射线检测培训总复习.ppt
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1、射线检测培训总复习射线检测培训总复习王宝军王宝军1一、射线检测物理基础一、射线检测物理基础 1 1、元素和同位素:、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。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。元素的原子互称同位素。2 2、射线探伤用的射线:、射线探伤用的射线:X X射线、射线、射线射线电磁波;中子射线电磁波;中子射线粒子辐射粒子辐射(容易被氢等轻物质俘获容易被氢等轻物质俘获,而易穿透铅等重金属而易穿透铅等重金属)。3 3、X X射线、射线、射线的性质:(射线的性质
2、:(P5P5)a a、不不可可见见,沿沿直直线线传传播播,传传播播速速度度等等于于光光速速;b b、不不带带电电,不不受受电电磁磁场场的的影影响响;c c、能能穿穿透透可可见见光光不不能能穿穿透透的的物物质质;d d、穿穿透透物物质质过过程程中中,会会被被物物质质吸吸收收和和散散射射而而发发生生衰衰减减;e e、有有反反射射、折折射射、干干涉涉和和衍衍射射现现象象;f f、有有光光化化学学作作用用,能能使使胶胶片片感感光光;g g、有有荧荧光光效效应应,能能使使某某些些物物质质发发荧荧光光;h h、有有生生物物效效应应,能能杀杀伤生物细胞。伤生物细胞。2 4 4、产生、产生X X射线的条件:(
3、习题射线的条件:(习题P20372P20372)a a、发发射射电电子子;b b、使使电电子子聚聚焦焦;c c、加加速速电子;电子;d d、接受电子轰击的靶;、接受电子轰击的靶;e e、有高真空度。、有高真空度。5 5、连连续续X X射射线线和和标标识识X X射射线线的的不不同同之之处处:(习习题题P20374P20374)a a、连连续续X X射射线线是是由由高高速速电电子子与与原原子子核核的的库库仑仑场场作作用用而而产产生生的的;标标识识X X射射线线是是由由高高速速电电子子与与原子核外壳层电子作用而产生的。原子核外壳层电子作用而产生的。b b、连连续续X X射射线线是是连连续续谱谱,其其
4、波波长长呈呈连连续续分分布布;标标识识X X射射线线是是线线状状谱谱,由由一一个个或或几几个个特特定定的的波长组成。波长组成。c c、连连续续X X射射线线的的能能量量(波波长长)取取决决于于管管电电压压;标标识识X X射射线线的的能能量量(波波长长)取取决决于于靶靶材材,与与管电压无关。管电压无关。36 6、连续、连续X X射线的最短波长:射线的最短波长:7 7、X X射线的产生效率:(射线的产生效率:(P6P6)式中:式中:0 01.11.11.4101.410-6-6,V V管电压(管电压(KVKV)由由上上式式可可知知,高高速速电电子子撞撞击击靶靶时时,只只有有很很少少的的能能量量转转
5、变变为为X X射射线线,绝绝大大部部分分能能量量都都转转变为热量。变为热量。例题:求管电压例题:求管电压250KV250KV的的X X射线机辐射连续射线机辐射连续X X射线射线的效率。(已知:钨靶的效率。(已知:钨靶Z=74Z=74,比例系数,比例系数0 0=1.210=1.210-6-6).).解:解:48 8、X X射射线线和和射射线线的的相相同同和和不不同同之之处处:(习习题题P20P20371371)a a、相相同同之之处处:X X射射线线和和射射线线都都是是电电磁磁波波,它它们们具具有有相相同同的的性性质质,如如不不可可见见、依依直直线线传传播播、不不带带电电、能能穿穿透透物物质质、
6、能能使使物物质质电电离离、使使胶胶片片感感光、能发生生物效应等。光、能发生生物效应等。b b、不同之处:、不同之处:、产产生生机机理理不不同同,X X射射线线是是高高速速电电子子与与物物质质碰碰撞撞产产生生的的;而而射射线线是是放放射射性性物物质质原原子子核核衰衰变变时放射出来的。时放射出来的。、X X射线是连续谱,射线是连续谱,射线是线状谱;射线是线状谱;、X X射射线线的的能能量量取取决决于于管管电电压压,射射线线的的能能量取决于放射性同位素的种类;量取决于放射性同位素的种类;、X X射射线线的的强强度度随随管管电电压压和和管管电电流流而而变变化化,射射线线的的强强度度取取决决于于源源的的
7、大大小小,且且随随时时间间而而不不断断减弱减弱。5 9 9、射线的衰变律和半衰期:(射线的衰变律和半衰期:(P8P8)、衰变律:、衰变律:、半衰期:、半衰期:利用半衰期计算任一时刻的源活度:利用半衰期计算任一时刻的源活度:例题:已知例题:已知Ir192Ir192源的半衰期为源的半衰期为7575天。求活度天。求活度为为100Ci100Ci的的Ir192Ir192源两个月后活度为多少?源两个月后活度为多少?解:解:61010、常用常用射线源的能量和半衰期:射线源的能量和半衰期:1111、射射线线与与物物质质的的相相互互作作用用产产生生三三种种效效应应及及其其特特征征:(P1316P1316)a a
8、、光光电电效效应应光光子子与与原原子子的的束束缚缚电电子子作作用用时时,光光子子把把全全部部能能量量转转移移某某个个束束缚缚电电子子,使使之之发发射射出出去去,而而光光子本身则消失掉,这一过程称为光电效应子本身则消失掉,这一过程称为光电效应.光电效应产生光电子、俄歇电子和标识光电效应产生光电子、俄歇电子和标识X X射线。射线。b b、康康普普顿顿效效应应光光子子将将部部分分能能量量给给予予外外层层电电子子,变变为能量较低的方向改变了的散射光子,产生反冲电子。为能量较低的方向改变了的散射光子,产生反冲电子。60Co137Cs192Ir170Tm75Se平均能量(MeV)1.250.660.365
9、0.0720.204半衰期5.3年33年74天130天120天7 c c、电电子子对对效效应应:当当入入射射光光子子的的能能量量大大于于1.02MeV1.02MeV时时,受受原原子子核核库库仑仑场场的的作作用用,光光子子消消失,产生一个正电子和一个负电子。失,产生一个正电子和一个负电子。1212、“窄窄束束”与与“宽宽束束”,“单单色色”与与“多多色色”:(习题:(习题P37380P37380):):窄窄束束射射线线是是指指透透过过物物体体的的射射线线中中只只包包含含一次透射线,不包含散射线。一次透射线,不包含散射线。宽宽束束射射线线是是指指透透过过物物体体的的射射线线中中既既包包含含一次透射
10、线,也包含散射线。一次透射线,也包含散射线。单色射线单色射线由单一波长组成的射线。由单一波长组成的射线。多多色色射射线线由由多多个个波波长长组组成成的的射射线线,由由连连续波长组成的射线称为续波长组成的射线称为“白色射线白色射线”。8 13、单色窄束射线的衰减律和半价层:(单色窄束射线的衰减律和半价层:(P19-21P19-21)衰减律衰减律 :半价层半价层 :利用半价层计算射线强度:利用半价层计算射线强度:例题:已知某射线源,铅的半价层为例题:已知某射线源,铅的半价层为3mm3mm。求铅的。求铅的1/101/10和和1/201/20价层分别是多少?价层分别是多少?91011例题:若散射线忽略
11、不计,当透照厚度的增厚例题:若散射线忽略不计,当透照厚度的增厚量相当于量相当于1/21/2半价层时,则胶片接受的照射线半价层时,则胶片接受的照射线量将减小百分之几?量将减小百分之几?12 1414、线衰减系数和半价层:、线衰减系数和半价层:其中其中 a a、能能量量越越高高,波波长长越越短短,越越小小,T Th h越越大;大;b b、物物质质原原子子序序数数越越大大,密密度度越越大大,越大,越大,T T1/21/2越小。越小。c c、对对于于连连续续X X射射线线来来说说,由由于于在在穿穿透透物物质质过过程程中中,平平均均能能量量越越来来越越高高(波波长长越越来来越越短短),所所以以平平均均衰
12、衰减减系系数数越越来来越越小小,半半价价层层越来越大。越来越大。131515、射线照相法基本原理:(、射线照相法基本原理:(P24P24)射射线线穿穿透透物物体体过过程程中中会会与与物物质质发发生生相相互作用,因吸收和散射而发生强度减弱。互作用,因吸收和散射而发生强度减弱。强强度度减减弱弱程程度度取取决决于于物物质质的的衰衰减减系系数数和和穿穿透透厚厚度度。当当试试件件中中存存在在缺缺陷陷时时,由由于于缺缺陷陷使使试试件件厚厚度度发发生生变变化化,且且构构成成缺缺陷陷的的物物质质的的衰衰减减系系数数与与试试件件不不同同,因因此此透透过过缺缺陷陷部部位位和和完完好好部部位的射线强度就产生了差异。
13、位的射线强度就产生了差异。将将射射线线胶胶片片放放于于试试件件下下曝曝光光,由由于于透透过过缺缺陷陷部部位位和和完完好好部部位位的的射射线线强强度度不不同同,因因而而使使胶胶片片的的感感光光程程度度不不同同,胶胶片片经经处处理理后后,缺缺陷陷部部位位和和完完好好部部位位就就形形成成了了黑黑度度不不同同的的影影象象,依依据据底底片片上上的的黑黑度度变变化化就就可可以以对对试试件件中中缺缺陷陷进进行行判判断。断。14 1616、射线照相法的优缺点:(、射线照相法的优缺点:(P25P25)优点:优点:、可检测出材料内部缺陷;、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适用适用
14、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;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;、缺陷影象直观,定性、定量比较准确;、底片可长期保存。、底片可长期保存。缺点:缺点:、可检出的最小缺陷(绝对灵敏、可检出的最小缺陷(绝对灵敏度)与工件厚度有关,厚度越大,绝对灵敏度越度)与工件厚度有关,厚度越大,绝对灵敏度越低;低;、缺陷检出率与缺陷方向有关,对于面状、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;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;、检验速度慢,检测成本高;、对人体有、对人体有
15、害,需要进行安全防护。害,需要进行安全防护。15二、射线检测设备和器材二、射线检测设备和器材1 1、X X射线管的组成和各部分的作用:(射线管的组成和各部分的作用:(P29P29)、阴阴极极射射线线管管的的负负电电极极,由由灯灯丝丝和和阴阴极头组成。极头组成。灯丝灯丝发射电子;阴极头发射电子;阴极头聚焦电子。聚焦电子。、阳阳极极射射线线管管的的正正电电极极,由由阳阳极极靶靶、阳阳极极体体和和阳阳极极罩罩组组成成。阳阳极极靶靶接接受受电电子子轰轰击击,产产生生X X射射线线;阳阳极极体体支支撑撑靶靶和和传传热热;阳阳极极罩罩吸收二次电子和部分散射线。吸收二次电子和部分散射线。、玻壳、玻壳支撑电极
16、和保持射线管的真空支撑电极和保持射线管的真空度。度。162 2、金属陶瓷管的优点:(、金属陶瓷管的优点:(P39P39)a a、机械强度高,抗震性能好,不易破碎;、机械强度高,抗震性能好,不易破碎;b b、真空度高,电性能好,寿命长;、真空度高,电性能好,寿命长;c c、体积小,重量轻;、体积小,重量轻;d d、易于焊接铍窗,透过的软、易于焊接铍窗,透过的软X X射线较多。射线较多。3 3、X X射线管的冷却方式:(射线管的冷却方式:(P3132P3132)a a、辐射散热式(油浸自冷、气体冷却)、辐射散热式(油浸自冷、气体冷却)b b、强强的的制制循循环环冷冷却却(循循环环油油外外冷冷、循循
17、环环水外冷)水外冷)c c、旋转阳极冷却(医用、旋转阳极冷却(医用X X射线机)射线机)174 4、X X射线管的焦点:(射线管的焦点:(P34P34)a a、实实际际焦焦点点阳阳极极靶靶上上受受电电子子轰轰击击的的部分。部分。b b、有有效效焦焦点点实实际际焦焦点点在在垂垂直直于于管管轴轴线方向上的投影。线方向上的投影。c c、焦焦点点大大,利利于于散散热热,管管电电流流可可以以较较大;焦点小,散热条件差,管电流不能太大。大;焦点小,散热条件差,管电流不能太大。d d、焦焦点点形形状状和和尺尺寸寸取取决决于于灯灯丝丝形形状状和和尺尺寸寸,圆圆形形和和正正方方形形焦焦点点尺尺寸寸为为 a(aa
18、(a为为直直径径或或边边长长);长长方方形形和和椭椭圆圆形形焦焦点点尺尺寸寸为为(a a和和b b为边长或轴长)。为边长或轴长)。185 5、X X射线管的真空度:(射线管的真空度:(P36P36)X X射射线线管管必必须须在在的的1010-6-6mmHgmmHg的的真真空空度度下下才才能能工作。工作。高高真真空空度度的的作作用用一一是是防防止止电电极极材材料料氧氧化化,二是防止气体电离而响电子发射。二是防止气体电离而响电子发射。6 6、X X射线机训机的目的:(习题射线机训机的目的:(习题P38-390P38-390)主要目的是为了提高主要目的是为了提高X X射线管的真空度。射线管的真空度。
19、7 7、X X射线机的高压整流电路:(习题射线机的高压整流电路:(习题P39391P39391)半波整流电路、全波整流电路、全波倍压半波整流电路、全波整流电路、全波倍压恒直流电路。恒直流电路。8 8、软、软X X射线机:射线机:X X射线管装有铍窗,额定管电压约射线管装有铍窗,额定管电压约50KVP50KVP左左右的右的X X射线机。射线机。199 9、X X射线机管电压和管电流:(射线机管电压和管电流:(P4344P4344)、管电压调节是通过调节高压变压器初级线圈、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。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
20、越快,产生的管电压越高,电子运动速度越快,产生的X X射线能射线能量越高,穿透力越大。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、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。灯丝加热电流来实现的。管电流越大,产生的管电流越大,产生的X X射线强度就越大。射线强度就越大。1010、底片黑度:(、底片黑度:(P59P59):):D=1 L/L D=1 L/L0 0=1/10=1/10 D=2 L/LD=2 L/L0 0=1/100=1/100 D=3 L/L D=3 L/L0 0=1/1000 =1/1000 20例题:按照例题:按照GB3323-87GB3323
21、-87标准规定:标准规定:ABAB级射线照级射线照相底片黑度范围为相底片黑度范围为D=1.2D=1.23.5.3.5.若要求透过底若要求透过底片评定范围内的亮度应不低于片评定范围内的亮度应不低于30cd/m30cd/m2 2。为满足。为满足底片观察要求,观片灯亮度至少应为多少?底片观察要求,观片灯亮度至少应为多少?解:解:211111、射线胶片的衬度(梯度、对比度、反差)、射线胶片的衬度(梯度、对比度、反差)(P61P61):):胶片特性曲线上某一点切线的斜率称为胶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)。片的梯度(衬度或反差)。1212、铅增感屏的作用:(、铅增感屏的作用:
22、(P67P67)a a、增感效应、增感效应增加对胶片的感光作用,增加对胶片的感光作用,缩短曝光时间;缩短曝光时间;b b、吸收效应、吸收效应吸收波长较长的散射线,吸收波长较长的散射线,提高射线照相对比度提高射线照相对比度。1313、铅增屏的增感原理:(、铅增屏的增感原理:(P67P67)铅箔屏受射线激发产生二次电子和二次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。胶片吸收,从而增加了对胶片的感光作用。221414、增感屏上的划伤引起的伪缺陷:(、增感屏上的划伤引起的伪缺陷:(P70P70
23、)铅屏表面有划伤时,由于发射二次电子的铅屏表面有划伤时,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,底片上相应上有划伤时,由于增感面积减小,底片上相应部位出现亮线。部位出现亮线。1515、R10 R10系列丝型象质计的公比为系列丝型象质计的公比为1.251.25或或0.80.8,即相邻两根金属丝,粗的(编号小的)直径为即相邻两根金属丝,粗的(编号小的)直径为细(编号大的)的细(编号大的)的1.251.25倍,细的丝径为粗的倍,细的丝径为粗的0.80.8倍。倍。R10R10系列丝型象质计丝径和线号之间的关系列丝型
24、象质计丝径和线号之间的关系是:系是:Z=6-10Lgd Z=6-10Lgd(P71P71)2316、象质计是用来评价底片影像质量象质计是用来评价底片影像质量的,并不代表射线照相可检出的最的,并不代表射线照相可检出的最小缺陷尺寸小缺陷尺寸。例如例如2%2%灵敏度并不意味着工件中尺灵敏度并不意味着工件中尺寸为工件厚度寸为工件厚度2%2%的缺陷一定能检测出来。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特别是对裂纹之类方向性很强的缺陷,由于由于其取向和密闭程度的不同,即使底片上显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,有时也有难于检示的象质计灵敏度很高,有时也有难于检出甚
25、至完全不能检出的情况出甚至完全不能检出的情况24三、射线检测工艺三、射线检测工艺1 1、射线照相对比度、射线照相对比度 ,它取决于:,它取决于:、主因对比度、主因对比度-由于不同区域射线强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。差异所产生的对比度叫主因对比度。公式为:公式为:,影响因素有:,影响因素有:a a、由缺陷引起的透照厚度差、由缺陷引起的透照厚度差TT;b b、射、射线衰减系数线衰减系数 (取决于射线能量、工件材料(取决于射线能量、工件材料密度和原子序数);密度和原子序数);c c、散射比、散射比n n。、胶片对比度、胶片对比度 ,影响因素有:,影响因素有:a a、胶片类
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