter a imagem da região de interesse.
Área com parede delgada
Radiação de Baixa Energia
Radiação de Alta Energia
A radiografia possui limitações em sua sensibilidade na detecção de falhas. 
Os raios X “enchergam” uma falha em função da variação de espessura e da variação de profundidade, assim a rachadura é mais fácil de ser detectada. 
Ângulo ótimo
Esquema de Orientação
= fácil de ser detectado
= difícil de ser detectado
Quando a trajetória dos raios X não é paralela à rachadura, a variação de espessura é menor e a falha pode não ficar visível. 
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0o
10o
20o
Desde que o ângulo entre o feixe de radiação e uma rachadura ou outro defeito linear qualquer é muito critico, a orientação do defeito deve ser bem conhecida se quando da realização da radiografia para diagnosticar a peça examinada.
Esquema de Orientação
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Fontes de Radiação
Duas das mais comumente utilizadas fontes de radiação em radiografia industrial são os geradores de raios X e as fontes de radiação gamas. Frequentemente, a radiografia industrial é subdividida em Radiografia com “Raios X” ou Radiografia com “Radiação Gama”, dependendo da fonte de radiação utilizada.
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Gamagrafia
Filme para 
Raios X
Fonte de Radiação 
Gama 
Gamagrafia
A radiação gama é produzida por um radioisótopo. 
Um radioisótopo possui um nucleo instável que não possui energia de ligação suficiente para manter o nucleo unido. 
A quebra espontânea de um nucleo atômico resultando na liberação de energia e matéria é conhecida como decaimento radioativo.
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Gamagrafia
A maior parte do material radioativo utilizado em radiografia industrial é produzida artificialmente. 
Isto é feito submetendo um material estável a uma fonte de nêutrons num reator nuclear.
Este processo é denominado ativação.
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Gamagrafia
Diferente dos raios X, que são produzidos por uma máquina, a radiação gama não pode ser desligada. Os radioisótopos usados na gamagrafia são encapsulados para evitar o vazamentoi do material radioativo. 
A “cápsula” radioativa é unida a um cabo que frequentemente é chamado de “pigtail “ (RABICHO) .
 
O “pigtail” (RABICHO) possui um conector especial do outro lado que é unido ao cabo comando.
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Gamagrafia
Um dispositivo denominado “irradiador” é usado para armazenar, transportar e expor o rabicho contendo o material radioativo. O irradiador contem material blindante que reduz a exposição do operador à radiação durante o seu uso. 
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Gamagrafia
Um dispositivo semelhante a uma mangueirana denominado tubo guia é conectado a um furo rosqueado chamado de “porta de saída” do irradiador. 
O material radioativo sairá e retornará para o irradiador através desta abertura quando da realização de uma exposição!
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Gamagrafia
Um “cabo comando” é conectado no outro lado do irradiador. Este cabo, controlado pelo operador, é usado para forçar a saída do material radioativo pelo tubo guia onde a radiação gama irá passar pelo objeto e expor o dispositivo de registro.
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Gamagrafia
Gama vs Raios X
Instrumento menor
Não necessita eletricidade, bom para áreas remotas
Energias discretas
Maiores energias
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Gamagrafia
Verificando falhas numa turbina
Gamagrafia de tubulação…observando rachaduras
Usando um crawler na tubulação para verificação de soldas.
Radiografia com Raios X
Diferente da radiação gama os raios X são produzidos por um sistema gerador de raios X. Estes sistemas incluem comumente um cabeçote tubo de raios X, um gerador de alta tensão, e um painel de controle. 
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Radiografia com Raios X
Os raios X são produzidos ao estabelecer um potencial de tensão muito alto entre dois eletrodos denominados ânodo e cátodo. 
Para evitar a formação de arco voltaico, o ânodo e cátodo estão localizados no interior de um tubo em vácuo que é protegido por um suporte de metal.
Radiografia com Raios X
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O cátodo contém um pequeno filamento muito parecido com o bulbo da lâmpada. 
A corrente passa através do filamento que aquece. O calor causa a emissão de elétrons.
A alta tensão movimenta estes elétrons “livres” no sentido de um material alvo (normalmente feito de tungstênio) localizado no ânodo. 
Estes elétrons colidem contra o alvo. Esta colisão causa uma troca de energia que dá origem aos raios X.
Potencial Elétrico - Alto
Elétrons
-
+
Gerador de 
Raios X ou 
fonte radioativa cria a radiação
Dispositivo de Registro da Exposição
Radiação 
penetra 
a amostra
Radiografia com Raios X
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Modalidades de Obtenção de Imagem
	Vários métodos diferentes de obtenção de imagem são disponibilizados para apresentar a imagem final na radiografia industrial:
Filme Radiográfico
Radiografia em Tempo Real
Tomografia Computadorizada (CT)
Radiografia Digital (DR)
Radiografia Computadorizada (CR)	 
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Filme Radiográfico
Um dos mais amplamente usado e mais antigo meio de obtenção de imagem na radiografia industrial. 
O filme contém um material microscópico chamado brometo de prata. 
Uma vez exposto a radiação e revelado numa sala escura, o brometo de prata produz traços escuros de prata metálica que irão compor a imagem.
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O filme deve ser protegido da luz visível. A luz, como os raios X e a radiação gama podem expor o filme. O filme é colocado num envelope a “prova de luz” numa sala escura. 
Este envelope é então colocado no lado no objeto do lado oposto da fonte de radiação. Frequentemente, o filme é colocado entre telas de chumbo para intensificar os efeitos da radiação.
Filme Radiográfico
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Para visualizar a imagem o filme deve ser “revelado” numa sala escura. O processo é muito similar ao da revelação do filme fotográfico.
O processamento do filme pode ser realizado manualmente em tanques ou num processador automático. 
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Filme Radiográfico
Uma vez revelado, o filme geralmente será relacionado a uma “radiografia.”
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Filme Radiográfico
Radiografia Digital 
Uma das formas mais novas de imagem radiográfica é a “Radiografia Digital”.
Não necessita filme, a imagem da radiografia digital é capturada tanto uma tela de fósforo especial como em paineis planos contendo sensores microeletrônicos.
Não necessita sala escura para processamento de filme e a imagem capturadapode ser melhorada por digitalização para aumentar os detalhes.
As imagens também são facilmente arquivadas (guardadas) na forma digital.
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Existe um grande número de formas de imagem radiografica digital, as quais incluem:
Radiografia Computadorizada (CR)
Radiografia em Tempo Real (RTR) 
Radiografia com Imagem Direta (DR)
Tomografia Computadorizada
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Radiografia Digital 
Radiografia Computadorizada
A radiografia computadorizada (CR) é um processo de obtenção de imagem digital que faz uso de uma placa para obtenção de imagem especial que emprega fósforo para armazenar.
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Estrutura da Tela de Fósforo CR
Os raios X penetram o objeto estimulando o fósforo. O fósforo estimulado fica no estado excitado.
Raios X
Camada de Fósforo
Camada de Proteção
Substrato
Grãos de Fósforo 
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Radiografia Computadorizada
Após Exposição:
A placa de imagem é lida eletronicamente e apagada para reutilização num sistema de varredura especial.
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Radiografia Computadorizada
Motor
ConversorA/D
Placa de
Imagem
Escaner 
Óptico
Tubo Fotomultiplicador
110010010010110
Feixe Laser
Quando um feixe laser escaneia a placa de imagem é emitida luz onde os raios X estimularam o fósforo durante a exposição. A luz é então convertida em um valor digital.
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Radiografia Computadorizada
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Dentro de um leitor CR , a imagem processada (IP) é escaneada com um feixe de laser de modo a iniciar a emissão de luz proveniente do fósforo (luminescência foto estimulada). A intensidade de luz emitida pela IP é proporcional à quantidade de radiação absorvida pelo fósforo de armazenagem.
A o laser varre a superfície da IP num modelo quadriculado. Durante o processo de leitura, a luz que é emitida da IP é coletada pelo guia de luz e enviada para o tubo fotomultiplicador (PMT). O sinal vindo do PMT é amplificado, espacialmente amostrado, e então enviado para ser convertido num sinal digital (em um conversor analógico digital). A informação digital resultante pode agora ser transmitida eletronicamente, manuseada, e mais eficientemente guardada.
As imagens digitais são comumente enviadas para um computador onde programas especiais permitem a manipulação e melhoria dos dados.
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Radiografia Computadorizada
Exemplos de radiografia computadorizada:
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Radiografia Computadorizada
Radiografia em Tempo Real
A radiografia em tempo real (RTR) é um termo usado para descrever uma forma de radiografia que permite a obtenção de imagens eletrônicas capturadas e observadas em tempo real. 
Devido a aquisição da imagem ser quase que instantânea, as imagens com raios X podem ser visualizadas em partes quando a peça é movimentada e girada.
A manipulação das partes pode ser vantajosa por várias razões:
Pode ser possível obter imagem da peça inteira com uma única exposição.
Visualizar a estrutura interna da peça a partir de diferentes perpectivas angulares, pode fornexer dados adicionais para a análise.
Tempo de exposição frequentemente pode ser reduzido. 
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O equipamento necessário para uma RTR inclui:
Tubo de raios X
Intensificador de imagem ou outro detector em tempo real
Camara
Computador com placa de captura e programas
Monitor
Sistema de posicionamento de imagem (opicional)
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Radiografia em Tempo Real
O intensificador de imagem é um dispositivo que converte a radiação que passa através do objeto em luz.
Usa materiais que fluoresce quando colidido pela radiação. 
Quanto mais radiação alcançar a superfície da tela, maior será a quantidade de luz emitida por ela.
A imagem na tela de entrada é muito fraca por isso ela é intensificada em uma tela pequena dentro do intensificador onde a imagem é visualizada com uma camara.
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Radiografia em Tempo Real
Uma camara especial que captura a saída de luz da tela é colocada perto da tela intensificadora de imagem. 
A camara é muito sensível a uma variedade de intensidade de luz diferentes.
Um monitor é então conectado à camara para fornecer uma imagem visível. 
Se for empregado o sistema de posicionamento da amostra, a peça pode se movida e girada para obtenção da imagem de diferentes características internas da peça.
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Radiografia em Tempo Real
Comparando a Radiografia com Filme e a Tempo Real
As imagens em Tempo Real são mais claras nas áreas onde mais fótons de raios X alcançam e excitam a tela fluorescente.
As imagens no Filme são escuras nas áreas onde mais fótons de raios X alcançam e ionizam as móleculas de prata presentes no filme.
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Radiografia em Tempo Real
Radiografia Direta 
Radiografia direta (DR) é uma forma de radiografia em tempo real que usa um painel detector plano especial.
O painel trabalha pela converção da radiação penetrante que passa através do objeto submetido ao teste em cargas elétricas por minuto. 
O painel contém muitos capacitores micro-eletroônicos. Os capacitores formam uma imagem modelada pela carga elétrica do objeto.
Cada uma das cargas do capacitor é convertida em um pixel que forma a imagem digital.
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Tomografia Computadorizada
A tomografia computadorizada (CT) usa um sistema de inspeção em tempo real que emprega um sistema de posicionamento da amostra e um programa especial para tratamento da imagem.
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São salvas muitas imagens separadas (esquadrinhadas) e compiladas em secções 2-dimensional quando a amostra é girada.
Imagens 2-D são então combinadas para formar imagens 3-dimensional.
Captura em Tempo Real
Imagem Compilada 2-D
Estrutura Compilada 3-D 
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Tomografia Computadorizada
Qualidade da Imagem
A qualidade da imagem é uma condição critica para a avaliação precisa do ensaio da integridade do objeto. 
Várias ferramentas denominadas Indicadores da Qualidade de Imagem (IQIs) são usadas para este propósito.
Existem muitos projetos diferentes de IQIs. Algins contém buracos artificiais de tamanho variado feito em placas de metal enquanto outros são fabricados de fios de diferentes diâmetros montados um próximo do outro. 
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IQIs são colocados comumente sobre ou próximo ao objeto submetido ao ensaio.
Comumente a qualidade é determinada baseada no diâmetro de menor furo ou fio que é reproduzido na imagem.
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Qualidade da Imagem
Segurança Radiológica
O uso de fontes de radiação na radiografia industrial é fortemente regulamentado pela CNEN devido aos riscos potenciais oferecidos ao público e ao trabalhador.
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Existem muitas fontes de radiação. Em geral, uma pessoa recebe em torno de 1 mSv/ano proveniente de fontes naturais e 1 mSv/ano proveniente de fontes artificiais.
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Segurança Radiológica
Os raios X e a radiação gama são formas de radiação ionizante, que significa que tem a habilidade de produzir íons no material por elas penetrada. Todo organismo vivo é sensível aos efeitos das radiações ionizantes (queimaduras por radiação, pasteurização de alimentos, etc.)
Os raios X e a radiação gama possuem energia suficiente para liberar elétrons dos átomos e danificar a estrutura molecular das células.
Isto pode causar queimadura da radiação ou câncer. 
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Segurança Radiológica
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BOLHA
DERMATITE CRÔNICA
FIBROSE
CÂNCER
ERITEMA
ESCAMAÇÃO SECA
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HIPERPIGMENTAÇÃO
QUERATOSE
NECROSE
ULCERAÇÃO
Os técnicos que trabalham com radiação devem utilizar dispositivos para o monitoramento que mantém o registro de sua dose e alerta quando estiver numa área de alta radiação.
Medidor de Taxa de Dose
Dosimetro de Bolso
Alerta
Monitor de Radiação com Alarme
Aviso
Dosimetro de Tórax
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Segurança Radiológica
Há três meios de proteção para auxiliar na redução da exposição a radiação:
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Segurança Radiológica
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Imagens Radiográficas
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?
	É possível determinar qual objeto foi radiografado nas próximas três diapositivas?
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Imagens Radiográficas
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Imagens Radiográficas
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Imagens Radiográficas
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Imagens Radiográficas72
Vantagens da Radiografia
A técnica não é limitada pelo tipo ou densidade do material.
Pode inspecionar componentes montados.
Exige a preparação de uma superfície mínima.
Sensível para variações na espessura, corrosão, vazios, rachaduras, e densidades dos materiais.
Detecta defeitos tanto na superfície como subsuperfícies.
Proporciona um registro permanente da inspeção.
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Desvantagens da Radiografia
Muitas precauções quanto a segurança para o uso de radiação de alta intensidade.
Muitas horas de treinamento técnico antes de começar a usar.
Necessita acesso a ambos os lados da amostra.
Orientação do equipamento e fluxo pode ser critico.
Determinação do fluxo de profundidade é impossível sem exposições em ângulos adicionais.
Custo inicial do equipamento muito elevado.
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PROTEÇÃO RADIOLÓGICA
Módulo 4
Radioproteção
Programa Específico de Treinamento
Proteção Radiológica 
Matias Puga Sanches
msanches@ipen.br