《无损检测》射线检测 (教学课件)
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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
本章概要
• 根据射线源不同，又分为：
•
X射线检测；
•
γ射线检测；
•
高能射线检测。
• 本章将以X射线照相法检测技术为核心， 讲授射线检测技术。
B
Iδ
Ix
（1）无缺陷区的射线透射强度：
Iδ=I0·e－μδ
衰减定律
（2）有缺陷区的射线透射强度：
Ix = I0·e－μA ·e－μˊX ·e－μB
= I0·e－μA·e－μB ·e－ μX ·eμX ·e－ μˊX
= I0·e－μδ ·e－ （μˊ－μ)X
= Iδ ·e－ （μˊ－μ)X
(1-2)
1.1.5 γ射线的半衰期
同位素
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：
①象质等级的规定： A 级，AB级，B级。B级为最高级。
(7)能产生生物效应，伤害和杀死生物细胞 —对人体有害。
1.1.3 射线的产生
射线的性质，有利、有弊，应该科学地加以 利用和防范！射线学就是研究如何利用与防范射 线的科学。下面介绍产生x射线的主要设备:
(1）x光管基本组成： • wk.baidu.com极部件：灯丝（钨丝）——发射电子；
阴极罩——聚焦电子。 • 阳极部件：阳极靶——接收电子；
换言之，X射线的强度可由管电流和管 电压灵活调节！
③常用的阳极靶材料为钨。
它具有高原子序 数和高熔点。
④X射线的强度的分布规律： 在垂直电子束的方向上最强；在平行电
子束的方向上最弱。这就是说，X射线的强 度在空间的分布是不均匀的，而且具有一 定的扩散角，并不是平行光！
了解这一点，对应用也很重要（后面在 象质计的布置时将提到）。
散射和吸收。
• 其衰减规律成负指数规律：
Iδ= I0·e－μδ
式中， I0—射线的初始强度；
Iδ—射线的透射强度；
δ— 工件的厚度；
（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：
1.1.4 γ射线的产生
• γ射线是由放射性同位素的原子核衰变过程伴随 产生的。
• 常用于射线探伤的放射性同位素主要有： 钴60、铱192、铯137/134等。
• γ射线的特点： ①强度高于X射线，穿透力强，适合厚板透视； ②强度无法直接调节，射线长期存在，防护更要 注意！ ③可实现周向辐射，透视效率高。
冷却介质——散热作用。 • 真空管——玻璃或金属陶瓷制作的真空外罩。
(2)X射线管及其工作原理
灯丝
阴极罩
电子流
～u
阳极靶 玻壳管
－ 15～500kv ＋ 高压电源
高压电缆
(3) X射线的产生过程表述
• 首先，对灯丝通电预热,产生电子热发射, 形成电子云；（大约20分钟左右）
• 然后，对阴极和阳极施加高压电（几百 kv）， 形成高压电场，加速电子，并使 其定向运动；
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!
《无损检测技术》 讲课
第1章 射线检测
• 本章重点内容：
• （1）射线的产生及性质 ——更好地利用它；
• （2）射线检测的基本原理 ——更好地理解各种缺陷的显像状况；
• （3）重点掌握射线照相法检测技术 ——学以致用；
• （4）了解射线的防护知识 ——保护环境和注意人身安全。
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
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
射线检测主要是利用它的指向性、穿透性、衰 减性等几个基本性质。具体分析（参考下图）：
δ=A+X+B
I0
X — 缺陷厚度；
A
A — 缺陷上部厚度；
μ
μx
X
δ
B —缺陷下部厚度；
• 射线检测又称射线探伤。
• 这部分内容也是课程的重点。
1.1 射线检测的物理基础
1.1.1 射线的本质 • 射线本身就是一种波长很短的电磁波。
X,γ射线统称为光子。
• 根据波谱图可查得: X射线的波长为: 0.001~0.1nm; γ射线的波长为: 0.0003~0.1nm.
• γ射线比X射线的波长还短， 因此，其穿透能力更强!
1.1.2 射线的性质
(1)不可见，直线传播—具有隐蔽性和指向性； (2)不带电，因而不受电磁场影响—电中性； (3)能穿透物质，但有衰减—具有穿透性和衰减
性；
(4)能与某些物质产生光化作用，使荧光物质发 光；可使胶片感光—可成像；
(5)能使某些气体电离—即产生电离辐射； (6)与光波一样，有反射、折射、干涉现象；
• 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GB3323-87）
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
本章概要
• 根据射线源不同，又分为：
•
X射线检测；
•
γ射线检测；
•
高能射线检测。
• 本章将以X射线照相法检测技术为核心， 讲授射线检测技术。
B
Iδ
Ix
（1）无缺陷区的射线透射强度：
Iδ=I0·e－μδ
衰减定律
（2）有缺陷区的射线透射强度：
Ix = I0·e－μA ·e－μˊX ·e－μB
= I0·e－μA·e－μB ·e－ μX ·eμX ·e－ μˊX
= I0·e－μδ ·e－ （μˊ－μ)X
= Iδ ·e－ （μˊ－μ)X
(1-2)
1.1.5 γ射线的半衰期
同位素
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：
①象质等级的规定： A 级，AB级，B级。B级为最高级。
(7)能产生生物效应，伤害和杀死生物细胞 —对人体有害。
1.1.3 射线的产生
射线的性质，有利、有弊，应该科学地加以 利用和防范！射线学就是研究如何利用与防范射 线的科学。下面介绍产生x射线的主要设备:
(1）x光管基本组成： • wk.baidu.com极部件：灯丝（钨丝）——发射电子；
阴极罩——聚焦电子。 • 阳极部件：阳极靶——接收电子；
换言之，X射线的强度可由管电流和管 电压灵活调节！
③常用的阳极靶材料为钨。
它具有高原子序 数和高熔点。
④X射线的强度的分布规律： 在垂直电子束的方向上最强；在平行电
子束的方向上最弱。这就是说，X射线的强 度在空间的分布是不均匀的，而且具有一 定的扩散角，并不是平行光！
了解这一点，对应用也很重要（后面在 象质计的布置时将提到）。
散射和吸收。
• 其衰减规律成负指数规律：
Iδ= I0·e－μδ
式中， I0—射线的初始强度；
Iδ—射线的透射强度；
δ— 工件的厚度；
（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：
1.1.4 γ射线的产生
• γ射线是由放射性同位素的原子核衰变过程伴随 产生的。
• 常用于射线探伤的放射性同位素主要有： 钴60、铱192、铯137/134等。
• γ射线的特点： ①强度高于X射线，穿透力强，适合厚板透视； ②强度无法直接调节，射线长期存在，防护更要 注意！ ③可实现周向辐射，透视效率高。
冷却介质——散热作用。 • 真空管——玻璃或金属陶瓷制作的真空外罩。
(2)X射线管及其工作原理
灯丝
阴极罩
电子流
～u
阳极靶 玻壳管
－ 15～500kv ＋ 高压电源
高压电缆
(3) X射线的产生过程表述
• 首先，对灯丝通电预热,产生电子热发射, 形成电子云；（大约20分钟左右）
• 然后，对阴极和阳极施加高压电（几百 kv）， 形成高压电场，加速电子，并使 其定向运动；
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!
《无损检测技术》 讲课
第1章 射线检测
• 本章重点内容：
• （1）射线的产生及性质 ——更好地利用它；
• （2）射线检测的基本原理 ——更好地理解各种缺陷的显像状况；
• （3）重点掌握射线照相法检测技术 ——学以致用；
• （4）了解射线的防护知识 ——保护环境和注意人身安全。
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
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
射线检测主要是利用它的指向性、穿透性、衰 减性等几个基本性质。具体分析（参考下图）：
δ=A+X+B
I0
X — 缺陷厚度；
A
A — 缺陷上部厚度；
μ
μx
X
δ
B —缺陷下部厚度；
• 射线检测又称射线探伤。
• 这部分内容也是课程的重点。
1.1 射线检测的物理基础
1.1.1 射线的本质 • 射线本身就是一种波长很短的电磁波。
X,γ射线统称为光子。
• 根据波谱图可查得: X射线的波长为: 0.001~0.1nm; γ射线的波长为: 0.0003~0.1nm.
• γ射线比X射线的波长还短， 因此，其穿透能力更强!
1.1.2 射线的性质
(1)不可见，直线传播—具有隐蔽性和指向性； (2)不带电，因而不受电磁场影响—电中性； (3)能穿透物质，但有衰减—具有穿透性和衰减
性；
(4)能与某些物质产生光化作用，使荧光物质发 光；可使胶片感光—可成像；
(5)能使某些气体电离—即产生电离辐射； (6)与光波一样，有反射、折射、干涉现象；
• 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GB3323-87）