射線檢測——重要的無損檢測技術(shù)第11講：射線檢測技術(shù)1射線檢測的物理基礎(chǔ)原子的概念回顧原子有質(zhì)子、中子和電子構(gòu)成。質(zhì)子帶正電荷，電子帶負(fù)電荷，中子不帶電。表示為原子由帶正電核Z的原子核，和Z個核外電子組成，Z為原子序數(shù)，電子只能處于滿足一定條件的離散軌道上。原子從一個能態(tài)En躍遷到另一個能態(tài)Em時，將發(fā)射或吸收一個一定頻率的光子。hv=En-Em事實表明，質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)都是偶數(shù)的核很穩(wěn)定，都是奇數(shù)的核不穩(wěn)定，N/Z太高或太低的核都不穩(wěn)定。很重的核都是不穩(wěn)定的。2射線檢測的物理基礎(chǔ)放射性與放射性衰變物質(zhì)發(fā)射射線的性質(zhì)稱為放射性。具有放射性的元素稱為放射性元素。天然放射性同位素有40多種，人工放射性同位素有1000多種。放射性原子核放出某種粒子或射線變?yōu)樾潞说倪^程稱為原子核的衰變，放射性衰變主要有：α衰變、β衰變、γ衰變。放射性衰變的規(guī)律：半衰期：3射線檢測的物理基礎(chǔ)射線分為兩類：電磁輻射和粒子輻射。x射線、γ射線屬于電磁輻射，電磁輻射沒有靜止質(zhì)量。電磁輻射與物質(zhì)的作用是光(量)子與物質(zhì)的相互作用。光子的能量ε＝hν光子不帶電荷，靜止質(zhì)量為0，在真空中沿直線以光速（c=2.998*108m.s-1）傳播。α粒子、β粒子、質(zhì)子、中子、電子等都屬于粒子輻射，粒子輻射都有靜止質(zhì)量。4射線檢測的物理基礎(chǔ)x射線管產(chǎn)生的x射線總強度連續(xù)譜x射線管的轉(zhuǎn)換效率為表明在較低的電壓下不可能得到高的轉(zhuǎn)化效率5射線檢測的物理基礎(chǔ)γ射線是由放射性同位素衰變過程中產(chǎn)生的電磁輻射，本質(zhì)與x射線相同。不同的放射性元素輻射的γ射線具有不同的能量，其射線為線狀譜。描述放射源放射性的是放射性活度，單位是貝可（Bq），表示1秒內(nèi)發(fā)生衰變的核的個數(shù)?；疃鹊膶Ｓ脝挝皇蔷永铮–i），1Ci＝3.7*1010Bq。活度不等于射線的強度。對于同一個源，活度越大，射線強度越大。6射線檢測的物理基礎(chǔ)x射線和γ射線的性質(zhì)在真空中沿直線傳播，不受電磁場的影響。由于普通界面對它來說太粗糙，因此基本不發(fā)生反射和折射，通過界面時不改變傳播方向。x射線和γ射線穿過物體時，產(chǎn)生吸收和散射，導(dǎo)致強度衰減。7射線檢測的物理基礎(chǔ)射線的衰減：穿過一定厚度的物體后，透射射線將包含下列射線：一次射線ID、散射射線IS。如果到達(dá)膠片（檢測器）的只有一次射線，則稱為窄束射線，否則稱為寬束射線。8射線檢測的物理基礎(chǔ)單色窄束射線的衰減規(guī)律：射線穿透物體時其強度的衰減與吸收體性質(zhì)、厚度及射線光量子的能量有關(guān)。在小厚度范圍內(nèi)，射線的衰減與入射線強度和物體的厚度成正比。9射線檢測的物理基礎(chǔ)單色窄束射線的衰減規(guī)律：u稱為線衰減系數(shù)（1／cm）如果將衰減按吸收和散射分類，則試驗表明：物體的原子序數(shù)越大、密度越大，射線在其中的衰減越大；當(dāng)穿過同一物體時，能量低的射線衰減更大。射線波長越長，衰減的吸收效應(yīng)越大。射線波長越短，衰減的散射效應(yīng)越大。10射線檢測的物理基礎(chǔ)單色窄束射線的衰減規(guī)律：在實際應(yīng)用中，常引入半厚度（半值層、半價層），是射線衰減到一半時物體的厚度在射線照相中使用的X射線是連續(xù)譜射線，而不同能量的射線的衰減并不相同，前面的單色射線衰減規(guī)律不適用。為此，引入了等效波長的概念。11射線檢測的物理基礎(chǔ)寬束連續(xù)譜射線的衰減規(guī)律：對于寬束連續(xù)譜射線，透射射線的強度為一次射線和散射線強度之和：I=ID+IS對于單色寬束射線：關(guān)于散射線，引入散射比n=IS/ID則：對于寬束連續(xù)譜射線，只要將上式的u用等效波長的線衰減系數(shù)替代即可。12射線檢測的物理基礎(chǔ)連續(xù)譜線的硬化：對同一連續(xù)譜射線，當(dāng)穿過不同的厚度時，對應(yīng)的等效波長也不同。隨著物體厚度的增加，透射線的等效波長減小，或者說等效能量提高，稱為連續(xù)譜射線的硬化。如下表。同質(zhì)系數(shù)＝第一半值層／第二半值層13射線檢測的設(shè)備與器材射線膠片的感光特性：曝光后底片的黑度（光學(xué)密度）與曝光量之間的關(guān)系，包括：感光度（S）梯度（G）灰霧度（D0）寬容度等等14射線檢測的設(shè)備與器材光學(xué)密度：底片的不透明程度，常稱為黑度。記作D。設(shè)入射光強為I0，透射光強為I，則曝光量：曝光期間膠片接收的光能量。一般用光強和時間的乘積表示。而射線照相中，曝光量常用E表示，定義也不相同：X射線是管電流和時間的乘積；伽馬探傷是放射性活度與時間的乘積。15射線檢測的設(shè)備與器材普通膠片和工業(yè)射線膠片的特性曲線如下圖對于正常曝光部分，有D：底片黑度；G：梯度；H：曝光量；16射線檢測的設(shè)備與器材感光度（S）：使底片產(chǎn)生一定黑度所需要的曝光量的倒數(shù)。又叫感光速度。梯度（G）：特性曲線任一點的斜率。灰霧度（D0）：膠片不曝光顯影后得到的黑度。寬容度（L）：特性曲線上直線部分對應(yīng)的曝光量對數(shù)之差。射線照像的曝光量應(yīng)該在這個區(qū)間。17射線檢測的設(shè)備與器材射線膠片的分類：增感型膠片：適宜于和熒光增感屏配合使用的膠片。非增感型膠片：適宜于