射线检测培训总复习1

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1、1,射线检测培训总复习,王宝军 2006年4月,2,一、射线检测物理基础,1、元素和同位素：元素：具有相同核电荷数的同一类原子叫做元素。同位素：具有相同质子数和不同中子数的同一种元素的原子互称同位素。 2、射线探伤用的射线：X射线、射线电磁波；中子射线粒子辐射(容易被氢等轻物质俘获,而易穿透铅等重金属)。 3、X射线、射线的性质：（P5）a、不可见，沿直线传播，传播速度等于光速；b、不带电，不受电磁场的影响；c、能穿透可见光不能穿透的物质；d、穿透物质过程中，会被物质吸收和散射而发生衰减；e、有反射、折射、干涉和衍射现象；f、有光化学作用，能使胶片感光；g、有荧光效应，能使某些物质发荧光；h、

2、有生物效应，能杀伤生物细胞。,3,4、产生X射线的条件：（习题P20372）a、发射电子；b、使电子聚焦；c、加速电子；d、接受电子轰击的靶；e、有高真空度。 5、连续X射线和标识X射线的不同之处：（习题P20374）a、连续X射线是由高速电子与原子核的库仑场作用而产生的；标识X射线是由高速电子与原子核外壳层电子作用而产生的。b、连续X射线是连续谱，其波长呈连续分布；标识X射线是线状谱，由一个或几个特定的波长组成。c、连续X射线的能量（波长）取决于管电压；标识X射线的能量（波长）取决于靶材，与管电压无关。,4,6、连续X射线的最短波长： 7、X射线的产生效率：（P6）式中：01.11.410-

3、6，V管电压（KV） 由上式可知，高速电子撞击靶时，只有很少的能量转变为X射线，绝大部分能量都转变为热量。 例题：求管电压250KV的X射线机辐射连续X射线的效率。（已知：钨靶Z=74，比例系数0=1.210-6). 解：,5,8、X射线和射线的相同和不同之处：（习题P20371）a、相同之处：X射线和射线都是电磁波，它们具有相同的性质，如不可见、依直线传播、不带电、能穿透物质、能使物质电离、使胶片感光、能发生生物效应等。b、不同之处：、产生机理不同，X射线是高速电子与物质碰撞产生的；而射线是放射性物质原子核衰变时放射出来的。、X射线是连续谱，射线是线状谱； 、X射线的能量取决于管电压，射线的

4、能量取决于放射性同位素的种类；、X射线的强度随管电压和管电流而变化，射线的强度取决于源的大小，且随时间而不断减弱。,6,9、射线的衰变律和半衰期：（P8）、衰变律： 、半衰期： 利用半衰期计算任一时刻的源活度：例题：已知Ir192源的半衰期为75天。求活度为100Ci的Ir192源两个月后活度为多少？解：,7,10、常用射线源的能量和半衰期：11、射线与物质的相互作用产生三种效应及其特征：（P1316） a、光电效应光子与原子的束缚电子作用时,光子把全部能量转移某个束缚电子，使之发射出去,而光子本身则消失掉，这一过程称为光电效应.光电效应产生光电子、俄歇电子和标识X射线。b、康普顿效应光子将部

5、分能量给予外层电子，变为能量较低的方向改变了的散射光子，产生反冲电子。,8,c、电子对效应：当入射光子的能量大于1.02MeV时，受原子核库仑场的作用，光子消失，产生一个正电子和一个负电子。12、“窄束”与“宽束”，“单色”与“多色”：（习题P37380）：窄束射线是指透过物体的射线中只包含一次透射线，不包含散射线。宽束射线是指透过物体的射线中既包含一次透射线，也包含散射线。单色射线由单一波长组成的射线。多色射线由多个波长组成的射线，由连续波长组成的射线称为“白色射线”。,9,13、单色窄束射线的衰减律和半价层：（P19-21）衰减律 ： 半价层 ： 利用半价层计算射线强度：例题：已知某射线源

6、，铅的半价层为3mm。求铅的1/10和1/20价层分别是多少？,10,11,12,例题：若散射线忽略不计，当透照厚度的增厚量相当于1/2半价层时，则胶片接受的照射线量将减小百分之几？,13,14、线衰减系数和半价层：其中a、能量越高，波长越短，越小，Th越大；b、物质原子序数越大，密度越大， 越大，T1/2越小。c、对于连续X射线来说，由于在穿透物质过程中，平均能量越来越高（波长越来越短），所以平均衰减系数越来越小，半价层越来越大。,14,15、射线照相法基本原理：（P24）射线穿透物体过程中会与物质发生相互作用，因吸收和散射而发生强度减弱。强度减弱程度取决于物质的衰减系数和穿透厚度。当试件中

7、存在缺陷时，由于缺陷使试件厚度发生变化，且构成缺陷的物质的衰减系数与试件不同，因此透过缺陷部位和完好部位的射线强度就产生了差异。将射线胶片放于试件下曝光，由于透过缺陷部位和完好部位的射线强度不同，因而使胶片的感光程度不同，胶片经处理后，缺陷部位和完好部位就形成了黑度不同的影象，依据底片上的黑度变化就可以对试件中缺陷进行判断。,15,16、射线照相法的优缺点：（P25）优点：、可检测出材料内部缺陷；、适用适用材料广泛，可用于各种金属和非金属材料，且不受工件形状、表面状态和组织的限制；、缺陷影象直观，定性、定量比较准确；、底片可长期保存。缺点：、可检出的最小缺陷（绝对灵敏度）与工件厚度有关，厚度越

8、大，绝对灵敏度越低；、缺陷检出率与缺陷方向有关，对于面状 缺陷和细微裂纹之类的缺陷容易漏检；、检验速度慢，检测成本高；、对人体有害，需要进行安全防护。,16,二、射线检测设备和器材,1、X射线管的组成和各部分的作用：（P29）、阴极射线管的负电极，由灯丝和阴极头组成。灯丝发射电子；阴极头聚焦电子。、阳极射线管的正电极，由阳极靶、阳极体和阳极罩组成。阳极靶接受电子轰击，产生X射线；阳极体支撑靶和传热；阳极罩吸收二次电子和部分散射线。、玻壳支撑电极和保持射线管的真空度。,17,2、金属陶瓷管的优点：（P39）a、机械强度高，抗震性能好，不易破碎；b、真空度高，电性能好，寿命长；c、体积小，重量轻；

9、d、易于焊接铍窗，透过的软X射线较多。 3、X射线管的冷却方式：（P3132）a、辐射散热式（油浸自冷、气体冷却）b、强的制循环冷却（循环油外冷、循环水外冷）c、旋转阳极冷却（医用X射线机）,18,4、X射线管的焦点：（P34）a、实际焦点阳极靶上受电子轰击的部分。b、有效焦点实际焦点在垂直于管轴线方向上的投影。c、焦点大，利于散热，管电流可以较大；焦点小，散热条件差，管电流不能太大。 d、焦点形状和尺寸取决于灯丝形状和尺寸，圆形和正方形焦点尺寸为 a(a为直径或边长)；长方形和椭圆形焦点尺寸为（ a和b为边长或轴长）。,19,5、X射线管的真空度：（P36）X射线管必须在的10-6mmHg的

10、真空度下才能工作。高真空度的作用一是防止电极材料氧化，二是防止气体电离而响电子发射。6、X射线机训机的目的：（习题P38-390）主要目的是为了提高X射线管的真空度。 7、X射线机的高压整流电路：（习题P39391）半波整流电路、全波整流电路、全波倍压恒直流电路。 8、软X射线机：X射线管装有铍窗，额定管电压约50KVP左右的X射线机。,20,9、X射线机管电压和管电流：（P4344）、管电压调节是通过调节高压变压器初级线圈并联的自耦变压器的电压来实现的。管电压越高，电子运动速度越快，产生的X射线能量越高，穿透力越大。、管电流是通过调节灯丝变压器电压从而调节灯丝加热电流来实现的。管电流越大，产

11、生的X射线强度就越大。 10、底片黑度：（P59）：D=1 L/L0 =1/10D=2 L/L0 =1/100D=3 L/L0 =1/1000,21,例题：按照GB3323-87标准规定：AB级射线照相底片黑度范围为D=1.23.5.若要求透过底片评定范围内的亮度应不低于30cd/m2。为满足底片观察要求，观片灯亮度至少应为多少？解：,22,11、射线胶片的衬度（梯度、对比度、反差）（P61）：胶片特性曲线上某一点切线的斜率称为胶片的梯度（衬度或反差）。 12、铅增感屏的作用：（P67）a、增感效应增加对胶片的感光作用，缩短曝光时间；b、吸收效应吸收波长较长的散射线，提高射线照相对比度。 13

12、、铅增屏的增感原理：（P67）铅箔屏受射线激发产生二次电子和二次射线，二次电子和二次射线能量很低，极易被胶片吸收，从而增加了对胶片的感光作用。,23,14、增感屏上的划伤引起的伪缺陷：（P70）铅屏表面有划伤时，由于发射二次电子的表面积增大，会使底片上出现细黑线。荧光屏上有划伤时，由于增感面积减小，底片上相应部位出现亮线。 15、 R10系列丝型象质计的公比为1.25或0.8，即相邻两根金属丝，粗的（编号小的）直径为细（编号大的）的1.25倍，细的丝径为粗的0.8倍。R10系列丝型象质计丝径和线号之间的关系是：Z=6-10Lgd（P71）,24,16、象质计是用来评价底片影像质量的，并不代表射

13、线照相可检出的最小缺陷尺寸。例如2%灵敏度并不意味着工件中尺 寸为工件厚度2%的缺陷一定能检测出来。 特别是对裂纹之类方向性很强的缺陷,由于 其取向和密闭程度的不同，即使底片上显 示的象质计灵敏度很高，有时也有难于检 出甚至完全不能检出的情况,25,三、射线检测工艺,1、射线照相对比度 ，它取决于：、主因对比度-由于不同区域射线强度差异所产生的对比度叫主因对比度。公式为： ，影响因素有：a、由缺陷引起的透照厚度差T；b、射线衰减系数 （取决于射线能量、工件材料密度和原子序数）；c、散射比n。、胶片对比度 ，影响因素有：a、胶片类型（）；b、显影条件（配方、时间、温度、活度和搅动）； c、底片黑

14、度D。,26,2、射线照相不清晰度 ，它取决于： 、几何不清晰度由于射线源都有一定的尺寸，所以照相时工件轮廓和缺陷边缘会在底片上产生半影，这个半影宽度叫做几何不清晰度。公式为 ，影响因素有：a、焦点尺寸df；b、焦点至工件表面距离L1；c、工件表面至胶片距离L2。固有不清晰度，影响因素有：a、射线能量；b、增感屏类型；c、屏-片贴紧程度；d、胶片银胶比。,27,3、射线照相颗粒度取决于：a、胶片类型；b、射线能量；c、显影条件（配方、时间、温度）。 4、几何不清晰度计算：例题：用焦点3mm的X射线机透照厚度为30 mm的平板对接焊缝，焦距600mm , 求几何不清晰度。解：已知 d=3mm,b

15、=30mm,F=600mm代入公式 ：Ug.15(mm),28,5、射线曝光条件包括的内容：X射线机（型号、规格）；射线胶片（型号）； 增感屏（类型、厚度）；焦距（或源到工件表面距离）；管电压； 管电流；曝光时间。 6、曝光曲线是表示工件厚度、管电压和曝光量（管电流曝光时间）之间的关系的曲线。 7、散射线及其控制（P142）：、散射线成因散射线是射线与物质相互作用时发生康普顿效应而产生的能量较低方向改变了的射线。,29,、散射源-射线透照相时，一切受到射线照相射的物体都是散射源，如工件、暗盒、墙壁、地板及空气等都是散射源，其中工件自身是最大的散射源。、散射线的分类-按散射线的方向可分为：a、前

16、散射来自暗盒前方的散射；b、背散射来自暗盒背面的散射；c、侧散射（边蚀散射）-来自工件周围的散射。、散射线的危害散射线会使底片灰雾度增大，影象对比度降低，使影象模糊，底片质量变差。,30,、控制散射线的措施：散射线无法消除，只能采取适当措施减小其影响，主要措施有：a、选择较高的射线能量（小管透照）；b、使用铅增感屏，在暗盒背面垫铅板（吸收背散射）；c、在射线管窗口加铅罩或光阑，减小受照射面积；d、在射线管窗口加滤板，吸收波长较长的射线；e、在工件周围的暗盒上加挡板（减少边蚀影响）；f、采用厚度补偿物（厚度差大的工件）。,31,8、曝光量的修正和计算：（P120-122）、毫安时间修正（互易律）：互易律 例题：管电流毫安，曝光时间分钟可得到满意的射线照片，如果其它条件不变，管电流增加到1毫安，曝光时间应变为多少？解：已知 代入公式：,