《无损检测》射线检测 （教学课件）.ppt

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1、《无损检测技术》讲课第1章射线检测本章重点内容：（1）射线的产生及性质——更好地利用它；（2）射线检测的基本原理——更好地理解各种缺陷的显像状况；（3）重点掌握射线照相法检测技术——学以致用；（4）了解射线的防护知识——保护环境和注意人身安全。本章概要射线检测的英文缩写—RTraytesting基本原理——利用射线能穿透物质且在不同物质中的衰减情况有差异的特性来发现构件中的缺陷；依据显示缺陷的方法不同，分为以下几种具体的方法：①电离法②荧光屏观察法——工业电视法③照相法④计算机断层扫描法CT本章概要根据射线源不同，又分为：X射线检测；γ射线检测；高能射线检测。本章将以X射线照相法检测技

2、术为核心，讲授射线检测技术。射线检测又称射线探伤。这部分内容也是课程的重点。1.1射线检测的物理基础1.1.1射线的本质射线本身就是一种波长很短的电磁波。X,γ射线统称为光子。根据波谱图可查得:X射线的波长为:0.001~0.1nm;γ射线的波长为:0.0003~0.1nm.γ射线比X射线的波长还短，因此，其穿透能力更强!1.1.2射线的性质(1)不可见，直线传播—具有隐蔽性和指向性；(2)不带电，因而不受电磁场影响—电中性；(3)能穿透物质，但有衰减—具有穿透性和衰减性；(4)能与某些物质产生光化作用，使荧光物质发光；可使胶片感光—可成像；(5)能使某些气体电离—即产生电离辐射；(6

3、)与光波一样，有反射、折射、干涉现象；(7)能产生生物效应，伤害和杀死生物细胞—对人体有害。1.1.3射线的产生射线的性质，有利、有弊，应该科学地加以利用和防范！射线学就是研究如何利用与防范射线的科学。下面介绍产生x射线的主要设备:(1）x光管基本组成：阴极部件：灯丝（钨丝）——发射电子；阴极罩——聚焦电子。阳极部件：阳极靶——接收电子；冷却介质——散热作用。真空管——玻璃或金属陶瓷制作的真空外罩。(2)X射线管及其工作原理～u15～500kv高压电源－＋高压电缆阳极靶电子流玻壳管阴极罩灯丝(3)X射线的产生过程表述首先，对灯丝通电预热,产生电子热发射,形成电子云；（大约20分钟左右）

4、然后，对阴极和阳极施加高压电（几百kv），形成高压电场，加速电子，并使其定向运动；被加速的电子最终撞击到阳极靶上，将其高速运动的动能转化为热能和X射线。(4)几点说明①高速运动电子的能量，绝大多数转换为热能，转化为X射线的能量比率仅占1％左右；因此阳极靶必须散热和冷却；这个问题应该由X射线管的设计人员解决。②产生X射线的强度与管电流成正比，与管电压的平方成正比，与阳极靶材料的原子序数成正比。因此，恰当选择管电流、管电压和阳极靶材料至关重要。换言之，X射线的强度可由管电流和管电压灵活调节！③常用的阳极靶材料为钨。它具有高原子序数和高熔点。④X射线的强度的分布规律：在垂直电子束的方向上最强

5、；在平行电子束的方向上最弱。这就是说，X射线的强度在空间的分布是不均匀的，而且具有一定的扩散角，并不是平行光！了解这一点，对应用也很重要（后面在象质计的布置时将提到）。1.1.4γ射线的产生γ射线是由放射性同位素的原子核衰变过程伴随产生的。常用于射线探伤的放射性同位素主要有：钴60、铱192、铯137/134等。γ射线的特点：①强度高于X射线，穿透力强，适合厚板透视；②强度无法直接调节，射线长期存在，防护更要注意！③可实现周向辐射，透视效率高。1.1.5γ射线的半衰期同位素半衰期射线能量应用条件钴605.3年高300mm以下钢制件铱19275±3天较弱60mm以下钢制件铯13733±2

6、年较弱60mm以下钢制件1.2射线检测的基本原理1.2.1射线在物质中的衰减定律射线在穿透物质的同时也会发生衰减现象。其发生衰减的根本原因有两点：散射和吸收。其衰减规律成负指数规律：Iδ=I0·e－μδ（1-1）式中，I0—射线的初始强度；Iδ—射线的透射强度；δ—工件的厚度；μ—线衰减系数。线衰减系数μ线衰减系数μ——入射光子在物质中穿行单位距离时，与物质发生相互作用的几率。不同材料具有不同的衰减系数。一般规律是：μ＝f(λ,ρ,z)，且与三者成正比。其中:λ—射线的波长；ρ—材料密度；z—原子序数；1.2.2射线检测的基本原理射线检测主要是利用它的指向性、穿透性、衰减性等几个基本性

7、质。具体分析（参考下图）：（1）无缺陷区的射线透射强度：Iδ=I0·e－μδ衰减定律ABXI0Iδδμμxδ=A+X+BX—缺陷厚度；A—缺陷上部厚度；B—缺陷下部厚度；Ix（2）有缺陷区的射线透射强度：Ix=I0·e－μA·e－μˊX·e－μB=I0·e－μA·e－μB·e－μX·eμX·e－μˊX=I0·e－μδ·e－（μˊ－μ)X=Iδ·e－（μˊ－μ)X(1-2)显然有：Ix/Iδ=e－（μˊ－μ)X(1-3)讨论与结论①当μ’<μ时，