射線檢測(cè)的物理基礎(chǔ)修改

射線檢測(cè)的物理基礎(chǔ)修改第一頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日第二頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日X射線照相檢測(cè)原理示意圖第三頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日第四頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日

拍出一張合格的片子對(duì)底片質(zhì)量的主要要求可分為四個(gè)方面：理論上射線照相靈敏度應(yīng)達(dá)到規(guī)定的要求；黑度應(yīng)處于規(guī)定的范圍；標(biāo)記系應(yīng)符合有關(guān)的規(guī)定；表（外）觀質(zhì)量應(yīng)滿足規(guī)定的要求。第五頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日影響射線照相靈敏度S的三大要素射線照相對(duì)比度ΔD（缺陷影像與其周圍背景的黑度差）；射線照相不清晰度Ug（影像輪廓邊緣黑度過渡區(qū)的寬度）；射線照相顆粒度δD（影像黑度的不均勻程度）第六頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日第七頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日影響黑度D的要素D=f(It;Υ)第八頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日射線的產(chǎn)生:X

γ射線的傳播：射線的衰減：第九頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日怎樣拍出一張合格的片子（工藝上）1、設(shè)備器材：射線機(jī)、膠片、增感屏、像質(zhì)計(jì)、鉛字、洗片藥液等；2、透照布置：外透內(nèi)透、單壁雙壁、單影雙影；3、透照參數(shù)：管電壓、曝光量（時(shí)間）、焦距；4、輔助措施：如屏蔽散射線措施等第十頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日射線檢測(cè)(RT)

第一章射線檢測(cè)的物理基礎(chǔ)

第十一頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日第一節(jié)原子與原子結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)原子和原子核結(jié)構(gòu)理論了解射線產(chǎn)生的機(jī)理一、原子1元素與原子的概念:

定義：元素－所有這些自然界的物體不論形態(tài)如何,功能如何,它們都是由一些最簡(jiǎn)單、最基本的物質(zhì)，即元素構(gòu)成。

天然存在90多種，人工制造10多種

原子－組成單質(zhì)和化合物分子的最小微粒，由原子核和核外電子構(gòu)成。世界上一切物質(zhì)都是由元素構(gòu)成的，原子是元素的具體存在，是體現(xiàn)元素性質(zhì)的最小微粒。第十二頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日第一節(jié)原子與原子結(jié)構(gòu)

2原子的構(gòu)成:

原子是由原子核和核外電子所構(gòu)成。電子圍繞原子核作隨機(jī)運(yùn)動(dòng)，相同能量的電子在相同的運(yùn)動(dòng)層(即軌道)上出現(xiàn)，有的人說是作行星運(yùn)動(dòng)，實(shí)質(zhì)上是不準(zhǔn)確的，因?yàn)樾行沁\(yùn)動(dòng)，是由引力場(chǎng)維持的，而電子與原子核之間是由電場(chǎng)維持的，其本質(zhì)是不同的；電子在一定軌道上繞核運(yùn)動(dòng)。原子是有質(zhì)量、有尺寸的一種粒子。

第十三頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日構(gòu)成原子的微粒電子原子核質(zhì)子中子電性和電量質(zhì)量/kg相對(duì)質(zhì)量構(gòu)成原子的粒子及其性質(zhì)1個(gè)電子帶1個(gè)單位負(fù)電荷1個(gè)質(zhì)子帶1個(gè)單位正電荷不顯電性9.109×10-311.673×10-271.675×10-271/18361.0071.008第十四頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日第一節(jié)原子與原子結(jié)構(gòu)

（1）質(zhì)量：幾乎集中在原子核內(nèi)，核的密度非常大！如果：把核集中在1cm3

的體積內(nèi)，那么：這1cm3

的體積內(nèi)核的總重量為108噸?。?）大小：原子半徑10-8cm數(shù)量級(jí)。原子核半徑10-13cm數(shù)量級(jí)。如果：核的半徑為1cm，則原子半徑約為1km

即10-8/10-13=100000倍

第十五頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日第一節(jié)原子與原子結(jié)構(gòu)

（3）電荷：原子核帶正電；電子帶負(fù)電；原子為中性。（4）構(gòu)成：原子核（質(zhì)子+中子）+電子數(shù)量關(guān)系：質(zhì)量數(shù)=質(zhì)子數(shù)+中子數(shù)A=Z+N

質(zhì)子數(shù)Z=核的正電荷數(shù)=電子數(shù)=原子序數(shù)

例：Co6060=27+33第十六頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日3原子結(jié)構(gòu)理論第一節(jié)原子與原子結(jié)構(gòu)原子結(jié)構(gòu)模型的演變第十七頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日玻爾理論（玻爾模型）

20世紀(jì)初二種不同的原子結(jié)構(gòu)模型1903年：湯姆森假設(shè)：核子與電子在原子內(nèi)均勻分布1911年：盧瑟福模型：行星分布

α散射實(shí)驗(yàn)否定了湯姆森假設(shè)肯定了盧瑟福模型盧瑟福模型不完善，1913年玻爾提出了完善的原子結(jié)構(gòu)模型---玻爾模型.玻爾理論（玻爾模型）的要點(diǎn)：第一節(jié)原子與原子結(jié)構(gòu)第十八頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日第一節(jié)原子與原子結(jié)構(gòu)電子層(軌道）:核外電子運(yùn)動(dòng)的特定區(qū)域.第十九頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日（1）原子只能存在一些不連續(xù)的穩(wěn)定狀態(tài)，這些穩(wěn)定狀態(tài)各有一定的能量E1、E2、E3.....En。處于穩(wěn)定狀態(tài)中運(yùn)動(dòng)的電子雖然有加速度，但不發(fā)生能量輻射。能量的改變，由于吸收或放射輻射的結(jié)果或由于碰撞的結(jié)果。（2）原子從一個(gè)能量為En的穩(wěn)定狀態(tài)過度到能量為Em的穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，它發(fā)射（或吸收）單色的輻射，其頻率ν決定于下列關(guān)系式（稱為玻爾頻率條件）：

En、Em分別為較高、較低能級(jí)的能量值。穩(wěn)定狀態(tài)的改變（或能量的改變）是不連續(xù)的。第一節(jié)原子與原子結(jié)構(gòu)ΔE=En

－

Em=hν

第二十頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日4玻爾理論中的幾個(gè)概念：基態(tài)：原子處于最低能量的狀態(tài)稱為基態(tài)，是穩(wěn)定狀態(tài)；激發(fā)態(tài)：電子獲得能量從低能級(jí)軌道進(jìn)入高能級(jí)軌道，該過程稱為激發(fā)；此時(shí)原子處于高能量狀態(tài)，稱為激發(fā)態(tài)，激發(fā)態(tài)是不穩(wěn)定的狀態(tài)；原子的狀態(tài)特性：任何不穩(wěn)定狀態(tài)的原子必將自動(dòng)的回到穩(wěn)定狀態(tài)即回到基態(tài)；該過程將釋放出能量，即產(chǎn)生輻射。釋放能量的過程可以一次回到基態(tài)，也可以逐次回到基態(tài)；第一節(jié)原子與原子結(jié)構(gòu)第二十一頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日第一節(jié)原子與原子結(jié)構(gòu)

躍遷：電子從一個(gè)軌道向另一個(gè)軌道的運(yùn)動(dòng)，稱為躍遷（包括從低到高；或從高到低的運(yùn)動(dòng)）；

能級(jí)：用平行線表示核外電子所處的能量級(jí)別稱為能級(jí)，外殼層能級(jí)最高，但外殼層上的電子結(jié)合能最低。

第二十二頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日氫原子的能級(jí)圖第一節(jié)原子與原子結(jié)構(gòu)第二十三頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日二、原子核1原子核的結(jié)構(gòu)精確的結(jié)構(gòu)模型至今尚未建立多種模型并存的狀態(tài)：殼層模型，液滴模型...、2原子核的構(gòu)成均勻分布不同數(shù)量的質(zhì)子和不同數(shù)量的中子構(gòu)成不同性質(zhì)（元素）的原子核原子的原子量A代表該原子的原子核的質(zhì)子和中子的總和:A=Z+N

第一節(jié)原子與原子結(jié)構(gòu)第二十四頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日3原子核的電荷正電荷=原子序數(shù)Z4原子核的半徑10-13----10-12cm5原子核的質(zhì)量原子核的質(zhì)量>>電子的質(zhì)量;原子的質(zhì)量原子核的質(zhì)量原子核的總質(zhì)量總是小于它的組成部分的質(zhì)量和，主要是因?yàn)榻Y(jié)合能的存在消耗一部分質(zhì)量當(dāng)量，由質(zhì)能公式可算出結(jié)合能的大小。

6核的穩(wěn)定性核的穩(wěn)定性取決于質(zhì)子與中子數(shù)量的組合質(zhì)子與中子數(shù)量：

2、8、20、28、50、82、126最穩(wěn)定。第一節(jié)原子與原子結(jié)構(gòu)E=mc2

第二十五頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日7核內(nèi)的幾種作用力庫(kù)侖力核力：存在于質(zhì)子和中子間，是核穩(wěn)定性的重要因素核力的性質(zhì)：（1）核力與電荷無關(guān)；（2）核力是短程力；（3）核力

100倍庫(kù)侖力，是強(qiáng)相互作用力；（4）核力促成核子的二種結(jié)合形式成對(duì)結(jié)合：質(zhì)子+中子對(duì)對(duì)結(jié)合：一對(duì)質(zhì)子+一對(duì)中子

第一節(jié)原子與原子結(jié)構(gòu)第二十六頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日三、元素及元素周期律1元素的概念（1）定義：具有相同核電荷的一類原子稱為元素。例如：只有一個(gè)核電荷數(shù)的原子稱為氫元素，所有八個(gè)核電荷數(shù)的原子稱為氧元素。（2）元素符號(hào):表示某種元素的一個(gè)符號(hào)，如H、O、Co（鈷）、Cs（銫）、Ir（銥）、Se（硒）、Tm（銩）、Yb（鐿）等A：原子量（原子質(zhì)量數(shù)）。Z：原子序數(shù)：原子在元素周期表中的排列序號(hào)。原子核所帶的正電荷數(shù)。第一節(jié)原子與原子結(jié)構(gòu)第二十七頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日2核素：具有一定數(shù)目的質(zhì)子和一定數(shù)目的中子的一種原子。如1H(H)、2H(D)、3H(T)就各為一種核素。氕[piē]氘[dāo]氚[chuān]

3同位素同一元素的不同核素之間互稱同位素。

如：H11，H12，H13

4元素周期律

1869門捷列夫發(fā)現(xiàn)元素周期律。自然定律:玻爾理論對(duì)元素周期律的科學(xué)解釋。元素周期律揭示了：元素的性質(zhì)是隨著元素原子序數(shù)的增加而呈現(xiàn)出周期性的變化，這一變化的原因是它們的原子結(jié)構(gòu)隨著原子序數(shù)的增加而呈現(xiàn)周期變化的規(guī)律。

第一節(jié)原子與原子結(jié)構(gòu)第二十八頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日四、放射性衰變?cè)雍说闹匾再|(zhì)—放射性1核的穩(wěn)定性概念處于基態(tài)的原子核穩(wěn)定性的。處于激發(fā)態(tài)的原子核是不穩(wěn)定的?？偸峭ㄟ^衰變釋放能量，變成另一種核素回歸到基態(tài)。衰變的定義：放射性元素放射出粒子后變成另一種元素的現(xiàn)象。也叫蛻變。不穩(wěn)定(即具有放射性)的原子核在放射出粒子及能量后可變得較為穩(wěn)定，這個(gè)過程稱為衰變(Radioactivedecay)。這些粒子或能量(后者以電磁波方式射出)統(tǒng)稱輻射(radiation)。由不穩(wěn)定原子核發(fā)射出來的輻射可以是α粒子、β粒子、γ射線或中子。衰變方式分自然衰變與人工衰變。衰變模式有α衰變、β衰變、γ衰變。

第一節(jié)原子與原子結(jié)構(gòu)第二十九頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日第一節(jié)原子與原子結(jié)構(gòu)輻射：射線由射線源向外發(fā)射的過程。帶電離子貫穿物質(zhì)的本領(lǐng)較差2射線和輻射不帶電離子電中性貫穿物質(zhì)的本領(lǐng)較強(qiáng)廣泛用于無損檢測(cè)第三十頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日3α衰變

放射性原子核釋放出α粒子的過程稱為α衰變。α衰變后，原子核內(nèi)核子數(shù)的變化：α粒子是氦的原子核（He）核內(nèi)：2個(gè)質(zhì)子，2個(gè)中子。一次α衰變：質(zhì)子數(shù)減少二個(gè)，中子數(shù)減少二個(gè)，原子量減少4。

α粒子所形成的α射線是一種電離輻射。α射線穿透能力很小，在空氣中也只能飛行幾個(gè)厘米，但電離能力很強(qiáng)。第一節(jié)原子與原子結(jié)構(gòu)第三十一頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日4β衰變放射性原子核釋放出β粒子的過程稱為β衰變。

β粒子是電子，β衰變后，原子核內(nèi)核子數(shù)的變化：質(zhì)子數(shù)增加一個(gè)，中子數(shù)減少一個(gè)，原子量不變。

β-衰變

β+衰變

β粒子所形成的β射線也是一種電離輻射。

β射線是正電子流或負(fù)電子流,它穿透能力較大，可穿透幾毫米厚的鋁，但電離作用較弱。

第一節(jié)原子與原子結(jié)構(gòu)第三十二頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日5γ衰變

放射性原子核釋放出γ光子的過程稱為γ衰變(輻射)。

γ衰變通常是在α衰變和β衰變過程中發(fā)生的。

γ射線的釋放不影響原子核的核子數(shù)，僅減少原子核的能量。并非每一個(gè)α衰變和β衰變都釋放γ光子。

γ射線是波長(zhǎng)很短的電磁波，穿透物體的能力很強(qiáng)，甚至可以穿透幾個(gè)厘米厚的鉛板，但電離作用很小。

第一節(jié)原子與原子結(jié)構(gòu)第三十三頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日5人工放射性用高能粒子轟擊穩(wěn)定原子核，使其變成不穩(wěn)定的具有放射性的原子核，這些原子核具有人工放射性。鈷60的典型衰變：第一節(jié)原子與原子結(jié)構(gòu)60CoT1/2=5.3年γ：1.17MeVβ：0.31MeVγ：1.33MeV第三十四頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)射線的種類和性質(zhì)

了解射線的各種性質(zhì)及應(yīng)用一、X射線和γ射線的本質(zhì)與性質(zhì)1本質(zhì)：是電磁波從科學(xué)的角度來說，電磁波是能量的一種，凡是能夠釋出能量的物體，都會(huì)釋出電磁波。正像人們一直生活在空氣中而眼睛卻看不見空氣一樣，人們也看不見無處不在的電磁波。電磁波為橫波。

第三十五頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日電磁波的磁場(chǎng)、電場(chǎng)及其行進(jìn)方向三者互相垂直。振幅沿傳播方向的垂直方向作周期性交變（如圖所示），其強(qiáng)度與距離的平方成反比，波本身帶動(dòng)能量，任何位置之能量功率與振幅的平方成正比。磁能隨著電場(chǎng)與磁場(chǎng)的周期變化以電磁波的形式向空間傳播出去，不需要介質(zhì)也能向外傳遞能量，這就是一種輻射。如太陽(yáng)與地球之間的距離非常遙遠(yuǎn)，但在戶外時(shí)，我們?nèi)匀荒芨惺艿教?yáng)光的光與熱。由于輻射強(qiáng)度隨頻率的減小而急劇下降，因此波長(zhǎng)為幾百千米（105米）的低頻電磁波強(qiáng)度很弱，通常不為人們注意。

X射線、γ射線、可見光、無線電波、紅外線都是電磁波。

X射線和γ射線是波長(zhǎng)較短的電磁波。第二節(jié)射線的種類和性質(zhì)

第三十六頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)射線的種類和性質(zhì)

第三十七頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日了解波長(zhǎng)：

無線電波3000米～0.3毫米。

紅外線0.3毫米～0.75微米。

可見光0.7微米～0.4微米。

紫外線0.4微米～10毫微米

X射線100毫微米～0.001毫微米

γ射線0.1毫微米～0.0001毫微米

高能射線小于0.001毫微米

傳真（電視）用的波長(zhǎng)是3～6米；

雷達(dá)用的波長(zhǎng)更短，3米到幾毫米。第二節(jié)射線的種類和性質(zhì)

第三十八頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)射線的種類和性質(zhì)

2波動(dòng)關(guān)系：λ（波長(zhǎng)?），C（光速），ν（頻率）3波長(zhǎng)單位：埃?=10-10m=10-8cm；納米nm=10-9m。

4性質(zhì)：

（1）不可見，在真空中以光速傳播；（2）不帶電，不受電場(chǎng)和磁場(chǎng)的影響；（3）具有某些光學(xué)特性：反射，折射（折射系數(shù)近1），有干涉和衍射；（4）具有極大的能量，能穿透物體；（5）能與物質(zhì)發(fā)生復(fù)雜的物理和化學(xué)作用：如電離作用、熒光作用、熱作用和光化學(xué)作用；（6）能殺傷生物細(xì)胞，破壞生物組織，具有輻射生物效應(yīng)。第三十九頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日

二X射線的產(chǎn)生及其特點(diǎn)第二節(jié)射線的種類和性質(zhì)

陽(yáng)極高電壓陰極電子-+X射線發(fā)生器曝光記錄設(shè)備X射線產(chǎn)生示意圖輻射滲透試樣X射線的產(chǎn)生：陰極燈絲通電加熱---放出電子---在高壓下高速撞擊陽(yáng)極靶面---部分以X射線能量形式輻射出來第四十頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日1連續(xù)X射線（白色X射線，多色X射線）

X射線:射線束中包括---連續(xù)X射線和特征X射線產(chǎn)生機(jī)理：根據(jù)電動(dòng)力學(xué)理論，作加速運(yùn)動(dòng)（包括負(fù)加速運(yùn)動(dòng)）的帶電粒子將產(chǎn)生電磁輻射。X射線管內(nèi)高速運(yùn)動(dòng)的電子與靶原子碰撞時(shí)，與原子核外庫(kù)侖場(chǎng)作用，而產(chǎn)生電磁輻射，稱為韌致輻射(產(chǎn)生了X射線）。這種輻射又由于是電子急劇停速引起的所以又稱停速輻射（韌致輻射）。第二節(jié)射線的種類和性質(zhì)

第四十一頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)射線的種類和性質(zhì)

2連續(xù)X射線譜及最短波長(zhǎng)：根據(jù)經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)理論，韌致輻射的能量與停速時(shí)間Δt成反比E∽1/ΔtΔt--連續(xù)變化，E--連續(xù)變化，

λ--連續(xù)變化

λmin的導(dǎo)出：電場(chǎng)能=電子動(dòng)能=光子能+消耗能,消耗能遠(yuǎn)小于光子能，故忽略消耗能，由此推導(dǎo)出最短波長(zhǎng)如下：

連續(xù)譜的最短波長(zhǎng)單位：λmin：埃。U：千伏。

例：U=200Kv,λmin=12.4/200=0.062埃

第四十二頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)射線的種類和性質(zhì)

連續(xù)譜中最大強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)不同管電壓下鎢靶連續(xù)X射線

第四十三頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)射線的種類和性質(zhì)

3連續(xù)X射線強(qiáng)度分布曲線及強(qiáng)度計(jì)算：連續(xù)譜曲線極其復(fù)雜！通過求面積積分導(dǎo)出總強(qiáng)度的公式：

連續(xù)x射線總強(qiáng)度式中：K--系數(shù)1.1--1.4×10-6

Z--原子序數(shù)；i--管電流；U--管電壓影響強(qiáng)度的因素U、Z、i大家要了解并會(huì)運(yùn)用這個(gè)公式，對(duì)于特定的射線機(jī)，其強(qiáng)度與管電壓的平方成正比。曝光量E＝It也就是說曝光時(shí)間與管電壓的平方成反比。現(xiàn)舉例說明，希望大家能在實(shí)際工作中運(yùn)用自如，第四十四頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)射線的種類和性質(zhì)

管電壓、管電流變化對(duì)X射線譜的影響第四十五頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日例：某單位用X射線機(jī)透照一工件，在150KV的管電壓下，曝光5分鐘，得2.5的黑度值，其它透照參數(shù)不變，現(xiàn)將管電壓提到180KV，要得到相同的黑度值(沖洗條件一樣），其曝光時(shí)間應(yīng)為多少分鐘？解：由題意已知，U1＝150KV

t1=5E1=E2(黑度相同）U2＝180KV求t2=？由公式E=ItI=KZiU2

可推導(dǎo)出：KZiU12t1=

KZiU22t2t2=U12t1/U22=(150/180)2×5=3.5分鐘答：180KV時(shí)的曝光時(shí)間應(yīng)為3.5分鐘。第二節(jié)射線的種類和性質(zhì)

第四十六頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)射線的種類和性質(zhì)

4連續(xù)X射線的效率（轉(zhuǎn)換效率）：

x射線轉(zhuǎn)換效率

影響轉(zhuǎn)換效率的因素K、U、Z

例：Z=74；U=200；求ηη=1.4×10-6×74×200=2%

第四十七頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日三標(biāo)識(shí)X射線（特征X射線，線狀X射線，單色X射線）1標(biāo)識(shí)X射線產(chǎn)生機(jī)理能量較大的電子入射到靶材料的原子中，與殼層電子碰撞，擊出內(nèi)電子，使原子處于激發(fā)態(tài)（吸收）；激發(fā)態(tài)原子釋放能量發(fā)射光子（輻射）。即發(fā)射標(biāo)識(shí)X射線。

第二節(jié)射線的種類和性質(zhì)

第四十八頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日產(chǎn)生標(biāo)識(shí)X射線的條件：管電壓>某一臨界值時(shí)，才能產(chǎn)生標(biāo)識(shí)X射線。標(biāo)識(shí)射線的波長(zhǎng)是不連續(xù)的。它取決于靶面的材料。它通常用于對(duì)材料的化學(xué)成分進(jìn)行定性分析。在無損檢測(cè)中，因強(qiáng)度低，幾乎不起作用。例：W靶：69.5KV開始產(chǎn)生標(biāo)識(shí)X射線；Mo靶：20KV開始產(chǎn)生標(biāo)識(shí)X射線；

第二節(jié)射線的種類和性質(zhì)

第四十九頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日2標(biāo)識(shí)譜及其特征標(biāo)識(shí)X射線譜是疊加在連續(xù)譜上的單色譜。其線系為：入射到K層的發(fā)射K系標(biāo)識(shí)X射線，KαKβ…

入射到L層的發(fā)射L系標(biāo)識(shí)X射線,LαLβ...

入射到M層的發(fā)射M系標(biāo)識(shí)X射線,MαMβ....

第二節(jié)射線的種類和性質(zhì)

第五十頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日四連續(xù)X射線與標(biāo)識(shí)X射線的區(qū)別（1）產(chǎn)生機(jī)理不同.（2）能量與波譜不同.（3）強(qiáng)度不同.X射線管產(chǎn)生的X射線包括：連續(xù)X射線和標(biāo)識(shí)X射線。

第二節(jié)射線的種類和性質(zhì)

第五十一頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日五γ射線1產(chǎn)生原理原子核的重要性質(zhì)----放射性放射性同位素產(chǎn)生α或β衰變之后，若仍處于高能級(jí)的激發(fā)狀態(tài)，必定要釋放多余的能量回到低能級(jí)的穩(wěn)定狀態(tài)（基態(tài)），這時(shí)原子核發(fā)射γ射線釋放多余的能量，其機(jī)理是核內(nèi)能級(jí)之間的躍遷產(chǎn)生的。第二節(jié)射線的種類和性質(zhì)

第五十二頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)射線的種類和性質(zhì)

2衰變規(guī)律與半衰期放射性同位素的衰變服從指數(shù)規(guī)律:

式中：No--初始狀態(tài)的放射性原子核數(shù)（或活度）；

N–經(jīng)過t時(shí)間后的放射性原子核數(shù)（或活度）；

λ--衰變常數(shù)。并非每一次衰變都發(fā)射γ射線。放射性同位素的能量不隨時(shí)間改變。

第五十三頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)射線的種類和性質(zhì)

半衰期的定義：放射性同位素原子核數(shù)（或強(qiáng)度）衰變到一半時(shí)所需的時(shí)間稱為該同位素的半衰期。記以T1/2。例：Co60T1/2=5.3年

λ=0.693/5.3年=0.130/年衰變的簡(jiǎn)便計(jì)算公式

第五十四頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日3γ射線譜---線狀譜

Co60:2根；Ir192:24根；Cs137:1根；4γ射線的能量能量決定穿透力穿透力取決于源的種類和性質(zhì)5γ射線的強(qiáng)度單位時(shí)間落到單位面積上的光子數(shù)第二節(jié)射線的種類和性質(zhì)

第五十五頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日6X射線和γ射線比較相同點(diǎn):

（1）都是電磁波，本質(zhì)相同；（2）都具有反射，折射等光學(xué)性質(zhì)；（3）都能使膠片感光；（4）都是電磁輻射能對(duì)人和生物造成危害；（5）穿過物體時(shí)具有相同的衰減規(guī)律.

不同點(diǎn):（1）產(chǎn)生方式不同；（2）能量變化不同：X--可控，可調(diào)，取決于管電壓；γ--不可控，不可調(diào)，取決于源的性質(zhì)；（3）強(qiáng)度變化不同：X--可控，可調(diào)，取決于U，i,Z；γ--隨時(shí)間變化；（4）波譜形式不同。

第二節(jié)射線的種類和性質(zhì)

第五十六頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日7工業(yè)探傷用的放射性同位素常用γ源：Co60，Cs137,Ir192,Tm170.Se75…

半衰期:Co605.3年，Cs13733年，Ir19275天，Se75120天制取方式:天然；人工人工制取是利用中子轟擊使其發(fā)生核反應(yīng)。核反應(yīng)不能逆轉(zhuǎn)，不能恢復(fù)！第二節(jié)射線的種類和性質(zhì)

第五十七頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日思考題：測(cè)得Ir192源1m處的初始強(qiáng)度為80Ci，問50天后，1m處的強(qiáng)度為多少Ci？注:Ir192半衰期為75天。第二節(jié)射線的種類和性質(zhì)

第五十八頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日八射線的能量與強(qiáng)度射線對(duì)物體的穿透和對(duì)膠片的感光，是其能量和強(qiáng)度的具體表現(xiàn)，因此透徹的理解能量與強(qiáng)度概念，是十分重要的。如紅燈、黃燈代表不同波長(zhǎng),即不同能量。而這些燈可以有5w,50w,500w,這代表強(qiáng)度。第二節(jié)射線的種類和性質(zhì)

第五十九頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日能量強(qiáng)度數(shù)目能量射線的穿透能力底片的黑度x管電壓γ源的種類第六十頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日1能量射線的穿透力取決于射線的能量,猶如人說話一樣，說話聲音大，所發(fā)出的能量高，聲音就傳導(dǎo)得更遠(yuǎn)。能量也稱為線質(zhì)；能量的單位：ev或爾格1ev=1.6x10-12

爾格。射線穿透物質(zhì)后，能量是不變的，只有強(qiáng)度發(fā)生變化（射線根數(shù)減少）。

X射線（光子）能量的表達(dá)與計(jì)算

E=hν=hc/λλ=12.4/E（與λmin=12.4/U有本質(zhì)區(qū)別）這里：E的單位：Kev;λ的單位：埃。

第二節(jié)射線的種類和性質(zhì)

第六十一頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日

連續(xù)X射線的能量取決于管電壓；

標(biāo)識(shí)X射線的能量達(dá)到臨界電壓后與管電壓變化無關(guān)；標(biāo)識(shí)X射線的能量與靶材料有關(guān)；

γ射線的能量（穿透力）取決于源的種類和性質(zhì)；

60Co：1.17Mev1.33Mev。137Cs:0.66Mev192Ir:0.35Mev（實(shí)際上有12組不同的能量）

平均能量

Co60:（1.17Mev+1.33Mev）/2=1.25Mev

當(dāng)量能：γ射線的穿透力相當(dāng)于X射線同等穿透力所對(duì)應(yīng)的管電壓值，稱為當(dāng)量能。

第二節(jié)射線的種類和性質(zhì)

第六十二頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日如何確定220KV射線的能量：先求:λmin=12.4/U=0.05636埃再求:最短波長(zhǎng)所對(duì)應(yīng)的射線能量Emax=hν/λmin=0.220(Mev)即：220kv管電壓產(chǎn)生的X射線光子最大能量0.22Mev。第二節(jié)射線的種類和性質(zhì)

第六十三頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日2強(qiáng)度射線對(duì)膠片的感光取決于它的強(qiáng)度。在日常生活中我們經(jīng)常碰到強(qiáng)度這一概念，但大家恐怕對(duì)強(qiáng)度這一概念的具體定義或含意不一定了解準(zhǔn)確。力學(xué)性能中的強(qiáng)度，電流強(qiáng)度（電流），電場(chǎng)強(qiáng)度，聲強(qiáng)、壓強(qiáng)，光強(qiáng)等都是強(qiáng)度，均與面積密切相關(guān)，是單位面積存在或通過多少的一個(gè)量度，是一個(gè)統(tǒng)計(jì)概念。就燈泡來說，一定瓦數(shù)的燈，決定了它發(fā)出可見光的根數(shù)大小，靠近燈我們會(huì)感覺發(fā)熱，是因?yàn)槲覀冊(cè)趩挝幻娣e上接收的根數(shù)多。強(qiáng)度的測(cè)量主要用計(jì)數(shù)器的方法。強(qiáng)度的量度常用相對(duì)強(qiáng)度，相對(duì)強(qiáng)度無量綱。絕對(duì)強(qiáng)度常用次/秒或倫琴。第二節(jié)射線的種類和性質(zhì)

第六十四頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日連續(xù)X射線的強(qiáng)度I=KZiU2

γ射線的強(qiáng)度γ射線的強(qiáng)度有二個(gè)不同的概念（A）放射強(qiáng)度：（又稱活度，活性）放射性同位素單位時(shí)間產(chǎn)生衰變的次數(shù)稱為放射強(qiáng)度。常用居里作為單位。1居里（Ci)=3.7×1010

次/秒（Bq)放射強(qiáng)度隨時(shí)間的改變而改變，其變化規(guī)律為：I=Ioe-λt

比活度：每克放射性物質(zhì)的放射強(qiáng)度稱為比活度，單位：居里/克。

第二節(jié)射線的種類和性質(zhì)

第六十五頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日（B）照射強(qiáng)度：（又稱輻照強(qiáng)度，照射量率）單位時(shí)間內(nèi)落在一定距離的照射面上(嚴(yán)格定義應(yīng)為“標(biāo)準(zhǔn)狀況下，一立方厘米空氣內(nèi)）的射線量，稱為照射量率或照射強(qiáng)度。照射強(qiáng)度的常用單位為：倫琴（R）/小時(shí)。第二節(jié)射線的種類和性質(zhì)

第六十六頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)射線的種類和性質(zhì)

（3）放射強(qiáng)度和照射強(qiáng)度的轉(zhuǎn)換關(guān)系a)通過放射常數(shù)Kr（又稱特征強(qiáng)度）轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換公式：

（倫/時(shí)）

A-放射強(qiáng)度,R-距源距離,對(duì)每種γ射線源來說，Kr是常數(shù)。Kr的含義：放射強(qiáng)度為1居里的γ源，相距1米處的照射強(qiáng)度值稱為特征強(qiáng)度，或放射常數(shù)Kr.

第六十七頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)射線的種類和性質(zhì)

b)通過克鐳當(dāng)量轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換公式：I=(倫琴/時(shí))對(duì)每種γ射線源來說，M是常數(shù)。M的含義：根據(jù)測(cè)定：1毫克鐳在1厘米處的照射強(qiáng)度為8.4R/h。任何放射源在1厘米處的照射強(qiáng)度若為8.4R/h，則該源與1毫克鐳當(dāng)量。例如：Co60，用Kr系數(shù)計(jì)算，1居里Co60在1厘米處的照射強(qiáng)度為13000R/h。相當(dāng)于13000/8.4=1547.6毫克鐳，即1.54克鐳.結(jié)論為：1居里Co60相當(dāng)于1.54克鐳的照射強(qiáng)度。

第六十八頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日第三節(jié)射線與物質(zhì)的相互作用

學(xué)習(xí)射線與物質(zhì)的作用效應(yīng)理論與射線能量的關(guān)系與物質(zhì)性質(zhì)的關(guān)系作用；學(xué)習(xí)射線與物質(zhì)相互作用的目的解釋與計(jì)算穿透時(shí)的衰減現(xiàn)象，感光作用等。

第六十九頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日

一、射線通過物質(zhì)的衰減

射線穿過物質(zhì)時(shí)，與物質(zhì)中的原子發(fā)生撞擊、產(chǎn)生能量轉(zhuǎn)換，引發(fā)能量的衰減和以下種種物理效應(yīng)。

1、射線與物質(zhì)的相互作用

射線與物質(zhì)的相互作用主要有三種過程：光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)和電子對(duì)的產(chǎn)生。這三種過程的共同點(diǎn)是都產(chǎn)生電子，然后電離或激發(fā)物質(zhì)中的其他原子；此外，還有少量的瑞利散射（湯姆遜效應(yīng))。光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)隨射線能量的增加而減少，電子對(duì)的產(chǎn)生則隨射線能量的增加而增加，四種效應(yīng)的共同結(jié)果是使射線在透過物質(zhì)時(shí)強(qiáng)度產(chǎn)生衰減。

第七十頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日

每束射線都具有能量為E=hv的光子。光子運(yùn)動(dòng)時(shí)保持著它的全部動(dòng)能。光子能夠撞擊物質(zhì)中原子軌道上的電子，若撞擊時(shí)光子釋放出全部能量，將所有能量傳給電子，使其脫離原子而成為自由電子，光子本身消失。

這種現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)。光子的一部分能量把電子從原子中逐出去，剩余的能量則作為電子的動(dòng)能被帶走，于是該電子可能又在物質(zhì)中引起新的電離。當(dāng)光子的能量低于1MeV時(shí)，光電效應(yīng)是極為重要的過程。（1）光電效應(yīng)

光電效應(yīng)

光電子光子第七十一頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日光電效應(yīng)的特點(diǎn)光子消失。能量全部轉(zhuǎn)移到光電子上。伴有特征射線產(chǎn)生（電子躍遷輻射）。由于內(nèi)層軌道電子被出軌道，在內(nèi)層軌道上產(chǎn)生空位，外層軌道上的電子將躍遷到內(nèi)層軌道去補(bǔ)充空位，并釋放出多余的能量，產(chǎn)生熒光（特征）X射線，或稱熒光輻射。發(fā)生概率與光子能量和物質(zhì)的原子序數(shù)有關(guān)。低能光子與高原子序數(shù)的物質(zhì)原子作用時(shí)，發(fā)生光電效應(yīng)的概率較高。光電子的發(fā)射方向與光子能量有關(guān)。光子能量越高，光電子發(fā)射的方向越接近光子的入射方向。

第七十二頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日（2）康普頓效應(yīng)在康普頓效應(yīng)中，一個(gè)光子撞擊一個(gè)電子時(shí)只釋放出它的一部分能量，結(jié)果光子的能量減弱并在和射線初始方向成θ角的方向上散射，而電子則在和初始方向成φ角的方向上散射。這種現(xiàn)象稱為康普頓效應(yīng)。這一過程同樣服從能量守恒定律，即電子所具有的動(dòng)能為入射光子和散射光子的能量之差，最后電子在物質(zhì)中因電離原子而損失其能量?？灯疹D效應(yīng)

反沖電子

光子

第七十三頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日

康普頓效應(yīng)的特點(diǎn)主要與受原子核束縛較弱的外層軌道電子和自由電子相互作用；有反沖電子產(chǎn)生；光子能量降低且改變方向形成散射線；這種散射線在探傷中對(duì)射線照相質(zhì)量影響最大。發(fā)生康普頓效應(yīng)的概率與光子能量和物質(zhì)的原子序數(shù)相關(guān)；原子序數(shù)低的元素康普頓效應(yīng)發(fā)生的可能性很高；對(duì)中等能量的光子，康普頓效應(yīng)對(duì)各種元素都是主要的作用。第七十四頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日（3）電子對(duì)的產(chǎn)生

在原子核場(chǎng)的作用下，一個(gè)具有足夠能量的光子釋放出它的全部動(dòng)能而轉(zhuǎn)化具有同樣能量的一對(duì)正負(fù)電子，光子則完全消失，這樣的過程稱為電子對(duì)的產(chǎn)生。產(chǎn)生電子所需的最小能量為0.51MeV，所以光子能量hv必須大于等于1.02MeV。

電子對(duì)的產(chǎn)生和消失

第七十五頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日

電子對(duì)效應(yīng)的特點(diǎn)產(chǎn)生電子對(duì)。光子能量必需大于1.02MeV。產(chǎn)生一對(duì)正負(fù)電子所需要的能量是1.02MeV，其余能量轉(zhuǎn)化為電子的動(dòng)能。正電子的壽命很短，在產(chǎn)生后的極短時(shí)間內(nèi)會(huì)與附近的負(fù)電子結(jié)合而消失，與之同時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)能量分別為0.51MeV的光子向相反方向輻射出去。這個(gè)現(xiàn)象稱為電子湮沒。發(fā)生電子對(duì)效應(yīng)的幾率與物質(zhì)原子序數(shù)的平方成正比，近似與光子能量的對(duì)數(shù)成正比，所以電子對(duì)效應(yīng)在光子能量較高、原子序數(shù)較高時(shí)是一種重要的作用。第七十六頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日（4）瑞利散射

入射光子與束縛較牢固的內(nèi)層軌道電子發(fā)生彈性碰撞過程，束縛電子只是吸收入射光子后躍遷到高能級(jí)隨即放出一個(gè)能量約等于入射光子的散射光子，并沒有脫離原子，所以散射線與入射線具有相同的波長(zhǎng)，能發(fā)生干涉的散射過程。

第二章射線檢測(cè)第七十七頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日瑞利散射的特點(diǎn)

發(fā)生幾率和物質(zhì)的原子序數(shù)及入射光子的能量有關(guān)。大致與物質(zhì)原子序數(shù)Z的平方成正比，并隨入射光子能量的增大而急劇減小。入射光子能量在200KV以下時(shí)瑞利散射影響不可忽略。第七十八頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日光子與物質(zhì)相互作用的比較效應(yīng)光子能量作用對(duì)象作用產(chǎn)物光電效應(yīng)較低內(nèi)層軌道電子光電子俄歇電子熒光射線康普頓效應(yīng)中等外層軌道電子、自由電子散射光子反沖電子電子對(duì)效應(yīng)≥1.02MeV原子核或電子正負(fù)電子對(duì)瑞利散射低內(nèi)層軌道電子光子第七十九頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日光子和物質(zhì)間的相互作用與光子能量及物質(zhì)原子序數(shù)之間的關(guān)系：第八十頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日A.吸收：主要是電子獲取了光子的全部或部分能量，光子的能量降低或消失，而電子的能量又被物質(zhì)吸收。

B.散射：光子與核外電子相互作用后，失去部分能量，且改變傳播方向，形成散亂射線。

C.衰減：由于光子能量被物質(zhì)吸收，或改變傳播方向，致使直接透過物體的一次射線強(qiáng)度低于入射射線強(qiáng)度，這稱為射線強(qiáng)度發(fā)生了衰減。衰減=吸收+散射2射線的衰減第八十一頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日穿過物體后透射射線的組成：入射線一次射線熒光輻射散射線電子（熒光電子、反沖電子、電子對(duì)）第八十二頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日二射線強(qiáng)度的衰減規(guī)律1單色、窄束射線強(qiáng)度的衰減規(guī)律所謂單色射線是指：能量（波長(zhǎng)）單一的射線。所謂窄束射線是指：在射線穿過物質(zhì)后到達(dá)膠片的只有直透射線，而沒有其它散亂射線的射線束。膠片吸收體工件吸收體窄束射線的產(chǎn)生工件膠片寬束射線第八十三頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日射線穿過物質(zhì)后其強(qiáng)度的衰減與物質(zhì)的性質(zhì)、厚度及射線光子的能量相關(guān)。單色窄束射線在穿過物質(zhì)的過程中，光子能量不發(fā)生改變，衰減系數(shù)不變。在厚度很小的均勻介質(zhì)中射線強(qiáng)度的衰減量與射線強(qiáng)度和穿過物質(zhì)的厚度成正比，與物質(zhì)的吸收系數(shù)成正比。即：對(duì)上式積分可得：第八十四頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日窄束、單色射線的強(qiáng)度衰減公式:式中：I0—入射射線強(qiáng)度I—透射射線強(qiáng)度T—穿過的物質(zhì)厚度μ—線衰減系數(shù)e—自然對(duì)數(shù)的底，約等于2.718第八十五頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日窄束射線的衰減曲線第八十六頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日2衰減系數(shù)μ衰減系數(shù)表示射線穿過物質(zhì)的過程中，射線光子與物質(zhì)原子發(fā)生作用的概率（可能性）。線衰減系數(shù)μ：入射光子在物質(zhì)中穿過單位距離（如1cm）時(shí)，平均發(fā)生各種相互作用的概率。線衰減系數(shù)μ可用下式表示：μ＝τ＋σC＋σR＋κ式中：τ—光電效應(yīng)的線衰減系數(shù)

σC—康普頓效應(yīng)的線衰減系數(shù)

σR—瑞利散射的線衰減系數(shù)

κ—電子對(duì)效應(yīng)的線衰減系數(shù)也可表示為：

μ＝τ＋σ（線吸收系數(shù)+線散射系數(shù)）第八十七頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日質(zhì)量衰減系數(shù)μm：線衰減系數(shù)除以物質(zhì)密度所得的值。即：μm＝μ/ρ

（ρ為物質(zhì)密度）μm＝τm＋σm對(duì)于常用的能量和常見的物質(zhì)，μm與物質(zhì)的原子序數(shù)Z和光子能量（波長(zhǎng)λ）的關(guān)系可近似以下式表示：對(duì)同樣能量的射線，物質(zhì)原子序數(shù)越大，物質(zhì)的密度越大，射線在物體中受到的衰減越大；對(duì)不同能量的射線，穿過同一物體時(shí)，能量低的射線將受到更大的衰減。第八十八頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日以下是鐵的線衰減系數(shù)曲線，圖中，R曲線是瑞利散射部分，PE曲線是光電效應(yīng)部分，C曲線是康普頓效應(yīng)部分，PP曲線是電子對(duì)效應(yīng)部分，T曲線是總衰減系數(shù)。第八十九頁(yè)，共九十七頁(yè)，2022年，8月28日第三節(jié)射線與物質(zhì)的相互作用

3半值層

穿過物體后的射線強(qiáng)度為入射強(qiáng)度一半時(shí)的穿透厚度，稱為半值層（又可稱為半價(jià)層，半衰