射线检测原理.ppt

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1、3射线检测3-1射线检测原理射线透过被检物体时，有缺陷部位与无缺陷部位对射线上的吸收能力不同以金属材料为例，缺陷部位(气孔或非金属夹杂物)对射线的吸收能力低于金属基体。透过缺陷部位的射线强度高于无缺陷部位，根据透过工件后射线强度的差异，来检测缺陷。目前，广泛采用射线照相法，利用感光胶片来检测射线强度，胶片上相应有缺陷部位因接受较多射线，而形成黑度较大的缺陷影象。射线透过无缺陷部位强度式中J1-射线透过厚度为A后的强度，J0-射线透过工件前的强度，μ-材料线衰减系数，A-透过层材料厚度。射线透过有缺陷部位强度(缺陷假设为气孔)式中x-缺陷在射线方向的厚度两者强度比为可

2、见缺陷沿射线透照方向长度x越大或被透物质线吸收系数μ越大，则透过有缺陷部位和无缺陷部位的射线强度差越大，胶片上缺陷与基体的黑度差越大，缺陷越容易被发现。5-1-1射线的本质射线是一种电磁波，与无线电波、红外线、可见光、紫外线等本质相同，具有相同的传播速度，但频率与波长不同。射线的波长短、频率高，具有许多与可见光不同的性质：A不可见，依直线传播B不带电荷，因此不受电场和磁场影响C能透过可见光不能透过的物质D与可见光同样有反射、干涉、绕射、折射等现象，但这些现象又与可见光有区别，如x射线只有漫反射，不能产生如镜面反射。E使物质产生光电子及返跳电子、以及引起散射现象F被物

3、质吸收产生热量G使气体电离H使某些物质起光化学作用，使照相胶片感光，又能使某些物质发生荧光I产生生物效应、伤害及杀死有生命的细胞3-3-2射线的种类1)X射线与γ射线这是射线检测中最常用的两种射线，X射线是由人为的高速电子流撞击金属靶产生的。γ射线是放射性物质自发产生的，如钴、铀、镭等，两者产生的机理不同，但都是电磁波。(2)α射线与β射线放射性同位素产生α衰变和β衰变，放射α射线和β射线，α射线贯穿能力弱，但有很强的电离作用。β射线虽然穿透力强，但能量很小。一般并不直接用α射线和β射线进行检测，它们适用于特种场合。与X射线和γ射线不同，α射线和β射线不是电磁波，而

4、是粒子辐射。(3)中子射线中子是呈电中性的微粒子流，不是电磁波，这种粒子流具有巨大的速度和贯穿能力。中子与X和γ射线有很大不同，在被穿透材料中的衰减主要取决于材料对中子的俘获能力。对铅来说，X和γ射线穿透能量衰减很大，但俘获中子的能力很小。对氢来说正好相反。3-1-5射线的获得(1)X射线的获得X射线是由一种特制的X射线管产生的，由阴极、阳极和高真空的玻璃或陶瓷外壳组成，阴极是一加热灯丝，用于发射电子，阳极靶是由耐高温的钨制成。工作时在两极之间加有高电压，从阴极灯丝发射的高速电子撞击到阳极靶上，其动能消耗于阳极材料原子的电离和激发，然后转变为热能，部分电子在原子核场

5、中受到急剧阻止，产生所谓韧致X射线，即连续X射线。为减少电子在飞往阳极过程中与气体粒子相碰撞损失动能，射线管需抽成10-4～10-5Pa真空。电子流动能的绝大部分(>97%)转化为热能，因此阳极材料一般应选用耐高温材料并通以介质加冷却。动能中仅一小部分(～3%)转变为X射线。阴极发射电子的数量，决定了从阴极飞往阳极电子流大小(管电流)，而X射线的穿透能力则决定于电子从阴极飞往阳极的运动速度，与两极之间电压(管电压)有关。管电压愈高，所产生X射线的穿透能力愈大，波长愈短。图中可见，只改变管电流时，X射线辐射强度只是在原有各波长下相应增加。只改变管电压时、则除原来各波长

6、相应增加辐射强度外，还出现了更短波长的X射线。灯丝的外加电流越大，产生的电子数量越大，射线强度越高；射线能量是管电压的函数，所施电压越高，则辐射的能量越高。射线能量是其唯一的特征量，射线能量与波长及穿透能力直接相关。能量越高，波长越短，穿透能力越强。X射线管单位时间内所发出的连续X射线的全部能量的近似公式为式中η0-常数(×10-9)，I-管电流(A)，Z-阳极靶原子序数(钨Z=74)，U-管电压(V)。X射线管的转换效率为其它转变为热能当U=100kV时η=0.7%200kV1.5%300kV2.2%400kV3%1MV7%5MV37%由此可见，提高管电压可显著提

7、高转换效率(2)γ射线的获得放射性同位素是一种不稳定的同位素，处于激发态，原子核能级高于基级，向基级转变同时释放出γ射线，其能量等于两个能级间差。射线检测中所用的γ射线源，是由核反应制成的人工放射源，应用较广的γ射线源有钴60、铱192、铯137、铥170等。铯137因其放射性比活度低，又易造成环境污染，能量单一、不宜检测厚薄不均匀工件等原因而日趋淘汰。钴60的获得，是将同位素钴59，在原子反应堆里的中子流冲击下，激发形成不稳定的同位素即钴60，释放γ射线以及少量α射线和β射线。放射性同位素的原子核，在自发地放射出γ射线后能量逐渐减弱，这种现象叫做衰变。各种放射