Ứng dụng kỹ thuật hạt nhân kiểm tra lỗi linh kiện trong các nhà máy sản xuất công nghiệp
16:34:00 08/01/2020
Kỹ thuật hạt nhân hiện đang được ứng dụng rộng rãi ở rất nhiều các lĩnh vực trên khắp thế giới, từ chẩn đoán và điều trị trong các bệnh viện hiện đại nhất thể giới đến những cánh đồng bát ngát với các giống đột biến phóng xạ ưu trội ở các vùng xa xôi, từ dò tìm khuyết tật của các kết cấu tàu vũ trụ đến dò tìm lỗi của những linh kiện điện tử nhỏ như đầu ngón tay và mỏng như tờ giấy, từ đánh dấu truy tìm các mạch nước ngầm cả trăm mét dưới lòng đất đến đánh dấu đường đi của dược chất trong cơ thể con người, … Kỹ thuật hạt nhân hiện diện ngày càng phổ biến trong y tế, công nghiệp, nông nghiệp, tài nguyên và môi trường, nghiên cứu khoa học,…
Ứng dụng thiết bị tia X phục vụ kiểm tra lỗi linh kiện trong nhà máy sản xuất linh kiện tại các khu công nghiệp ở Việt Nam
Trong ngành sản xuất linh phụ kiện ( đặc biệt quan trọng là linh phụ kiện điện tử ), kỹ thuật hạt nhân mà đơn cử ở đây là những thiết bị tia X chụp ảnh bức xạ ( X-ray inspection system ) được ứng dụng để kiểm tra phát hiện những lỗi của những linh phụ kiện được sản xuất hàng loạt trên quy mô công nghiệp, qua đó giảm thiểu rủi ro đáng tiếc lỗi cho những thành phẩm .
Mỗi thiết bị điện, điện tử thành phẩm mà tất cả chúng ta đang sử dụng hàng ngày như máy tính, máy in, điện thoại cảm ứng mưu trí hay đơn thuần một chiếc tai nghe hoàn toàn có thể được lắp ráp từ hàng chục đến hàng nghìn bảng mạch, linh phụ kiện khác nhau. Các linh phụ kiện này nói chung đều được sản xuất hàng loại với quy mô công nghiệp từ rất nhiều những nhà sản xuất. Những lỗi ( khuyết tật ) về cấu trúc, đường mạch của một trong những linh phụ kiện đó hoàn toàn có thể gây ra sai hỏng về tính năng thao tác cho thiết bị thành phẩm, chính thế cho nên ở những xí nghiệp sản xuất sản xuất công nghiệp, việc trấn áp chất lượng của những linh phụ kiện quan trọng và có năng lực bị lỗi cao là một việc làm bắt buộc phải triển khai. Tất cả những bảng mạch, những linh phụ kiện bị phát hiện lỗi sẽ được loại ra khỏi dây chuyền sản xuất lắp ráp .
.png)
Hình 1. Tthiết bị tia X kiểm tra lỗi linh phụ kiện cỡ lớn và tân tiến được sử dụng tại một xí nghiệp sản xuất sản xuất linh phụ kiện cho máy tính IBM tại Khu công nghiệp Vsip ( Thành Phố Bắc Ninh ) .
Tùy thuộc vào quy mô hoạt động giải trí, loại mẫu sản phẩm sản xuất và độ khắc nghiệt về tỷ suất cần kiểm tra, những nhà máy sản xuất sản xuất công nghiệp hoàn toàn có thể chỉ có 1 đến 2 thiết bị kiểm tra lỗi bằng tia X, nhưng có những công ty đang sử dụng hàng trăm thiết bị tia X như tập đoàn lớn Samsung Electronics tại TP Bắc Ninh và Thái Nguyên .
Thiết bị kiểm tra lỗi linh phụ kiện bằng công nghệ tiên tiến tia X có 2 loại, loại tự động hóa và loại không tự động hóa. Loại tự động hóa được đặt trên dây chuyền sản xuất băng tải, thiết bị cũng có băng tải nằm bên trong nó để tự động hóa kéo vật phẩm cần kiểm tra vào trong thiết bị và đẩy ra khỏi thiết bị. Quá trình soi chiếu và tìm lỗi cũng được máy móc triển khai tự động hóa bằng những thuật toán tân tiến mà không cần đến hoạt động giải trí của con người trong việc quan sát và phát hiện lỗi trên những hình ảnh tia X của loại sản phẩm trên màn hình hiển thị. Loại không tự động hóa hay loại bằng tay cần đến con người trong quy trình quản lý và vận hành và phát hiện lỗi. Nhân viên phải dùng tay để đưa vật cần kiểm tra vào trong thiết bị kiểm tra, sau đó tinh chỉnh và điều khiển phát tia X và chiếu vào những vị trí thiết yếu, nhân viên cấp dưới quan sát màn hình hiển thị hình ảnh X-quang của vật phẩm để tìm lỗi loại sản phẩm. Với loại này, nhân viên cấp dưới quản lý và vận hành phải được giảng dạy về phương pháp sử dụng thiết bị, chiêu thức đọc hình ảnh X-quang và cách phân biệt lỗi loại sản phẩm. Loại không tự động hóa được sử dụng rất thoáng đãng, trong khi loại tự động hóa chỉ có một số ít ít công ty có, việc sử dụng loại thiết bị nào tùy thuộc vào đặc thù sản xuất của cơ sở .
Nguyên lý chung của những thiết bị kiểm tra lỗi linh phụ kiện là nguyên tắc của giải pháp chụp ảnh bức xạ ( Radiographic Testing ) được sử dụng thông dụng trong kiểm tra không tàn phá và X-quang trong bệnh viện. Sơ đồ nguyên tắc hoạt động giải trí như hình bên dưới :
.png)
Hình 2. Sơ đồ nguyên lý của phương pháp chụp ảnh bức xạ.
Tia X được phát ra từ đầu phát tia X ( X-ray tube ) đi đến mẫu sản phẩm cần kiểm tra, sau khi đi xuyên qua mẫu sản phẩm này sẽ đi đến bảng detector ( đầu dò ) nhạy tia X ( thường là những detector tinh thể nhấp nháy NaI ) đặt phía mẫu sản phẩm. Tín hiệu tia X đến detector sẽ được quy đổi thành những tín hiệu điện, sau đó qua bộ chuyển đổi kỹ thuật số và qua máy tính sẽ chuyển thành hình ảnh X-quang hiển thị trên màn hình hiển thị. Hình ảnh X-quang sẽ biểu lộ tỷ lệ vật chất của loại sản phẩm mà tia X đi qua. Ví dụ những lỗ rỗng trong loại sản phẩm sẽ cho hình ảnh có màu đậm hơn, những tạp chất có tỷ lệ vật chất lớn trong loại sản phẩm sẽ có màu nhạt hơn. Các thuật toán văn minh tích hợp công nghệ tiên tiến AI sẽ tương hỗ cho ra những hình ảnh rõ nét, dễ nhận ra những biến hóa và còn tương hỗ những tính năng tương hỗ con người để phân biệt những khuyết tật .
.png)
Hình 3. Hình ảnh X-quang một bo mạch điện tử: Ảnh A thiếu chân mối hàn, Ảnh B chân mối hàn đường mạch không kết nối, Ảnh C các chân mối hàn bị dính nhau, Ảnh D có lỗ khí ở trong chân mối hàn.
Đối với những thiết bị tia X kiểm tra lỗi linh phụ kiện, hàng loạt cơ cấu tổ chức gồm đầu phát tia X, gá đỡ mẫu kiểm tra và đầu dò được tích hợp bên trong thiết bị dạng hộp 6 cạnh. Thành hộp này được bọc bằng những tấm thép và chì bảo vệ che chắn tia X đến mức suất liều bức xạ cực lớn rò rỉ ra ngoài thiết bị luôn nhỏ hơn 1 mSv / h. Ở mặt trước thiết bị thường có 1 hành lang cửa số làm bằng kính chì hoàn toàn có thể mở ra và đóng vào để công nhân hoàn toàn có thể đưa mẫu vào kiểm tra và lấy ra. Hệ thống máy tính hoàn toàn có thể được tích hợp luôn bên trong thiết bị hoặc hoàn toàn có thể đưa ra ngoài, còn màn hình hiển thị và bàn tinh chỉnh và điều khiển sẽ được đặt bên ngoài thiết bị ở khoảng cách dưới 1 m .
.png)
Hình 4. Thiết bị kiểm tra lỗi bằng tia X tiêu biểu vượt trội .
Chủng loại và những đơn vị sản xuất những thiết bị kiểm tra lỗi linh phụ kiện rất phong phú. Các hãng sản xuất hoàn toàn có thể ở những nước có nền công nghiệp tiên tiến và phát triển nhất như Mỹ, Nhật, Đức và Phần Lan, và cũng đến từ những quốc gia công nghiệp mới như Nước Hàn, Malaysia, Trung Quốc, …
.png)
Hình 5. Thiết bị kiểm tra lỗi linh phụ kiện bằng tia X giờ đã được sản xuất rất nhiều tại Trung Quốc .
Đối với chủng loại thiết bị, tùy theo đối tượng người dùng ( loại linh phụ kiện ) cần kiểm tra là dày hay mỏng mảnh, lớn hay nhỏ, vật tư bằng sắt kẽm kim loại hay nhựa, … mà những đơn vị sản xuất phong cách thiết kế và sản xuất chủng loại thiết bị kiểm tra cho tương thích theo kích cỡ, loại đầu phát tia X, loại dầu dò và mạng lưới hệ thống kiểm soát và điều chỉnh vị trí, khoảng cách giữa đầu phát, đầu thu và vật cần kiểm tra. Có những linh phụ kiện cần đến thiết bị kiểm tra CT để soi kiểm tra 3D linh phụ kiện như tai nghe cho Iphone. Các hãng sản xuất nổi tiếng nhất gồm có : Nordon, GE của Mỹ ; Shimazu, Hitachi và Omron đến từ Nhật Bản ; Unicomp, SEC, Unique đến từ Trung Quốc ; Tech Belly của Nước Hàn .
.png)
Hình 6. Thiết bị kiểm tra lỗi bằng tia X cho hình ảnh 3D để kiểm tra tai nghe điện thoại cảm ứng Iphone sử dụng tại Khu công nghiệp Vân Trung ( Bắc Giang ) .
Đảm bảo an toàn bức xạ cho nhân viên, người lao động tại các khu công nghiệp
Đảm bảo bảo đảm an toàn bức xạ so với nhân viên cấp dưới bức xạ sử dụng những thiết bị tia X tại những khu công nghiệp cũng là một yếu tố cần được chăm sóc. Vấn đề không phải ở chỗ thiết bị tia X này gây mất bảo đảm an toàn mà nằm ở hiểu biết của những nhân viên cấp dưới bức xạ. Thiết bị thường thì được phong cách thiết kế rất bảo đảm an toàn với những tấm sắt kẽm kim loại dày bảo vệ, mạng lưới hệ thống khóa liên động, những đèn cảnh báo nhắc nhở và suất liều rò rỉ luôn nhỏ hơn 1 mSv / h, do vậy chỉ cần nhân viên cấp dưới bức xạ quản lý và vận hành đúng quy trình tiến độ thì bảo vệ không có những sự cố quá liều đáng tiếc .
Đặc điểm của các khu công nghiệp sản xuất linh kiện là có số lượng công nhân rất lớn, những đơn vị nhỏ cũng lên tới hàng trăm người, còn những đơn vị lớn thì đến vài chục nghìn người, tương ứng là số lượng nhân viên làm việc trực tiếp với thiết bị bức xạ cũng rất lớn. Những nhân viên bức xạ ở đây hầu hết là công nhân với trình độ học vấn ở bậc phổ thông trung học, thậm chí là trung học cơ sở và công việc chủ yếu là làm việc tay chân, không có điều kiện để đọc, tìm hiểu, nghiên cứu. Do vậy nếu cung cấp cho những đối tượng này các kiến thức về an toàn bức xạ mang tính học thuật cao thì họ sẽ không thể tiếp thu, từ đó có những suy nghĩ hoang mang, không đúng đắn về những tác động của bức xạ lên cơ thể. Từ đó gây ra sợ hãi cho bản thân, gây sợ hãi cho những đối tượng khác cũng làm trong nhà máy và dẫn tới làm giảm năng suất lao động. Có nhiều nhà máy phản ánh công nhân sợ không dám làm việc với thiết bị bức xạ, nên một số người khi được phân công làm việc đã xin nghỉ việc hoặc xin chuyển sang bộ phận khác. Thực tế đã có những công nhân sau khi tham gia khóa đào tạo an toàn bức xạ cơ bản xong thì lại càng sợ hãi do không có liên hệ bài giảng chung với thiết bị thực tế mình sử dụng. Do vậy cần phải đưa ra một chương trình đào tạo phù hợp với lớp trình độ này, các bài giảng đơn giản và nhiều tính trực quan hơn là các lý thuyết học thuật.
Những năm gần đây, môi trường tự nhiên góp vốn đầu tư của Nước Ta ngày càng được cải tổ tích hợp với sự sẵn có nhân công giá rẻ, rất nhiều nhà đầu tư sản xuất công nghiệp từ Nước Hàn, Nhật Bản, Trung Quốc đã tìm đến nước ta. Chính vì thế lượng thiết bị bức xạ nói chung và thiết bị bức xạ tia X trong công nghiệp sản xuất linh phụ kiện ngày càng ngày càng tăng với số lượng lớn. Để tương hỗ những doanh nghiệp sản xuất này, những nhà quản trị nên thiết kế xây dựng một chương trình giảng dạy chuẩn tương thích với đối tượng người dùng nhân viên cấp dưới bức xạ là những người có trình độ học vấn trung bình, đồng thời rút ngắn thời hạn cấp phép sử dụng những thiết bị bức xạ cho những cơ sở này. Hiện nay theo Luật Năng lượng nguyên tử thì việc cấp phép được thực thi trong vòng 60 ngày kể từ ngày cơ quan quản trị nhận được hồ sơ hợp lệ, tuy nhiên đây là thiết bị nằm ở đầu cuối của tiến trình sản xuất, thời hạn cấp phép dài như vậy sẽ ảnh hưởng tác động rất nhiều đến hoạt động giải trí sản xuất của doanh nghiệp .
Chu Minh Dương
Trung tâm tin tức và tư vấn hạt nhân
