第一章 射线检测
第一章射线检测的物理基础
第一章射线检测的物理基础1.1 原子与原子结构1.1.1 元素与原子世界上一切物质都是由元素构成的，迄今为止，已发现的元素有100多种，其中天然存在的有94种，人工制造的有十几种。
为便于表达和书写，每种元素都用一定的符号来表示，称作元素符号。
元素符号采用该元素拉丁文名称第一个字母的大写，或再附加一个小写字母。
例如，碳的元素符号是C，钴的元素符号是Co，铁的元素符号是Fe，等等。
原子是元素的具体存在，是体现元素性质的最小微粒。
在化学反应中，原子的种类和性质不会发生变化。
原子质量极其微小，例如氢原子质量为1.673×10-24克，以常用质量单位表示很不方便，因此物理学中采用“原子质量单位”，用符号“u”表示，即规定碳同位素的质量的1/12为1u，而原子量就是某元素的原子的平均质量相对于原子质量1/12的比值。
照此规定，氢元素的原子量为1，氧元素的原子量为16。
原子由一个原子核和若干个核外电子组成。
原子核带正电荷，位于原子中心，电子带负电，在原子核周围高速运动。
原子核所带的正电荷与核外电子所带的负电荷相同，所以，整个原子呈电中性。
电子的质量极轻，为9.109×10-28克，等于氢原子质量的1/1837。
电子带有1个单位负电荷(1.602×10-19库仑)。
在原子中，原子核所带的正电荷数(简称核电荷数)与核外电子所带的负电荷数相等。
所以核外电子数就等于核电荷数。
不同元素的核电荷数不同，核外电子数也不同。
元素周期表中，元素的次序就是按核电荷数排列的，因此，周期表中的原子序数z等于核电荷数。
原子核仍然可以再分，试验证明，原子核是由两种更小的粒子即质子和中子组成的。
中子不带电，1个质子带1个单位正电荷，原子核中有几个质子，就有几个核电荷，因此得到以下关系：质子数＝核电荷数＝核外电子数＝原子序数质子的质量为1.6726×10-24克，中子的质量为1.6749×10-24克，两者质量几乎相等。
II级培训射线检测物理基础
3 原子核结构 原子核由带正电的质子和不带电的中子构成。原子核体积为原子半径的
万分之一，而质量且占原子质量的99%以上。所以原子是一个极其空旷的结构， 在射线与物质发生作用时给部分射线穿过物质而不与射线发生作用造成了可 能。
与原子核库仑场相互作用发生骤然减速时，由此伴随产生的辐射。 （3）X射线的波谱特点：由连续谱和标识谱两部分组成 连续谱：即波长连续变化，它的最短波长只与外加电压有关；
为什么会连续呢？ 标识谱：也叫特征谱，只与靶材料有关。
（4）连续谱最短波长的计算： 电子的动能E=eV 全部转化为电磁辐射的能量E=hν，则该辐射的波长λmin为：
• 同位素：质子数相同而中子数不同的各种原子互为同位素。 • 核素可分为稳定和不稳定的两类，不稳定的核素称为放射性核素。它能自发
地放出某些射线——α、β或γ射线，而变成另一种元素。 • 放射性核素可分为天然的和人工制造的两类。当前射线检测所用的γ射线源
均为人工放射性核素。
2 核外电子运动规律 原子理论的发展： A 道尔顿原子理论：原子是物质的最小单元，不可分割的。 B 汤姆逊原子理论：正电荷平均分布在整个原子中，而电子则平均分布在这些正
不同点： （1）产生方式不同，
X射线是高速电子轰击阳极靶产生的； γ射线是放射性核素衰变产生的。 （2）能量不同 X射线能量可调，取决于管电压； γ射线能量不可调，取决于源种类。 （3）强度不同， X射线强度决于管电压和管电流； γ射线强度随时间的推移按指数规律减弱。 （4）波谱不同 X射线波谱是连续谱； γ射线波谱是线状谱。
1.2 射线的种类和性质 1 X射线和γ射线的性质 相同点： （1）都是电磁波，在真空中以光速传播； （2）本身不带电，不受电场和磁场的影响； （3）在媒质界面上只能发生漫反射； （4）可以发生干涉和衍射现象； （5）不可见，能够穿透可见光不能穿透的物质； （6）在物质作用过程中，会与物质发生复杂的物理和化学作用； （7）具有辐射效应，能够杀伤生物细胞，破坏生物组织。
(完整版)射线检测计算题解.pptx
119(天)
14
解2：设I 1、I 2分别为14天前距源200cm和192cm处的照射率；
I3为14天后距源192cm处的照射率。
I2 I1
（
F1 F2
）2
I
2
I（1
F1 F2
）2
又I3 I2
N
N0
e T
I3
I 2e T
据题意：I 3 I 1
故：I 3
I
2e
T ＝I（1
F1 F2
）2 ge
2.59
T nTh 2.59 0.58 1.4（9 cm）＝14.9mm
12
1.16 设有一辐射单一波长γ射线的同位素源， 某时在离源200mm处测得其照射率。14天后同一时 刻在离源192mm处测出其照射率与前相同。问此源
半衰期为多少？
T1/ 2 =
0.693
N
N 0e T
I
=
I0 2n
T
I1
e T＝（ F1 ）2＝（200 ）2＝1.085
F2
192
＝
ln
1.085 ＝
T
0.082
14
0.0058（3 天）－1
T1、2＝
0.693
＝
0.693 0.00583
＝11（9 天）
15
1.18 用X射线透照母材厚度30mm，焊缝余高 4mm的试件，若射线质不因厚度而异，吸收系数均 为0.693cm-1，求半价层厚度和射线贯穿工件后母材 部位和焊缝部位的射线强度之比。（已知X射线的 散射比对于母材和焊缝分别为2.5和3）。
N
=
N0 2n
↔
N
=
N 0e -λt
天津大学 无损检测复习要点 第一章
无损检测复习要点70个填空选择题，两道大题第一章射线检测1 利用射线能穿透物质，且其强度会被物质所衰减的特性检测物质内部损伤的方23 X射线和γ射线另有一些特性，其中为射线检测所利用的主要有：不受电、磁场的影响，不可见，直线传播；能穿透可见光不能穿透的物质，其穿透能力的强弱取决于射线能量的高低和被透照物质的种类；透过物质以后，其强度会因物质对射线的吸收和散射而衰减；4 形象地表示射线能量的“低”或“高”（见图1-1）。
软质射线的穿透力弱，硬质射线的穿透力强。
5 X射线获得：当高速运动的电子流在其运动方向上受阻而被突然遏止时，电子流的动能将大部分转化为热量，同时有大约百分之几的部分转换成X射线能。
用这种方法产生的X6 X射线管中受电子流轰击的阳极靶面必须是高熔点金属，常用的材料是1.5～3mmX射线检测工艺有关的基本概念8 阳极靶面上受电子流轰击的区域称为X实际焦点在射线发射方向上的投影称为“光学有效焦点”9 一般X射线管阳极靶面的倾角θX射线管光学性能好坏的重要指标。
在同样的条件下，焦点越小，缺陷成象越清晰。
11 靠近阴极一侧的焦点较大，而阳极一侧的焦点则较小。
1213 各种形状焦点的尺寸d：圆形和方形焦点：d= a ;椭圆形和长方形焦点：d=（a+b）/2 d的范围一般在0.5∼5mm之间14调节X射线管的工作参数可以改变X所谓辐射强度是指单位时间内垂直于辐射方向的单位面积上的辐射能重要!!!!：1) --〉发射的电子量↑--〉X射线光子的数目↑--〉2) 阴极和阳极之间的电压↑--〉电子运动加速—〉提高X1516在确定的管电压下，用X射线管产生的X射线有起始于某一最小波长λmin的连续光谱，具有这一特征的XXX17 在X射线的连续光谱中，可以有几个强度非常大的特别波长。
这几个波长的X射18 要得到能量在1MeV以上的所谓高能X射线应采用电子加速器。
加速器的种类较多，常见的有电子感应加速器、直线电子加速器和回旋加速器等。
《无损检测》射线检测 (教学课件)
• 被加速的电子最终撞击到阳极靶上，将 其高速运动的动能转化为热能和X射线。
(4)几点说明
①高速运动电子的能量，绝大多数转换为热 能，转化为X射线的能量比率仅占1％左右； 因此阳极靶必须散热和冷却；这个问题应 该由X射线管的设计人员解决。
②产生X射线的强度与管电流成正比，与管 电压的平方成正比，与阳极靶材料的原子 序数成正比。因此，恰当选择管电流、管 电压和阳极靶材料至关重要。
1.3 X射线照相法检测技术
1.3.1 x射线照相法检测原理 依据射线检测的基本原理，将射线透
射工件后的潜影以胶片形式接收，再经显 影、定影后，就可从射线底片上得到了工 件内在的质量信息。这就是x射线照相法检 测原理。
胶片
1.3.2 X射线照相法检测技术 (1)合格底片的评价指标（参考GB3323素
半衰期 射线能量 应用条件
钴60 铱192 铯137
5.3年 75±3天 33±2年
高 较弱 较弱
300 mm 以下 钢制件
60mm 以下 钢制件
60mm 以下 钢制件
1.2 射线检测的基本原理
1.2.1 射线在物质中的衰减定律
• 射线在穿透物质的同时也会发生衰减现象。其发 生衰减的根本原因有两点：
显然有：
Ix / Iδ = e－ （μˊ－μ)X
(1-3)
讨论与结论
①当μ’< μ时，Ix >Iδ；比如，钢中的气孔、 夹渣就属于这种； ②当μ’> μ时，Ix < Iδ；比如，钢中的夹铜就 属于这种； ③当μ’＝ μ或x很小时，Ix ≈Iδ；几乎差异， 缺陷则得不到显示！
• 这就是射线检测的基本应用原理!
射线检测—射线检测基础知识(无损检测课件)
♫ 射线检测主要适用于体积型缺陷，如气孔等的检测；在特 定的条件下，也可检测裂纹、未焊透、未熔合等缺陷。
♫ 工业应用的射线检测技术有三种：X射线检测，γ射线检测、 中子射线检测。
2. 物理基础
♫ 射线分类：
X射线和γ射线都是波长极短的电磁波，从现代物理学波粒 二相性的观点看也可将其视为能量极高的光子束流，两者 基本区别在于X射线是从X射线管中产生的，而γ射线是从 放射性同位素的原子核中放射出来的。
第1节 射线检测机
➢ 产生X射线的基本过程是： 发射电子→电子高速飞向阳极→撞击阳极靶→产生X射线
3. 设备器材
➢ 由X射线管所发出的X射线能谱为连续谱，因其波长分布 是连续的。连续谱的最短波长λmin与管电压千伏值（kVP） 的关系为
λmin=12.4/kVP ➢ 管电压越高，最短波长λmin的值就越小，平均波长越短，X
1. 概述
♫ 射线检测技术特点：
➢ 对被检验工件的材料、形状、表面状态无特殊要求； ➢ 检测结果显示直观； ➢ 检测技术和检测工作质量可以自我检测。
1. 概述
♫ 射线检测是利用射线探测零件内部缺陷的无损探伤方法， 利用X射线、γ射线和中子射线易于穿透物体和穿透物体后 的衰减程度不同，使胶片感光程度的不同来探测物体内部 的缺陷，对缺陷的种类、大小、位置等进行判断。
第1节 射线检测的基础知识
1. 概述
♫ 射线检测技术四部分：射线照相检测技术；射线实时
成像检测技术；层析射线检测技术；辐射测量技术。
♫ 射线检测技术应用类型包括：
➢ 缺陷检验：铸造、焊接等工艺； ➢ 测量：厚度、结构与尺寸、密度等； ➢ 检查：机场、车站、海关安全检查； ➢ 动态研究：爆炸、核技术、铸造工艺等。
RT2理论知识 第1章 射线检测的物理基础
射线向四周辐射。
1.2.2 X射线的产生及其特点
1.2.2 X射线的产生及其特点
1.2.2 X射线的产生及其特点
1.2.2 X射线的产生及其特点
1.2.2 X射线的产生及其特点
1.2.2 X射线的产生及其特点
1. <10KeV
光电效应为主
2. 2. 10～100KeV KeV↑，光电↓
3. >100KeV
康普顿为主
4. 1Mev
康普顿几率最大
5. >1Mev
KeV↑，康普顿↓，电子对↑
6. 10Mev
康普顿几率与电子对几率相同
7. >10Mev
以电子对为主
1.3.5 各种相互作用发生的相互概率
各种不同效应对射线照相量的影响
1.2.3 γ射线的产生及其特点
1.2.3 γ射线的产生及其特点
1.3 射线与物质的相互作用
1.吸收与散射； 2.射线与物质的作用形式； 3.强度衰减规律
1.3 射线与物质的相互作用
1.3.1 光电效应
光电效应的发生概率随光子能量增大而减小，随原子序数Z增大而增大。
1.3.2 康普顿效应
1.3.5 各种相互作用发生的相互概率
三种效应的发生概率与入射光子的能量和原子序数有关：
1.对于低能量射线、高原子序数物质，光电效应占优势； 2.对于中等能量射线、低原子序数物质，康普顿效应占优势； 3.对于高能量射线、高原子序数物质，电子对效应占优势；
1.3.5 各种相互作用发生的相互概率
射线在钢中各种效应的发生几率
原子核的构成 原子核由更小的两种粒子：质子和中子
射线检测1级题库4栏
第一章射线检测的物理基础1.( ○ )X射线和γ射线都是高能光子流，不带电荷，不受电场和磁场的影响。
2.( ○ ) X、γ射线是电磁辐射；中子射线是粒子辐射。
3.( ○ )X射线和γ射线的主要区别是：X射线是韧致辐射的产物，而γ射线是放射性同位素原子核衰变的产物；X射线是连续谱，γ射线是线状谱。
4.( ³ )α射线和β射线一般不用于工业无损检测，主要是因为这两种射线对人体的辐射伤害太大。
5.( ○ )γ射线能量用“平均能量”来度量； X射线能量用“管电压峰值”来度量。
6.( ○ )连续X射线的能量与管电压有关，与管电流无关。
7.( ³ )连续X射线的强度与管电流有关，与管电压无关。
8.( ³ )在X射线检测中，标识谱起主要作用。
9.( ○ )X射线的强度可通过改变管电流、管电压来调节。
10.( ³ )X射线管的转换效率与管电压、管电流和靶的原子序数成正比。
11.( ○ )由于X射线管的转换效率很低，输入的能量绝大部分转换成了热能，因此X射线管必须有良好的冷却装置。
12.( ○ )最主要的放射性衰变有：α衰变、β衰变和γ衰变。
13.( ○ )放射性同位素的强度衰减至其原值一半所需的时间，称为半衰期。
当γ射线经过3个半衰期后，其强度仅剩下初始值的1/8 。
14.( ○ )工业检测用的放射性同位素，有的是在核反应堆中通过中子照射激活的，也有的是核裂变的产物。
目前射线检测所用的同位素均为人工放射性同位素。
15.( ○ )射线的线质越硬，其光子能量越大，波长越短，穿透力越强。
16.( ³ )射线的线质越软，其光子能量越小，波长越长，衰减系数越大，半价层越大。
17.( ○ )射线通过物质时，会与物质发生相互作用而强度减弱，导致强度减弱的原因可分为吸收与散射两类。
18.( ○ )射线在与物质相互作用时主要会发生光电效应、康普顿效应、电子对效应和瑞利散射。
19.( ○ )一定能量的连续X射线穿透物质时，随穿透厚度的增加，射线总强度减小，平均波长变短，但最短波长不变。
射线检测计算题解
1.1、C060的衰变常数为0.131年，求它的半衰期。
T1 /
2
=
0.693 λ
解：
T1 /
2
=
0.693 λ
=
0.693 0.131
=
5.3（年）
1
1.3 CS137（已知半衰期为33年）γ射线源用了 16年后，放射性强度还剩原来的百分之几？
N
=
N0 2n
↔
N
=
N 0e -λt
射线强度为200mR/h，如再加10 mm的铝板则透射线
强度为多少？
I
=
I0 2n
9
1.14 在离X射线源2m处，测出透过衰减系数为
1.2cm-1的钢板后的窄束X射线照射率为1.2R/h。为使
离焦点4m处的照射率变为50mR/h，问在此钢板上还
应附加多厚的钢板？又钢板对此X射线的半价层为
多少？
Th
↔
I
=
I 0e－μT
7
1.10 单色平行宽束入射线的照射率为30R/min， 贯穿30mm工件后的照射率为16R/min。已知工件材 料的吸收系数为0.693cm-1，求散射比n和散乱射线照 射率各为多少？
I I 0(1 n )e -T
8
1.11 透过铝板后的平行窄束X射线强度为
400mR/h，在此铝板上再加上20mm厚的铝板，则透
K
d T
100%
K1 K2
d1 d2
d2
d
1
K K
2 1
0.63
1.5 2
0.47(mm )
应看到10号丝，丝径0.40mm.
25
2.13 透照板厚40mm 的双面焊对接焊缝， 底片上可看到0.63mm直径的钢丝，求照相灵敏度。
第一章-射线检测复习题
第一部分射线检测一、是非题(在括号内，正确的画O，错误的画Χ)1．当原子核内的中子数改变时，它就会变成另一种元素。
( Χ)2．不稳定的同位素在衰变期间，始终要辐射出γ射线。
( Χ)3．对不同种类的放射性同位素，高活度的同位素总是比低活度的同位素具有更高的辐射水平。
( Χ)4．放射性同位素的能量减少到原来一半所需要的时间称作半衰期。
( Χ) 5．光子是以光速度传播的微小物质粒子。
( Χ)6．X射线和γ射线都是电磁辐射，而中子射线不是电磁辐射。
( O )7．硬X射线比软X射线传播速度快，所以硬X射线具有更高的能量。
( Χ)8．X射线与可见光主要的区别仅仅是振动频率不同。
( O )9．高速电子与靶原子的轨道电子相撞发出X射线，这一过程称作韧致辐射。
( Χ)10．连续X射线的能量与管电压有关，与管电流无关。
( O )11．连续X射线的强度与管电流有关，与管电压无关。
( Χ)12．标识X射线的能量与管电压，管电流均无关，仅取决于靶材料。
( O ) 13．X射线管中电子的速度越小，则所发出的射线能量也就越小。
( O ) 14．一放射性同位素放出的γ射线穿透力等同于多少千伏或兆伏X射线机的穿透力，这种关系称作该同位素的当量能。
( O )15．放射性同位素的当量能上限总是高于其平均能。
( O )16．与60Co相比，137Cs发出的γ射线能量较低，半衰期较短。
( Χ) 17．光电效应中光子被完全吸收，而康普顿效应中光子未被完全吸收。
( O )18．一能量为300keV的光子与原子相互作用，使一轨道电子脱离轨道，且具有50keV动能飞出，则新光子的能量是250keV。
( Χ)19．俄歇电子是指被荧光X射线逐出原子轨道的电子。
( O )20．光电子又称为反冲电子。
( Χ)21．随着入射光子能量的增大，光电吸收系数迅速减小，康普顿衰减系数逐渐增大。
( Χ)22．当射线能量大于1.02MeV至2MeV时，与物质相互作用的主要形式是电子对效应。
射线检测三级培训教材 第1章 射线检测的物理基础01(03～22)P20 T
第1章 射线检测的物理基础1.1 原子结构1.1.1 原子结构的行星模型自然界的物质都是由不同的分子组成的，分子由原子组成。
原子是一种非常小的物质粒子，直径大约是10-10m 。
直到19世纪末，人们一直认为原子是组成物质的最小微粒，它是不能再分割的。
19世纪末20世纪初物理学的许多新发现，揭示了原子是可以分割的，并且，原子具有自己的结构。
原子由质子、中子和电子组成。
质子是一种物质微粒，其质量为1.6726×10-27kg ，带有一个单位的正电荷，电量为1.6021892×10-19C （这个电量常简记为e ）。
中子也是一种物质微粒，其质量为1.6748×10-27kg ，不带电荷。
电子是一种更小的物质微粒，其质量为9.1095×10-31kg ，仅为质子质量的1/1836，其带有一个单位的负电荷。
关于原子结构，曾提出过多种不同的模型。
20世纪初物理学家汤姆孙提出了一种“葡萄干面包”球体模型。
这种模型认为，原子是一个均匀的阳电球体，电子均匀地嵌在球体中，按一定频率围绕各自的平衡位置振动。
由于与实验结果不符合，很快被抛弃。
1911年，物理学家卢瑟福根据α 粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型。
他设想，原子中的带正电部分集中在很小的中心体内，即原子核，并占有原子的绝大部分质量，原子核外边散布着带负电的电子。
这个模型很快被广泛接受。
但是，核外电子的分布情况并不清楚。
1913年，物理学家玻尔在原子核式结构模型的基础上，提出了后人称为卢瑟福-玻尔原子模型的原子结构模型，即原子结构的行星模型。
原子结构的行星模型认为，原子由带正电荷Z e 的原子核和Z 个核外电子组成，Z 为原子序数。
原子核位于原子的中心，电子围绕原子核运动。
但电子绕核运动的轨道不是任意的，也不能连续变化。
电子只能沿一些分立的满足一定条件的轨道运动，这些轨道称为量子轨道。
关于原子结构玻尔提出了两条假设：一是原子只能存在于一些具有一定分立能量E 1、E 2、E 3、…的稳定状态上。
第一章 射线检测物理基础
10-8/10-13 = 100000 倍
（3）电荷：原子核带正电；电子带负电；原子为中性。 （4）构成：原子核（质子 + 中子）+电子 数量关系：原子量 = 质子数 + 中子数 A = Z + N 例：钴60 60 = 27 + 33 质子数Z=核的正电荷数=电子数=原子序数 （5）核素 ：凡是具有一定质子数、中子数并处于特 定能量状态的原子或原子核称为核素。 （6）同位素：同一种元素的原子具有相同的核电荷数， 即核内质子数相同，中子数可以不同（中子不带电）。
• • • 力的作用。 核力是短程力，只在相邻原子核之间发生作用 核力比库仑力约大100 倍，是一种强相互作用力 核力能促成粒子的成对结合和对对结合
•
核的稳定性取决于质子与中子数量的组合 对于小质量数的核，N/Z=1 对于大质量数的核，N/Z=1.6 不稳定核素 放射性衰变
4 α衰变 * 放射性原子核释放出α粒子的过程称为α衰变。 * α衰变后，原子核内核子数的变化： α粒子是氦的原子核（He) 核内：2个质子，2个中子 一次α衰变：质子数减少二个，中子数减少二个，原子 量减少4。 * α粒子所形成的α射线是一种电离辐射。
2、 连续X射线谱及最短波长：
1.管电流变；2.管电压变；3.滤波的影响； 4.Z的影响 影响强度的因素 U、Z、i
3 、连续X射线的效率（转换效率）： 连续X射线强度 KZiU2 * 计算公式 η=-------------------- =KUZ * 电功率 iU * K值：K= 1.1～1.4×10-9 /v； K= 1.1--1.4×10-6 /Kv * 影响转换效率的因素 K、 U、 Z * 例：Z=74；U=200；求η η=1.4×10-6 ×74×200=2%
无损检测射线检测课件
（2）实际透照 ① 核对实物，布片贴标； ② 屏蔽散射，对位调焦； ③ 设定参数，设备预热； ④ 检查现场，开机透照。
（3）技术处理 ① 暗室处理—— 冲洗、干燥； ② 底片评定—— 黑度、象质指数、伪缺陷等； 确认合格底片。 ③ 质量等级评定——根据缺陷类别、严重性， 确定产品质量级别。 ④ 签发检验报告——资料归档，保存5～8年。 检验报告有统一格式、规定的内容、 质检人员要签字、提出返修建议等。
• 这就是射线检测的基本应用原理!
1.3 X射线照相法检测技术
1.3.1 x射线照相法检测原理 依据射线检测的基本原理，将射线透
射工件后的潜影以胶片形式接收，再经显 影、定影后，就可从射线底片上得到了工 件内在的质量信息。这就是x射线照相法检 测原理。
胶片
1.3.2 X射线照相法检测技术 (1)合格底片的评价指标（参考GB3323-87）
(1)技术准备阶段： ①了解被检对象——包括材质、壁厚、 加工工艺、工件表面状态等； ②设备选择—— 射线源类型、能量水平、 可否移动等； ③选择曝光条件—— 包括胶片、增感方式、 焦距、曝光量、管电压等； ④选择透照方式 —— 定向、周向辐射、 布片策略等； ⑤其它准备—— 如标记带布置、象质计布置、 屏蔽散射线的方法等。
（1-1）
μ—线衰减系数。
线衰减系数μ
• 线衰减系数μ——入射光子在物质中穿行单位距 离时，与物质发生相互作用的几率。
• 不同材料具有不同的衰减系数。 • 一般规律是：
μ＝f (λ,ρ,z ) ，且与三者成正比。
其中: λ— 射线的波长； ρ — 材料密度； z — 原子序数；
1.2.2 射线检测的基本原理
⑵ 距离防护——射线剂量率与距离的平方 成反比。
射线检测复习题(第1章含答案)
For pers onal use only in study and research; not for commercialuseFor pers onal use only in study and research; not for commercialuse_____________________ 射线检测复习题（含参考答案）第1章一•是非题1•当原子核内的中子数改变时，它就会变为另一种元素。
（X ）2. 当一个原子增加一个质子时，仍可保持元素的种类不变。
（X ）3•不稳定同位素在衰变过程中，始终要辐射丫射线。
（X）4. 放射性同位素的半衰期是指放射性元素的能量变为原来一半所需要的时间。
（X ）5•射线能量越高，传播速度越快，例如丫射线比X射线传播快。
（X ）6. 丫射线或X射线强度越高，其能量就越大。
（X）7•当X射线经过2个半价层后，其能量仅仅剩下最初的1/4。
（X ）8•连续X射线是高速电子同靶原子的轨道电子相碰撞的结果。
（X）9. X射线的波长与管电压有关。
（“）10. X射线机产生X射线的效率比较高，大约有95%的电能转化为X射线的能量。
（X）11. 同能量的丫射线和X射线具有完全相同的性质。
（“）12. X射线的强度不仅取决于X射线机的管电流而且还取决于X射线机的管电压。
（V）13•光电效应中光子被完全吸收，而康普顿效应中光子未被完全吸收。
（V）14•光电效应的发生几率随原子序数的增大而增加。
（V）15. 连续X射线穿透物质后，强度减弱，线质不变。
（X ）16. 连续X射线的能量与管电压有关，与管电流无关。
（V）17. Y射线与X射线的基本区别是后者具有高能量，可以穿透较厚物质。
（X）18. 在管电压、管电流不变的前提下，将X射线的靶材料由钼改为钨，所发生的射线强度会增大。
（V）19. 连续X射线穿透物质后，强度减弱，平均波长变短。
（V）二.选择题1. 质子和中子的区别是中子没有( A )A. 电荷B.质量C.自旋D半衰期2. 当几种粒子和射线通过空气时,其电离效应最高的是( A )A. a粒子B. B粒子C.中子D.X和丫粒子3•在射线探伤中应用最多的三种射线是(A )A.X射线,丫射线和中子射线B. a射线邙射线和丫射线C. X射线邙射线和丫射线D. X射线，丫射线和a射线4. X射线，丫射线和a粒子有一个共同点，即它们都是(D )A.均质粒子辐射B.电磁辐射C.微波辐射D.电离辐射5. 通常所说的200kVX 射线指( A )A. 最大能量为0.2MeV 的白色X 射线B. 平均能量为0.2MeV 的连续射线C. 能量为0.2MeV的单色射线D. 有效能量为0.2MeV的连续射线6. 在一般的工业探伤中，射线与物质相互作用时,主要产生的二个效应是( B )A.光电效应和电子对效应；B.光电效应和康普顿散射；C.康普顿散射和电子对效应；D.康普顿散射和电离；7.当光子与物质相互作用时, 光子将部分能量用于逐出轨道电子，且剩余的能量变为电子的动能,这就是(B)A. 康普顿散射B. 光电效应C. 电子对效应D. 电离8.光电效应的特征是( A)?A.产生光电子B.发射标识x射线C.发射二次电子D. 以上都是9.射线通过物质时的衰减取决于( A )A. 物质的原子序数、密度和厚度；B. 物质的扬氏模量C. 物质的泊松比D. 物质的晶粒度10. 连续X 射线穿透厚工件时,有何特点?( C )A 第二半价层小于第一半价层；B 第二半价层等于第一半价层C.第二半价层大于第一半价层；D.第二半价层与第一半价层关系不确定.11. X 射线的穿透能力取决于( B )A.毫安B.千伏C.曝光时间 C.焦点尺寸12. 当施加于X 射线管两端的电压不变,管电流增加时，则( B )A.产生的X射线波长不变，强度不变.B 产生的X 射线波长不变,强度增加。
射线检测文档
射线检测1. 简介射线检测是一种通过发射和接收射线来检测物体特征的技术。
射线可以是电磁波、粒子束或声波等。
射线检测可以用于工业领域的质量控制、医学领域的诊断、安全领域的检测等多个领域。
2. 原理射线检测的原理基于射线在物体中传播时受到物体内部特征的影响。
通过测量射线的传播特征，可以推断物体的结构、组成和性质。
2.1 X射线检测原理X射线检测是最常见和广泛应用的射线检测技术之一。
它利用射线管产生的X射线穿透被测物体，并通过探测器测量通过物体的射线强度。
被测物体内部的结构、密度差异等会影响射线的传播和吸收，从而在图像上呈现出高亮度和暗度的不同。
2.2 其他射线检测原理除了X射线检测，还有其他射线检测技术，如γ射线检测、中子射线检测等。
它们的原理类似，都是利用射线的传播特征来检测物体的特征。
3. 应用领域射线检测在很多领域有广泛的应用。
3.1 工业应用在工业领域，射线检测被用于质量控制、产品检测、故障诊断等方面。
例如，射线检测可以用于检测焊缝是否存在缺陷，判断零部件的组装是否正确等。
3.2 医学应用在医学领域，射线检测被广泛应用于诊断和治疗。
最常见的例子就是X射线片，用于检查骨骼损伤、肺部疾病等。
此外，核医学中的γ射线显像技术也是一种重要的射线检测技术。
3.3 安全应用射线检测在安全领域也有重要的应用。
例如，安检设备常常使用射线检测技术来检测携带危险物品的人员和行李，确保公共场所的安全。
4. 射线检测设备射线检测设备根据射线的类型有所区别。
常用的设备有：X射线机、γ射线仪、中子探测器等。
这些设备通常包括射线源、探测器、信号处理器等组成。
5. 安全注意事项射线检测虽然具有广泛的应用领域，但也需要注意安全。
射线具有一定的辐射性，操作人员在使用射线检测设备时需要采取相应的防护措施，如佩戴防护服、戴上防护眼镜等。
6. 结论射线检测是一种重要的检测技术，在工业、医学、安全等领域有广泛的应用。
随着技术的不断发展，射线检测设备将会越来越先进，应用范围也将更加广泛。
射线检测课件
射线检测课件射线检测课件射线检测是一种常见的非破坏性检测方法，通过利用射线对物体进行扫描和分析，可以获取物体内部结构和材料性质的信息。
射线检测广泛应用于医学、工业、安全等领域，具有高效、准确、无损等优点。
一、射线检测的原理和分类射线检测主要基于射线在物质中的相互作用规律。
根据射线的性质和应用领域的不同，射线检测可以分为X射线检测和γ射线检测两种。
X射线检测是利用X射线在物体中的吸收、散射和透射等现象进行分析和成像。
它广泛应用于医学领域，如X射线摄影和CT扫描等，可以帮助医生诊断疾病、观察骨骼结构等。
γ射线检测则是利用γ射线在物体中的吸收和散射等现象进行分析和检测。
它在工业领域中应用较多，如在核电站中用于监测辐射水平，或在食品加工中用于检测食品中的放射性物质。
二、射线检测的应用领域射线检测在各个领域都有广泛的应用。
在医学领域，射线检测可以用于检测和诊断各种疾病，如肺部疾病、肿瘤等。
它可以通过X射线摄影、CT扫描等技术获取人体内部的结构信息，帮助医生做出准确的诊断。
在工业领域，射线检测可以用于检测材料的质量和缺陷，如焊接接头、铸件等。
通过对射线透射图像的分析，可以发现材料内部的裂纹、气孔等缺陷，为生产过程的控制和质量的保证提供依据。
此外，射线检测还在安全领域发挥着重要作用。
例如，在机场安检中，安检人员可以利用X射线设备对旅客的行李进行检查，以确保航班的安全。
在核电站等高风险场所，射线检测可以用于监测和控制辐射水平，保障工作人员的安全。
三、射线检测的优势和挑战射线检测具有许多优势，使其成为一种重要的非破坏性检测方法。
首先，射线检测可以对物体进行全面、快速的扫描，获取大量的信息。
其次，射线检测可以不破坏物体进行检测，避免了对物体的损坏和浪费。
此外，射线检测还可以对物体进行定量分析，提供更准确的结果。
然而，射线检测也面临一些挑战。
首先，射线检测需要专门的设备和技术，成本较高。
其次，射线检测涉及到辐射安全问题，需要严格控制辐射水平，确保工作人员和环境的安全。
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射线检测的优缺点：
优点： 1. 适用于大多数材料。对形状、表面粗糙度无特殊要求。 2. 直观显示缺陷影像，便于定性、定量、定位分析。 3. 射线底片能长期存档，便于分析事故原因。 4. 对被测物体无破坏，无污染。 缺点： 1. 射线在穿透物体时被吸收和散射而衰减，检查厚度受限制。 2. 难于发现垂直射线方向的薄层缺陷。 3. 检测费用较高。 4. 射线对人体有害，需作特殊防护。
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标识X射线谱，有不连续的线状谱存在，但是 标识谱总是伴随着连续谱存在。在实际应用 中，可以通过滤波的方式，减弱连续谱的强 度，保留标识谱。在射线探伤时，所用的射 线实际上是连续谱和标识谱同时存在。 具有加速度的带电粒子分为2部分：连续光波 谱和（连续光波谱+线形标识） 标识射线与连续射线能量相比要小得多，其 主要作用的是连续谱
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d
I
射线检测原理
X射线探伤原理
x：透照方向上的缺陷尺寸
检测诊断方法
透照位置
射线检测对不同的结构（如焊 缝）有上述几种透照位置
透照布置方式
射线检测对不同的结构（如焊缝）有以下几种透照布置方式：
第一种布置： 单壁穿透，平面工件
第二种布置： 单壁穿透，曲面工件
透照布置方式
第三种布置： 单壁穿透，曲面工件
• 中子射线：中子束流。其波长与热平衡的绝 对温度有关 • 产生：人工同位素法，加速器中子源，反应 堆中子源 • 在NDT中常被用来对某些特殊部件（如放射 性核燃料元件）进行射线照相。
射线透过物质时的衰减（射线的衰减特性）
• 射线穿过物质时，将与物质中的原子发 生撞击、发生能量转换，并引发种种物 理效应和射线能量的衰减。 • X射线和γ射线与物质相互作用时， • 射线与物质的相互作用主要有三种主要 过程： • 光电效应、康普顿效应和电子对的产生 • 这三种过程的共同点是都产生电子，然 后电离或激发物质中的其它原子。 • 此外，还有少量的汤姆森散射效应
射线的种类与产生
1、X射线 X射线是一种电磁辐射，与γ射线是射线 检测中最常用的两种射线 X射线的产生 X光管（X射线管）内，X射线是由人为的 高速电子流撞击金属靶产生的；
X射线管 在工业应用方面，X射线是由一种特制的 X射线管产生的，它是由阴极、阳极和高 真空的玻璃管和陶瓷外壳组成
X射线的原理图
射线的种类
射线的种类： 1. X射线与 g 射线：X射线是由人为的高速电子流撞击 金属靶产生的，g 射线是由钴、铀、镭等放射性物质自 发产生的。两者产生的机理不同，但都是电磁波。 2. a 射线和b 射线：它们不是电磁波，而是离子辐射。 由放射性同位素产生衰变时发射出射线。 a 射线的穿透 能力很弱，但有很强的电离作用；b 射线虽然穿透能力 强，但能量很小。它们只适用于某些特殊场合。 3. 中子射线：是一种电中性的微粒子流，它不是电磁波 ，具有巨大的速度和贯穿能力。与其他射线的区别在于 ：衰减取决于对中子的俘获能力。常用于检测火药、塑 料和宇航零件。
• 透度计（像质计，像质指示器）： • 估价检测灵敏度的标准工具，同时也 常用来选取或验证射线检验的透照参 数。 • 在射线照相前，被透照工件中所能发 现的最小缺陷尺寸是无法知道的，一 般采用带有人工缺陷的像质计（IQI， Image quality indicator）来确定透照 灵敏度。
IQI的应用原理
辐射
辐射：射线由射线源向四外发射的过程
非电离辐射：能力很低， 不足以引起物质发生电 离的射线
辐 射 电离辐射：能直接或间 接引起物质电离的辐射
直接电离辐射：带 电离子
间接电离辐射：不带电 离子
为何选择X射线、γ射线及中子射线等作为无损检测的射线源？
间接电离辐射是不带电的粒子， 如X射线、γ射线及中子射线等 由于它们属于电中性，不会受 到库仑场的影响而发生偏转， 其贯穿物质的本领较强， 故广泛地被用作NDT的射线源。
• 灵敏度：发现缺陷的能力，也是探伤质量的标 志。 • 目前一般所说的射线照相灵敏度都是指相对灵 敏度，它是综合评定射线照相质量的指标。按 标注我国X射线照相质量分为三级： A级：成像质量一般，适用于承载负荷较小的 产品与部件； AB级：成像质量较高，适用于锅炉和压力容 器产品与部件； B级：成像质量最高，适用于航天飞机和设备 等极为重要的产品与部件。
增感屏的种类
• 增感屏通常有三种：金属增感屏、荧光 增感屏和金属荧光增感屏。 • 金属增感屏应用普遍，后两种应用较少 ，且只限于A级。
增感方式的选择
• 按产品设计对探伤的要求选择。某些重要产品 ，质量要求高，为保证底片影像的清晰度，多 采用铅或锡箔增感屏，而宁可增加一些曝光时 间。 • 按射线能量选择。一般说，当射线能量足够时 ，多用金属增感屏。当工件较厚而射线能力又 不够时，可用荧光增感屏，最好用金属荧光增 感屏。如当射线能量很高，如x射线管电压为 400kv以上或用r射线、高能x射线照相时，都 采用金属增感屏。 • 按胶片类型选择。不同胶片对不同波长的光与 射线的敏感程度也不相同。
四种效应共同结果：
• 射线在透过物质时能量发生衰减 • 射线的衰减：射线透过物质后，就失去 了一部分能量，这种现象称为射线的衰 减 • 中子射线通过物质时的衰减 • 中子射线在被测物质中的衰减主要取决 于材料对中子的捕获能力。
§2.2 X射线检测的基本原理和方法
• 一、检测原理 • 当射线透过被检物体时，有缺陷部位（如气孔 、非金属夹杂物等）与无缺陷部位对射线吸收 能力不同（以金属物体为例，缺陷部位所含空 气和非金属夹杂物对射线的吸收能力大大低于 金属对射线的吸收能力），透过有缺陷部位的 射线强度高于无缺陷部位的射线强度，因而可 以通过检测透过工件后的射线强度的差异来判 断工件中是否存在缺陷。 • 利用射线透过物质时的衰减规律，即当射线通 过物质时，由于射线与物质的相互作用发生吸 收和散射而衰减。其衰减程度，则根据其被通 过部位的材质、厚度和存在缺陷性质的不同而 异。
X射线机和γ射线仪
§1.1 射线检测的物理基础
• 射线：波长较短的电磁波和那些速度高、 能量大的粒子流 X射线、γ射线和中子射线（加速器 产生的高能射线）都可用于固体材料 的无损检测
射线的共性
• • • • • 具有穿透物质的能力 不带电荷，不受电磁场的作用 具有波动性、粒子性即所谓二象性 能使某些物质起光化学作用 能使气体电离和杀死有生命的细胞
第四种布置： 单壁穿透，曲面工件
第五种布置： 双壁穿透，检验单壁
第六种布置： 双壁穿透，检验双壁
第七种布置： 双壁穿透，检验厚度或 材料不同的平面或曲面
射线检验的实例
水力发电机蜗壳焊缝的射线检验
射线照相检验飞机起落架
射线检验的实例
汽车零件实时X-射线成像
汽车零件实时X-射线检验
§1.3 射线照相探伤技术
曝光参数的选择
1.射线硬度（波长），是指其穿透力， 它决定于射线的波长。 波长短的射线硬度大，穿透力强。对 于某一定的物质来说，具有较小的吸 收系数。 2.射线的曝光量：曝光的强弱造成对比 度的变化 E=It，射线强度I和时间t的乘积。mCi （毫居里），h，
γ射线的产生
• γ 射线是一种电磁波 • γ 射线和X射线从本质和性质上并没有区别， 只是其产生方式有所不同。 • γ 射线是某些放射性物质自发产生的，如钴、 铀、镭等，两者产生机理不同，但都是电磁波 。 • 产生：天然放射性原子核，或人工放射性原子 核（人工同位素） • γ 射线的波长<X射线的波长，具有更大的穿透 力，可以对厚度较大的工件进行射线照相。
射线的本质与特点
射线的本质：射线是一种电磁波，与无线电波、红外线、可见 光、紫外线等本质相同。但射线的波长短，频率高。 射线的特点： 1. 不可见，易直线传播； 2. 不带电荷，不受电场和磁场影响； 3. 能够透过可见光不能透过的物体； 4. 与可见光一样有发射、 干涉、绕射、折射等现象； 5. 能使物质产生光电子、反跳电 子及引起散射现象； 6. 能被物质吸收产生热量； 7. 能使气 体电离； 8. 能使某些物质起光化学作用，使胶片感光，使某 些物质发生荧光； 9. 能产生生物效应，对生物机体既有辐照 损伤又有治疗作用。
• 阴极是一加热灯丝，用于发射电子。阳 极靶是由耐高温的钨制成。工作时在两 极之间加有高电压，从阴极灯丝发射的 高速电子撞击到阳极靶上，其动能消耗 于阳极材料原子的电离和激发，然后转 变为热能，部分电子在原子核场中受到 急剧阻止，产生所谓的韧致X射线，即 连续X射线。 • 普通X射线和γ 射线检测，由于其能量 低、穿透能力差，检测能力受到限制。
• eg. 超过100mm厚的钢板不能用一般X射线检 测，超过300mm厚的钢板很难用γ射线进行 检测。此时可采用加速器产生的高能X射线 检测，所谓高能X射线是指能量超过1000KV 的射线。例如对厚度达300～500mm的钢板， 采用高能X射线检测可以获得满意的结果。 • 高能X射线的产生和上述基本相似，所不同 的是高能X射线的电子发射源不是热灯丝， 而是电子枪，电子运动的加速也不是管电压 ，而是加速器。射线检测中应用的加速器都 是电子加速器，能量数兆电子伏到数十兆电 子伏范围内。
I
• 透度计有多种形式，目前，最广泛使用 的IQI主要有：槽式透度计和金属丝透度 计，还有丝型IQI、阶梯孔型IQI和平板 孔型IQI 。
增感屏
• 定义：为了增加射线透过时的胶片的感 光速度，利用某些增感物质在射线作用 下能激发出荧光和产生次级射线对胶片 加强感光作用。在射线透视照相中，所 用的增感物质称为增感屏。 • 位置：常在胶片两侧加上增感屏来增强 胶片的感光效果，加快感光速度，减少 透照时间，提高效率和底片质量。
第一章
射线检测
RT(X-Radiography Testing)
1.0 概述
利用射线(X射线、γ射线、中子射线等)穿过工件时的强度衰 减，检测其内部结构不连续性的技术称为射线检测。