关于射线检测的物理基础课件
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射线检测培训讲义(powerpoint 118页)
周向射线管分平靶和锥靶两种，其中平靶容 易制造，散热条件好，使用最多，但其中心射束与 管轴线有一定倾角，对环焊缝纵向裂纹检出有一定 影响。
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第二十一页，编辑于星期日：九点 三十九分。
22
第二十二页，编辑于星期日：九点 三十九分。
②、小焦点X射线管 通过圆筒式聚焦将灯丝发射的电子聚成很细
的一束，可获得小于0.1mm的微小焦点。在射线实 时成像检测技术中为提高灵敏度，通常采用放大透 照布置，这就需要采用小焦点X射线管，焦点尺寸 越小，可采用的放大倍数越大。
①、高压变压器：作用是将几十到几百伏的 低电压升到X射线管所需的高电压。其特点是功率 不大但输出电压很高，要求体积小、绝缘强度高、 不易过热损坏。
40
第四十页，编辑于星期日：九点 三十九分。
②、灯丝变压器：灯丝变压器是一种降压变压 器，作用是把220伏工频电压降为灯丝所需的十几伏 低电压，并提供较大的灯丝加热电流。油绝缘X射 线机都有单独的灯丝变压器，而变频气绝缘X射线 机往往没有单独的灯丝变压器，而是在高压变压器 绕组外再绕几匝加热线圈提供灯丝加热电流。
34
第三十四页，编辑于星期日：九点 三十九分。
2、全波整流电路： ⑴、双管全波整流电路：二个整流二极管交
替导通，使X射线管在正、负半周内都工作，其输 出为半流整流电路的二倍。
35
第三十五页，编辑于星期日：九点 三十九分。
⑵、四管桥式整流电路：使用四个二极管，正 半周时导通，负半周时导通，使X射线管在正、负 半周都工作，其特点是整流管耐压级别可降低一半， 变压器的线圈匝数也可减少一半。
25
第二十五页，编辑于星期日：九点 三十九分。
⑶、X射线管的焦点： 实际焦点—阳极靶上受电子轰击的部分叫做
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第二十一页，编辑于星期日：九点 三十九分。
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第二十二页，编辑于星期日：九点 三十九分。
②、小焦点X射线管 通过圆筒式聚焦将灯丝发射的电子聚成很细
的一束，可获得小于0.1mm的微小焦点。在射线实 时成像检测技术中为提高灵敏度，通常采用放大透 照布置，这就需要采用小焦点X射线管，焦点尺寸 越小，可采用的放大倍数越大。
①、高压变压器：作用是将几十到几百伏的 低电压升到X射线管所需的高电压。其特点是功率 不大但输出电压很高，要求体积小、绝缘强度高、 不易过热损坏。
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第四十页，编辑于星期日：九点 三十九分。
②、灯丝变压器：灯丝变压器是一种降压变压 器，作用是把220伏工频电压降为灯丝所需的十几伏 低电压，并提供较大的灯丝加热电流。油绝缘X射 线机都有单独的灯丝变压器，而变频气绝缘X射线 机往往没有单独的灯丝变压器，而是在高压变压器 绕组外再绕几匝加热线圈提供灯丝加热电流。
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第三十四页，编辑于星期日：九点 三十九分。
2、全波整流电路： ⑴、双管全波整流电路：二个整流二极管交
替导通，使X射线管在正、负半周内都工作，其输 出为半流整流电路的二倍。
35
第三十五页，编辑于星期日：九点 三十九分。
⑵、四管桥式整流电路：使用四个二极管，正 半周时导通，负半周时导通，使X射线管在正、负 半周都工作，其特点是整流管耐压级别可降低一半， 变压器的线圈匝数也可减少一半。
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第二十五页，编辑于星期日：九点 三十九分。
⑶、X射线管的焦点： 实际焦点—阳极靶上受电子轰击的部分叫做
射线检测的主要方法及原理PPT课件
荧光与闪烁原理
总结词
某些物质在射线作用下会发出荧光或闪烁光，可用于检测和 识别物质。
详细描述
某些物质在射线作用下会发出荧光或闪烁光，这是因为射线 能量激发了物质的电子，使其跃迁至较高能级，当电子返回 低能级时释放出光子。这种荧光或闪烁光可用于检测和识别 物质。
成像与重建原理
总结词
通过测量穿过被检测物体的射线，利用计算机技术重建物体的内部结构。
射线检测的主要方法及原理ppt课 件
目录
• 射线检测概述 • 射线检测的主要方法 • 射线检测的原理 • 射线检测的应用领域
01
射线检测概述
定义与特点
定义
射线检测是一种无损检测技术， 通过利用放射性物质发射的射线 对物体进行穿透，检测物体的内 部结构和缺陷。
特点
射线检测具有非破坏性、高精度 和高可靠性，能够检测各种材料 和复杂结构的内部缺陷和异常。
在焊接过程中，射线检测能够检测出 焊缝中的裂纹、气孔、夹杂等缺陷， 确保焊接质量。
复合材料检测
射线检测能够检测复合材料中的分层、 脱粘、孔洞等缺陷，确保复合材料的 质量和安全性。
石油和天然气管道检测
射线检测能够检测管道焊缝的内部缺 陷，确保管道的安全运行。
医学影像诊断
01
02
03
X射线成像
利用X射线穿透人体组织， 在胶片或数字成像设备上 形成影像，用于诊断骨折、 肺部感染等。
γ射线检测
γ射线检测是利用放射性元素发出的γ 射线对物质进行穿透，通过测量穿透 后的γ射线强度来检测物质内部结构 的一种无损检测方法。
γ射线检测的优点是检测速度快、精 度高、对形状复杂的部件也能进行全 面检测。
γ射线检测具有较高的穿透能力和较 高的分辨率，能够检测出金属、陶瓷、 玻璃等材料中的气孔、裂纹、夹杂物 等缺陷。
《无损检测》射线检测 课件
• X射线机控制箱面板上的曝光曲线使用：
U/kv
150
制作依据： 黑度达到 相同标准。
δ
δ0
注意：不同材料的曝光曲线是不同的！
第二十八页，共43页。
④ 透照距离的选择 最小透照距离Fmin的确定： 首先分析——相似三角形平面几何原理： 板厚δ、焦点直径d、几何不清晰度ug与最 小透照距离Fmin的关系。 综合考虑： F一般取400～700 mm。 基本规律：F ，ug ； 射线强度 ！ 下面分析几何关系。
• （4）了解射线的防护知识
——保护环境和注意人身安全。
第一页，共43页。
本章概要
• 射线检测的英文缩写— RT ray testing • 基本原理——利用射线能穿透物质且在不
同物质中的衰减情况有差异的特性来发现 构件中的缺陷； • 依据显示缺陷的方法不同，分为以下几种 具体的方法：
① 电离法 ② 荧光屏观察法——工业电视法 ③ 照相法 ④ 计算机断层扫描法CT
T形接头
射线源
暗盒
补偿块
第三十三页，共43页。
1.4 X射线探伤机及探伤程序
1.4.1 x射线探伤机 (1)基本组成
• x射线管——核心，射线源 • 高压发生器——提供 50～500kv直流电源 • 冷却装置——循环喷油冷却 • 支撑机构——便于对位、调焦
• 高压电缆——连接电源 • 控制箱——设定参数、监控操作
③B标记——评价背部散射线强度；
0
GL141
A
1
2006，3，15
B
007
第三十七页，共43页。
标记带内容的处理
• 为使用方便，可将长期不变的标记铅字或符 号固定在暗袋的外表面，放在工件下面。但 应注意贴在工件的下表面！而且不能与工件 上表面的标记重影！
U/kv
150
制作依据： 黑度达到 相同标准。
δ
δ0
注意：不同材料的曝光曲线是不同的！
第二十八页，共43页。
④ 透照距离的选择 最小透照距离Fmin的确定： 首先分析——相似三角形平面几何原理： 板厚δ、焦点直径d、几何不清晰度ug与最 小透照距离Fmin的关系。 综合考虑： F一般取400～700 mm。 基本规律：F ，ug ； 射线强度 ！ 下面分析几何关系。
• （4）了解射线的防护知识
——保护环境和注意人身安全。
第一页，共43页。
本章概要
• 射线检测的英文缩写— RT ray testing • 基本原理——利用射线能穿透物质且在不
同物质中的衰减情况有差异的特性来发现 构件中的缺陷； • 依据显示缺陷的方法不同，分为以下几种 具体的方法：
① 电离法 ② 荧光屏观察法——工业电视法 ③ 照相法 ④ 计算机断层扫描法CT
T形接头
射线源
暗盒
补偿块
第三十三页，共43页。
1.4 X射线探伤机及探伤程序
1.4.1 x射线探伤机 (1)基本组成
• x射线管——核心，射线源 • 高压发生器——提供 50～500kv直流电源 • 冷却装置——循环喷油冷却 • 支撑机构——便于对位、调焦
• 高压电缆——连接电源 • 控制箱——设定参数、监控操作
③B标记——评价背部散射线强度；
0
GL141
A
1
2006，3，15
B
007
第三十七页，共43页。
标记带内容的处理
• 为使用方便，可将长期不变的标记铅字或符 号固定在暗袋的外表面，放在工件下面。但 应注意贴在工件的下表面！而且不能与工件 上表面的标记重影！
最新《无损检测》射线检测 课件
= I0·e－μδ ·e－ （μˊ－μ)X
= Iδ ·e－ （μˊ－μ)X
(1-2)
显然有：
Ix / Iδ = e－ （μˊ－μ)X
(1-3)
最新《无损检测》射线检测 课件
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！
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象质等级的规定： A 级，AB级，B级。B级为最高级。
适用结构：A 级，适用一般结构； AB级，适用压力容器； B级，适用极重要的结构， 如核设施。
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② 与象质等级相关的两个重要技术指标：
曝光曲线的使用示意图
• X射线机控制箱面板上的曝光曲线使用：
U/kv 150
制作依据： 黑度达到 相同标准。
δ δ0
注意：不同材最料新《的无损曝检测光》曲射线线检测是课不件 同的！
④ 透照距离的选择 最小透照距离Fmin的确定： 首先分析——相似三角形平面几何原理： 板厚δ、焦点直径d、几何不清晰度ug与最 小透照距离Fmin的关系。 综合考虑： F一般取400～700 mm。 基本规律：F ，ug ； 射线强度 ！ 下面分析几何关系。
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（2）主要性能参数（以X2005型射线机为例）
• 管压峰值kv——200kv • 管电流平均值mA——5mA • 焦点尺寸mm—— 2.5×2.5 • 射线机重量kg—— 60kg • 最大透射厚度mm—— 钢件29mm 便携式x射线机简化为三大部件：
射线物理基础PPT课件
X射线管
第112页/共44页
阳极
阴极
窗口
X射线管结构示意图
第132页/共44页
• 阴极——发射电子。一般由钨丝制成，通电加热后释放出热辐射电 子。
• 阳极——靶，使电子突然减速并发出X射线。
• 窗口——X射线出射通道。既能让X射线出射，又能使管密封。窗口 材料用金属铍或硼酸铍锂构成的林德曼玻璃。窗口与靶面常成3-6° 的斜角，以减少靶面对出射X射线的阻碍。
纳秒，脉冲间隔为微秒量级（单束团工作）或几纳秒到几百纳秒
范围内可调（多束团工作）。
• 高度准直，能量大于10亿电子伏的电子储存环的辐射光锥张角小 于1毫弧度,接近平行光束，小于普通激光束的发射角。
• 洁净的高真空环境,由于同步辐射是在超高真空（储存环中的真空 度为10-7～10-9帕）或高真空（10-4～10-6帕）的条件下产生的，
亨利·莫塞莱
如果莫塞莱能活下来的话，无论科学的发展多么难以逆料，他将会获得 诺贝尔奖这一点则是可以肯定的。瑞典物理学家K.M.G.Siegbahn （西格班）继承了他的研究工作，并获得了诺贝尔奖。
第65页/共44页
• X射线可用来帮助人们进行医学诊断和治疗；用于工业 上的非破坏性材料的检查；在基础科学和应用科学领域 内，被广泛用于晶体结构分析，及通过X射线光谱和X 射线吸收进行化学分析和原子结构的研究。
旋转阳极
第154页/共44页
（2）同步辐射
同步辐射是速度接近光速（v≈c）的带电粒子在磁场中沿弧 形轨道运动时放出的电磁辐射，由于它最初是在同步加 速器上观察到的，便又被称为“同步辐射”或“同步加 速器辐射”。
同步加速器是一种利用一定的环形轨道上用高频电场加速 电子或离子的环形加速器装置。同步加速器中磁场强度 随被加速粒子能量的增加而增加，从而保持粒子回旋频 率与高频加速电场同步。
第112页/共44页
阳极
阴极
窗口
X射线管结构示意图
第132页/共44页
• 阴极——发射电子。一般由钨丝制成，通电加热后释放出热辐射电 子。
• 阳极——靶，使电子突然减速并发出X射线。
• 窗口——X射线出射通道。既能让X射线出射，又能使管密封。窗口 材料用金属铍或硼酸铍锂构成的林德曼玻璃。窗口与靶面常成3-6° 的斜角，以减少靶面对出射X射线的阻碍。
纳秒，脉冲间隔为微秒量级（单束团工作）或几纳秒到几百纳秒
范围内可调（多束团工作）。
• 高度准直，能量大于10亿电子伏的电子储存环的辐射光锥张角小 于1毫弧度,接近平行光束，小于普通激光束的发射角。
• 洁净的高真空环境,由于同步辐射是在超高真空（储存环中的真空 度为10-7～10-9帕）或高真空（10-4～10-6帕）的条件下产生的，
亨利·莫塞莱
如果莫塞莱能活下来的话，无论科学的发展多么难以逆料，他将会获得 诺贝尔奖这一点则是可以肯定的。瑞典物理学家K.M.G.Siegbahn （西格班）继承了他的研究工作，并获得了诺贝尔奖。
第65页/共44页
• X射线可用来帮助人们进行医学诊断和治疗；用于工业 上的非破坏性材料的检查；在基础科学和应用科学领域 内，被广泛用于晶体结构分析，及通过X射线光谱和X 射线吸收进行化学分析和原子结构的研究。
旋转阳极
第154页/共44页
（2）同步辐射
同步辐射是速度接近光速（v≈c）的带电粒子在磁场中沿弧 形轨道运动时放出的电磁辐射，由于它最初是在同步加 速器上观察到的，便又被称为“同步辐射”或“同步加 速器辐射”。
同步加速器是一种利用一定的环形轨道上用高频电场加速 电子或离子的环形加速器装置。同步加速器中磁场强度 随被加速粒子能量的增加而增加，从而保持粒子回旋频 率与高频加速电场同步。
射线探伤基础理论知识PPT
②康普顿效应：光子与电子作用发生非弹性碰撞，光子部分能量转移给 电子使电子称为反冲电子，而散射光子的能量和运动方向发生改变。
康普顿效应的产物：反冲电子和散射光子。
康普顿效应的发生条件：中等射线能量和较低的原子序数，大致与 能量和原子序数成正比。
③电子对效应：光子从原子核旁经过时，在核外库仑场作用下，光子转 化为一个正电子和一个负电子。
2、无损检测的方法：RT、UT、PT、MT、ET、CT、VT。 所有这些检测方法具备的特征： ⑴存在一个外界源，使被检材料处于场中。 ⑵工件中的不连续（缺陷）改变场的能量分布 ⑶用适当的方法检测能量的变化 ⑷显示检测到的能量变化，并记录 ⑸对这些记录作出合理的解释
3、无损检测的作用：⑴能发现材料和工件内部和表面所存在的缺陷，能测 量工件的几何特征和尺寸，能测定材料或工件的内部结构和状态。⑵应用 于设计、材料选择、加工制造、成品检验、在役检验、维修保养等诸多方 面。在质量控制与降低成本之间能起到最优化作用。还致力于保障产品的 安全运行和有效使用。
能使物质发生荧伤生物细胞。
二、X射线的能量及强度
1、X射线的产生：X射线管中，阴极灯丝加热释放出大量电子，电子处于高压
电场中被加速，撞击阳极靶，失去所具有的能量，大部分能量转化为热能， 极少数能量转化为X射线。
2、X射线的能量：⑴取决于管电压
靶材料无关
场作用产生
⑵产生的机理：入射电子与靶材料的核外库仑
⑶存在一个最短波长λmin=12.4/V(Kv)
⑷最大强度处的波长λ=1.5λmin
⑸V、i的变化对能谱的影响：管电压改变而电 流不变则波长及强度按正比方式改变，若管电压不变，管电流改变，强度按 正比关系改变，但波长不会改变。
⑹韧致辐射：带电粒子在加速或减速时必然伴 随着电磁辐射，当带电粒子与原子核的核外库仑场相互作用发生骤然减速时， 由此但随产生的辐射成为韧致辐射。
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。
射线检测PPT课件
min
1.24 U
(nm)
不同管电压下钨靶连续X射线
第14页/共90页
第二章 射线检测
2、标识X
根据原子结构理论，原子吸收能量后将处于受激状态，受激状态原子是
不稳定的，当它回复到原来的状态时，将以发射谱线的形式放出能量。在X 射线管内，高速运动的电子到达阳极靶时将产生连续X射线。如果电子的动
能达到相当的数值， 可足以打出靶原子(通常是重金属原子)内壳层上的一 个电子， 该电子或者处于游离状态，或者被打到外壳层的某一个位置上。 于是原子的内壳层上（低能级处）有了一个空位，邻近高能级壳层上的电 子便来填空，这样就发生相邻壳层之间一系列电子的跃迁。外层高能级上 的电子向内层低能级跃迁时将释放出多余能量，从而发射出X射线。显然， 这种X射线与靶金属原子的结构有关，其能量或波长是确定的，因此称其为 标识X射线或特征X射线。标识X射线通常频率很高， 波长很短。
姆逊效应或电子对的产生，使射线被吸收和散射而引起的。由此可知，物质愈厚， 则射线穿透时的衰减程度也愈大。
射线衰减的程度不仅与透过物质的厚度有关，而且还与射线的性质(波长)、物 体的性质(密度和原子序数)有关。一般来讲，射线的波长愈小，衰减愈小；物质的 密度及原子序数愈大，衰减也愈大。但它们之间的关系并不是简单的直线关系， 而是成指数关系的衰减。
第5页/共90页
第二章 射线检测
X射线波长范围约为0.0006～100 nm, X射线检测中常用的波长范围为0.001～0.1 nm。
(10-9 m)
射线的波长分布
第6页/共90页
第二章 射线检测 2、 γ射线 γ射线是一种波长比X射线更短的射线，波长范围约为0.0003～0.1 nm，频率
范围约为3×1012～1×1015MHz。 工业上广泛采用人工同位素产生γ射线。由于γ射线的波长比X射线更短，所
射线检测的物理基础2讲课文档
可见光 0.7微米～0.4微米。 紫外线 0.4微米～10毫微米
X射线 10毫微米～0.1毫微米 γ射线 0.1毫微米～0.001毫微米
高能射线 小于0.001毫微米 传真（电视）用的波长是3～6米；
雷达用的波长更短，3米到几毫米。
第十九页，共86页。
2 波动关系：λ=C/υ λ（波长 A），C（光速），υ（频率）
Z--原子序数 ； i--管电流(mA) ； V--管电压(kV)
* 影响强度的因素 V、Z、i
第二十四页，共86页。
管电压、管电流变化对X射线谱的影响
大家要了解并会运用 这个公式，对于特定 的射线机，其强度与 管电压的平方成正比 。
曝光量 E＝It 也就是说曝光时间与 管电压的平方成反比 。
第二十五页，共86页。
射线检测的物理基础
第一页，共86页。
（优选）射线检测的物理基础
第二页，共86页。
第一节 原子与原子结构
一 原子
1 原子的概念:
* 定义：组成单质和化合物分子的最小微粒，是元素的具体体现, 是体现元素性质的最小微粒,由原子核和核外电子构成。 2 原子的构成：图11 动画演示 * 原子是由原子核和核外电子所构成。 * 电子围绕原子核作行星运动；电子在一定轨道上饶核运动。 * 原子是有质量、有尺寸的一种粒子。
用高能粒子轰击稳定原子核，使其变成不稳定的具有放射性的原子核，这 些原子核具有人工放射性。
* 钴60的典型衰变
图251.钴60是由稳定同位素钴59被中子照
射后形成的。2.钴60不稳定，放出β粒子变成同位素镍60，受激状态
的镍60，连续放出2个各带有1.17和1.33MeV的γ射线光子后变为稳
定状态。
由于辐射强度随频率的减小而急剧下降，
X射线 10毫微米～0.1毫微米 γ射线 0.1毫微米～0.001毫微米
高能射线 小于0.001毫微米 传真（电视）用的波长是3～6米；
雷达用的波长更短，3米到几毫米。
第十九页，共86页。
2 波动关系：λ=C/υ λ（波长 A），C（光速），υ（频率）
Z--原子序数 ； i--管电流(mA) ； V--管电压(kV)
* 影响强度的因素 V、Z、i
第二十四页，共86页。
管电压、管电流变化对X射线谱的影响
大家要了解并会运用 这个公式，对于特定 的射线机，其强度与 管电压的平方成正比 。
曝光量 E＝It 也就是说曝光时间与 管电压的平方成反比 。
第二十五页，共86页。
射线检测的物理基础
第一页，共86页。
（优选）射线检测的物理基础
第二页，共86页。
第一节 原子与原子结构
一 原子
1 原子的概念:
* 定义：组成单质和化合物分子的最小微粒，是元素的具体体现, 是体现元素性质的最小微粒,由原子核和核外电子构成。 2 原子的构成：图11 动画演示 * 原子是由原子核和核外电子所构成。 * 电子围绕原子核作行星运动；电子在一定轨道上饶核运动。 * 原子是有质量、有尺寸的一种粒子。
用高能粒子轰击稳定原子核，使其变成不稳定的具有放射性的原子核，这 些原子核具有人工放射性。
* 钴60的典型衰变
图251.钴60是由稳定同位素钴59被中子照
射后形成的。2.钴60不稳定，放出β粒子变成同位素镍60，受激状态
的镍60，连续放出2个各带有1.17和1.33MeV的γ射线光子后变为稳
定状态。
由于辐射强度随频率的减小而急剧下降，
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2
（2）大小：原子半径 10-8 cm 数量级。 原子核半径 10- 13cm 数 量级。如果：核的半径为 1cm
核（1cm）
电子
*——————————*（约1000米）
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
X 射线
射线
中子射线
不带电离子 电中性 贯穿物质的本领较强 广泛用于无损检测
辐射 电 粒磁 子辐 辐 :X射 射 射线 ： 线 射 、 、 射线 线、质子射射 线线 、中子
2 α衰变 * 放射性原子核释放出α粒子的过程称为α衰变，放出带2个正电荷的氦核。 * 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。图13 * α粒子所形成的α射线是一种电离辐射。α 射线穿透能力很小，在空气中也只能
8
三 元素及元素周期律
1 元素的概念
（1）定义：具有相同核电荷的一类原子称为元素。
例如：所有一个核电荷数的原子称为 氢元素， 所有八个 核电荷数的原子称为氧元素...
（2）元素符号: 表示某种元素的一个符号
A：原子量（原子质量数）。
Z：原子序数：原子在元素周期表中的排列序号。原子核所
带的正电荷数。
图13
* 均匀分布
* 不同数量的质子和不同数量的中子构成不同性质（元素） 的原子核
* 原子的原子量A代表该原子的原子核的质子和中子的总和: A=Z+ N
3 原子核的电荷 正电荷=原子序数 Z
4 原子核的半径 10-13----10-12 cm
5 原子核的质量 原子核的质量 >>电子的质量;
原子的质量 原子核的质量
7
6 核的稳定性 * 核的稳定性取决于质子与中子数量的组合 质子与中子数量： 2、8、20、28、50、82、126 最稳定。
7 核内的几种作用力 * 库仑力：库仑力是静电力，是电荷间的作用力 * 核力 ：存在于质子和中子间，是核稳定性的重要因素 核力的性质： （1）核力与电荷无关； （2）核力是短程力； （3）核力比库仑力约大100倍，是强相互作用力； （4）核力促成粒子的二种结合形式 成对结合： 质子 + 中子 对对结合： 一对质子 +一对中子
（2）原子从一个能量为En的稳定状态过度到能量为Em的稳定状态 时，它发射（或吸收）单色的辐射，其频率υ决定于下列关系式 （称为玻尔频率条件）：
hυ（光量子能量）=En-Em
En、Em分别为较高、较低
能级的能量值。稳定状态的改变（或能量的改变）是不连续的
5
4 玻尔理论中的几个概念：
图11
* 基态：原子处于最低能量的状态称为基态，是稳定状态；
* 稳定同位素与不稳定同位素 * 放射性同位素与人工放射性同位素.
10射线和辐射Fra bibliotek射线:由各种放射 性核素发射出的
非电离辐射
微波辐射
红外线辐射
、具有特定能量 的粒子或光子束
辐射
直接电离辐射
阴极射线
射线
带电离子
流。
质子射线
贯穿物质的本领较差
辐射：射线由射 线源向外发射的 过程。
间接电离辐射
* 跃迁：电子从一个轨道向另一个轨道的运动，称为跃迁（包括 从低到高；或从高到低的运动）；
* 能级：用平行线表示核外电子所处的能量级别称为能级，外壳 层能级最高，但外壳层上的电子结合能最低。
6
二
原子核
1 原子核的结构
* 精确的结构模型自今尚未建立
* 多种模型并存的状态：壳层模型，液滴模型...、
2 原子核的构成
关于射线检测的物 理基础
第一节 原子与原子结构
一 原子 1 原子的概念: * 定义：组成单质和化合物分子的最小微粒，是元素的具体体 现,是体现元素性质的最小微粒,由原子核和核外电子构成。 2 原子的构成：图11 动画演示 * 原子是由原子核和核外电子所构成。 * 电子围绕原子核作行星运动；电子在一定轨道上饶核运动。 * 原子是有质量、有尺寸的一种粒子。 （1）质量：几乎集中在原子核内，核的密度非常大！ 如果：把核集中在 1cm3 的体积内，那么：这1cm3 的体积内核 的总重量为 108 吨！ （一万万吨！）
图12
2 同位素
* 质子数相同而质量数不同的元素称为同位素。
如：1H，2H，3H
图12
9
3 元素周期律 * 1869门捷列夫发现元素周期律 * 自然定律: 玻尔理论对元素周期律的科学解释 元素周期律揭示了：元素的性质是随着元素原子序数的增
加而呈现出周期性的变化，这一变化的原因是它们的原子结构随 着原子序数的增加而呈现周期变化的规律。 四 放射性衰变 1 原子核的重要性质----放射性 * 核的稳定性概念 * 处于基态的稳定性原子核.… *处于激发态的原子核是不稳定的。总是通过衰变释放能量，变成 另一种核素回归到基态。 * 衰变的定义：在无外界作用下，不稳定原子核自发释放出中 子和质子，转变为另一种元素的原子核，这种现象称为衰变。 * 自然衰变与人工衰变
* 激发态：电子获得能量从低能级轨道进入高能级轨道，该过程 称为激发；此时原子处于高能量状态，称为激发态， 激发态是 不稳定的状态；
* 原子的状态特性：任何不稳定状态的原子必将自动的回到稳定 状态即回到基态；该过程将释放出原子高于基态的能量，即产生 辐射。释放能量的过程可以一次回到基态，也可以逐次回到基态；
数量关系：原子量 = 质子数 + 中子数
A= Z + N
例：60钴 60 = 27 + 33
质子数Z=核的正电荷数=电子数=原子序数
3
原子结构理论
.
3 原子结构理论
* 20世纪初二种不同的原子结构模型
1903年：汤姆森假设：核子与电子在原子内均匀分布 #
1911年：卢瑟福模型：行星分布
图11
* α散射实验否定了汤姆森假设肯定了卢瑟福模型
* 卢瑟福模型不完善，1913年玻尔提出了完善的原子结构模型 ---玻尔模型. 玻尔理论（玻尔模型）的要点：
（1）原子只能存在一些不连续的稳定状态，这些稳定状态各有一 定的能量E1、E2、E3.....En。处于稳定状态中运动的电子虽然 有加速度，但不发生能量辐射。能量的改变，是由于吸收或 放射辐射的结果或由于碰撞的结果。
（2）大小：原子半径 10-8 cm 数量级。 原子核半径 10- 13cm 数 量级。如果：核的半径为 1cm
核（1cm）
电子
*——————————*（约1000米）
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
X 射线
射线
中子射线
不带电离子 电中性 贯穿物质的本领较强 广泛用于无损检测
辐射 电 粒磁 子辐 辐 :X射 射 射线 ： 线 射 、 、 射线 线、质子射射 线线 、中子
2 α衰变 * 放射性原子核释放出α粒子的过程称为α衰变，放出带2个正电荷的氦核。 * 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。图13 * α粒子所形成的α射线是一种电离辐射。α 射线穿透能力很小，在空气中也只能
8
三 元素及元素周期律
1 元素的概念
（1）定义：具有相同核电荷的一类原子称为元素。
例如：所有一个核电荷数的原子称为 氢元素， 所有八个 核电荷数的原子称为氧元素...
（2）元素符号: 表示某种元素的一个符号
A：原子量（原子质量数）。
Z：原子序数：原子在元素周期表中的排列序号。原子核所
带的正电荷数。
图13
* 均匀分布
* 不同数量的质子和不同数量的中子构成不同性质（元素） 的原子核
* 原子的原子量A代表该原子的原子核的质子和中子的总和: A=Z+ N
3 原子核的电荷 正电荷=原子序数 Z
4 原子核的半径 10-13----10-12 cm
5 原子核的质量 原子核的质量 >>电子的质量;
原子的质量 原子核的质量
7
6 核的稳定性 * 核的稳定性取决于质子与中子数量的组合 质子与中子数量： 2、8、20、28、50、82、126 最稳定。
7 核内的几种作用力 * 库仑力：库仑力是静电力，是电荷间的作用力 * 核力 ：存在于质子和中子间，是核稳定性的重要因素 核力的性质： （1）核力与电荷无关； （2）核力是短程力； （3）核力比库仑力约大100倍，是强相互作用力； （4）核力促成粒子的二种结合形式 成对结合： 质子 + 中子 对对结合： 一对质子 +一对中子
（2）原子从一个能量为En的稳定状态过度到能量为Em的稳定状态 时，它发射（或吸收）单色的辐射，其频率υ决定于下列关系式 （称为玻尔频率条件）：
hυ（光量子能量）=En-Em
En、Em分别为较高、较低
能级的能量值。稳定状态的改变（或能量的改变）是不连续的
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4 玻尔理论中的几个概念：
图11
* 基态：原子处于最低能量的状态称为基态，是稳定状态；
* 稳定同位素与不稳定同位素 * 放射性同位素与人工放射性同位素.
10射线和辐射Fra bibliotek射线:由各种放射 性核素发射出的
非电离辐射
微波辐射
红外线辐射
、具有特定能量 的粒子或光子束
辐射
直接电离辐射
阴极射线
射线
带电离子
流。
质子射线
贯穿物质的本领较差
辐射：射线由射 线源向外发射的 过程。
间接电离辐射
* 跃迁：电子从一个轨道向另一个轨道的运动，称为跃迁（包括 从低到高；或从高到低的运动）；
* 能级：用平行线表示核外电子所处的能量级别称为能级，外壳 层能级最高，但外壳层上的电子结合能最低。
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二
原子核
1 原子核的结构
* 精确的结构模型自今尚未建立
* 多种模型并存的状态：壳层模型，液滴模型...、
2 原子核的构成
关于射线检测的物 理基础
第一节 原子与原子结构
一 原子 1 原子的概念: * 定义：组成单质和化合物分子的最小微粒，是元素的具体体 现,是体现元素性质的最小微粒,由原子核和核外电子构成。 2 原子的构成：图11 动画演示 * 原子是由原子核和核外电子所构成。 * 电子围绕原子核作行星运动；电子在一定轨道上饶核运动。 * 原子是有质量、有尺寸的一种粒子。 （1）质量：几乎集中在原子核内，核的密度非常大！ 如果：把核集中在 1cm3 的体积内，那么：这1cm3 的体积内核 的总重量为 108 吨！ （一万万吨！）
图12
2 同位素
* 质子数相同而质量数不同的元素称为同位素。
如：1H，2H，3H
图12
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3 元素周期律 * 1869门捷列夫发现元素周期律 * 自然定律: 玻尔理论对元素周期律的科学解释 元素周期律揭示了：元素的性质是随着元素原子序数的增
加而呈现出周期性的变化，这一变化的原因是它们的原子结构随 着原子序数的增加而呈现周期变化的规律。 四 放射性衰变 1 原子核的重要性质----放射性 * 核的稳定性概念 * 处于基态的稳定性原子核.… *处于激发态的原子核是不稳定的。总是通过衰变释放能量，变成 另一种核素回归到基态。 * 衰变的定义：在无外界作用下，不稳定原子核自发释放出中 子和质子，转变为另一种元素的原子核，这种现象称为衰变。 * 自然衰变与人工衰变
* 激发态：电子获得能量从低能级轨道进入高能级轨道，该过程 称为激发；此时原子处于高能量状态，称为激发态， 激发态是 不稳定的状态；
* 原子的状态特性：任何不稳定状态的原子必将自动的回到稳定 状态即回到基态；该过程将释放出原子高于基态的能量，即产生 辐射。释放能量的过程可以一次回到基态，也可以逐次回到基态；
数量关系：原子量 = 质子数 + 中子数
A= Z + N
例：60钴 60 = 27 + 33
质子数Z=核的正电荷数=电子数=原子序数
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原子结构理论
.
3 原子结构理论
* 20世纪初二种不同的原子结构模型
1903年：汤姆森假设：核子与电子在原子内均匀分布 #
1911年：卢瑟福模型：行星分布
图11
* α散射实验否定了汤姆森假设肯定了卢瑟福模型
* 卢瑟福模型不完善，1913年玻尔提出了完善的原子结构模型 ---玻尔模型. 玻尔理论（玻尔模型）的要点：
（1）原子只能存在一些不连续的稳定状态，这些稳定状态各有一 定的能量E1、E2、E3.....En。处于稳定状态中运动的电子虽然 有加速度，但不发生能量辐射。能量的改变，是由于吸收或 放射辐射的结果或由于碰撞的结果。