射线检测培训.ppt
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1、1射线检测射线检测培训培训2一、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元素的原子互同位素: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。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(容易被氢等容易被氢等轻物质俘获轻物质俘获,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:(P5P5)a a、不
2、可见,沿直线传播,传播速度等于光速;、不可见,沿直线传播,传播速度等于光速;b b、不带电,、不带电,不受电磁场的影响;不受电磁场的影响;c c、能穿透可见光不能穿透的物质;、能穿透可见光不能穿透的物质;d d、穿透、穿透物质过程中,会被物质吸收和散射而发生衰减;物质过程中,会被物质吸收和散射而发生衰减;e e、有反射、折射、有反射、折射、干涉和衍射现象;干涉和衍射现象;f f、有光化学作用,能使胶片感光;、有光化学作用,能使胶片感光;g g、有荧光、有荧光效应,能使某些物质发荧光;效应,能使某些物质发荧光;h h、有生物效应,能杀伤生物细胞、有生物效应,能杀伤生物细胞。34 4、产生、产生X
3、 X射线的条件:(习题射线的条件:(习题P20372P20372)a a、发射电子;、发射电子;b b、使电子聚焦;、使电子聚焦;c c、加速电子;、加速电子;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、连续、连续X X射线和标识射线和标识X X射线的不同之处:(习题射线的不同之处:(习题P20374P20374)a a、连续、连续X X射线是由高速电子与原子核的库仑场作用而产生的;射线是由高速电子与原子核的库仑场作用而产生的;标识标识X X射线是由高速电子与原子核外壳层电子作用而产生的。射线是由高速电子与原子核外壳层电子作用而产生的。b b、连续、
4、连续X X射线是连续谱,其波长呈连续分布;标识射线是连续谱,其波长呈连续分布;标识X X射线是线射线是线状谱,由一个或几个特定的波长组成。状谱,由一个或几个特定的波长组成。c c、连续、连续X X射线的能量(波长)取决于管电压;标识射线的能量(波长)取决于管电压;标识X X射线的能射线的能量(波长)取决于靶材,与管电压无关。量(波长)取决于靶材,与管电压无关。一、射线检测物理基础一、射线检测物理基础46 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:01.101.11.41.410-610-6,VV管电压(管电压(K
5、VKV)由上式可知,高速电子撞击靶时,只有很少的能量转变为由上式可知,高速电子撞击靶时,只有很少的能量转变为X X射线,绝大部分能量都转变为热量。射线,绝大部分能量都转变为热量。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射线的效率。射线的效率。(已知:钨靶(已知:钨靶Z=74Z=74,比例系数,比例系数0=1.20=1.210-6).10-6).解:解:)()(4.120minAKVVZV0%22.225074102.160ZV一、射线检测物理基础一、射线检测物理基础58 8、X X射线和射线和射线的相同和不同之处:(习题射线的相同和不同之处:
6、(习题P20371P20371)a a、相同之处:、相同之处:X X射线和射线和射线都是电磁波,它们具有相同射线都是电磁波,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、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。能使物质电离、使胶片感光、能发生生物效应等。b b、不同之处:、不同之处:、产生机理不同,、产生机理不同,X X射线是高速电子与物质碰撞产生的;射线是高速电子与物质碰撞产生的;而而射线是放射性物质原子核衰变时放射出来的。射线是放射性物质原子核衰变时放射出来的。、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
7、谱;、X X射线的能量取决于管电压,射线的能量取决于管电压,射线的能量取决于放射线的能量取决于放射性同位素的种类;射性同位素的种类;、X X射线的强度随管电压和管电流而变化,射线的强度随管电压和管电流而变化,射线的强射线的强度取决于源的大小,且随时间而不断减弱。度取决于源的大小,且随时间而不断减弱。一、射线检测物理基础一、射线检测物理基础6 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。求活度为天
8、。求活度为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:teNN0693.02/1T2/12.0TTnNnN)(4.572100210028.075600CiNNn一、射线检测物理基础一、射线检测物理基础71010、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、射线与物质的相互作用产生三种效应及其特征:、射线与物质的相互作用产生三种效应及其特征:a a、光电效应光电效应光子与原子的束缚电子作用时光子与原子的束缚电子作用时,光子把全部光子把全部能量转移某个束缚电子,使之发射出去能量转移某个束缚电子,使之发射出去,而光子本身则而光
9、子本身则消失掉,这一过程称为光电效应消失掉,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、康普顿效应、康普顿效应光子将部分能量给予外层电子,变为能光子将部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。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)1.250.660.3650.0720.204半衰期5.3年33年74天130天120天一、射线检测物理基础一、射线检测物理基础8c c、电子对效应:当入射光子的能量大于、电子对效应:当入射光子的能
10、量大于1.02MeV1.02MeV时,受原时,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。电子。1212、“窄束窄束”与与“宽束宽束”,“单色单色”与与“多色多色”:(习题:(习题P37380P37380):):窄束射线窄束射线是指透过物体的射线中只包含一次透射线,不是指透过物体的射线中只包含一次透射线,不包含散射线。包含散射线。宽束射线宽束射线是指透过物体的射线中既包含一次透射线,也是指透过物体的射线中既包含一次透射线,也包含散射线。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。多色射线多色射线由多个
11、波长组成的射线,由连续波长组成的射由多个波长组成的射线,由连续波长组成的射线称为线称为“白色射线白色射线”。一、射线检测物理基础一、射线检测物理基础9 13 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:例题例题:已知某射线源,铅的半价层为: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?TOeII693.02/1T2/10.2TTnIIn一、射线检测物理基础一、射线检测物理基础10)(13
12、3322.4322.421201:)(103331.3321.321101:212:12/120/12/110/100mmTnTnmmTnTnIIIInnnn二十分之一价层十分之一价层由解法一、射线检测物理基础一、射线检测物理基础11)(13231.0320.)(10231.03.210231.03693.0693.020/110/100mmLnTmmLnTIILnTeIITTh得由解法得0.693由T2:h一、射线检测物理基础一、射线检测物理基础12例题:若散射线忽略不计,当透照厚度的增厚量相当于例题:若散射线忽略不计,当透照厚度的增厚量相当于1/21/2半价层时,则胶片接受的照射线量将减小
13、百分之几?半价层时,则胶片接受的照射线量将减小百分之几?30%0.30211211II1III21II2II,则射量为I增厚之后胶片接受的照,的照射量为I解:设增厚前胶片接受0.5n12121n12n1221一、射线检测物理基础一、射线检测物理基础131414、线衰减系数和半价层:、线衰减系数和半价层:其中其中a a、能量越高,波长越短,、能量越高,波长越短,越小,越小,ThTh越大;越大;b b、物质原子序数越大,密度越大,、物质原子序数越大,密度越大,越大,越大,T1/2T1/2越小。越小。c c、对于连续、对于连续X X射线来说,由于在穿透物质过程中,射线来说,由于在穿透物质过程中,平均
14、能量越来越高(波长越来越短),所以平均平均能量越来越高(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。衰减系数越来越小,半价层越来越大。33ZKK一、射线检测物理基础一、射线检测物理基础141515、射线照相法基本原理:(、射线照相法基本原理:(P24P24)射线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。发生强度减弱。强度强度减弱程度取决于物质的衰减系数和穿透厚度。当试件中存减弱程度取决于物质的衰减系数和穿透厚度。当试件中存在缺陷时,由于缺陷使试件厚度发生变化,且构成缺陷的物质在缺陷时,由于缺陷使试件厚度发
15、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。强度就产生了差异。将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,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。黑度变化就可以对试件中缺陷进行判断。一、射线检测物理基础一、射线检测物理
16、基础151616、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;、适用适用材料广泛,:、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。底片可长期保存。缺点缺点:、可检出的最小缺陷(绝对灵敏度)与工件厚度有关,:、可检出的最小缺陷(绝对灵敏度)与工件厚度有关,厚度越大,绝对灵敏度越低;、缺陷检出率与缺陷方向有关,厚度越大,绝对灵敏度越低
17、;、缺陷检出率与缺陷方向有关,对于面状对于面状 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、检验速度慢,检测成本高;、对人体有害,需要进行安全防护。慢,检测成本高;、对人体有害,需要进行安全防护。一、射线检测物理基础一、射线检测物理基础161 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)、阴极、阴极射线管的负电极,由灯丝和阴极头组成。射线管的负电极,由灯丝和阴极头组成。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。、阳极、阳极射线管的正电极,由阳极靶、阳极体和阳极射线管的正电极,由阳极靶、阳极体和阳极罩组成
18、。阳极靶罩组成。阳极靶接受电子轰击,产生接受电子轰击,产生X X射线;阳极体射线;阳极体支撑靶和传热;阳极罩支撑靶和传热;阳极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、玻壳支撑电极和保持射线管的真空度。支撑电极和保持射线管的真空度。二、射线检测设备和器材二、射线检测设备和器材172 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
19、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、强的制循环冷却(循环油外冷、循环水外冷)、强的制循环冷却(循环油外冷、循环水外冷)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)二、射线检测设备和器材二、射线检测设备和器材184 4、X X射线管的焦点:(射线管的焦点:(P34P34)a a、实际焦点、实际焦点阳极靶上受电子轰击的部分。阳极靶上受电子轰击的部分。b b、有效焦点、有效焦点实际焦点在垂直于管轴线方向上的投影。实际焦点在垂直
20、于管轴线方向上的投影。c c、焦点大,利于散热,管电流可以较大;焦点小,散热、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。条件差,管电流不能太大。d d、焦点形状和尺寸取决于灯丝形状和尺寸,圆形和正方、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形焦点尺寸为 a(aa(a为直径或边长为直径或边长);长方形和椭圆形焦点;长方形和椭圆形焦点尺寸为(尺寸为(a a和和b b为边长或轴长)。为边长或轴长)。二、射线检测设备和器材二、射线检测设备和器材195 5、X X射线管的真空度:(射线管的真空度:(P36P36)X X射线管必须在的射线管必须在的10-6mm
21、Hg10-6mmHg的真空度下才能工作。的真空度下才能工作。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。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。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、全波倍压恒直流电路。半波整流电路、全波整流电路、全波倍压恒直流电路。8 8、软、软X X射线机:射线机:X X射线管装
22、有铍窗,额定管电压约射线管装有铍窗,额定管电压约50KVP50KVP左右左右的的X X射线机。射线机。二、射线检测设备和器材二、射线检测设备和器材209 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并联的自耦、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。变压器的电压来实现的。管电压越高,电子运动速度越快,产生的管电压越高,电子运动速度越快,产生的X X射线能量越高,穿透力越大。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、管电流是通过调节灯丝变压器电压从而调节灯
23、丝加热电流来实现的。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/LD=1 L/L0 0=1/10=1/10 D=2 L/LD=2 L/L0 0=1/100=1/100 D=3 D=3 L/LL/L0 0=1/1000 =1/1000 LLLgD0二、射线检测设备和器材二、射线检测设备和器材21例题:按照例题:按照GB3323-87GB3323-87标准规定:标准规定:ABAB级射线照相底片黑度范级射线照相底片黑度范围为围为D=1.2D=1.23.5.3.5.若要求透过底片评定范围内的亮
24、度应不低于若要求透过底片评定范围内的亮度应不低于30cd/m230cd/m2。为满足底片观察要求,观片灯亮度至少应为多少?。为满足底片观察要求,观片灯亮度至少应为多少?解:解:255.300/10103010mcdLLLLLgDDtt由二、射线检测设备和器材二、射线检测设备和器材221111、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)。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)。1212、铅增感屏的作用:(、铅增感屏的作用:(P67P67)a a、增感效应、增感效应
25、增加对胶片的感光作用,缩短曝光时间;增加对胶片的感光作用,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,提高射线照相对吸收波长较长的散射线,提高射线照相对比度。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射线,二次电子和二次射线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。能量很低,极易被胶片吸收,从而增加了对胶片的感光作用。二、射线检测设备和器材二、射线检测设备和器材231414、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:(P70P
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