射線無損檢測

射線

無損檢測第五組：馬偉向艷張晶劉潔鈺宿瑞元1射線無損檢測一、射線的發(fā)現(xiàn)

二、射線的分類

三、射線的應(yīng)用

四、射線的危害及防護(hù)

2射線無損檢測一、射線的發(fā)現(xiàn)1800年英國科學(xué)家赫歇爾發(fā)現(xiàn)紅外線，又稱為紅外熱輻射；1801年德國物理學(xué)家里特發(fā)現(xiàn)在日光光譜的紫端外側(cè)一段能夠使含有溴化銀的照相底片感光,因而發(fā)現(xiàn)了紫外線的存在；盧瑟福首先發(fā)現(xiàn)具有天然放射性的幾種不同的射線。他把帶正電的射線命名為α射線，帶負(fù)電的射線命名為β射線。1895年德國物理學(xué)家W.K.倫琴發(fā)現(xiàn)X射線，故又稱倫琴射線；1900年法國科學(xué)家P.V.維拉德發(fā)現(xiàn)γ射線(伽馬射線)；1932年初，著名物理學(xué)家居里夫人的女婿約里奧·居里，在實驗時發(fā)現(xiàn)了一種不帶電的中性射線，它的穿透力極強；隨后英國物理學(xué)家查德威克閱讀了約里奧的報告后，立刻重復(fù)了他的實驗，并進(jìn)行了一系列的實驗，終于證明這種不帶電的中性粒子是中子射線。3射線無損檢測二、射線的分類定義：射線是由各種放射性核素，或者原子、電子、中子等粒子在能量交換過程中發(fā)射出的、具有特定能量的粒子或光子束流。分類：γ射線，α射線，β射線，中子射線，X射線，紫外線，紅外線，激光4射線無損檢測γ射線本質(zhì)：波長很短的高能電磁波。產(chǎn)生原理：放射性原子核在發(fā)生α衰變、β衰變后產(chǎn)生的新核往往處于高能量級，要向低能級躍遷，輻射出γ光子。特性：不帶電；電離能力弱；穿透能力強。5射線無損檢測α射線本質(zhì)：是高速運動的帶正電的氦原子核。產(chǎn)生原理：放射性元素經(jīng)α衰變放出帶正電的α粒子。特性：電離能力最強，穿透能力最弱。在空氣中的射程只有1-2厘米，通常用一張紙就可以擋住。6射線無損檢測β射線本質(zhì)：是高速運動的電子流。產(chǎn)生原理：放射性元素經(jīng)β衰變放出帶負(fù)電的β粒子。特性：帶負(fù)電荷，質(zhì)量很小，貫穿本領(lǐng)比α粒子強，電離能力比α粒子弱。7射線無損檢測中子射線本質(zhì)：由中性粒子組成的粒子流。產(chǎn)生原理：原子核受到外來粒子的轟擊時產(chǎn)生核反應(yīng)，中子從原子核里釋放出來。特性：不帶電，穿透能力強。8射線無損檢測X射線本質(zhì)：高能電磁輻射。產(chǎn)生原理：由高速電子轟擊的金屬靶產(chǎn)生。特性：有較強的穿透能力，且只有通過與物質(zhì)相互作用，才能使物質(zhì)間接地產(chǎn)生電離效應(yīng)。9射線無損檢測紫外線：是一種穿透力很弱的非電離輻射。紅外線：波長介于微波與可見光之間的電磁波，波長在760nm至1mm之間，比紅光長的非可見光。激光：二十世紀(jì)六十年代發(fā)展起來的一種新光源。激光也是一種電磁波，波長較長，能量較低。10射線無損檢測三、射線的應(yīng)用（一）射線無損檢測（二）射線消毒滅菌（三）射線在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用（四）射線在醫(yī)療上的應(yīng)用（五）射線與環(huán)保11射線無損檢測（一）、射線無損檢測射線檢測的基本原理射線在穿過物質(zhì)的過程中將發(fā)生衰減而使其強度降低，衰減的程度取決于被檢測材料的種類，射線種類及被穿透的距離，利用各部位對入射射線的衰減不同，透射射線的強度分布不均勻。由此，可檢測出物體表面或內(nèi)部的缺陷，包括缺陷的種類、大小和分布情況。12射線無損檢測線源：

13X射線γ射線中子射線紅外線射線無損檢測x射線無損檢測檢測原理：X射線損探傷機原理：利用X射線穿透物質(zhì)和在物質(zhì)中有衰減的特性來發(fā)現(xiàn)其中缺陷的一種無損探傷方法。X射線可以檢查金屬與非金屬材料及其制品的內(nèi)部缺陷。例如焊縫中的氣孔、夾渣。未焊透等體積性缺陷。

14射線無損檢測X射線探傷機的主要技術(shù)指標(biāo)（1）管電壓：決定X射線的穿透能力，管電壓越高，穿透能力越強，可檢測的工件越厚。滿足穿透能力下盡量選用低電壓，以減少散射影響，提高清晰度。管電壓越高，缺陷顯現(xiàn)的靈敏度越低。（2）管電流：影響檢測時曝光時間的長短，管電流越大，曝光時間越短，故管電流應(yīng)盡可能大些。（3）焦點形式及尺寸：形式有點焦點和線焦點；尺寸指焦點的大小。焦點減小，有利于提高檢測靈敏度和檢測分辨率。15射線無損檢測γ射線無損檢測檢測原理：當(dāng)γ射線穿過（照射）物質(zhì)時，該物質(zhì)的密度越大，射線強度減弱得越多，即射線能穿透過該物質(zhì)的強度就越小。此時，若用照相底片接收，則底片的感光量就??；若用儀器來接收，獲得的信號就弱。因此，用γ射線來照射待探傷的零部件時，若其內(nèi)部有氣孔、夾渣等缺陷，射線穿過有缺陷的路徑比沒有缺陷的路徑所透過的物質(zhì)密度要小得多，其強度就減弱得少些，即透過的強度就大些，若用底片接收，則感光量就大些，就可以從底片上反映出缺陷垂直于射線方向的平面投影。16射線無損檢測常用γ射線源的特性17射線無損檢測中子射線檢測檢測原理：中子源發(fā)生的中子束射向被檢測的物體，由于物體的吸收和散射，中子的能量被衰減，衰減的程度取決于物體的成分，穿過物體的中子束被影像記錄儀所接收而形成物體的射線照片。18射線無損檢測描述中子射線的參數(shù)強度：中子源單位時間內(nèi)發(fā)射出來的中子數(shù)目，對于每次核反應(yīng)釋放一個中子的過程，中子強度等于單位時間內(nèi)靶物質(zhì)中發(fā)生的核反應(yīng)數(shù)。能量：和中子的速度有關(guān)，0.1MeV以上稱為快中子，1keV以下稱慢中子，之間的為中能中子。10^-2eV左右的中子相當(dāng)于分子原子晶格處于熱運動平衡的能量，所以又叫熱中子。19射線無損檢測紅外檢測紅外線探傷原理：只要物體具有一定溫度，它就要向外發(fā)射紅外線，且紅外輻射的強度可由斯蒂芬-玻爾茲曼定律表示為：M=εσT4其中ε為灰體發(fā)射系數(shù)，T為絕對溫度，σ為斯蒂芬-玻爾茲曼常數(shù)。20射線無損檢測紅外熱像儀無損檢測原理圖21射線無損檢測22射線無損檢測主動式紅外檢測1、單面法：對被測目標(biāo)的加熱和紅外檢測在被測目標(biāo)的同一側(cè)面進(jìn)行。2、雙面法：相對于上述的單面法而言，雙面法是把對被測目標(biāo)的加熱和紅外檢測分別在目標(biāo)的正、反兩個側(cè)面進(jìn)行。23射線無損檢測加熱的方式1、穩(wěn)態(tài)加熱：將被測目標(biāo)加熱到其內(nèi)部溫度達(dá)到均勻穩(wěn)定的狀態(tài)時，再把它置放于一個低于(或高于)該恒定溫度的環(huán)境中進(jìn)行紅外檢測。這種方式多用于材料的質(zhì)量檢測，如被測物內(nèi)部有裂紋、孔洞或脫粘等缺陷時，則被測物與環(huán)境的熱交換中熱流將受到缺陷的阻礙，其相應(yīng)的外表面就會產(chǎn)生溫度的變化，與沒有缺陷的表面相比則會出現(xiàn)溫差。2、非穩(wěn)態(tài)加熱：對被測目標(biāo)加熱，不需要使其內(nèi)部溫度達(dá)到均勻穩(wěn)定狀態(tài)，而在它的內(nèi)部溫度尚不均勻、具有導(dǎo)熱的過程中即進(jìn)行紅外檢測。3、如將熱量均勻地注入被測目標(biāo)，熱流進(jìn)入內(nèi)部的速度要由它的內(nèi)部狀況決定，若內(nèi)部有缺陷，則會成為阻檔熱流的熱阻，經(jīng)一定時間會產(chǎn)生熱量堆積，在其相應(yīng)的表面會產(chǎn)生熱的異常。缺陷造成的熱流變化取決于缺陷的位置、走向、幾何尺寸和材料的熱物理性能。24射線無損檢測紅外檢測技術(shù)的優(yōu)缺點優(yōu)點1、操作安全：由于紅外監(jiān)測不需要與設(shè)備直接接觸,所以操作十分安全。這在帶電設(shè)備、轉(zhuǎn)動設(shè)備、高空設(shè)備的監(jiān)測中表現(xiàn)尤為突出。2、靈敏度高：現(xiàn)代紅外探測器對紅外輻射的探測靈敏度很高,以此類探測器為基礎(chǔ)構(gòu)成的紅外監(jiān)測設(shè)備,對溫度的分辨率很高,可以發(fā)現(xiàn)設(shè)備不同部位存在溫度差別,可以監(jiān)測診斷出設(shè)備熱狀態(tài)的細(xì)微變化。3、診斷效率高：由于紅外探測器的響應(yīng)速度高達(dá)納秒級,因此可迅速采集、處理和顯示設(shè)備的紅外輻射,大大提高設(shè)備監(jiān)測診斷的效率。缺點紅外監(jiān)測技術(shù)存在的主要問題為一是紅外測量主要是表面的熱狀態(tài),不能確定物體內(nèi)部的熱狀態(tài)二是紅外無損監(jiān)測設(shè)備是高科技產(chǎn)品,更新?lián)Q代迅速,生產(chǎn)批量不大,因此與其他檢測儀器或常規(guī)監(jiān)測設(shè)備相比價格昂貴。25射線無損檢測射線檢測方法傳統(tǒng)方法：照相法電離檢測法熒光屏直接觀察法新進(jìn)展：射線ＣＴ26射線無損檢測照相法膠片照相檢測法的原理：將感光材料（膠片）置于備件試件后面，用來接收透過試件后的射線，因為膠片如光機的攝影作用與感受到的射線強度有直接的關(guān)系，經(jīng)過暗室處理后，就會得到被檢物的結(jié)構(gòu)影像。27射線無損檢測電離檢測法：射線穿過氣體時會產(chǎn)生電離效應(yīng)，產(chǎn)生電離電流，電離電流的大小與射線的強度有關(guān)。通過對電流強度的測量，根據(jù)其強度的分布來判斷試件的完整性。28射線無損檢測熒光屏直接觀察法：將透過試件的射線投射到涂有熒光物質(zhì)（ZnS或CaS）的熒光屏上，激發(fā)出熒光，成為可見影像，由此直接辨認(rèn)被檢測件中是否存在缺陷。29射線無損檢測工業(yè)射線CT結(jié)構(gòu)原理圖（以X射線為源例）工業(yè)CT系統(tǒng)組成示意圖30射線無損檢測檢測結(jié)果直觀：圖像信息。缺陷定性比較容易(如氣孔，夾雜等)，定量，定位也比較方便。檢測結(jié)果可以保存。適用對象廣，對材料的種類（金屬，非金屬及復(fù)合材料）及工件的形狀幾乎沒有限制。射線檢測的局限性射線檢測的優(yōu)點檢測成本高。對體積型缺陷檢測的靈敏度較高，對平面型缺陷的檢測靈敏度較低。（如裂紋，射線方向與其垂直時不易檢測，平行時才能。）需雙面法檢測。31射線無損檢測射線檢測的應(yīng)用目前主要應(yīng)用于：（1）機械，兵器，船舶，電子，石油化工，土木工程，航空航天等領(lǐng)域中的鑄件和焊縫的檢測。（2）機場，車站，碼頭，海關(guān)等的安全檢查。（3）也可以用來檢測材料的厚度。32射線無損檢測常見焊接缺陷

(1)熔合不良類未焊透（熔入不足）

某鋼板對接焊縫，V型坡口，焊接方式：手工電弧焊33射線無損檢測(2)裂紋類橫裂紋合金鋼板對接焊縫，V型坡口，焊接方式：氣體保護(hù)焊-鎢極氬弧焊縱向裂紋某厚度14mm低合金鋼板對接焊縫，X型坡口，焊接方式：自動焊34射線無損檢測（3）夾渣物類夾鎢某鈦合金板對接焊縫，V型局部夾渣某鋼板對接焊縫，V型坡口線狀夾渣某鋼板對接焊縫，V型坡口35射線無損檢測(3)孔洞類密集氣孔某鋼板對接焊縫，V型坡口，焊接方式：手工電弧焊36射線無損檢測偽缺陷定義：非缺陷影像、人為的瑕疵影像。膠片本生質(zhì)量存在問題。膠片保管、剪切、裝取、暗室操作處理不當(dāng)。射線檢測操作不當(dāng)。偽缺陷來源：機械損傷或表面附著物形成（如指紋、折痕、劃傷、水印等）藥物玷污等。化學(xué)作用形成（如漏光、感光）。37射線無損檢測（三）、射線在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用1、射線治害蟲2、射線刺激生物生長3、輻射誘變育種38射線無損檢測（四）、射線在醫(yī)療上的應(yīng)用

1、射線治?。?）射線抗癌。用放射性同位素60Co、137Cs等的γ射線加速產(chǎn)生的電子束來殺死癌細(xì)胞;（2）131I不僅可以用于診斷甲狀腺功能病變，也可以用它對甲狀腺組織的抑制和殺傷作用來減少甲狀腺激素的合成和分泌，治療甲狀腺功能亢進(jìn)；（3）用32P治療真性紅細(xì)胞增多癥。

39射線無損檢測四、射線的危害及防護(hù)射線的生物效應(yīng)：射線作用于物體時由于電離作用，造成生物的細(xì)胞、組織、器官的損傷，引起病理反應(yīng)?？梢员憩F(xiàn)在受照者本身，也可出現(xiàn)在受照者的后代。輻射損傷：電離輻射產(chǎn)生的各種生物效應(yīng)對人體造成的損傷。主要有急性損傷和慢性損傷兩種類型。急性損傷：短時間內(nèi)全身受到大劑量的照射，造成中樞神經(jīng)系統(tǒng)、造血系統(tǒng)、消化系統(tǒng)等急性損傷。慢性損傷：長時間受到超過允許水平的低劑量的照射，在受照數(shù)年甚至數(shù)十年后出現(xiàn)的輻射生物效應(yīng)。引發(fā)白血病，皮膚癌、肺癌、骨癌等，再生障礙性貧