射線檢測培訓總復習(已修改)

　

【正文】 1 射線檢測培訓總復習 王寶軍 2 一、射線檢測物理基礎 元素和同位素： 元素：具有相同核電荷數(shù)的同一類原子叫做元素。 同位素：具有相同質子數(shù)和不同中子數(shù)的同一種元素的原子互稱同位素。 射線探傷用的射線： X射線、 γ 射線 — 電磁波；中子射線 — 粒子輻射(容易被氫等輕物質俘獲 ,而易穿透鉛等重金屬 )。 X射線 、 γ 射線的性質： （ P5） a、 不可見 ， 沿直線傳播 ， 傳播速度等于光速；b、 不帶電 ， 不受電磁場的影響； c、 能穿透可見光不能穿透的物質； d、 穿透物質過程中 ， 會被物質吸收和散射而發(fā)生衰減； e、 有反射 、 折射 、 干涉和衍射現(xiàn)象； f、 有光化學作用 ， 能使膠片感光； g、 有熒光效應 ， 能使某些物質發(fā)熒光； h、 有生物效應 ， 能殺傷生物細胞 。 3 ⅠⅡ 產生 X射線的條件： （ 習題 P20— 372） a、 發(fā)射電子； b、 使電子聚焦； c、 加速電子； d、 接受電子轟擊的靶； e、 有高真空度 。 Ⅰ 連續(xù) X射線和標識 X射線的不同之處： （ 習題 P20— 374） a、 連續(xù) X射線是由高速電子與原子核的庫侖場作用而產生的；標識 X射線是由高速電子與原子核外殼層電子作用而產生的 。 b、 連續(xù) X射線是連續(xù)譜 ， 其波長呈連續(xù)分布；標識 X射線是線狀譜 ， 由一個或幾個特定的波長組成 。 c、 連續(xù) X射線的能量 （ 波長 ） 取決于管電壓；標識 X射線的能量 （ 波長 ） 取決于靶材 ， 與管電壓無關 。 4 連續(xù) X射線的最短波長： X射線的產生效率： （ P6） 式中： η 0≈ ～ 106， V— 管電壓 （ KV） 由上式可知 ， 高速電子撞擊靶時 ， 只有很少的能量轉變?yōu)?X射線 ， 絕大部分能量都轉變?yōu)闊崃?。 例題：求管電壓 250KV的 X射線機輻射連續(xù) X射線的效率。（已知：鎢靶 Z=74，比例系數(shù)η 0= 106). 解： )()( 0m in AKVV??ZV0?? ?% 60 ?????? ?ZV??5 X射線和 γ 射線的相同和不同之處： （ 習題 P20—371） a、 相同之處： X射線和 γ 射線都是電磁波 ，它們具有相同的性質 ， 如不可見 、 依直線傳播 、不帶電 、 能穿透物質 、 能使物質電離 、 使膠片感光 、 能發(fā)生生物效應等 。 b、 不同之處： ⑴ 、 產生機理不同 ， X射線是高速電子與物質碰撞產生的；而 γ 射線是放射性物質原子核衰變時放射出來的 。 ⑵ 、 X射線是連續(xù)譜 ， γ 射線是線狀譜； ⑶ 、 X射線的能量取決于管電壓 ， γ 射線的能量取決于放射性同位素的種類； ⑷ 、 X射線的強度隨管電壓和管電流而變化 ，γ 射線的強度取決于源的大小 ， 且隨時間而不斷減弱 。 6 γ 射線的衰變律和半衰期： （ P8） ⑴ 、 衰變律： ⑵ 、 半衰期： 利用半衰期計算任一時刻的源活度： Ⅰ 例題：已知 Ir192源的半衰期為 75天。求活度為 100Ci的 Ir192源兩個月后活度為多少？ 解： teNN ??? ?0?69 2/1 ?T2/12 ....0TTnNnN ??)(21002 0 CiNNn ????7 常用 γ 射線源的能量和半衰期： 1 射線與物質的相互作用產生三種效應及其特征：（ P13— 16） Ⅱ a、 光電效應 — 光子與原子的束縛電子作用時 ,光子把全部能量轉移某個束縛電子 ， 使之發(fā)射出去 ,而光子本身則消失掉 ， 這一過程稱為光電效應 . 光電效應產生光電子 、 俄歇電子和標識 X射線 。 b、 康普頓效應 — 光子將部分能量給予外層電子 ， 變?yōu)槟芰枯^低的方向改變了的散射光子 ， 產生反沖電子 。 60Co 137Cs 192Ir 170Tm 75Se 平均能量（ MeV) 半衰期 33年 74天 130天 120天 8 c、 電子對效應：當入射光子的能量大于 ， 受原子核庫侖場的作用 ， 光子消失 ， 產生一個正電子和一個負電子 。 1 “ 窄束 ” 與 “ 寬束 ” ， “ 單色 ” 與 “ 多色 ” ： （ 習題 P37— 380） ： 窄束射線 — 是指透過物體的射線中只包含一次透射線 ， 不包含散射線 。 寬束射線 — 是指透過物體的射線中既包含一次透射線 ， 也包含散射線 。 單色射線 — 由單一波長組成的射線 。 多色射線 — 由多個波長組成的射線 ， 由連續(xù)波長組成的射線稱為 “ 白色射線 ” 。 9 1 單色窄束射線的衰減律和半價層： （ P1921） 衰減律 ： 半價層 ： 利用半價層計算射線強度： 例題：已知某射線源，鉛的半價層為 3mm。求鉛的1/10和 1/20價層分別是多少？ TO eII ??? ??69 2/1 ?T2/10 ...2 TTnIIn ??10 )(21201:)(21101:212:12/120/12/110/100mmTnTnmmTnTnIIIInnnn?????????????????????二十分之一價層十分之一價層由解法11 )(13320. . .)(10320/110/100mmLnTmmLnTIILnTeIITTh????????????????????得由解法得0 . 6 9 3由T2：h12 Ⅱ 例題：若散射線忽略不計，當透照厚度的增厚量相當于 1/2半價層時，則膠片接受的照射線量將減小百分之幾？ 30%211211II1III21II2II，則射量為I增厚之后膠片接受的照，的照射量為I解：設增厚前膠片接受n12121n12n1221?????????????13 1 線衰減系數(shù)和半價層： 其中 a、 能量越高 ， 波長越短 ， μ 越小 ， Th越大； b、 物質原子序數(shù)越大 ， 密度越大 ， μ越大 ， T1/2越小 。 c、 對于連續(xù) X射線來說 ， 由于在穿透物質過程中 ， 平均能量越來越高 （ 波長越來越短 ） ， 所以平均衰減系數(shù)越來越小 ， 半價層越來越大 。 33 ZK ?? ? ??K14 1射線照相法基本原理：（ P24） 射線穿透物體過程中會與物質發(fā)生相互作用 ， 因吸收和散射而發(fā)生強度減弱 。 強度減弱程度取決于物質的衰減系數(shù)和穿透厚度 。 當試件中存在缺陷時 ， 由于缺陷使試件厚度發(fā)生變化 ， 且構成缺陷的物質的衰減系數(shù)與試件不同 ， 因此透過缺陷部位和完好部位的射線強度就產生了差異 。 將射線膠片放于試件下曝光 ， 由于透過缺陷部位和完好部位的射線強度不同 ， 因而使膠片的感光程度不同 ， 膠片經處理后 ， 缺陷部位和完好部位就形成了黑度不同的影象 ， 依據(jù)底片上的黑度變化就可以對試件中缺陷進行判斷 。 15 1射線照相法的優(yōu)缺點：（ P25） 優(yōu)點：①、可檢測出材料內部缺陷；②、適用適用材料廣泛，可用于各種金屬和非金屬材料，且不受工件形狀、表面狀態(tài)和組織的限制；③、缺陷影象直觀，定性、定量比較準確； ④、底片可長期保存。 缺點：①、可檢出的最小缺陷（絕對靈敏度）與工件厚度有關，厚度越大，絕對靈敏度越低；②、缺陷檢出率與缺陷方向有關，對于面狀 缺陷和細微裂紋之類的缺陷容易漏檢； ③、檢驗速度慢，檢測成本高；④、對人體有害，需要進行安全防護。 16 二、射線檢測設備和器材 X射線管的組成和各部分的作用：（ P29） ⑴ 、 陰極 — 射線管的負電極 ， 由燈絲和陰極頭組成 。 燈絲 — 發(fā)射電子；陰極頭 — 聚焦電子 。 ⑵ 、 陽極 — 射線管的正電極 ， 由陽極靶 、陽極體和陽極罩組成 。 陽極靶 — 接受電子轟擊 ，產生 X射線；陽極體 — 支撐靶和傳熱；陽極罩 — 吸收二次電子和部分散射線 。 ⑶、玻殼 — 支撐電極和保持射線管的真空度。 17 金屬陶瓷管的優(yōu)點：（ P39） a、 機械強度高 ， 抗震性能好 ， 不易破碎； b、 真空度高 ， 電性能好 ， 壽命長； c、 體積小 ， 重量輕； d、易于焊接鈹窗，透過的軟 X射線較多。 X射線管的冷卻方式：（ P31— 32）