脈沖X射線攝影第1頁/共19頁脈沖X射線攝影很多高速現象伴隨很強的閃光和煙霧，有些現象發(fā)生在不透明物體內部。X射線能穿透物體、排除光和煙霧，發(fā)現物體內部的密度變化和內在物的形狀、位置等，是瞬態(tài)實驗的重要手段。第2頁/共19頁早期的X射線管第3頁/共19頁X射線的性質不可見波長范圍：0.04-1000埃通常X射線束包括多種波長，頻率高的穿透力強。大致分軟、硬兩種，硬的穿透力強。提高穿透力的方法是：提高電極間電壓；用高原子序數的靶板；在射線束中放置濾波板。濾波板的原子序數愈高，板愈厚所得X射線愈硬。X射線的強度I是指射線束中某點在單位時間內發(fā)出的輻射量，輻射量單位：倫琴（標準狀態(tài)下使1毫升空氣產生1個靜電單位的離子的射線輻射量）強度單位：倫琴/分常以放射率表示。第4頁/共19頁X射線的性質強度I與管電流i、極間電壓V的關系：X射線沿直線傳播，傳播速度與光速相同，能使膠片感光，能使某些晶體發(fā)出熒光，但不能用透鏡聚光。X射線有電離作用，但本身呈電中性，不受電場與磁場的作用。第5頁/共19頁脈沖X射線攝影對射線源的要求管電流膠片的密度：D=I?t由于?t小，因此要求強度（I）高?？赏ㄟ^提高管電流i和極間電壓V。但V的改變同時改變了硬度，因此一般采取提高管電流的方法。正常的爆光量需要i?t為10－3安培秒，當高速現象的速度102－104米/秒時，?t為10－7－10－8秒，所以管電流為104－105安培。通常的X射線管應用熱發(fā)射電子源，總電流為毫安量級，不能滿足要求。必須采用冷陰極場致發(fā)射二極管。第6頁/共19頁陽極尺寸X射線攝影是點光源投影，圍繞物體的輪廓有一個半陰影區(qū)。見圖。S’=S(b/a)要圖象清晰，應盡量減小S和b/a。一般取b/a＝0.1，如果S=5mm,則S’=0.5mm（靜態(tài)模糊度）第7頁/共19頁X射線的脈寬?tV’=V(a+b)/am’=V’?t=V(a+b)/a×?t如要求運動模糊度不大于靜態(tài)模糊度，即m’=0.5毫米，則?t＝0.5/V’=1/2.2V(微秒)V=5(毫米/微秒）時，?t＝0.1微秒。第8頁/共19頁穿透力

?D是光學密度差，γ

為反差系數，

?x為物質厚度變化，μ為吸收系數。必須對不同的?x選擇不同硬度的X射線。如果硬度太高，μ值很小，?D也??；如果射線太軟穿透的強度小也得不到正常曝光。因此為了能穿透密度和厚度不同的物體，要求X射線的穿透力不同。這通過調節(jié)X射線管的極間電壓來實現。第9頁/共19頁高速X射線攝影機第10頁/共19頁脈沖X射線機

國產400kv脈沖X光機的組成第11頁/共19頁高壓毫微秒脈沖發(fā)生器（Marx電路）

多個電容器并聯充電、串聯放電產生倍增電壓

R－10k5w高壓線繞電阻；C－8000pf高壓無感電容第12頁/共19頁

冷陰極場發(fā)射X射線管

陰極不用加熱，陰極尖端曲率半徑在10－3－10－5厘米采用多尖的場發(fā)射陰極電流密度可達107－108安培/厘米2

高真空度達10－7毫米汞柱第13頁/共19頁高速X射線攝影的應用內外彈道：膛內、槍（炮）口煙霧區(qū)及靶上的運動規(guī)律、穿甲機理等研究固體中壓縮波的傳播特性測量高爆炸藥的壓強、反應產物的流動和能量傳輸規(guī)律。工業(yè)上用于研究高電壓開關動作、電弧焊接及鑄造過程等醫(yī)學上用于研究人和動物的運動過程。第14頁/共19頁高速X射線攝影的使用方法大范圍、多臺聯用小范圍、多臺聯用單臺重復發(fā)射脈沖同時進行X射線和β射線攝影同步問題第15頁/共19頁大范