Tìm hiểu về nguyên lý hoạt động của máy x-ray công nghiệp

Máy x-ray công nghiệp là một thiết bị hiện đại và tiên tiến, được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp thực phẩm, dược phẩm, để kiểm tra và đảm bảo chất lượng của các sản phẩm. Nguyên lý hoạt động của máy x-ray công nghiệp dựa trên việc sử dụng tia X để đo mật độ của sản phẩm và phát hiện các dị vật có thể có trong sản phẩm.

Tia X là gì? Tia X là một loại bức xạ có bước sóng rất ngắn, chỉ khoảng 0.01-10 nanomet, nhưng có năng lượng rất cao, có thể xuyên qua các vật chất. Khi tia X đi qua sản phẩm, tia X sẽ bị suy giảm một phần năng lượng do sự tương tác với các nguyên tử của sản phẩm. Nếu trong sản phẩm có dị vật, tia X sẽ bị suy giảm năng lượng nhiều hơn ở khu vực có dị vật, do dị vật có mật độ khác với mật độ của sản phẩm. Ví dụ, kim loại có mật độ cao hơn thực phẩm, nên tia X sẽ bị suy giảm năng lượng nhiều hơn khi đi qua kim loại.

Sau khi đi qua sản phẩm, tia X sẽ gặp cảm biến, là một thiết bị có khả năng chuyển đổi năng lượng bức xạ thành tín hiệu điện tử. Cảm biến sẽ ghi nhận cường độ năng lượng của tia X tại các điểm khác nhau trên sản phẩm, và chuyển tín hiệu điện tử thành hình ảnh chụp bên trong của sản phẩm. Hình ảnh chụp bên trong của sản phẩm sẽ được hiển thị trên màn hình máy tính, với các mức màu xám khác nhau tương ứng với các mức mật độ khác nhau của sản phẩm. Các dị vật (nếu có) sẽ xuất hiện trên hình ảnh chụp với màu xám khác biệt so với màu xám của sản phẩm, và từ đó giúp phần mềm đọc kết quả hình ảnh chụp x-ray nhận diện được dị vật.

Bằng cách sử dụng máy x-ray công nghiệp, chúng ta có thể kiểm tra và phát hiện được các dị vật có mật độ cao hơn hoặc thấp hơn so với mật độ của sản phẩm, như kim loại, thủy tinh, đá, xương, vv. Những dị vật này có thể gây nguy hiểm cho sức khỏe của người tiêu dùng hoặc làm giảm giá trị của sản phẩm. Ngoài ra, máy x-ray công nghiệp còn có thể kiểm tra được các khiếm khuyết khác của sản phẩm, như thiếu sản phẩm trong bao gói, lọt khí, thừa hoặc thiếu cân, các sản phẩm bị vỡ, méo mó, vv. Những khiếm khuyết này có thể ảnh hưởng đến hình thức, chất lượng, hoặc tuổi thọ của sản phẩm. Vì vậy, máy x-ray công nghiệp là một công cụ hữu ích và hiệu quả cho việc kiểm tra và đảm bảo chất lượng của các sản phẩm trong các ngành công nghiệp thực phẩm, dược phẩm.

Máy x-ray công nghiệp là một thiết bị được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp thực phẩm, dược phẩm, để kiểm tra và loại bỏ các dị vật có thể có trong các sản phẩm. Máy x-ray công nghiệp hoạt động dựa trên nguyên lý cơ bản là sự khác biệt trong khả năng hấp thụ tia X giữa sản phẩm và dị vật. Tia X là một loại bức xạ có bước sóng rất ngắn, chỉ khoảng 0.01-10 nanomet, nhưng có năng lượng rất cao, có thể xuyên qua các vật chất. Khi tia X đi qua sản phẩm, tia X sẽ bị suy giảm một phần năng lượng do sự tương tác với các nguyên tử của sản phẩm. Nếu trong sản phẩm có dị vật, tia X sẽ bị suy giảm năng lượng nhiều hơn ở khu vực có dị vật, do dị vật có mật độ khác với mật độ của sản phẩm.

Một ví dụ minh họa cho nguyên lý hoạt động của máy x-ray công nghiệp là khi quét tia X qua chai nước suối. Nước có tỷ trọng là 1g/ml, trong khi mảnh nhỏ dị vật bằng thép không rỉ 316 sẽ có tỷ trọng là 8g/ml. Do đó, mảnh thép sẽ hấp thụ nhiều tia X hơn so với nước, và làm giảm cường độ năng lượng của tia X tại khu vực đó. Sau khi đi qua sản phẩm, tia X sẽ gặp cảm biến, là một thiết bị có khả năng chuyển đổi năng lượng bức xạ thành tín hiệu điện tử. Cảm biến sẽ ghi nhận cường độ năng lượng của tia X tại các điểm khác nhau trên sản phẩm, và chuyển tín hiệu điện tử thành hình ảnh chụp bên trong của sản phẩm. Hình ảnh chụp bên trong của sản phẩm sẽ được hiển thị trên màn hình máy tính, với các mức màu xám khác nhau tương ứng với các mức mật độ khác nhau của sản phẩm. Các dị vật (nếu có) sẽ xuất hiện trên hình ảnh chụp với màu xám khác biệt so với màu xám của sản phẩm, và từ đó giúp phần mềm đọc kết quả hình ảnh chụp x-ray nhận diện được dị vật.

Ngoài ra, ứng với mỗi loại nguyên liệu thì khi tia X đi qua sẽ có một giá trị thang xám (grey value) khác nhau. Thang xám là một đại lượng được dùng để đo độ sáng của một điểm ảnh trên hình ảnh chụp x-ray. Thang xám có giá trị từ 0 đến 65,535, trong đó 0 là màu đen, 65,535 là màu trắng, và các giá trị ở giữa là các mức màu xám. Thang xám của một điểm ảnh phụ thuộc vào cường độ năng lượng của tia X tại điểm đó. Càng nhiều tia X đi qua, càng nhiều năng lượng được cảm biến ghi nhận, và càng cao giá trị thang xám. Thang xám của thép không rỉ thường có giá trị cao hơn khoảng 35,000 so với sản phẩm thực phẩm, do thép không rỉ hấp thụ nhiều tia X hơn thực phẩm.

Bằng cách sử dụng máy x-ray công nghiệp, chúng ta có thể kiểm tra và phát hiện được các dị vật có mật độ cao hơn hoặc thấp hơn so với mật độ của sản phẩm, như kim loại, thủy tinh, đá, xương, vv. Những dị vật này có thể gây nguy hiểm cho sức khỏe của người tiêu dùng hoặc làm giảm giá trị của sản phẩm. Ngoài ra, máy x-ray công nghiệp còn có thể kiểm tra được các khiếm khuyết khác của sản phẩm, như thiếu sản phẩm trong bao gói, lọt khí, thừa hoặc thiếu cân, các sản phẩm bị vỡ, méo mó, vv. Những khiếm khuyết này có thể ảnh hưởng đến hình thức, chất lượng, hoặc tuổi thọ của sản phẩm. Vì vậy, máy x-ray công nghiệp là một công cụ hữu ích và hiệu quả cho việc kiểm tra và đảm bảo chất lượng của các sản phẩm trong các ngành công nghiệp thực phẩm, dược phẩm.

Khi sử dụng máy x-ray công nghiệp để kiểm tra các sản phẩm, một trong những yếu tố quan trọng là tỷ lệ hấp thu tia X của sản phẩm và các dị vật có thể có trong sản phẩm. Tỷ lệ hấp thu tia X là một đại lượng thể hiện mức độ suy giảm năng lượng của tia X khi đi qua một vật chất. Tỷ lệ hấp thu tia X phụ thuộc vào hai yếu tố chính là:

• Hệ số hấp thụ tia X µ: Hệ số hấp thụ tia X là một đại lượng thể hiện khả năng hấp thụ tia X của một vật chất. Hệ số hấp thụ tia X phụ thuộc vào thành phần nguyên tử và năng lượng của tia X. Các vật chất có hệ số hấp thụ tia X cao sẽ hấp thụ nhiều tia X hơn so với các vật chất có hệ số hấp thụ tia X thấp. Ví dụ, các kim loại có hệ số hấp thụ tia X cao hơn thực phẩm, do các kim loại có nguyên tử nặng hơn và tương tác mạnh hơn với tia X.
• Độ dày của sản phẩm đi qua máy kiểm x-ray: Độ dày của sản phẩm là một đại lượng thể hiện chiều dài của đoạn đường mà tia X phải đi qua khi đi qua sản phẩm. Độ dày của sản phẩm phụ thuộc vào kích thước và hình dạng của sản phẩm. Các sản phẩm có độ dày lớn sẽ hấp thụ nhiều tia X hơn so với các sản phẩm có độ dày nhỏ. Ví dụ, một chiếc bánh mì có độ dày lớn hơn một chiếc kẹo, nên tia X sẽ bị suy giảm nhiều hơn khi đi qua chiếc bánh mì.

Do đó, tỷ lệ hấp thu tia X sẽ cao hơn khi sản phẩm có hệ số hấp thụ tia X cao hoặc độ dày lớn, và thấp hơn khi sản phẩm có hệ số hấp thụ tia X thấp hoặc độ dày nhỏ. Tỷ lệ hấp thu tia X sẽ ảnh hưởng đến cường độ năng lượng của tia X sau khi đi qua sản phẩm, và do đó ảnh hưởng đến hình ảnh chụp bên trong của sản phẩm. Các dị vật có tỷ lệ hấp thu tia X khác với tỷ lệ hấp thu tia X của sản phẩm sẽ xuất hiện trên hình ảnh chụp với màu xám khác biệt, và từ đó giúp phần mềm đọc kết quả hình ảnh chụp x-ray phát hiện được dị vật.”

Dựa trên tỉ trọng của một số vật liệu, dưới đây là bảng phân loại các dị vật mà x-ray có thể phát hiện và không thể phát hiện: