核輻射傳感及檢測PPT課件

1、 射線的波長短、頻率高，具有許多與可見光射線的波長短、頻率高，具有許多與可見光不同的性質(zhì)：不同的性質(zhì)： A 不可見，依直線傳播不可見，依直線傳播 B 不帶電荷，因此不受電場和磁場影響不帶電荷，因此不受電場和磁場影響 C 能透過可見光不能透過的物質(zhì)能透過可見光不能透過的物質(zhì) D 與可見光同樣有反射、干涉、繞射、折射等與可見光同樣有反射、干涉、繞射、折射等現(xiàn)象，但這些現(xiàn)象又與可見光有區(qū)別，如現(xiàn)象，但這些現(xiàn)象又與可見光有區(qū)別，如x射線射線只有漫反射，不能產(chǎn)生如鏡面反射。只有漫反射，不能產(chǎn)生如鏡面反射。第1頁/共78頁 E 使物質(zhì)產(chǎn)生光電子及返跳電子、以及引起使物質(zhì)產(chǎn)生光電子及返跳電子、以及引起散射現(xiàn)

2、象散射現(xiàn)象 F 被物質(zhì)吸收產(chǎn)生熱量被物質(zhì)吸收產(chǎn)生熱量 G 使氣體電離使氣體電離 H 使某些物質(zhì)起光化學(xué)作用，使照相膠片感使某些物質(zhì)起光化學(xué)作用，使照相膠片感光，又能使某些物質(zhì)發(fā)生熒光光，又能使某些物質(zhì)發(fā)生熒光 I 產(chǎn)生生物效應(yīng)、傷害及殺死有生命的細(xì)胞產(chǎn)生生物效應(yīng)、傷害及殺死有生命的細(xì)胞第2頁/共78頁10-2 射線的種類射線的種類 1) X射線與射線與射線射線 這是射線檢測中最常用的兩種射線，這是射線檢測中最常用的兩種射線，X射線射線是由人為的高速電子流撞擊金屬靶產(chǎn)生的。是由人為的高速電子流撞擊金屬靶產(chǎn)生的。 射線是放射性物質(zhì)自發(fā)產(chǎn)生的，如鈷、鈾、射線是放射性物質(zhì)自發(fā)產(chǎn)生的，如鈷、鈾、鐳等，兩

3、者產(chǎn)生的機(jī)理不同，但都是電磁波。鐳等，兩者產(chǎn)生的機(jī)理不同，但都是電磁波。 第3頁/共78頁(2) 射線與射線與射線射線 放射性同位素產(chǎn)生放射性同位素產(chǎn)生衰變和衰變和衰變，放射衰變，放射射線和射線和射線，射線，射線貫穿能力弱，但有很強(qiáng)射線貫穿能力弱，但有很強(qiáng)的電離作用。的電離作用。射線雖然穿透力強(qiáng)，但能量很射線雖然穿透力強(qiáng)，但能量很小。小。 一般并不直接用一般并不直接用射線和射線和射線進(jìn)行檢測，射線進(jìn)行檢測，它們適用于特種場合。它們適用于特種場合。 與與X射線和射線和射線不同，射線不同，射線和射線和射線不射線不是電磁波，而是粒子輻射。是電磁波，而是粒子輻射。第4頁/共78頁(3) 中子射線中子射

4、線 中子是呈電中性的微粒子流，不是電磁波，中子是呈電中性的微粒子流，不是電磁波，這種粒子流具有巨大的速度和貫穿能力。這種粒子流具有巨大的速度和貫穿能力。 中子與中子與X和和射線有很大不同，在被穿透射線有很大不同，在被穿透材料中的衰減主要取決于材料對中子的俘獲材料中的衰減主要取決于材料對中子的俘獲能力。能力。 對鉛來說，對鉛來說，X和和射線穿透能量衰減很大，射線穿透能量衰減很大，但俘獲中子的能力很小。對氫來說正好相反。但俘獲中子的能力很小。對氫來說正好相反。第5頁/共78頁5 射線的獲得射線的獲得 (1) X射線的獲得射線的獲得 X射線是由一種特制的射線是由一種特制的X射線管產(chǎn)生的，由陰射線管產(chǎn)

5、生的，由陰極、陽極和高真空的玻璃或陶瓷外殼組成，陰極極、陽極和高真空的玻璃或陶瓷外殼組成，陰極是一加熱燈絲，用于發(fā)射電子，陽極靶是由耐高是一加熱燈絲，用于發(fā)射電子，陽極靶是由耐高溫的鎢制成。溫的鎢制成。第6頁/共78頁 工作時在兩極之間加有高電壓，從陰極燈絲工作時在兩極之間加有高電壓，從陰極燈絲發(fā)射的高速電子撞擊到陽極靶上，其動能消耗于發(fā)射的高速電子撞擊到陽極靶上，其動能消耗于陽極材料原子的電離和激發(fā)，然后轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽枠O材料原子的電離和激發(fā)，然后轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽糠蛛娮釉谠雍藞鲋惺艿郊眲∽柚?，產(chǎn)生所謂部分電子在原子核場中受到急劇阻止，產(chǎn)生所謂韌致韌致X射線，即連續(xù)射線，即連續(xù)X射線。射線。 為

6、減少電子在飛往陽極過程中與氣體粒子為減少電子在飛往陽極過程中與氣體粒子相碰撞損失動能，射線管需抽成相碰撞損失動能，射線管需抽成10-410-5Pa真真空。電子流動能的絕大部分空。電子流動能的絕大部分(97%)轉(zhuǎn)化為熱能，轉(zhuǎn)化為熱能，因此陽極材料一般應(yīng)選用耐高溫材料并通以介因此陽極材料一般應(yīng)選用耐高溫材料并通以介質(zhì)加冷卻。動能中僅一小部分質(zhì)加冷卻。動能中僅一小部分(3%)轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)閄射線。射線。第7頁/共78頁陰極發(fā)射電子的數(shù)量，決定了從陰極飛往陽極電陰極發(fā)射電子的數(shù)量，決定了從陰極飛往陽極電子流大小子流大小(管電流管電流)，而，而X射線的穿透能力則決定射線的穿透能力則決定于電子從陰極飛往陽極

7、的運動速度，與兩極之間于電子從陰極飛往陽極的運動速度，與兩極之間電壓電壓(管電壓管電壓)有關(guān)。管電壓愈高，所產(chǎn)生有關(guān)。管電壓愈高，所產(chǎn)生X射線射線的穿透能力愈大，波長愈短。的穿透能力愈大，波長愈短。第8頁/共78頁圖中可見，只改變管電流時，圖中可見，只改變管電流時，X射線輻射強(qiáng)度只射線輻射強(qiáng)度只是在原有各波長下相應(yīng)增加。只改變管電壓時、是在原有各波長下相應(yīng)增加。只改變管電壓時、則除原來各波長相應(yīng)增加輻射強(qiáng)度外，還出現(xiàn)了則除原來各波長相應(yīng)增加輻射強(qiáng)度外，還出現(xiàn)了更短波長的更短波長的X射線。射線。第9頁/共78頁 X射線管單位時間內(nèi)所發(fā)出的連續(xù)射線管單位時間內(nèi)所發(fā)出的連續(xù)X射線的全射線的全部能量的

8、近似公式為部能量的近似公式為式中式中 0-常數(shù)常數(shù)(10-9)，I-管電流管電流(A)，Z-陽極靶陽極靶原子序數(shù)原子序數(shù)(鎢鎢Z=74)，U-管電壓管電壓(V)。 X射線管的轉(zhuǎn)換效率為射線管的轉(zhuǎn)換效率為其它轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芷渌D(zhuǎn)變?yōu)闊崮?0IZUEZUIUE0第10頁/共78頁當(dāng)當(dāng)U=100kV時時 =0.7% 200kV 1.5% 300kV 2.2% 400kV 3% 1 MV 7% 5MV 37%由此可見，提高管電壓可顯著提高轉(zhuǎn)換效率由此可見，提高管電壓可顯著提高轉(zhuǎn)換效率第11頁/共78頁 (2) 射線的獲得射線的獲得 放射性同位素是一種不穩(wěn)定的同位素，處于放射性同位素是一種不穩(wěn)定的同位素，處

9、于激發(fā)態(tài)，原子核能級高于基級，向基緩轉(zhuǎn)變同激發(fā)態(tài)，原子核能級高于基級，向基緩轉(zhuǎn)變同時釋放出時釋放出射線，射線，其其能量等于兩個能級間差。能量等于兩個能級間差。 射線檢測中所用的射線檢測中所用的射線源，是由核反應(yīng)制射線源，是由核反應(yīng)制成的人工放射源，應(yīng)用較廣的成的人工放射源，應(yīng)用較廣的射線源有鉆射線源有鉆60、銥銥192、銫、銫137、銩、銩170等。等。第12頁/共78頁 銫銫137因其放射性比活度低，又易造成環(huán)境因其放射性比活度低，又易造成環(huán)境污染，能量單一、不宜檢測厚薄不均勻工件等污染，能量單一、不宜檢測厚薄不均勻工件等原因而日趨淘汰。原因而日趨淘汰。 鈷鈷60的獲得，是將同位素鉆的獲得，

10、是將同位素鉆59，在原子反應(yīng)，在原子反應(yīng)堆里的中子流沖擊下，激發(fā)形成不穩(wěn)定的同位堆里的中子流沖擊下，激發(fā)形成不穩(wěn)定的同位素既鉆素既鉆60，釋放，釋放射線以及少量射線以及少量射線和射線和射射線。線。第13頁/共78頁 放射性同位素的原子核，在自發(fā)地放射出放射性同位素的原子核，在自發(fā)地放射出射射線后能量逐漸減弱，這種現(xiàn)象叫做衰變。線后能量逐漸減弱，這種現(xiàn)象叫做衰變。 各種放射性同位素都有自己特定衰變速度，稱各種放射性同位素都有自己特定衰變速度，稱為衰變常數(shù)為衰變常數(shù)()，它表示單位時間內(nèi)衰變核的數(shù)，它表示單位時間內(nèi)衰變核的數(shù)量與尚未衰變核的數(shù)量之比量與尚未衰變核的數(shù)量之比式中式中 N-物質(zhì)在物質(zhì)在

11、t時尚未衰變的原子數(shù)，時尚未衰變的原子數(shù)，N0-原有物原有物質(zhì)原子數(shù)，質(zhì)原子數(shù)，e-自然對數(shù)底，自然對數(shù)底，-物質(zhì)衰變常數(shù)。物質(zhì)衰變常數(shù)。 teNN0第14頁/共78頁 放射同位素原子數(shù)隨時間呈指數(shù)減少，放射性放射同位素原子數(shù)隨時間呈指數(shù)減少，放射性同位素以原有同位素以原有N0個原子因衰變而減少到個原子因衰變而減少到N0/2個原個原子所需的時間，稱為半衰期子所需的時間，稱為半衰期(T)。 以使用最廣的鈷以使用最廣的鈷60為例，其半衰期為為例，其半衰期為5.3年年TeNN000693. 0T第15頁/共78頁 在單位時間內(nèi)衰變的原子核數(shù)量，稱為放射在單位時間內(nèi)衰變的原子核數(shù)量，稱為放射性活度，以

12、性活度，以表示，單位為居里表示，單位為居里(Ci) 某種物質(zhì)每秒鐘有某種物質(zhì)每秒鐘有3.71010個原子衰變，則個原子衰變，則該物質(zhì)的放射性活度為該物質(zhì)的放射性活度為1Ci(居里居里) 單位質(zhì)量放射性物質(zhì)的活度稱為比活度，單單位質(zhì)量放射性物質(zhì)的活度稱為比活度，單位為位為Ci/g(居里居里/克克) 第16頁/共78頁 射線的強(qiáng)度可由測量儀器引起的電離程度射線的強(qiáng)度可由測量儀器引起的電離程度來決定，單位是來決定，單位是R(倫琴倫琴) 1R輻射強(qiáng)度，等于在輻射強(qiáng)度，等于在0及及105Pa壓力下，在壓力下，在1cm3空氣中電離引起離子絕對值總和為一個絕空氣中電離引起離子絕對值總和為一個絕對靜電單位。對

13、靜電單位。第17頁/共78頁(3) 高能高能X射線的獲得射線的獲得 普通普通X射線和射線和射線檢測，由于其能量低、穿射線檢測，由于其能量低、穿透能力差，檢測能力受到限制。透能力差，檢測能力受到限制。 超過超過100mm厚鋼板不能用一般厚鋼板不能用一般X射線檢測，超射線檢測，超過過300mm厚鋼板很難用厚鋼板很難用射線進(jìn)行檢測。射線進(jìn)行檢測。 此時可采用加速器產(chǎn)生的高能此時可采用加速器產(chǎn)生的高能X射線檢測，例射線檢測，例如對厚度達(dá)如對厚度達(dá)300500mm的鋼板，采用高能的鋼板，采用高能X射射線檢測可獲得滿意結(jié)果。線檢測可獲得滿意結(jié)果。 第18頁/共78頁 高能高能X射線是指能量超過射線是指能量

14、超過1000kV的射線，這種的射線，這種高能高能X射線都由加速器產(chǎn)生。射線都由加速器產(chǎn)生。 被加速粒子的能量在被加速粒子的能量在1000MeV以上是高能加速以上是高能加速器，能量在器，能量在100MeV以下是低能加速器，能量在以下是低能加速器，能量在1001000MeV之間是中能加速器。之間是中能加速器。 按加速器種類可以分為電子加速器、質(zhì)子加速按加速器種類可以分為電子加速器、質(zhì)子加速器、重離手加速器以及全離子加速器等。器、重離手加速器以及全離子加速器等。第19頁/共78頁 射線檢測中應(yīng)用的加速器都是電子加速器，能射線檢測中應(yīng)用的加速器都是電子加速器，能量數(shù)兆電子伏到數(shù)十兆電子伏范圍內(nèi)，一般都

15、在量數(shù)兆電子伏到數(shù)十兆電子伏范圍內(nèi)，一般都在45MeV以下，即用低能電子加速器產(chǎn)生。以下，即用低能電子加速器產(chǎn)生。 檢測對加速器的要求是束流強(qiáng)度大、焦點尺寸檢測對加速器的要求是束流強(qiáng)度大、焦點尺寸小、體積小、重量輕、成本低、操作容易、維護(hù)小、體積小、重量輕、成本低、操作容易、維護(hù)簡單等。簡單等。 適合工業(yè)無損檢測用加速器，主要有電子感應(yīng)適合工業(yè)無損檢測用加速器，主要有電子感應(yīng)加速器、電子直線加速器和電子回旋加速器。加速器、電子直線加速器和電子回旋加速器。第20頁/共78頁(4) 中子射線的獲得中子射線的獲得 中子射線檢測時常根據(jù)不同用途選用不同能量中子射線檢測時常根據(jù)不同用途選用不同能量的中子

16、，如冷中子、熱中子和快中子等。的中子，如冷中子、熱中子和快中子等。 中子照相主要是用熱中子，中子源放射出來的中子照相主要是用熱中子，中子源放射出來的快中子由于能量高，不適合照相，需經(jīng)慢化后變快中子由于能量高，不適合照相，需經(jīng)慢化后變成低能熱中子，由準(zhǔn)直器引出。成低能熱中子，由準(zhǔn)直器引出。 目前可供照相用的中子源有核反應(yīng)堆、加速器目前可供照相用的中子源有核反應(yīng)堆、加速器和放射性同位索，常用的為和放射性同位索，常用的為(锎锎Cf252) 第21頁/共78頁 (锎锎)Cf2 5 2中子源的半衰期中子源的半衰期2.65年，產(chǎn)額年，產(chǎn)額2.31012中子中子/s/g，目前價各還很貴。利用，目前價各還很貴

17、。利用Cf252可做成可移動式中子照相裝置?？勺龀煽梢苿邮街凶诱障嘌b置。 另一種可移動中子裝置，核心是與密封管中子另一種可移動中子裝置，核心是與密封管中子發(fā)生器組合在一起的慢化器，與發(fā)生器組合在一起的慢化器，與Cf252中子源不中子源不同之處是可以關(guān)閉，不運行時無需屏蔽。同之處是可以關(guān)閉，不運行時無需屏蔽。 國外中子管的中子產(chǎn)額已達(dá)國外中子管的中子產(chǎn)額已達(dá)1012中子中子/s，完全，完全可以滿足照相的要求?？梢詽M足照相的要求。 第22頁/共78頁 從中子照相來說，要求中子射線強(qiáng)度大、射線從中子照相來說，要求中子射線強(qiáng)度大、射線束質(zhì)量高、便宜、方便、操作靈活等。束質(zhì)量高、便宜、方便、操作靈活等。

18、 目前，強(qiáng)度大的源是核反應(yīng)堆，但它投資大、目前，強(qiáng)度大的源是核反應(yīng)堆，但它投資大、笨重、無法用于生產(chǎn)現(xiàn)場。笨重、無法用于生產(chǎn)現(xiàn)場。 而小型加速器、中子管、同位素中子源等雖然而小型加速器、中子管、同位素中子源等雖然靈巧、方便，但強(qiáng)度總的來說還不夠高。靈巧、方便，但強(qiáng)度總的來說還不夠高。第23頁/共78頁10-3 射線的衰減特性射線的衰減特性 射線對物質(zhì)的作用理論上有射線對物質(zhì)的作用理論上有12種效應(yīng)，其中種效應(yīng)，其中主要的有主要的有4種：光電效應(yīng)、瑞利散射、康普頓種：光電效應(yīng)、瑞利散射、康普頓效應(yīng)以及電子對生成。效應(yīng)以及電子對生成。 能量較小時、前兩種效應(yīng)比較重要，電子對能量較小時、前兩種效應(yīng)比

19、較重要，電子對生成效應(yīng)僅當(dāng)能量大于生成效應(yīng)僅當(dāng)能量大于1MeV時才開始顯著。時才開始顯著。 第24頁/共78頁 各種效應(yīng)隨物質(zhì)原子序數(shù)的不同而改變，原各種效應(yīng)隨物質(zhì)原子序數(shù)的不同而改變，原子序數(shù)低效應(yīng)弱，原子序數(shù)高效應(yīng)強(qiáng)。子序數(shù)低效應(yīng)弱，原子序數(shù)高效應(yīng)強(qiáng)。 上述幾種效應(yīng)造成射線能量減弱，其原因是上述幾種效應(yīng)造成射線能量減弱，其原因是物質(zhì)對射線的吸收與散射。物質(zhì)對射線的吸收與散射。 射線被吸收時其能量轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问剑鐭嵘渚€被吸收時其能量轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问?，如熱能，散射則使射線的傳播方向改變。能，散射則使射線的傳播方向改變。第25頁/共78頁(1) 射線的吸收射線的吸收 A 光電效應(yīng)光電效應(yīng) 射線通

20、過物質(zhì)時，光子與原子相互作用，光子射線通過物質(zhì)時，光子與原子相互作用，光子被吸收，原子中的電子被釋放出來，稱為光電子，被吸收，原子中的電子被釋放出來，稱為光電子，即光電效應(yīng)。即光電效應(yīng)。 當(dāng)光子的能量處在當(dāng)光子的能量處在射線的能量范圍時，光電射線的能量范圍時，光電效應(yīng)與原子序數(shù)的關(guān)系密切，原子序數(shù)愈高，光效應(yīng)與原子序數(shù)的關(guān)系密切，原子序數(shù)愈高，光電效應(yīng)愈顯著，光電效應(yīng)與光子能量的電效應(yīng)愈顯著，光電效應(yīng)與光子能量的3次方成次方成反比，能量愈高，光電效應(yīng)愈弱。反比，能量愈高，光電效應(yīng)愈弱。 第26頁/共78頁 例如能量為例如能量為0.5MeV的的射線通過鉛板時，因射線通過鉛板時，因光電效應(yīng)的吸收十

21、分顯著，當(dāng)為光電效應(yīng)的吸收十分顯著，當(dāng)為2MeV時則光電時則光電效應(yīng)很小。效應(yīng)很小。 光電效應(yīng)可產(chǎn)生的特征光電效應(yīng)可產(chǎn)生的特征X射線，稱為熒光射線，稱為熒光X射射線，產(chǎn)生熒光線，產(chǎn)生熒光X 射線的最佳條件是光子能量稍大射線的最佳條件是光子能量稍大于原手核外電子、如于原手核外電子、如K層電子的結(jié)合能，能量太層電子的結(jié)合能，能量太大就難以產(chǎn)生熒光大就難以產(chǎn)生熒光X射線。射線。 第27頁/共78頁B 電子對生成電子對生成 射線通過物質(zhì)時除產(chǎn)生光電效應(yīng)外，還有電射線通過物質(zhì)時除產(chǎn)生光電效應(yīng)外，還有電子對生成。子對生成。 當(dāng)光子能量大于當(dāng)光子能量大于1.02MeV時產(chǎn)生電子對，產(chǎn)時產(chǎn)生電子對，產(chǎn)生電子對

22、導(dǎo)致能量減弱的吸收系數(shù)與原子序數(shù)的生電子對導(dǎo)致能量減弱的吸收系數(shù)與原子序數(shù)的平方成正比。平方成正比。 光子能量小于光子能量小于1.02MeV時不產(chǎn)生電子對，因時不產(chǎn)生電子對，因此電子對效應(yīng)主要發(fā)生在高能射線。此電子對效應(yīng)主要發(fā)生在高能射線。第28頁/共78頁(2) 射線的散射射線的散射 A 康普頓散射康普頓散射 又稱非彈性散射和非干涉散射，一個光子又稱非彈性散射和非干涉散射，一個光子和物質(zhì)中一個自由電子或束縛較弱的電子發(fā)生和物質(zhì)中一個自由電子或束縛較弱的電子發(fā)生碰撞后，光子將一部分能量傳給電子，波長變碰撞后，光子將一部分能量傳給電子，波長變長。長。 電子即從原子空間中以與光子初始運動方向電子即

23、從原子空間中以與光子初始運動方向成成角的方向射出。光子則朝著與自己初始方角的方向射出。光子則朝著與自己初始方向成向成角的方向散射，這就稱為康普頓散射。角的方向散射，這就稱為康普頓散射。 輕原子中的電子一般束縛較弱，重原子中的電輕原子中的電子一般束縛較弱，重原子中的電子只有外層電子束縛較弱。子只有外層電子束縛較弱。 因此，原子序數(shù)小的物質(zhì)，其康普頓散射較因此，原子序數(shù)小的物質(zhì)，其康普頓散射較強(qiáng)，而原子序數(shù)大的物質(zhì)則相對較弱。強(qiáng)，而原子序數(shù)大的物質(zhì)則相對較弱。 第29頁/共78頁B 湯姆遜散射湯姆遜散射 湯姆遜散射即彈性散射、干涉散射，在美國湯姆遜散射即彈性散射、干涉散射，在美國又稱為瑞利散射。又

24、稱為瑞利散射。 當(dāng)光子與原子中束縛很緊的電子碰撞時，光當(dāng)光子與原子中束縛很緊的電子碰撞時，光子將與整個原子之間交換能量，但原子的質(zhì)量子將與整個原子之間交換能量，但原子的質(zhì)量比光子大得多。比光子大得多。 按照彈性力學(xué)理論，散射光的頻率不會顯著按照彈性力學(xué)理論，散射光的頻率不會顯著改變，其波長與入射線相同，稱為彈性散射。改變，其波長與入射線相同，稱為彈性散射。 湯姆遜散射幾率與原子序數(shù)成正比，與入射湯姆遜散射幾率與原子序數(shù)成正比，與入射能量成反比。能量成反比。 湯姆遜散射對原子序數(shù)高的物質(zhì)和能量低的湯姆遜散射對原子序數(shù)高的物質(zhì)和能量低的光子來說是最重要的，但它絕不會超過總衰減光子來說是最重要的，但

25、它絕不會超過總衰減的的20%，一般不大于，一般不大于1%第30頁/共78頁上述效應(yīng)隨光子能量的變化如圖所示，被作用物上述效應(yīng)隨光子能量的變化如圖所示，被作用物質(zhì)為鐵，能量質(zhì)為鐵，能量0.01MeV時光電效應(yīng)占優(yōu)勢，隨光時光電效應(yīng)占優(yōu)勢，隨光子能量增加，光電效應(yīng)逐步減少，而康普頓效應(yīng)子能量增加，光電效應(yīng)逐步減少，而康普頓效應(yīng)逐漸加大。逐漸加大。第31頁/共78頁光子能量光子能量0.1MeV左右時湯姆遜效應(yīng)最大，但其左右時湯姆遜效應(yīng)最大，但其發(fā)生率不滿發(fā)生率不滿10%。1MeV左右、左右、X射線衰減基本射線衰減基本由康普頓效應(yīng)造成，此后電子對效應(yīng)逐步變大。由康普頓效應(yīng)造成，此后電子對效應(yīng)逐步變大。

26、第32頁/共78頁 10MeV左右、電子對效應(yīng)與康普頓效應(yīng)作用程左右、電子對效應(yīng)與康普頓效應(yīng)作用程度相同。大于度相同。大于10MeV時、電子對效應(yīng)為主。時、電子對效應(yīng)為主。第33頁/共78頁圖中可知，在射線能量較低范圍內(nèi)，散亂射線主圖中可知，在射線能量較低范圍內(nèi)，散亂射線主要是由湯姆遜效應(yīng)產(chǎn)生，而在射線能量較高范圍要是由湯姆遜效應(yīng)產(chǎn)生，而在射線能量較高范圍內(nèi)，散亂射線主要由康普頓效應(yīng)產(chǎn)生。故對一般內(nèi)，散亂射線主要由康普頓效應(yīng)產(chǎn)生。故對一般射線檢測，康普頓效應(yīng)是主要的。射線檢測，康普頓效應(yīng)是主要的。第34頁/共78頁 康普頓散射系數(shù)與湯姆遜散射系數(shù)之和稱為散康普頓散射系數(shù)與湯姆遜散射系數(shù)之和稱為

27、散射系數(shù)射系數(shù)，總的衰減系數(shù)，總的衰減系數(shù)為散射系數(shù)與吸收系為散射系數(shù)與吸收系數(shù)數(shù)()之和。之和。 線衰減系數(shù)不是常數(shù)，與射線能量有關(guān)。同時線衰減系數(shù)不是常數(shù)，與射線能量有關(guān)。同時也與物質(zhì)質(zhì)量成正比，質(zhì)量衰減系數(shù)為也與物質(zhì)質(zhì)量成正比，質(zhì)量衰減系數(shù)為m第35頁/共78頁 當(dāng)一束平行的強(qiáng)度為當(dāng)一束平行的強(qiáng)度為I0的單色射線，透過厚度的單色射線，透過厚度為為d的一層均勻物質(zhì)時，射線強(qiáng)度的衰減將遵循的一層均勻物質(zhì)時，射線強(qiáng)度的衰減將遵循以下規(guī)律以下規(guī)律由于散射線的存在，透過厚度為由于散射線的存在，透過厚度為d物質(zhì)時，除透物質(zhì)時，除透射線外，還要加上物體內(nèi)部散射線強(qiáng)度。射線外，還要加上物體內(nèi)部散射線強(qiáng)度

28、。ddeII0第36頁/共78頁因此，其衰減規(guī)律如下式所示因此，其衰減規(guī)律如下式所示 式中式中n為散射比，它是射線透過工件后散射線為散射比，它是射線透過工件后散射線劑量與透射線劑量之比。劑量與透射線劑量之比。 影響散射比的因素有焦距、照射場大小、射影響散射比的因素有焦距、照射場大小、射線性質(zhì)和工件厚度等。線性質(zhì)和工件厚度等。ddenII10第37頁/共78頁例如，例如，X射線照相時射線照相時 對鋼對鋼n0.09T (T25mm) 對鋁對鋁n0.035T (T50mm) Irl92-射線照相時射線照相時 對鋼對鋼n0.075T (T70mm) Co60-射線照相時射線照相時 對鋼對鋼n0.047

29、T (T160mm) 第38頁/共78頁 有時需要直觀地表示射線的穿透力，通常用有時需要直觀地表示射線的穿透力，通常用半值厚度半值厚度d1/2 (或半衰減層或半衰減層)來表示射線強(qiáng)度衰減來表示射線強(qiáng)度衰減一半的物質(zhì)厚度。一半的物質(zhì)厚度。 因此因此2/10021deII693. 02/1d第39頁/共78頁 一定波長的射線，對一定物質(zhì)具有恒定的半值一定波長的射線，對一定物質(zhì)具有恒定的半值層，如層，如Co60-射線在鐵中的半值層為射線在鐵中的半值層為17.5mm 因此一次射線通過因此一次射線通過17.5mm層后強(qiáng)度減一半層后強(qiáng)度減一半 第第2個個17.5mm層后即余下最初強(qiáng)度的層后即余下最初強(qiáng)度的

30、25%第40頁/共78頁光子能量光子能量100400keV的的X射線，在鋁、鐵、銅射線，在鋁、鐵、銅中的半值層如表中的半值層如表3-2所示。所示。第41頁/共78頁 不同波長的射線具有不同的衰減系數(shù)，這對檢不同波長的射線具有不同的衰減系數(shù)，這對檢測來說使問題復(fù)雜化，因此需使連續(xù)測來說使問題復(fù)雜化，因此需使連續(xù)X射線的波射線的波長均勻化。長均勻化。 就是使就是使X射線經(jīng)過一定厚度的物質(zhì)、把波長較射線經(jīng)過一定厚度的物質(zhì)、把波長較長的部分吸收掉，剩下的就是波長較短且很接近長的部分吸收掉，剩下的就是波長較短且很接近的的X射線，可以認(rèn)為具有相同的吸收系數(shù)。射線，可以認(rèn)為具有相同的吸收系數(shù)。 另外，另外，

31、射線差不多都接近于單色，即有一恒射線差不多都接近于單色，即有一恒定的衰減系數(shù)。定的衰減系數(shù)。第42頁/共78頁 當(dāng)具有一定能量的帶電粒子穿透物質(zhì)時，在當(dāng)具有一定能量的帶電粒子穿透物質(zhì)時，在它們經(jīng)過的路程上就會產(chǎn)生電離作用，形成許多它們經(jīng)過的路程上就會產(chǎn)生電離作用，形成許多離子對，電離作用是帶電粒子和物質(zhì)相互作用的離子對，電離作用是帶電粒子和物質(zhì)相互作用的主要形式。主要形式。 粒子（射線）由于能量、質(zhì)量和帶電量大，粒子（射線）由于能量、質(zhì)量和帶電量大，故電離作用最強(qiáng)，故電離作用最強(qiáng)，但射程但射程( (帶電粒子在物質(zhì)中穿帶電粒子在物質(zhì)中穿行時、能量耗盡前所經(jīng)過的直線距離行時、能量耗盡前所經(jīng)過的直線

32、距離) )較短。較短。 粒子質(zhì)量小，電離能力比同樣能量的粒子質(zhì)量小，電離能力比同樣能量的粒子粒子要弱，由于要弱，由于粒子易于散射，所以其行程是彎曲粒子易于散射，所以其行程是彎曲的。的。 2)電離作用電離作用粒子幾乎沒有直接的電離作用。粒子幾乎沒有直接的電離作用。第43頁/共78頁式中：式中：E 帶電粒子的能量；帶電粒子的能量； Ed 離子對的能量；離子對的能量； J 輻射源的強(qiáng)度；輻射源的強(qiáng)度； C 輻射源強(qiáng)度為輻射源強(qiáng)度為1Ci時，每秒放射出的粒子時，每秒放射出的粒子數(shù)。數(shù)。 在輻射線的電離作用下，每秒鐘產(chǎn)生的離在輻射線的電離作用下，每秒鐘產(chǎn)生的離子對的總數(shù)，即離子對形成的頻率可出下式表子對

33、的總數(shù)，即離子對形成的頻率可出下式表示：示：JCEEfde 21第44頁/共78頁 核輻射與物質(zhì)的相互作用是核輻射傳感器檢核輻射與物質(zhì)的相互作用是核輻射傳感器檢測物理量的基礎(chǔ)。利用電離、吸收和反射作用以測物理量的基礎(chǔ)。利用電離、吸收和反射作用以及及、和和X射線的特性可以檢測多種物理量。射線的特性可以檢測多種物理量。常用電離室、氣體放電計數(shù)管、閃爍計數(shù)器和半常用電離室、氣體放電計數(shù)管、閃爍計數(shù)器和半導(dǎo)體檢測核輻射強(qiáng)度，分析氣體，鑒別各種粒子導(dǎo)體檢測核輻射強(qiáng)度，分析氣體，鑒別各種粒子等。等。 1）電離室）電離室 利用電離室測量核輻射強(qiáng)度的示意圖見下圖。利用電離室測量核輻射強(qiáng)度的示意圖見下圖。在電離

34、空兩側(cè)的互相絕緣的電極上，施加極化電在電離空兩側(cè)的互相絕緣的電極上，施加極化電壓，使兩極板間形成電場。在射線作用下，兩極壓，使兩極板間形成電場。在射線作用下，兩極板間的氣體被電離，形成正離子和電子，帶電粒板間的氣體被電離，形成正離子和電子，帶電粒子在電場作用下定向運動形成電流子在電場作用下定向運動形成電流 I，在外接電在外接電 10-4、核輻射傳感器、核輻射傳感器第45頁/共78頁太一樣太一樣, ,由于由于射線不直接產(chǎn)生電離射線不直接產(chǎn)生電離, ,因而只能利因而只能利用它的反射電子和增加室內(nèi)氣壓來提高用它的反射電子和增加室內(nèi)氣壓來提高光子與光子與物質(zhì)作用的有效性，因此，物質(zhì)作用的有效性，因此，

35、射線的電離室必須射線的電離室必須密閉。密閉。阻上便形成壓降。電流阻上便形成壓降。電流 I 與氣體電離程度成正比，與氣體電離程度成正比，電離程度又正比于射線輻射強(qiáng)度，因此，測量電電離程度又正比于射線輻射強(qiáng)度，因此，測量電阻阻 R 上的電壓值就可得到核輻射強(qiáng)度。上的電壓值就可得到核輻射強(qiáng)度。 電離室主要用于電離室主要用于探測探測、粒子。電粒子。電離室的窗口直徑約離室的窗口直徑約100mm左右左右, ,不必太不必太大。大。射線的電離室射線的電離室同同、的電離室不的電離室不第46頁/共78頁 2）蓋格計數(shù)管）蓋格計數(shù)管 蓋革計數(shù)器是根據(jù)射線對氣體的電離性質(zhì)設(shè)蓋革計數(shù)器是根據(jù)射線對氣體的電離性質(zhì)設(shè)計成的

36、。其探測器（稱計成的。其探測器（稱“蓋革管蓋革管”）的通常結(jié)構(gòu)）的通常結(jié)構(gòu)是在一根兩端用絕緣物質(zhì)密閉的金屬管內(nèi)充入稀是在一根兩端用絕緣物質(zhì)密閉的金屬管內(nèi)充入稀薄氣體（通常是摻加了鹵素的稀有氣體，如氦、薄氣體（通常是摻加了鹵素的稀有氣體，如氦、氖、氬等），在沿管的軸線上安裝有一根金屬絲氖、氬等），在沿管的軸線上安裝有一根金屬絲電極，并在金屬管壁和金屬絲電極之間加上略低電極，并在金屬管壁和金屬絲電極之間加上略低于管內(nèi)氣體擊穿電壓于管內(nèi)氣體擊穿電壓的電壓。的電壓。第47頁/共78頁 這樣，在通常狀態(tài)下，管內(nèi)氣體不放電；這樣，在通常狀態(tài)下，管內(nèi)氣體不放電；而當(dāng)有高速粒子射入管內(nèi)時，粒子的能量使管而當(dāng)有

37、高速粒子射入管內(nèi)時，粒子的能量使管內(nèi)氣體電離導(dǎo)電，在絲極與管壁之間產(chǎn)生迅速內(nèi)氣體電離導(dǎo)電，在絲極與管壁之間產(chǎn)生迅速的氣體放電現(xiàn)象，從而輸出一個脈沖電流信號。的氣體放電現(xiàn)象，從而輸出一個脈沖電流信號。 通過適當(dāng)?shù)剡x擇加在絲極與管壁之間的電通過適當(dāng)?shù)剡x擇加在絲極與管壁之間的電壓，就可以對被探測粒子的最低能量，從而對壓，就可以對被探測粒子的最低能量，從而對其種類加以甄選。其種類加以甄選。 蓋革計數(shù)器也可以用于探測蓋革計數(shù)器也可以用于探測射線，但由于射線，但由于蓋革管中的氣體密度通常較小，高能蓋革管中的氣體密度通常較小，高能射線往往射線往往在未被探測到時就已經(jīng)射出了蓋革管，因此其在未被探測到時就已經(jīng)射

38、出了蓋革管，因此其對高能對高能射線的探測靈敏度較低。在這種情況下，射線的探測靈敏度較低。在這種情況下，碘化鈉閃爍計數(shù)器則有更好的表現(xiàn)。碘化鈉閃爍計數(shù)器則有更好的表現(xiàn)。 第48頁/共78頁歷史歷史 蓋革計數(shù)器最初是在蓋革計數(shù)器最初是在1908年由德國物理學(xué)年由德國物理學(xué)家漢斯家漢斯蓋革和著名的英國物理學(xué)家盧瑟福在蓋革和著名的英國物理學(xué)家盧瑟福在粒子散射實驗中，為了探測粒子散射實驗中，為了探測粒子而設(shè)計的。粒子而設(shè)計的。后來在后來在1928年，蓋革又和他的學(xué)生米勒年，蓋革又和他的學(xué)生米勒（Walther Mller）對其進(jìn)行了改進(jìn)）對其進(jìn)行了改進(jìn)1，使其，使其可以用于探測所有的電離輻射。可以用于探

39、測所有的電離輻射。 1947年，美國年，美國人人Sidney H. Liebson在其博士學(xué)位研究中又對在其博士學(xué)位研究中又對蓋革計數(shù)器做了進(jìn)一步的改進(jìn)，使得蓋革管使蓋革計數(shù)器做了進(jìn)一步的改進(jìn)，使得蓋革管使用較低的工作電壓，并且顯著延長了其使用壽用較低的工作電壓，并且顯著延長了其使用壽命。這種改進(jìn)也被稱為命。這種改進(jìn)也被稱為“鹵素計數(shù)器鹵素計數(shù)器”。 蓋革蓋革計數(shù)器因為其造價低廉、使用方便、探測范圍計數(shù)器因為其造價低廉、使用方便、探測范圍廣泛，至今仍然被普遍地使用于核物理學(xué)、醫(yī)廣泛，至今仍然被普遍地使用于核物理學(xué)、醫(yī)學(xué)、粒子物理學(xué)及工業(yè)領(lǐng)域。學(xué)、粒子物理學(xué)及工業(yè)領(lǐng)域。 第49頁/共78頁 蓋格

40、計數(shù)管的特性曲線如下圖所示。蓋格計數(shù)管的特性曲線如下圖所示。J1、J2代表入射的核輻射強(qiáng)度，代表入射的核輻射強(qiáng)度，J1J2。由圖可知，在由圖可知，在外電壓外電壓U相同的情況下，入射的核輻射強(qiáng)度越強(qiáng)，相同的情況下，入射的核輻射強(qiáng)度越強(qiáng)，蓋格計數(shù)管內(nèi)嚴(yán)生的脈沖蓋格計數(shù)管內(nèi)嚴(yán)生的脈沖N越多。蓋格計數(shù)管常越多。蓋格計數(shù)管常用于探測用于探測射線和射線和粒子的輻射量粒子的輻射量(強(qiáng)度強(qiáng)度)。 第50頁/共78頁 閃爍計數(shù)管由閃爍晶體閃爍計數(shù)管由閃爍晶體( (受激發(fā)光物體，常受激發(fā)光物體，常有氣體、液體和固體三種，分為有機(jī)和無機(jī)兩類有氣體、液體和固體三種，分為有機(jī)和無機(jī)兩類) )和光電倍增管組成，如下圖所示

41、。當(dāng)輻射照射到和光電倍增管組成，如下圖所示。當(dāng)輻射照射到閃爍晶體上，便激發(fā)出微弱的閃光，閃光射到光閃爍晶體上，便激發(fā)出微弱的閃光，閃光射到光電倍增管上（由于電倍增管上（由于閃閃光很微弱，必須使用光電倍光很微弱，必須使用光電倍增管才會有光電流輸出），就會在其陽極形成脈增管才會有光電流輸出），就會在其陽極形成脈沖電流，從而得到與核輻射有關(guān)的電信號。沖電流，從而得到與核輻射有關(guān)的電信號。 3）閃爍計數(shù)管）閃爍計數(shù)管第51頁/共78頁 核輻射傳感器除了用于核輻射的測量外，也核輻射傳感器除了用于核輻射的測量外，也能用于氣體分析、流量、物位、重量、溫度、探能用于氣體分析、流量、物位、重量、溫度、探傷以及醫(yī)

42、學(xué)等方面。傷以及醫(yī)學(xué)等方面。 1核輻射流量計核輻射流量計 核輻射流量計可以檢測氣體和液體在管道中核輻射流量計可以檢測氣體和液體在管道中的流量，其工作原理如下圖所示。若測量氣體的的流量，其工作原理如下圖所示。若測量氣體的流量，在氣流管壁上裝有如圖所示的兩個活動電流量，在氣流管壁上裝有如圖所示的兩個活動電極，其一的內(nèi)側(cè)面涂覆有放射性物質(zhì)構(gòu)成的電離極，其一的內(nèi)側(cè)面涂覆有放射性物質(zhì)構(gòu)成的電離室。當(dāng)氣體流經(jīng)兩電極間時，由于核輻射使被測室。當(dāng)氣體流經(jīng)兩電極間時，由于核輻射使被測氣體電離，產(chǎn)生電離電流；電離子一部分被流動氣體電離，產(chǎn)生電離電流；電離子一部分被流動的氣體帶出電離室，電離電流減小。的氣體帶出電離

43、室，電離電流減小。10-5 核輻射傳感的應(yīng)用舉例核輻射傳感的應(yīng)用舉例第52頁/共78頁隨著氣流速度的增加，帶出電離室的離子數(shù)增加，隨著氣流速度的增加，帶出電離室的離子數(shù)增加，電離電流也隨之減小。當(dāng)外加電場電離電流也隨之減小。當(dāng)外加電場定，輻射強(qiáng)定，輻射強(qiáng)度恒定時，離度恒定時，離子遷移率基本是固子遷移率基本是固定的，因此，可以定的，因此，可以比較準(zhǔn)確地測出氣比較準(zhǔn)確地測出氣體流量。體流量。 若在流動的液若在流動的液體中，摻入少量放體中，摻入少量放射性物質(zhì)，也可以射性物質(zhì)，也可以運用放射性同位素運用放射性同位素跟蹤法求取液體流跟蹤法求取液體流量。量。 第53頁/共78頁 核輻射測核輻射測厚儀是利用

44、射厚儀是利用射線的散射與物線的散射與物體厚度的關(guān)系體厚度的關(guān)系來測量物體厚來測量物體厚度的。度的。 圖是利用圖是利用差動和平衡變差動和平衡變換原理測量鍍換原理測量鍍錫鋼帶鍍錫層錫鋼帶鍍錫層的厚度測量儀。的厚度測量儀。1-錫層 2放射源 3、4-電離室 5-擋板 6-電機(jī) 7-滾子 8-輔助放射源 9-鋼帶 2核輻射測厚儀核輻射測厚儀第54頁/共78頁 圖中圖中3、4為兩個電離室、電離室外殼加上極為兩個電離室、電離室外殼加上極性相反的電壓，形成相反的柵極電流使電阻性相反的電壓，形成相反的柵極電流使電阻R上上的壓降正比于兩電離室輻射強(qiáng)度的差值。電離的壓降正比于兩電離室輻射強(qiáng)度的差值。電離室室3的輻

45、射強(qiáng)度取決于輻射源的輻射強(qiáng)度取決于輻射源2的放射線經(jīng)鍍錫鋼帶的放射線經(jīng)鍍錫鋼帶鍍錫層后的反向散射，鍍錫層后的反向散射，電離室電離室4的輻射強(qiáng)度取決的輻射強(qiáng)度取決于于8的輻射線經(jīng)擋板的輻射線經(jīng)擋板5位置的調(diào)制程度。利用位置的調(diào)制程度。利用R上上的電壓，經(jīng)過放大后，控制電機(jī)轉(zhuǎn)動、以此帶動的電壓，經(jīng)過放大后，控制電機(jī)轉(zhuǎn)動、以此帶動擋板擋板5位移，使電極電流相等。用檢測儀表測出位移，使電極電流相等。用檢測儀表測出擋板的位移量，即可測量鍍錫層的厚度。擋板的位移量，即可測量鍍錫層的厚度。 第55頁/共78頁4,多相流檢測多相流檢測第56頁/共78頁第57頁/共78頁準(zhǔn)直孔銀片透射窗Am241托盤第58頁/

46、共78頁光源頭部截面第一組掃描第二組掃描第三組掃描檢測器圖光層析成像的結(jié)構(gòu)示意 X 5, x 射線層析成像（射線層析成像（CT）原理原理 CT的完整拼寫是：的完整拼寫是：Computerized Tomography。依據(jù)的是雷當(dāng)依據(jù)的是雷當(dāng)( (Radon) )變換變換 ABdYyxfXp直線),(),( 吸收率分布吸收率分布第59頁/共78頁6 射線實時檢測技術(shù)射線實時檢測技術(shù) 當(dāng)前工業(yè)用當(dāng)前工業(yè)用X射線檢測主要是照相法，照相法射線檢測主要是照相法，照相法比較成熟，但費時、費錢。比較成熟，但費時、費錢。 為了進(jìn)一步提高檢測效率，滿足工業(yè)生產(chǎn)中為了進(jìn)一步提高檢測效率，滿足工業(yè)生產(chǎn)中大批量產(chǎn)品

47、的質(zhì)量檢測，實現(xiàn)自動化流水作業(yè)，大批量產(chǎn)品的質(zhì)量檢測，實現(xiàn)自動化流水作業(yè)，有必要發(fā)展有必要發(fā)展X射線實時檢測技術(shù)。射線實時檢測技術(shù)。 工業(yè)工業(yè)X射線實時檢測技術(shù)，是通過熒光屏把它射線實時檢測技術(shù)，是通過熒光屏把它轉(zhuǎn)換成可見光圖象，但熒光屏上可見光圖象亮度轉(zhuǎn)換成可見光圖象，但熒光屏上可見光圖象亮度很低，必須經(jīng)過圖象增強(qiáng)器后進(jìn)行攝象。很低，必須經(jīng)過圖象增強(qiáng)器后進(jìn)行攝象。 第60頁/共78頁工業(yè)工業(yè)X射線實時檢測技術(shù)裝置主要由射線實時檢測技術(shù)裝置主要由4部分，部分，X射射線源、圖象增強(qiáng)器、電視攝象機(jī)和接收機(jī)線源、圖象增強(qiáng)器、電視攝象機(jī)和接收機(jī)第61頁/共78頁 圖象增強(qiáng)器將輸入的圖象增強(qiáng)器將輸入的X

48、射線圖象轉(zhuǎn)換為可見射線圖象轉(zhuǎn)換為可見光熒光圖象，并使其亮度增強(qiáng)光熒光圖象，并使其亮度增強(qiáng)1萬倍以上。萬倍以上。 圖象經(jīng)適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)系統(tǒng)，被攝象機(jī)錄影后顯圖象經(jīng)適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)系統(tǒng)，被攝象機(jī)錄影后顯示在顯象監(jiān)視器上。示在顯象監(jiān)視器上。第62頁/共78頁 配用配用X射線實時檢測射線實時檢測X射線機(jī)要求焦點小、軟射線機(jī)要求焦點小、軟X射線少射線少(設(shè)鈹窗口設(shè)鈹窗口)，以便大大提高圖象的清晰，以便大大提高圖象的清晰度和分辨能力。度和分辨能力。 另一個提高檢測靈敏度的措施是提高圖象的另一個提高檢測靈敏度的措施是提高圖象的放大率，當(dāng)然前提是射線源的焦點要小。放大率，當(dāng)然前提是射線源的焦點要小。第63頁/共78頁中

49、子射線檢測中子射線檢測 中子射線檢測是國外中子射線檢測是國外70年代發(fā)展起來的一項年代發(fā)展起來的一項新技術(shù)，是新技術(shù)，是X射線檢測和射線檢測和射線檢測的一種補(bǔ)充，射線檢測的一種補(bǔ)充，具有下列特點具有下列特點 A) 對于高原子序數(shù)的材料比對于高原子序數(shù)的材料比X射線和射線和射線的射線的穿透能力大穿透能力大 B) 對于相鄰原子序數(shù)的材料比對于相鄰原子序數(shù)的材料比X射線和射線和射線射線的分辨能力強(qiáng)的分辨能力強(qiáng) 第64頁/共78頁 C) 一些輕材料和某些特定材料對中子的吸收能一些輕材料和某些特定材料對中子的吸收能力比重元素大力比重元素大 D) 對某些元素的同位素敏感對某些元素的同位素敏感 E) 可以在

50、強(qiáng)的輻射場可以在強(qiáng)的輻射場(X射線，射線，射線射線)中工作中工作第65頁/共78頁 X射線和射線和射線的質(zhì)量吸收系數(shù)隨原子序數(shù)射線的質(zhì)量吸收系數(shù)隨原子序數(shù)增加而增加，而中子質(zhì)量吸收系數(shù)則復(fù)雜，通增加而增加，而中子質(zhì)量吸收系數(shù)則復(fù)雜，通常是隨原子序數(shù)增加而減少。常是隨原子序數(shù)增加而減少。 可以利用中子照相來解決可以利用中子照相來解決X射線和射線和射線難以射線難以解決的一些問題，互相配合使用，取長補(bǔ)短。解決的一些問題，互相配合使用，取長補(bǔ)短。 第66頁/共78頁中子照相有以下兩種方法中子照相有以下兩種方法 A) 直接曝光法直接曝光法 轉(zhuǎn)換屏材料可為鋰、硼、鎘、釓等，最常用的轉(zhuǎn)換屏材料可為鋰、硼、鎘

51、、釓等，最常用的是釓。在中子射線的照射下，放出瞬間低能粒子是釓。在中子射線的照射下，放出瞬間低能粒子使膠片感光。這種方法速度快、分辨力好。使膠片感光。這種方法速度快、分辨力好。第67頁/共78頁B) 間接曝光法間接曝光法轉(zhuǎn)換材料采用銦、鏑、銀等，應(yīng)用最多的是銦和轉(zhuǎn)換材料采用銦、鏑、銀等，應(yīng)用最多的是銦和鏑。在中子照射下，屏上形成有一定壽命的放射鏑。在中子照射下，屏上形成有一定壽命的放射核存在潛像，被照后屏的兩邊夾上膠片，在暗盒核存在潛像，被照后屏的兩邊夾上膠片，在暗盒里使膠片感光。該方法，當(dāng)被照物有強(qiáng)的放射性里使膠片感光。該方法，當(dāng)被照物有強(qiáng)的放射性或中子束中有很強(qiáng)的或中子束中有很強(qiáng)的射線時很適用。射線時很適用。第68頁/共78頁 中子射線檢測的局限性主要在于射線源。從中子射線檢測的局限性主要在于射線源。從中子照相來說，要求中子射線強(qiáng)度大、射線束中子照相來說，要求中子射線強(qiáng)度大、射線束質(zhì)量高、便宜，方便、操作靈活等。質(zhì)量高、便宜，方便、操作靈活等。 但從目前的射線源來看，射線強(qiáng)度大的源是但從目前的射線源來看，射線強(qiáng)度大的源是反應(yīng)堆，它投資大、笨重、無法用于現(xiàn)場。反應(yīng)堆，它投資大、笨重、無法用