射线检测ppt课件.ppt

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1、图2-1 射线的波长分布 2)2)射线射线 射射线线是是一一种种波波长长比比X X射射线线更更短短的的射射线线，波波长长范范围围约约为为0.00030.00030.1 0.1 nmnm（见见图图2-12-1），频频率率范范围围约约为为3 3101012121 110101515MHzMHz。工工业业上上广广泛泛采采用用人人工工同同位位素素产产生生射射线线。由由于于射射线线的的波波长长比比X X射射线线更更短短，所所以以具具有有更更大大的的穿穿透透力力。在在无无损损检检测测中中射线常被用来对厚度较大和大型整体工件进行射线照相。射线常被用来对厚度较大和大型整体工件进行射线照相。3 3）中子射线中子

2、射线中中子子是是构构成成原原子子核核的的基基本本粒粒子子。中中子子射射线线是是由由某某些些物物质质的的原原子子在在裂裂变变过过程程中中逸逸出出高高速速中中子子所所产产生生的的。工工业业上上常常用用人人工工同同位位素素、加加速速器器、反反应应堆堆来来产产生生中中子子射射线线。在在无无损损检检测测中中中中子子射射线线常常被被用用来来对对某某些些特特殊殊部部件件(如如放放射射性性核核燃燃料料元元件件)进进行行射线照相。射线照相。二、X X射线的产生射线的产生X X射射线线是是一一种种波波长长比比紫紫外外线线还还短短的的电电磁磁波波，它它具具有有光光的的特特性性，例例如如具具有有反反射射、折折射射、干

3、干涉涉、衍衍射射、散散射射和和偏偏振振等等现现象象。它能使一些结晶物体发生荧光、气体电离和胶片感光。它能使一些结晶物体发生荧光、气体电离和胶片感光。X X射射线线通通常常是是将将高高速速运运动动的的电电子子作作用用到到金金属属靶靶(一一般般是是重重金金属属)上上而而产产生生的的,见见教教材材p47p47。图图2-22-2是是在在35 35 kVkV的的电电压压下下操操作作时时，钨钨靶靶与与钼钼靶靶产产生生的的典典型型的的X X射射线线谱谱。钨钨靶靶发发射射的的是是连连续续光光谱谱，而而钼钼靶靶除除发发射射连连续续光光谱谱之之外外还还叠叠加加了了两两条条特特征征光光谱谱，称称为为标标识识X X射

4、射线线，即即K K线线和和K K线线。若若要要得得到到钨钨的的K线线和和K线线，则电压必须加到则电压必须加到70 kV以上。以上。图2-2 钨与钼的X射线谱 1 1）连续连续X X射线射线根根据据电电动动力力学学理理论论，具具有有加加速速度度的的带带电电粒粒子子将将产产生生电电磁磁辐辐射射。在在X X射射线线管管中中，高高压压电电场场加加速速了了阴阴极极电电子子，当当具具有有很很大大动动能能的的电电子子达达到到阳阳极极表表面面时时，由由于于猝猝然然停停止止，它它所所具具有有的的动动能能必必定定转转变变为为电电磁磁波波辐辐射射出出去去。由由于于电电子子被被停停止止的的时时间间和和条条件件不不同同

5、，所以所以辐射的电磁波具有连续变化的波长辐射的电磁波具有连续变化的波长。在在任任何何X X射射线线管管中中，只只要要电电压压达达到到一一定定数数值值，连连续续X X射射线线总总是存在的。连续是存在的。连续X X射线具有以下特点：射线具有以下特点：(1)连续连续X射线的波长与阳极的材料无关。射线的波长与阳极的材料无关。(2)连连续续X射射线线的的波波长长在在长长波波方方向向，理理论论上上可可以以扩扩展展到到=；而而在在短短波波方方向向，实实验验证证明明具具有有最最短短波波长长min(见见图图2-2)，且有且有（2-1）式中：式中：U为为X射线管的管电压，单位为射线管的管电压，单位为kV。（3）X

6、射线管的效率为射线管的效率为（2-2）式式中中：P=ZIU2为为连连续续X射射线线的的总总功功率率；P0=IU为为输输入入功功率率；Z为为阳阳极极的的原原子子序序数数；U为为管管电电压压，单单位位为为kV；为为常常数数，约约等等于于1.510-6。(4)(4)X X射射线线管管的的管管电电压压愈愈高高，其其连连续续X X射射线线的的强强度度愈愈大大，而而且且其其最最短短波波长长minmin愈愈向向短短波波方方向向移移动动，如图如图2-3所示。所示。图2-3 不同管电压下钨靶连续X射线 2）标识标识X射线射线根根据据原原子子结结构构理理论论，原原子子吸吸收收能能量量后后将将处处于于受受激激状状态

7、态，受受激激状状态态原原子子是是不不稳稳定定的的，当当它它回回复复到到原原来来的的状状态态时时，将将以以发发射射谱谱线线的的形形式式放放出出能能量量。在在X射射线线管管内内，高高速速运运动动的的电电子子到到达达阳阳极极靶靶时时将将产产生生连连续续X射射线线。如如果果电电子子的的动动能能达达到到相相当当的的数数值值，可可足足以以打打出出靶靶原原子子(通通常常是是重重金金属属原原子子)内内壳壳层层上上的的一一个个电电子子，该该电电子子或或者者处处于于游游离离状状态态，或或者者被被打打到到外外壳壳层层的的某某一一个个位位置置上上。于于是是原原子子的的内内壳壳层层上上有有了了一一个个空空位位，邻邻近近

8、壳壳层层上上的的电电子子便便来来填填空空，这这样样就就发发生生相相邻邻壳壳层层之之间间的的电电子子跃跃迁迁。这这种种跃跃迁迁将将发发射射出出线线状状的的X射射线线。显显然然，这这种种X射射线线与与靶靶金金属属原原子子的的结结构构有有关关，因因此此称称其其为为标标识识X射射线线或或特特征征X射射线线。标标识识X射射线线通通常常频频率率很很高高，波长很短。波长很短。三、三、射线的特性射线的特性 1 具有穿透物质的能力具有穿透物质的能力 2 不带电荷、不受电磁场的作用不带电荷、不受电磁场的作用 3 具有波动性、粒子性，即所谓的二象性具有波动性、粒子性，即所谓的二象性 4 能使某些物质起光化学作用能使

9、某些物质起光化学作用 5 能使气体电离和杀死有生命的细胞能使气体电离和杀死有生命的细胞四、四、射线通过物质的衰减定律射线通过物质的衰减定律1 1）射线与物质的相互作用射线与物质的相互作用射射线线与与物物质质的的相相互互作作用用主主要要有有三三种种过过程程：光光电电效效应应、康康普普顿顿效效应应和和电电子子对对的的产产生生。这这三三种种过过程程的的共共同同点点是是都都产产生生电电子子，然然后后电电离离或或激激发发物物质质中中的的其其他他原原子子；此此外外，还还有有少少量量的的汤汤姆姆森森效效应应。光光电电效效应应和和康康普普顿顿效效应应随随射射线线能能量量的的增增加加而而减减少少，电电子子对对的

10、的产产生生则则随随射射线线能能量量的的增增加加而而增增加加，四四种种效效应应的的共共同同结结果果是是使使射线在透过物质时能量产生衰减射线在透过物质时能量产生衰减。（1 1）光电效应。光电效应。在在普普朗朗克克概概念念中中每每束束射射线线都都具具有有能能量量为为E E=hvhv的的光光子子。光光子子运运动动时时保保持持着着它它的的全全部部动动能能。光光子子能能够够撞撞击击物物质质中中原原子子轨轨道道上上的的电电子子，若若撞撞击击时时光光子子释释放放出出全全部部能能量量，并并将将原原子子电电离离，则则称称为为光光电电效效应应(见见图图2-4)2-4)。光光子子的的一一部部分分能能量量把把电电子子从

11、从原原子子中中逐逐出出去去，剩剩余余的的能能量量则则作作为为电电子子的的动动能能被被带带走走，于于是是该该电电子子可可能能又又在在物物质质中中引引起起新新的的电电离离。当当光光子子的的能能量量低低于于1 1 MeVMeV时时，光光电电效效应应是是极极为为重重要要的的过过程程。另另外外，光光电电效效应应更更容容易易在在原原子子序序数数高高的的物物质质中中产产生生，如如在在铅铅(Z82)中中产产生生光光电电效效应应的的程程度度比比在铜在铜(Z=29)中大得多。中大得多。图2-4 光电效应（2）康康普普顿顿效效应应。在在康康普普顿顿效效应应(见见图图2-5)中中，一一个个光光子子撞撞击击一一个个电电

12、子子时时只只释释放放出出它它的的一一部部分分能能量量，结结果果光光子子的的能能量量减减弱弱并并在在和和射射线线初初始始方方向向成成角角的的方方向向上上散散射射，而而电电子子则则在在和和初初始始方方向向成成角角的的方方向向上上散散射射。这这一一过过程程同同样样服服从从能能量量守守恒恒定定律律，即即电电子子所所具具有有的的动动能能为为入入射射光光子子和和散散射射光光子子的的能能量量之之差差，最最后电子在物质中因电离原子而损失其能量。后电子在物质中因电离原子而损失其能量。在在绝绝大大多多数数的的轻轻金金属属中中，射射线线的的能能量量大大约约在在0.23 MeV范范围围时时，康康普普顿顿效效应应是是极

13、极为为重重要要的的效效应应。康康普普顿顿效效应应随随着着射射线线能能量量的的增增加加而而减减小小，其其大大小小也也取取决决于于物物质质中中原原子子的的电电子子数数。在在中中等等原原子子序序数数的的物物质质中中，射射线线的的衰衰减减主主要要是是由由康康普普顿顿效效应应引引起起，在射线防护时主要侧重于康普顿效应。在射线防护时主要侧重于康普顿效应。图2-5 康普顿效应（3 3）电子对的产生。电子对的产生。一一个个具具有有足足够够能能量量的的光光子子释释放放出出它它的的全全部部动动能能而而形形成成具具有有同同样样能能量量的的一一个个负负电电子子和和一一个个正正电电子子，这这样样的的过过程程称称为为电电

14、子子对对的的产产生生。产产生生电电子子对对所所需需的的最最小小能能量量为为0.51 0.51 MeVMeV，所所以以光子能量光子能量hv必须大于等于必须大于等于1.02 MeV，如图如图2-6所示。所示。图2-6 电子对的产生和消失 光光子子的的能能量量一一部部分分用用于于产产生生电电子子对对，一一部部分分传传递递给给电电子子和和正正电电子子作作为为动动能能，另另一一部部分分能能量量传传给给原原子子核核。在在物物质质中中负负电电子子和和正正电电子子都都是是通通过过原原子子的的电电离离而而损损失失动动能能，在在消消失失过过程程中中正正电电子子和和物物质质中中的的负负电电子子相相作作用用成成为为能

15、能量量各各为为0.51 0.51 MeVMeV的的两两个个光光子子，它它们们在在物物质质中中又又可可以以通通过过光光电电效效应应和和康康普普顿顿效效应应进一步相互作用。进一步相互作用。由由于于产产生生电电子子对对的的能能量量条条件件要要求求不不小小于于1.02 1.02 MeVMeV，所所以以电电子子对对的的产产生生只只有有在在高高能能射射线线中中才才是是重重要要的的过过程程。该该过过程程正正比比于于吸吸收收体体的的原原子子序序数数的的平平方方，所所以以高高原原子子序序数数的的物物质质电电子子对对的产生也是重要的过程。的产生也是重要的过程。（4 4）汤姆森效应。汤姆森效应。射射线线与与物物质质

16、中中带带电电粒粒子子相相互互作作用用，产产生生与与入入射射波波长长相相同同的的散散射射线线的的现现象象叫叫做做汤汤姆姆森森效效应应。这这种种散散射射线线可可以以产产生生干干涉涉，能量衰减十分微小，能量衰减十分微小，如图如图2-7所示。所示。图2-7 汤姆森效应 2 2）射线的衰减定律和衰减曲线射线的衰减定律和衰减曲线射射线线的的衰衰减减是是由由于于射射线线光光子子与与物物体体相相互互作作用用产产生生光光电电效效应应、康康普普顿顿效效应应、汤汤姆姆森森效效应应或或电电子子对对的的产产生生，使使射射线线被被吸吸收收和和散散射射而而引引起起的的。由由此此可可知知，物物质质愈愈厚厚，则则射射线线穿穿透

17、透时时的的衰衰减减程程度度也愈大。也愈大。射射线线衰衰减减的的程程度度不不仅仅与与透透过过物物质质的的厚厚度度有有关关，而而且且还还与与射射线线的的性性质质(波波长长)、物物体体的的性性质质(密密度度和和原原子子序序数数)有有关关。一一般般来来讲讲，射射线线的的波波长长愈愈小小，衰衰减减愈愈小小；物物质质的的密密度度及及原原子子序序数数愈愈大大，衰衰减减也也愈愈大大。但但它它们们之之间间的的关关系系并并不不是是简简单单的的直直线线关关系系，而而是成指数关系的衰减，是成指数关系的衰减，如图如图2-82-8所示。所示。图2-8 宽束射线的衰减曲线设设入入射射线线的的初初始始强强度度为为I0，通通过

18、过物物质质的的厚厚度度为为d，射射线线能能量的线衰减系数为量的线衰减系数为，那么射线在透过物质以后的强度那么射线在透过物质以后的强度Id为为（2-3）因因为为射射线线的的衰衰减减包包括括吸吸收收和和散散射射，所所以以射射线线的的衰衰减减系系数数是吸收系数是吸收系数和散射系数和散射系数之和，即之和，即=+。由由于于物物质质密密度度愈愈大大，射射线线在在物物质质中中传传播播时时碰碰到到的的原原子子也也愈愈多多，因因而而射射线线衰衰减减也也愈愈大大。为为便便于于比比较较起起见见，通通常常采采用用质质量量衰衰减系数，即减系数，即（2-4）式中：式中：为物质的密度；为物质的密度；为质量吸收系数；为质量吸

19、收系数；/为质量散射系数。为质量散射系数。射线的质量吸收系数和散射系数表示如下：射线的质量吸收系数和散射系数表示如下：（2-5）（2-6）式中：式中：C为常数；为常数；A为元素的质量数；为元素的质量数；Z为元素的原子序数；为元素的原子序数；为射线的波长。为射线的波长。当当低低能能射射线线透透过过重重元元素素(轻轻元元素素和和波波长长很很短短的的射射线线除除外外)物物质质时时，射射线线的的衰衰减减主主要要表表现现为为吸吸收收，由由射射线线散散射射所所引引起起的的衰衰减减可忽略不计，可忽略不计，则则（2-7）2.2 射线检测的基本原理和方法射线检测的基本原理和方法一、一、射线检测的基本原理射线检测

20、的基本原理射射线线检检测测是是利利用用射射线线通通过过物物质质衰衰减减程程度度与与被被通通过过部部位位的的材材质质、厚厚度度和和缺缺陷陷的的性性质质有有关关的的特特性性，使使胶胶片片感感光光成成黑黑度度不不同同的的图图像像来来实实现现的的，如如图图2-9所所示示。当当一一束束强强度度为为I0的的射射线线平平行行通通过过被被检检测测试试件件(厚厚度度为为d)后后，其其强强度度Id由由式式（2-3）表表示示。若被测试件表面有高度为若被测试件表面有高度为h的凸起时，则的凸起时，则射线强度将衰减为射线强度将衰减为(2-8)又又如如在在被被测测试试件件内内，有有一一个个厚厚度度为为x、吸吸收收系系数数为

21、为的的某某种缺陷，种缺陷，则射线通过后，强度衰减为则射线通过后，强度衰减为(2-9)若若有有缺缺陷陷的的吸吸收收系系数数小小于于被被测测试试件件本本身身的的线线吸吸收收系系数数，则则IxIdIh，于于是是，在在被被检检测测试试件件的的另另一一面面就就形形成成一一幅幅射射线线强强度度不不均均匀匀的的分分布布图图。通通过过一一定定方方式式将将这这种种不不均均匀匀的的射射线线强强度度进进行行照照相相或或转转变变为为电电信信号号指指示示、记记录录或或显显示示，就就可可以以评评定定被被检检测测试试件件的内部质量，达到无损检测的目的。的内部质量，达到无损检测的目的。图2-9X射线检测原理 二、二、射线检测

22、方法射线检测方法 目目前前工工业业上上主主要要有有照照相相法法、电电离离检检测测法法、荧荧光光屏屏直直接接观观察察法、电视观察法等。法、电视观察法等。射射线线检检测测常常用用的的方方法法是是照照相相法法，即即利利用用射射线线感感光光材材料料(通通常常用用射射线线胶胶片片)，放放在在被被透透照照试试件件的的背背面面接接受受透透过过试试件件后后的的射射线线，如如图图2-102-10所所示示。胶胶片片曝曝光光后后经经暗暗室室处处理理，就就会会显显示示出出物物体体的的结结构构图图像像。根根据据胶胶片片上上影影像像的的形形状状及及其其黑黑度度的的不不均均匀匀程程度度，就就可可以以评评定定被被检检测测试试

23、件件中中有有无无缺缺陷陷及及缺缺陷陷的的性性质质、形形状状、大大小小和和位位置置。此此法法的的优优点点是是灵灵敏敏度度高高、直直观观可可靠靠、重重复复性性好好，是是射射线线检检测测法法中中应应用用最最广广泛泛的的一一种种常常规规方方法法。由由于于生生产产和和科科研研的的需需要要，还还可可用用放放大大照照相相法法和和闪闪光光照照相相法法以以弥弥补补其其不不足足。放大照放大照相可以检测出材料中的微小缺陷。相可以检测出材料中的微小缺陷。图2-10 X射线照相原理示意图 二、二、射线检测方法射线检测方法 电离检测法、荧光屏直接观察法、电视观察法见教材电离检测法、荧光屏直接观察法、电视观察法见教材一、判

24、断：n 射线和射线虽然有很强的穿透能力，但由于对人体辐射伤害太大，所以一般不用于工业探伤。（）n射线能量越高，传播速度越快，例如射线比X射线传播快（）nX射线或射线是以光速传播的微小的物质粒子。（）n如果母材的密度比缺陷的密度大一倍，而母材的原子序数比缺陷的原子序数小一半时，缺陷在底片上所成的象是白斑。（）n标识X射线具有高能量，那是由于高速电子同靶原子核相碰撞的结果。（）n连续X射线是高速电子同靶原子的轨道电子相碰撞的结果（）nX射线的波长与管电压有关。（）nX射线机产生X射线的效率比较高，大约有95%的电能转化为X射线的能量。（）nX射线的强度不仅取决于X射线机的管电流而且还取决于X射线机

25、的管电压。（）n与Co60相对，Cs137发出的射线能量较低，半衰期较短。n标识X射线的能量与管电压、管电流均无关，仅取决于靶材料。（）nX射线与射线的基本区别是后者具有高能量，可以穿透较厚物质。（）nX光管的有效焦点总是小于实际焦点。（）nX射线机中的焦点尺寸，应尽可能大，这样发射的X射线能量大，同时也可防止靶过份受热。（）n所谓“管电流”就是流过X射线管灯丝的电流。（）计算：1.透过厚铝板后的平行窄束X射线强度为400mR/h，在此铝板上另加20mm厚的铝板，则透射线强度为200mR/h，如再加10mm厚的铝板;则透射线强度为多少？（141.1mR/h）问答：1.X射线和射线有哪些不同点？

26、2.产生X射线需要哪些条件？2.3 射线照相检测技术射线照相检测技术一、一、照相法的灵敏度和透度计照相法的灵敏度和透度计1）灵敏度灵敏度 灵灵敏敏度度是是指指发发现现缺缺陷陷的的能能力力，也也是是检检测测质质量量的的标标志志。通通常常用用两两种种方方式式表表示示：一一是是绝绝对对灵灵敏敏度度，是是指指在在射射线线胶胶片片上上能能发发现现被被检检测测试试件件中中与与射射线线平平行行方方向向的的最最小小缺缺陷陷尺尺寸寸；二二是是相相对对灵灵敏敏度度，是是指指在在射射线线胶胶片片上上能能发发现现被被检检测测试试件件中中与与射射线线平平行行方方向向的的最最小小缺缺陷陷尺尺寸寸占占试试件件厚厚度度的的百

27、百分分数数。若若以以d表表示示为为被被检检测测试试件件的材料厚度，的材料厚度，x为缺陷尺寸，则其相对灵敏度为为缺陷尺寸，则其相对灵敏度为（2-10）2 2）透度计透度计 透透度度计计又又称称像像质质指指示示器器。在在透透视视照照相相中中，要要评评定定缺缺陷陷的的实实际际尺尺寸寸是是困困难难的的，因因此此，要要用用透透度度计计来来做做参参考考比比较较。同同时时，还还可可以以用用透透度度计计来来鉴鉴定定照照片片的的质质量量和和作作为为改改进进透透照照工工艺艺的的依依据据。透透度度计计要要用用与与被被透透照照工工件件材材质质吸吸收收系系数数相相同同或或相相近近的的材材料料制制成成。常用的透度计主要有

28、两种。常用的透度计主要有两种。（1 1）槽式透度计。槽式透度计。槽槽式式透透度度计计的的基基本本设设计计是是在在平平板板上上加加工工出出一一系系列列的的矩矩形形槽槽，其其规规格格尺尺寸寸如如图图2-112-11所所示示。对对不不同同厚厚度度的的工工件件照照相相，可可分分别别采采用不同型号的透度计。用不同型号的透度计。图2-11 槽式透度计示意图(2)金属丝透度计。金属丝透度计。金金属属丝丝透透度度计计是是以以一一套套（711根根）不不同同直直径径（0.14.0 mm）的的金金属属丝丝均均匀匀排排列列，粘粘合合于于两两层层塑塑料料或或薄薄橡橡皮皮中中间间而而构构成成的的。为为区区别别透透度度计计

29、型型号号，在在金金属属丝丝两两端端摆摆上上与与号号数数对对应应的的铅铅字字或或铅铅点点。金金属属丝丝一一般般分分为为两两类类，透透照照钢钢材材时时用用钢钢丝丝透透度度计计，透透照照铝铝合合金金或或镁镁合合金金时时用用铝铝丝丝透透度度计计。图图2-12为为金金属属丝丝透透度度计计的结构示意图的结构示意图(图中图中JB表示表示“机械工业部标准机械工业部标准”)。常用像质计有I型（17）、II型（612）、III型（1016）图2-12 金属丝透度计示意图 使用金属丝透度计时，应将其置于被透照工件的表面，并使用金属丝透度计时，应将其置于被透照工件的表面，并应使金属丝直径小的一侧远离射线束中心。这样可

30、保证整个被应使金属丝直径小的一侧远离射线束中心。这样可保证整个被透照区的灵敏度达到如下计算数值：透照区的灵敏度达到如下计算数值：（2-11）式中：式中：为观察到的最小金属丝直径；为观察到的最小金属丝直径；d为被透照工件部位的为被透照工件部位的总厚度。总厚度。像质指数像质计的影像2.增感屏及增感方式的选择增感屏及增感方式的选择由由于于X射射线线和和射射线线波波长长短短、硬硬度度大大，对对胶胶片片的的感感光光效效应应差差，一一般般透透过过胶胶片片的的射射线线，大大约约只只有有1左左右右能能激激发发胶胶片片中中的的银银盐盐微微粒粒感感光光。为为了了增增加加胶胶片片的的感感光光速速度度，利利用用某某些

31、些增增感感物物质质在在射射线线作作用用下下能能激激发发出出荧荧光光或或产产生生次次级级射射线线，从从而而加加强强对对胶胶片片的的感感光光作作用用。在在射射线线透透视视照照相相中中，所所用用的的增增感感物物质质称称为为增增感感屏屏，其其增感系数为增感系数为（2-12）1）荧光增感屏荧光增感屏荧荧光光增增感感屏屏是是利利用用荧荧光光物物质质被被射射线线激激发发产产生生荧荧光光实实现现增增感感作作用用的的，其其结结构构如如图图2-13所所示示。它它是是将将荧荧光光物物质质均均匀匀地地涂涂布布在在质质地地均均匀匀而而光光滑滑的的支支撑撑物物(硬硬纸纸或或塑塑料料薄薄板板等等)上上，再再覆覆盖盖一一层层

32、薄薄的透明保护层组合而成的。薄薄的透明保护层组合而成的。图2-13 荧光增感屏构造示意图 2）金属增感屏金属增感屏金金属属增增感感屏屏在在受受射射线线照照射射时时产产生生射射线线和和二二次次标标识识X射射线线对对胶胶片片起起感感光光作作用用。其其增增感感较较小小，一一般般只只有有27倍倍。金金属属屏屏的的增增感感特特性性通通常常是是，原原子子序序数数增增加加，增增感感系系数数上上升升，辐辐射射波波长长愈愈短短，增增感感作作用用越越显显著著。但但是是原原子子序序数数越越大大，激激发发能能量量也也要要相相应应提提高高，如如果果射射线线能能量量不不能能使使金金属属屏屏的的原原子子电电离离或或激激发发

33、，则则不不起起增增感感作作用用，相相反反还还会会吸吸收收一一部部分分软软射射线线。如如铅铅增增感感屏屏，当当管管电电压压低低于于80 kV时时，则则基基本本上上无无增增感感作作用用。在在生生产产实实践践中中，多多采采用用铅铅、锡锡等等原原子子序序数数较较高高的的材材料料作作金金属属增增感感屏屏，因因为为铅铅的压延性好，吸收散射线的能力强。的压延性好，吸收散射线的能力强。3 3）金属荧光增感屏金属荧光增感屏金金属属荧荧光光增增感感屏屏是是在在铅铅箔箔上上涂涂一一层层荧荧光光物物质质组组合合而而成成的的，其其结结构构如如图图2-142-14所所示示。它它具具有有荧荧光光增增感感的的高高增增感感系系

34、数数，又又有有吸收散射线的作用。吸收散射线的作用。图2-14 金属荧光增感屏结构示意图 4）增感方式的选择增感方式的选择 增增感感方方式式的的选选择择通通常常考考虑虑三三方方面面的的因因素素：产产品品设设计计对对检检测测的要求、射线能量和胶片类型。的要求、射线能量和胶片类型。三、三、曝光参数的选择曝光参数的选择 1）射线的强度射线的强度射射线线强强度度是是指指射射线线的的穿穿透透力力，由由射射线线的的波波长长决决定定。波波长长越越短短强强度度越越大大，则则穿穿透透力力就就越越强强，对对某某一一物物质质即即具具有有较较小小的的吸吸收收系系数数。X射射线线波波长长的的长长短短由由管管电电压压所所决

35、决定定，管管电电压压愈愈高高，波波长长愈愈短短。射射线线强强度度对对透透照照胶胶片片影影像像的的质质量量有有很很大大关关系系。因因此此，选选择择射射线线的的强强度度尤尤为为重重要要。例例如如：当当一一束束强强度度为为I0的的射射线线，通通过过被被透透照照厚厚度度为为d的的物物体体后后，其其强强度度将将衰衰减减为为Id(由由公公式式（2-3）描描述述)；通通过过一一厚厚度度为为x的的缺缺陷陷后后，其其强强度度为为Ix(由由公公式式（2-9）描述描述)。IxId称为对比度或主因衬度称为对比度或主因衬度，即即（2-13）假设缺陷内为空气，则假设缺陷内为空气，则可忽略不计。因而可忽略不计。因而（2-1

36、4）在在工工业业射射线线透透照照中中，总总是是希希望望胶胶片片上上的的影影像像衬衬度度尽尽可可能能高高，以以保保证证检检测测质质量量。因因此此，射射线线硬硬度度尽尽可可能能选选软软些些。但但是是，如如果果希望在材料的厚薄相邻部分一次曝光，则要选用较硬的射线。希望在材料的厚薄相邻部分一次曝光，则要选用较硬的射线。为为了了提提高高某某些些低低原原子子序序数数、低低密密度度和和薄薄壁壁材材料料的的检检测测灵灵敏敏度度，应应采采用用软软射射线线，即即低低能能X射射线线照照相相法法。通通常常将将60150 kV定为中等硬度定为中等硬度X射线，射线，60 kV以下定为软以下定为软X射线。射线。2）射线的曝

37、光量射线的曝光量 射射线线的的曝曝光光量量通通常常以以射射线线强强度度I和和时时间间t的的乘乘积积表表示示，即即 E=It，E的的单单位位为为mCih(毫毫居居里里小小时时)。对对X射射线线来来说说，当当管管压压一一定定时时，其其强强度度与与管管电电流流成成正正比比。因因此此X射射线线的的曝曝光光量量通通常常用用管电流管电流i和时间和时间t的乘积来表示，即的乘积来表示，即 E=it(2-15)其单位为其单位为mAmin(毫安毫安分分)或或mAs(毫安毫安秒秒)。在一定范围内，如果在一定范围内，如果E为常数，则为常数，则i与与t存在反比关系：存在反比关系：E=i1t1=i2t2(2-16)一一般

38、般在在选选用用管管电电流流和和曝曝光光时时间间时时，在在射射线线设设备备允允许许范范围围内内，管管电电流流总总是是取取得得大大些些，以以缩缩短短曝曝光光时时间间并并减减少少散散射射线线的的影影响响。此此外外，X X射射线线从从窗窗口口呈呈直直线线锥锥体体辐辐射射，在在空空间间各各点点的的分分布布强强度度与与该点到焦点的距离平方成反比该点到焦点的距离平方成反比(见图见图2-15)2-15)。即。即（2-17）图2-15 曝光距离与射线强度的关系 3 3）射线照相对比度）射线照相对比度射线照片上影像的质量由射线照片上影像的质量由对比度、不清晰度、颗粒度决对比度、不清晰度、颗粒度决定。影像的对比度是

39、指射线照片上两个相邻区域的黑度差。定。影像的对比度是指射线照片上两个相邻区域的黑度差。如果两个区域的黑度分别为如果两个区域的黑度分别为D D1 1、D D2 2，则它们的对比度为：则它们的对比度为：D D=D D1 1-D D2 2 。影像的对比度影像的对比度决定了在射线透照方向上可识别的决定了在射线透照方向上可识别的细节，细节，影像的不清晰度影像的不清晰度决定了在垂直于射线透照方向上可识决定了在垂直于射线透照方向上可识别的细节尺寸，别的细节尺寸，影像的颗粒度影像的颗粒度决定了影像可记录的细节最小决定了影像可记录的细节最小尺寸。尺寸。思考：思考：D=G（lgE2-lgE1）=？G为衬度系数为衬

40、度系数 1.窄束、单色射线窄束、单色射线 2.宽束射线宽束射线4)4)焦距的选择焦距的选择焦焦距距是是指指从从放放射射源源(焦焦点点)至至胶胶片片的的距距离离。焦焦距距选选择择与与射射线线源源的的几几何何尺尺寸寸和和试试件件厚厚度度有有关关。由由于于射射线线源源有有一一定定的的几几何何尺尺寸寸，从从而而产产生生几几何何不不清清晰晰度度U Ug g，如如图图2-162-16所所示示。由由相相似似三三角角形形关关系系，可以求出：可以求出：（2-18）式中：式中：为射线源的几何尺寸；为射线源的几何尺寸；F F为焦点至胶片的距离；为焦点至胶片的距离；a a为焦为焦点至缺陷的距离；点至缺陷的距离；b b

41、为缺陷至胶片的距离。为缺陷至胶片的距离。为了减小几何不清晰度，胶片都应尽可能紧靠试件，焦距越大为了减小几何不清晰度，胶片都应尽可能紧靠试件，焦距越大越好。但焦距增大，使曝光时间急剧增加或者提高越好。但焦距增大，使曝光时间急剧增加或者提高X X射线管电射线管电压。为了保证底片的影像质量和缩短曝光时间，在满足几何不压。为了保证底片的影像质量和缩短曝光时间，在满足几何不清晰度要求下，焦距应尽可能减小。清晰度要求下，焦距应尽可能减小。图2-16 透照影像几何不清晰度 5)曝光曲线曝光曲线 1.不同管电压下，材料厚度与曝光量的关系曲线，不同管电压下，材料厚度与曝光量的关系曲线，材料厚材料厚度度d与曝光量

42、与曝光量x的关系为：的关系为：（2-19）式中：式中：为吸收系数；为常数。为吸收系数；为常数。x x与与d d呈线性关系。若以呈线性关系。若以x x为纵为纵轴，轴，d d为横轴，当焦距一定时，则给定一个厚度为横轴，当焦距一定时，则给定一个厚度d d，对应于某一对应于某一管电压可以求得一个管电压可以求得一个x x值。用各种不同的电压试验时，就可以值。用各种不同的电压试验时，就可以得出一组斜率逐渐变化的曲线，如图得出一组斜率逐渐变化的曲线，如图2-172-17所示。所示。图2-17 材料厚度与曝光量的关系曲线 2.2.不同焦距下，材料厚度与管电压的关系曲线。不同焦距下，材料厚度与管电压的关系曲线。

43、根据式根据式(2-19)(2-19)，由于底片黑度要求一定，所以，由于底片黑度要求一定，所以x x为一常数，如果被透为一常数，如果被透照的材料固定，则照的材料固定，则d d增大时增大时必须减小。根据式（必须减小。根据式（2-12-1）和式）和式（2-72-7）知，所以管电压要相应增大。）知，所以管电压要相应增大。（2-20）若若以以材材料料厚厚度度d为为横横轴轴，管管电电压压U为为纵纵轴轴，则则在在一一定定焦焦距距下下的的厚厚度度所所对对应应的的管管电电压压可可以以连连成成一一条条曲曲线线。以以不不同同的的焦焦距距试试验验时时，就可得到一组曲线，就可得到一组曲线，如图如图2-18所示。所示。图

44、2-18 材料厚度与管电压的关系曲线 3.等效系数等效系数两两块块不不同同厚厚度度的的不不同同材材料料在在入入射射强强度度为为I0的的射射线线源源照照射射下下，若若得得到到相相同同的的出出射射强强度度Ix，则则称称二二者者为为“等等效效”。它它们们的的厚厚度度之之比比称称为为材材料料的的“等等效效系系数数”。根根据据等等效效系系数数的的定定义义，可可以以从从一一条条常常用用材材料料的的曝曝光光曲曲线线上上查查出出另另一一种种材材料料的的等等效效厚厚度度所所对对应应的管电压。的管电压。一、判断：铅增感屏除有增感作用外，还有减少散射线的作用，因此在射线能穿透的前提下，应尽量选用较厚的铅屏。（）透照

45、不锈钢焊缝，可以使用碳素钢丝象质计。（）透照钛焊缝，必须使用钛金属丝象质计。（）n因为铅箔增感屏的增感系数高于荧光增感屏，所以得到广泛使用。（）二、单选：1.平板焊缝照相时，下面四种关于象质计摆放的叙述，唯一正确的摆放位置是（）A.近胶片一侧的工件表面，并应靠近胶片端头；B.近射源一侧工件表面，金属丝垂直焊缝，并位于工件中部；C.近胶片一侧的工件表面，并应处在有效照相范围一端的焊缝上，金属丝垂直于焊缝，细丝在外；D.近射源一侧有效照相范围一端的焊缝上，金属丝垂直于焊缝，细丝在外。2.X光射线机级数性能指标中，焦点尺寸是一项重要指标，焦点尺寸指的是（）A 靶的几何尺寸B 电子流的直径C 实际焦点

46、尺寸D 有效焦点尺寸3.表示工件厚度、千伏和曝光量之间关系的曲线叫做（）A 曝光曲线B 特性曲线C 黑度和曝光量曲线D 千伏和曝光量曲线4.射线检测中屏蔽散射线的方法是（）A 铅箔增感屏和铅罩B 滤板和光栅C 暗盒底部铅板D 以上全是5.射线检测中，通常所说X射线的曝光量是指（）A 管电压和曝光时间的乘积B 管电压和管电流的乘积C 管电流和曝光时间的乘积D 管电流和管电压、曝光时间的乘积6.如果在焊缝中有一条裂纹，其方向与焊缝表面垂直，为获得清晰缺陷图像，透照时X射线的穿透方向与裂纹的方向必需（）A 垂直B 平行C 交叉D 成45度角倾斜7.透照工件时一般在暗盒后面放张铅板，作用是（）A 起增

47、感作用B 防背散射线影响C 防止内部散射线影响D 以上都不对8.射线透照的几何不清晰度（）A 与工件厚度成正比，与焦点尺寸成反比B 与工件后厚度成反比，与焦点尺寸成反比C 与焦点尺寸成正比，与焦距成反比D 与焦点尺寸成反比，与焦距成正比三、问答1.象质计有哪几种类型，中国和美国各采用哪种象质计？象质计有哪几种类型，中国和美国各采用哪种象质计？答：答：象质计的主要类型有：丝型、平板孔型、阶梯孔型，其中丝型使用最广泛，平板孔型主要在美国应用，阶梯孔型主要在欧洲地区应用。中国使用的象质计是丝型象质计，美国则同时使用丝型象质计和平板孔型象质计。2.金属增感屏有哪些作用，哪些金属材料可用作增感屏？金属增

48、感屏有哪些作用，哪些金属材料可用作增感屏？答：答：金属增感屏除了具有增加感光的作用外，还具有减小散射线的作用。金属增感屏最常用的材料是铅，在高能射线照相中还采用铅、钽、钨等材料制作的增感屏。3.何谓几何不清晰度？其主要影响因素有哪些？何谓几何不清晰度？其主要影响因素有哪些？答：答：由于射线源具有一定尺寸。所以照相时工件轮廓或缺陷边缘都会在底片上产生半影。这个半影宽度便是几何不清晰度Ug，Ug的最大值发生在远离胶片的工件表面。Ug值与射源尺寸和缺陷位置或工件表面至胶片距离成正比，与射源至工件表面距离成反比。2.4 常见缺陷及其影像特征常见缺陷及其影像特征 一、一、焊件中常见的缺陷焊件中常见的缺陷

49、1）裂纹裂纹 裂裂纹纹主主要要是是在在熔熔焊焊冷冷却却时时因因热热应应力力和和相相变变应应力力而而产产生生的的，也也有有在在校校正正和和疲疲劳劳过过程程中中产产生生的的，是是危危险险性性最最大大的的一一种种缺缺陷陷。裂裂纹纹影影像像较较难难辨辨认认。因因为为断断裂裂宽宽度度、裂裂纹纹取取向向、断断裂裂深深度度不不同同，使使其其影影像像有有的的较较清清晰晰，有有的的模模糊糊不不清清。常常见见的的有有纵纵向向裂裂纹纹、横横向裂纹和弧坑裂纹，向裂纹和弧坑裂纹，分布在焊缝上或热影响区。分布在焊缝上或热影响区。图2-19 焊缝裂纹照片2 2）未焊透未焊透未未焊焊透透是是熔熔焊焊金金属属与与基基体体材材料

50、料没没有有熔熔合合为为一一体体且且有有一一定定间间隙隙的的一一种种缺缺陷陷。在在胶胶片片上上的的影影像像特特征征是是连连续续或或断断续续的的黑黑线线，黑黑线线的的位位置置与与两两基基体体材材料料相相对对接接的的位位置置间间隙隙一一致致。图图2-20是是对接焊缝的未焊透照片。对接焊缝的未焊透照片。图2-20 对接焊缝未焊透照片 3 3）气孔气孔 气气孔孔是是在在熔熔焊焊时时部部分分空空气气停停留留在在金金属属内内部部而而形形成成的的缺缺陷陷。气气孔孔在在底底片片上上的的影影像像一一般般呈呈圆圆形形或或椭椭圆圆形形，也也有有不不规规则则形形状状的的，以以单单个个、多多个个密密集集或或链链状状的的形