胡老师RTⅡ讲稿

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1、第一章射线探伤的物理基础§1-1X射线的产生一、原子和原子结构：原子是由原子核与核外飞速旋转的电子组成。原子核是由带正电的质子和不带电的中子组成。每个质子和中子质量非常接近,均具有一个质量单位。（以碳质量的为一个原子质量单位,用1“u”表示）照此规定氢元素的原子量为1，氧元素为16。原子质量数A=中子数+质子数质子数=核电荷数=Z=原子序数质子数=核电荷数=核外电子数=原子序数中子数=原子质量数-质子数（或原子序数）例：27个质子60-27=33个中子原子序数27，核外电子27个电子质量很小可忽略不记，它等于氢原子质量。二、X射线的产生1、X射线产生的条件：

2、X射线是由X射线发生器产生的，X射线发生器由三部分组成：（即产生X射线的必要条件）①发射电子——灯丝（阴极）②加速电子的装置——高压发生器③受电子轰击的阳极靶——阳极71密封保持一定的真空度玻璃（陶瓷）聚焦罩—+S阴极钨（等）阳极10-6-10-7mmHg过程：灯丝加热后放出电子，在灯丝与靶之间加几十～几百千伏电压后，电子以很高速度撞击靶面，电子失去所具有的动能，电子的能量绝大多部分转化为热能，极少部分以X射线形式辐射出来。因为带电粒子在加速减速时，必然伴随着电磁辐射的发生。⑴连续X射线连续X射线是高速运动的电子和原子核核外库仑场的作用过程中发射出来的。①X

3、射线的性质：λ：波长：频率h：布郎克常数C波的性质:波长与频率的关系：λ=——X射线是一种电磁波，具有电磁波的波粒二相性ν粒子的性质：粒子的能量hν即：{在极端情况下，电子的能量全部转变为X射线光电子能量h。这时产生的光电子即为最短波长。而大部分电子是经过多次制动，逐步丧失动能的。这就是使转换过程中发出的电磁辐射具有各种波长。因此X射线的波谱是连续分布的，称为连续谱。②最短波长λmin计算：71e—电子电量：1.6×10-19h—布郎克常数：6.626×10-34v(kv)—所加管电压（千伏）h—光电子能量C：光速Å：10-8㎝长度单位即：=Å※结论：最短波

4、长只与管电压有关，与阳极靶材料无关，与管电流、灯丝电流均无关。（这里没有射线强度问题）连续谱线中最大强度对应的波长λIM与最短波长λmin的关系，大致为λIM=1.5λminＫi比例常数：1.1～1.4×10-6i：管电流Z：阳极靶原子序数W=74V：管电压（千伏）实际检测中是以最大强度波长λIM为中心与其邻近波段的射线起主要作用。连续X射线总强度：由实验得出：连续X射线总强度I总是用连续谱线所包含的面积来表示。从公式中可以得出如下结论：管电流i、管电压V、阳极靶材料的原子序数越高，则总强度越大。总强度与管电压V的平方，与管电流i成正比。71相对强度10mA

5、5mAλmin不同管电流相对强度波长50kv40kv30kv20kv连续X射线谱（不同管电压下）∴原子序数越大则总强度越大，选择钨原子序数大的材料。结论：从两个公式中可以看出改变管电流能改变总的强度，而改变管电压则最短波长向左移动，平均波长（或最高强度的波长）向左移动。因此，管电压越高，平均波长越短，叫线质的硬化，即穿透力越强，总的强度与以上三种成正比变化。IT：连续X射线总强度V：管电压i：管电流①X射线效率：71结论：X射线的效率与管电压和靶材料原子序数成正比。管电压的高压波形越接近于恒压，X射线产生的效率越高，当V=100KV时，η=1%而4MeV时X

6、射线的η=36%。X射线机的工作频率不同（工、变频、横频）均影响效率η。目前便携式X射线机均是变频机，工作效率较高（频率在180-280MHZ）⑵标识X射线谱：即标识靶材料的谱线在特定波长位置上出现强度很大的线状谱线，它的波长只依赖于阳极靶面的材料，而与管电压、管电流无关。由于其强度只占极少部分，能量也低，所以在工业探伤中不起作用。只用在材料的光谱分析及X射线衍射中应用。如分析晶格类型、晶格常数及晶格畸变引起的应力集中。71§1-2放射性同位素及X射线一、定义1、同位素：质子数相同而中子数不同的元素称为同位素。例：；H（氕）H（氘）（氚）等等。2、放射性同位

7、素：即不稳定同位素能自发地放出某些射线，而衰变为另一种元素。分为：①天然放射性同位素：Z≥83的许多元素及化合物为自然界存在具有放射性。②人造放射性同位素：由高能粒子（一般为中子）轰击原子得到的。例：把C0放入原子反应堆，使之吸收一个中子变成C0成为不稳定的元素，它就放射出β、γ射线后衰变成稳定的Ni（一个中子变为质子）60－不稳定态C02860Ni60C027=1.17MeVβ=0.31MeV平均1.25MeV=1.133MeV60Ni稳定态射线的波长是固定的，即1.17和1.33MeV平均则为1.25MeV，所以称线谱（线状谱线）。7160C0放射出β、

8、射线，而镭放射、射线。射线—高速运动的带正电的粒子流