射线检测原理

射线检测原理

射线在穿透物体过程中会与物体发生相互作用，因吸收和散射而使其强度减弱。强度衰减程度取决于物体的衰减系数和射线在物体中穿越的厚度。如果被透照物体的局部存在缺陷，且构成缺陷的物体的衰减系数又不同于试件，该局部区域的透过射线强度就会与周围产生差异。把胶片放在适当位置使其在透过射线的作用下感光，经暗室处理后得到底片。底片上各点的黑化程度取决于射线曝光量，由于缺陷部位和完好部位的射线强度不同，底片上相应部位就会出现黑度差异。底片上相邻区域的黑度差定义为“对比度”。把底片放在观片灯光屏上借助透过光线观察，可以看到由对比度构成的不同形状的影像，评片人员据此判断缺陷情况并评价试件质量。

射线检测主要优点是：它能得到物体内部状况的二维图像，根据这一图像可以直观地分析物体内部的缺陷和组织结构。物体二维图像的形成主要是由于X射线穿过物体后强度的衰减。但在底片上所呈现的图像与物体内部的实际结构并非完全相同。由于焦点、焦距和缺陷位置等因素的影像在底片上产生的投影图像，有可能放大、畸变、影像重叠等情况。因此要从图像上客观地分析出物体内部的真实情况必须了解其原理。

强度衰减成像原理

X射线强度衰减公式

I= I0 e-uT

代入公示后可得

I = I0 e-kρz3T

Ρ是物体的密度，Z是物体的原子序数，λ是入射X射线的波长，T使物体的厚度，k是系数。X射线管的电压确定后，k和λ都是常熟，因此穿过物体后的射线强度I与T、Z等有关。

射线检测原理

射线在穿透物体过程中会与物体发生相互作用，因吸收和散射而使其强度减弱。强度衰减程度取决于物体的衰减系数和射线在物体中穿越的厚度。如果被透

照物体的局部存在缺陷，且构成缺陷的物体的衰减系数又不同于试件，该局部区域的透过射线强度就会与周围产生差异。把胶片放在适当位置使其在透过射线的作用下感光，经暗室处理后得到底片。底片上各点的黑化程度取决于射线曝光量，由于缺陷部位和完好部位的射线强度不同，底片上相应部位就会出现黑度差异。底片上相邻区域的黑度差定义为“对比度”。把底片放在观片灯光屏上借助透过光线观察，可以看到由对比度构成的不同形状的影像，评片人员据此判断缺陷情况并评价试件质量。

射线检测主要优点是：它能得到物体内部状况的二维图像，根据这一图像可以直观地分析物体内部的缺陷和组织结构。物体二维图像的形成主要是由于X射线穿过物体后强度的衰减。但在底片上所呈现的图像与物体内部的实际结构并非完全相同。由于焦点、焦距和缺陷位置等因素的影像在底片上产生的投影图像，有可能放大、畸变、影像重叠等情况。因此要从图像上客观地分析出物体内部的真实情况必须了解其原理。

强度衰减成像原理

X射线强度衰减公式

I= I0 e-uT

代入公示后可得

I = I0 e-kρz3T

Ρ是物体的密度，Z是物体的原子序数，λ是入射X射线的波长，T使物体的厚度，k是系数。X射线管的电压确定后，k和λ都是常熟，因此穿过物体后的射线强度I与T、Z等有关。

I1 I2

如果物体的密度和成分是均匀的，而且管电压恒定不变，那么I1和I2值完全取决于厚度的变化则有I1 ＞I ＞I2

在钢焊缝中经常会产生金属和非金属夹杂，如钨夹杂和熔渣。由于非金属熔渣的主要成分的原子序数核密度都小于基体金属，因而在X射线底片上形成黑点或长条形不规则黑

线；由于无原子序数核密度都大于基体金属，因而在X射线底片上形成白点。

主因对比度

有射线照相原理可知，有无缺陷不为引起的射线强度变化是；不同的，正是由于这种强度变化的差异，导致照相底片黑度的差异，从而可以进行定量分析：

I=Is+I D

无缺陷部位，有

I = Is+ I0 e-uT

I

I D = 1 + n

1)提高衰减系数。从线衰减系数近似公式u=kρz3λ3可知，线衰减系数与材料密度、原子序数和射线波长有关。对于X射线而言，就是要在保证穿透能力的条件下减小管电压。

2)增大ΔT。缺陷的尺寸是固定的，而且缺陷存在与否以及缺陷的缺项都是未知的，但可以凭经验估计某种缺陷适当增大ΔT。

3)减小散射比。从透照过程中，采取各种方法减少散射线，从而减小散射比，有利于提高主因对比度，从而提高影像对比度。

设备器材

1.X射线探伤机

工业探伤上，利用X射线管中高速电子去撞击阳极靶，从而产生X射线。其实用来产生X射线的一种真空二极管。其印记用来产生热电子。在阳极与阴极之间加高电压，点自由与阳极高电位的吸引以高速度想阳极靶撞击X射线管两级的高电压是由高压发生器供给的。高压发生器一般要浸在绝缘介质里工作。一般选择X射线探伤机都要考虑穿透能力、X射线管焦点大小、被碱工件形状等因素。

X射线探伤机的选择

1）X射线探伤机的穿透能力

2）被检产品的材质相同管电压下，还要考虑被检验工件的材质的密度等性质。即衰减能力

3）被检产品的形状特点

4）被检产品的尺寸特点工件较小，移动方便的，可用固定式X射线探伤机；比较笨重的，可用携带式X射线探伤机。

5）缺陷的检出特点。

2.γ射线机

Γ射线与X射线探伤机一个重要区别是，γ射线源始终不断地辐射γ射线，二X 射线探伤机仅仅再开机并加上高压后才产生X射线。

Γ射线探伤机与普通X射线探伤机比较具有如下优点

1）探测厚度大，穿透能力强。

2）可以连续运行。

3）射线谱为线状谱

4）体积小、重量轻、不用水、电，适合野外作业。

5）效率极高，对环缝和球缝可进行周向曝光和全景曝光。

6）可以深入到工件狭窄部位去照相，还可在高温、高电压和磁场环境下探伤。

7）设备故障率低，无易损部件，与同等穿透能力的X射线探伤机相比，价格低。

Γ射线探伤机主要缺点

1）射线源有一定半衰期，更换比较频繁。

2）能量固定，无法根据时间厚度进行调节；放射性强度适中在减少，强度随时间变化，使曝光时间受到制约。

3）固有不清晰度一般比X射线探伤机大。

4）要求严格的射线防护，管理严格

3.像质计

像质计是测定射线照片的射线照相灵敏度的器件，根据在底片上显示的像质计的影像，可以判断底片影像的质量，并可评定透照技术、胶片暗室处理情况、缺陷检验能力等。目前，最广泛使用的像质计主要是三种：线型像质计、阶梯孔型像质计、槽型像质计，此外还有槽型像质计和双丝像质计等。像质计应用与被检验工件相同或对射线吸收性能相似的材料制做。各种像质计设计了自己特定的结构和细节形式，规定了自己的测定射线照相灵敏度的方法。