X射線簡答題答案整理

X射線和射線有哪些不同點？答：X射線和γ射線都屬電磁波范疇，兩者最主要的不同點是產(chǎn)生方式不同。X射線是高速電子撞擊金屬產(chǎn)生的，γ射線是放射性同位素從原子核中發(fā)出的。其他不同點包括：X射線是連續(xù)能譜，γ射線是線狀能譜；X射線能量取決于加速電子的電壓，γ射線能量取決于放射性同位素種類；X射線強度隨管電壓的平方和管電流而變，γ射線強度隨時間的推移按指數(shù)規(guī)律減弱。1.3 產(chǎn)生X射線需要哪些條件？答：產(chǎn)生X射線應(yīng)具備五個條件：（1）發(fā)射電子。將燈絲通電加熱到白熾狀態(tài)，使其原子外圍電子離開原子。在燈絲周圍產(chǎn)生小的“電子云”，這種用熱電流分離電子的方法叫熱電子發(fā)射。（2）電子聚焦。用鉬圈中罩形陰極圍繞燈絲，并將其與負(fù)電位接通。由于電子帶負(fù)電，會與它發(fā)生相互排斥作用，其結(jié)果是電子被聚成一束。（3）加速電子。在燈絲與陽極間加很高的電壓，使電子在從陰極飛向陽極過程中獲得很高速度。（4）高真空度。陰陽極之間必須保持高真空度，使電子不受氣體分子阻擋而降低能量，同時保證燈絲不被氧化燒毀。（5）高速電子被突然遏止。采用金屬作陽極靶，使電子與靶碰撞急劇減速，電子動能轉(zhuǎn)換為熱能和X射線。1.4 X射線機發(fā)出的X射線為什么具有連續(xù)波長？答：施加于X射線管兩端的高壓是脈動直流電壓，由于電壓不斷變化，到達陽極的電子速度各不相同，只有少數(shù)電子經(jīng)過最高電壓的加速。而電子與陽極靶的碰撞情況也各不相同，少數(shù)電子經(jīng)過一次碰撞，運動即被阻止，能量全部轉(zhuǎn)換為X射線。波長最短的部分射線就屬這種情況。大部分電子與靶要進行多次碰撞，速度逐漸降低，直至為0，碰撞過程中轉(zhuǎn)換的X射線波長各不相同，有長有短，所以X射線管發(fā)出的X射線束波長呈連續(xù)分布。1.6 試述光電效應(yīng)的機理和特點。1.6答：當(dāng)電子與物質(zhì)原子中的束縛電子相互作用時，光子把全部能量轉(zhuǎn)移給一個束縛電子，使之脫離軌道，發(fā)射出去，而光子本身消失，這一過程稱為光電效應(yīng)。光電效應(yīng)發(fā)射出去的電子叫光電子。發(fā)生光電效應(yīng)的必要條件是光子能量大于電子結(jié)合能。遵照能量守恒定律，光子部分能量消耗于光電子脫離原子束縛所需的電離能（電子在原子中的結(jié)合能），其余能量作為光電子的動能。自由電子不能吸收光子能量成為電子，這是因為在光電過程中，除光子和光電子外，還必須有第三者——原子核參加，才能滿足能量守恒，所以光電效應(yīng)只能發(fā)生在原子的內(nèi)層軌道電子上，電子在原子中束縛越緊，發(fā)生光電效應(yīng)幾率越大，大約80%的光電吸收發(fā)生在緊靠核的K層電子上。1.7 試述康普頓效應(yīng)的機理和特點。1.7答：光子與電子發(fā)生非彈性碰撞，光子的一部分能量轉(zhuǎn)移給電子，使電子沿與光子入射方向成一定角度飛去，稱作反沖電子，光子自身能量減小，波長變長，運動方向改變，這一過程稱作康普頓效應(yīng)?？灯疹D效應(yīng)總是發(fā)生在自由電子或受原子束縛最松的外層電子上，入射光子的能量由反沖電子和散射光子兩者之間分配，電子反沖角Ψ在0°－90°之間變化，光子散射角在0°－180°之間變化，散射角θ越大，光子的能量損失也就越大。1.8什么叫電子對效應(yīng)？電子對效應(yīng)產(chǎn)生條件是什么？1.8答：當(dāng)高能光子從原子核旁經(jīng)過時，在核庫侖場的作用下，光子轉(zhuǎn)化為一個正電和一個負(fù)電子，自身消失，這一過程稱為電子對效應(yīng)。根據(jù)能量守恒定律，只有當(dāng)入射光子能量hv大于2moC2,即hv＞1.02MeV才能發(fā)生電子對效應(yīng)，入射光子的部分能量轉(zhuǎn)變?yōu)檎?fù)電子對的靜止質(zhì)量（1.02MeV），其余就作為電子的動能。電子對效應(yīng)之所以需要原子核庫侖場參與作用，是為了滿足能量守恒。1.9試敘述射線與物質(zhì)相互作用導(dǎo)致強度減弱，四種效應(yīng)各起了多少作用？1.9答：四種效應(yīng)（即光電效應(yīng)，康普頓效應(yīng)，電子對效應(yīng)，瑞利散射）的發(fā)生幾率與入射光子能量及物質(zhì)原子序數(shù)有關(guān)。一般說來，對低能量射線和原子序數(shù)高的物質(zhì)，光電效應(yīng)占優(yōu)勢，對高能量射線和原子序數(shù)高的物質(zhì)，電子對效應(yīng)占優(yōu)勢，瑞利散射的影響大大低于上述三個效應(yīng)。在鋼鐵中，當(dāng)光子能量在10KeV時，光電效應(yīng)占優(yōu)勢，隨著光子能量的增大，光電效應(yīng)比率逐漸減小，康普頓效應(yīng)比率逐漸增大，在稍過100KeV后兩者相等，此時瑞利散射趨于最大，但其發(fā)生率也不到10%，1MeV附近射線的衰減基本上都是康普頓效應(yīng)造成的；電子對效應(yīng)自1.02MeV以后開始發(fā)生，并隨能量的增大發(fā)生幾率逐漸增加，在10MeV附近，電子對效應(yīng)與康普頓效應(yīng)作用大致相等；超過10MeV以后，電子對效應(yīng)對射線強度衰減起主要作用。1.1.10解釋“窄束”和“寬束”，“單色”和“多色”的含義。：射線束通過狹縫后照射到物體上，貫穿物體后又經(jīng)狹縫準(zhǔn)直后到達探測器，這種射線稱作窄束射線，由于狹縫的作用，到達探測器的只有一次透射線，各種散射線均被狹阻擋。所以氫強度不受散射線影響的射線稱為窄束射線。把強度受散射線影響的射線稱為“寬束”射線。X射線的“色”的概念是從可見光中的顏色和波長的關(guān)系引伸而來，把單一波長的射線稱為“單色射線”，把波長混合的射線稱為“多色射線”，把連續(xù)波長的射線稱為“白色射線”。1.11窄束單色射線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律怎樣表示？寬束連續(xù)射線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律又怎樣表示？1.11答：射線穿透物質(zhì)時，其強度按指數(shù)規(guī)律衰減。對窄束單色射線，其強度衰減公式為： （1）式中：I：透射線強度；Io：入射線強度；μ：線衰減系數(shù)；T：穿透厚度對于連續(xù)X射線，在穿透物質(zhì)過程中線質(zhì)會逐漸硬化，線衰減系數(shù)μ是個變量，在此情況下可用平均衰減系數(shù)代替。所以，連續(xù)射線的強度衰減公式為：（2）對寬束射線，必須考慮散射的影響，透過物質(zhì)的射線強度I包括一次透射線Ip和散射線Is兩個部分，令散射比n=Is/Ip，寬束射線強度衰減公式推導(dǎo)如下：（3）綜合（2）（3）式，寬束連續(xù)射線的強度衰減公式為.15什么叫放射性同位素的半衰期？它在射線檢測中有什么用處？1.15答：放射性同位素衰變掉原有核數(shù)的一半，也就是說源的放射強度減少到原來一半所需的時間，答為半衰期，用符號T1/2表示。射線檢測中，通過半衰期，可以了解放射性同位素的穩(wěn)定性，放射源可使用時間的長短，計算源的剩余強度，確定曝光時間。1.16什么叫半價層？它在檢測中有哪些應(yīng)用？1.16答：使入射射線強度減少一半的吸收物質(zhì)的厚度稱作半價層，用符號T1/2表示。射線檢測中，通常利用半價層來評價射線的穿透力，表示X射線的有效能量，標(biāo)定X射線標(biāo)準(zhǔn)源。2.10 射線膠片有哪些特性參數(shù)？哪幾項在特性曲線上表示出來？如何表示？2.10答：射線膠片的特性參數(shù)主要有：感光度（S），梯度（G），灰霧度（Do），寬容度（L），顆粒度（Gr）。其中前四項可以特性曲線上定量表示出來。感光度S=1/E梯G=tga（平均梯度） 灰霧度Do：曲線與縱座標(biāo)交點值寬容度L=lgE2－lgE13.1什么是影響射線照相影象質(zhì)量的三要素？3.1答：影響射線質(zhì)量的三個要素是：對比度、清晰度、顆粒度。射線照相對比度定義為底片影象中相鄰區(qū)域的黑度差。射線照相清晰度定義為膠片影象中不同梯度區(qū)域分界線的寬度。用來定量描述清晰度的是“不清晰度”射線照相清晰度對視覺產(chǎn)生影響的底片影象黑度的不均勻程度。3.2什么叫主因?qū)Ρ榷?？什么叫膠片對比度？它們與射線照相對比度的關(guān)系如何？3.2答：由于不同區(qū)域射線強度存在差異所產(chǎn)生的對比度稱為主因?qū)Ρ榷龋鋽?shù)學(xué)表達式為：ΔI/L=（μΔT）/（1+n） 式中：I：透過試件達膠片的射線強度；ΔI：局部區(qū)域射線強度增量；μ：射線的吸收系數(shù)；ΔT：局部區(qū)域透射厚度差；n：散射比。由上式可以看出，主因?qū)Ρ榷热Q于透照厚度差、射線的質(zhì)以及散射比。膠片對比度就是膠片梯度，用膠片平均反差系數(shù)定量表示，數(shù)學(xué)式為：=ΔD/ΔlgE式中：：膠片平均反差系數(shù)；ΔD：底片黑度差；ΔlgE：曝光量對數(shù)值的量。影響膠片對比度的因素有：膠片類型，底片黑度，顯影條件。射線照相底片對比度是主因?qū)Ρ榷群湍z片對比度的綜合結(jié)果，主因?qū)Ρ榷仁菢?gòu)成底片對比度的根本因素,膠片對比度可以看作是主因?qū)Ρ榷鹊姆糯笙禂?shù)。3.5 何謂固有不清晰度？3.5答：當(dāng)射線穿過膠片時，會在乳劑層中激發(fā)出電子，這些電子具有一定動能，會向各個方向飛散，并能使途經(jīng)的鹵化銀晶體感光，其結(jié)果是得試件輪廓或缺陷在底片上的影象產(chǎn)生一個黑度過渡區(qū)，造成影象模糊，這個過渡區(qū)稱為固有不清晰度Ui。3.6固有不清晰度大小與哪些因素有關(guān)？3.6答：固有不清晰度Ui值受以下因素影響：（1）射線的質(zhì)。透照射線的光子能量越高，激發(fā)的電子在乳劑層中的行程就越長，固有不清晰度也就越大。（2）增感屏。據(jù)文獻報道：在中低能量射線照相中，使用鉛增感屏的底片的固有不清晰度大于不使用鉛增感屏的底片；增感屏厚度增加也會引起固有不清晰度增大；在γ射線和高能量X射線照相中，使用銅屏、鉭屏、鎢屏、鋼屏的固有不清晰度均小于鉛屏。（3）屏——片貼緊程度。透照時，如暗盒內(nèi)增感屏和膠片貼合不緊，會使固有不清晰度增大。為改善屏——片貼合情況，提出使用一種真空暗盒。固有不清晰度與膠片的類型和粒度無關(guān)，與暗室處理條件無關(guān)。3.7何謂幾何不清晰度？其主要影響因素有哪些？3.7答：由于射線源具有一定尺寸。所以照相時工件輪廓或缺陷邊緣都會在底片上產(chǎn)生半影。這個半影寬度便是幾何不清晰度Ug，Ug的最大值Ugmax發(fā)生在遠離膠片的工件表面。Ug的計算式：Ug=dfb/（F－b）；Ugmax=dfL2/L1式中：df：射源尺寸；F：焦距；b：缺陷至膠片距離；L1：焦點至工件表面距離；L2：工件表面至膠片距離。由以上公式可知，Ug值與射源尺寸和缺陷位置或工件表面至膠片距離成正比，與射源至工件表面距離成反比。4.1 何謂曝光因子？何謂平方反比定律？4.1答：曝光因子是一個用來確定曝光參數(shù)的物理量，其形式為：對同一臺X射線機或同一個放射同位素來說，只要曝光因子值不變，照相的曝光量也就不變，攝得底片黑度必然相同。對射線強度、時間和距離三個參數(shù)，如果實際透照時需要改變一個或兩個參數(shù)，便可用曝光因子計算其他參數(shù)，從而保證照相曝光量不變。平方反比定律是指射線強度與距離的平方成反比的規(guī)律，其數(shù)學(xué)式為：原理是：近似認(rèn)為射源是一個點，在其照射方向上任意立體角內(nèi)取任意垂直截面，單位時間內(nèi)通過的光量子總數(shù)是不變的，但是由于截面積與到射源的距離的平方成正比，所以單位面積的光量子密度，即射線強度與距離的平方成反比。試述散射線的實際來源和分類。4.7答：受射線照射的各種物體都會成為散射源，但強度最大，對探傷質(zhì)量影響最大的散射源是試件本身。散射線一般按散射方向分類，來自膠片暗盒正面（射源方向）的散射稱為“前散射”或“正向散射”，來自膠片暗盒后面的散射稱為“背散射”。來自側(cè)面的由試件周圍向試件背后或試件中較薄部位向較厚部位的散射稱作“邊蝕散射”。4.8 常用控制散射線的方法有哪些。4.8答：（1）使用鉛箔增感屏，吸收部分前散射線和背散射線。（2）暗盒后襯鉛板，進一步減少背散射。（3）使用鉛罩和鉛光闌，限制照射范圍，減少散射源。（4）采用鉛遮板或鋇泥屏蔽試件邊緣，減少“邊蝕”效應(yīng)。（5）用流質(zhì)吸收劑或金屬粉末對形狀不規(guī)則及厚度差較大的試件進行厚度補償，以減少較薄部分散射線對較厚部分的影響。（6）采用濾板去除射線中線質(zhì)較軟的部分，減小“邊蝕”效應(yīng)。（7）減小或去除焊縫余高，降低焊縫部位散射比。4.11 X射線線質(zhì)的選擇需要考慮哪些因素？4.11答：（1）適用的射線能量范圍主要根據(jù)試件的材質(zhì)和厚度確定，以保證能穿透試件為射線能量的下限，以保證足夠的靈敏度為射線能量的上限。（2）具體管電壓數(shù)值主要根據(jù)底片對比度要求而確定，當(dāng)被檢區(qū)域厚度變化較小時，需增大對比度，應(yīng)采用較低管電壓，當(dāng)被檢區(qū)域厚度變化較大時，需兼顧寬容度，適當(dāng)降低對比度，應(yīng)采用較高管電壓。（3）射線能量不僅影響底片對比度，而且影響固有不清晰度和散射比，這些都應(yīng)在選擇射線能量時加以考慮。.12 選擇透照焦距時應(yīng)考慮哪些因素？4.12答：（1）焦距的選擇應(yīng)滿足幾何不清晰度的要求。（2）焦距的選擇還應(yīng)保證在滿足透照厚度比K的條件下，有足夠大的一次透照長度L3。（3）為減少因照射場內(nèi)射線強度不均勻?qū)φ障噘|(zhì)量的影響，焦距取大一些為好。（4）由于射線強度與距離平方成反比，焦距的增加必然使曝光時間大大延長，因此焦距也不能過大。敘述射線防護的三大方法的原理。7.5答：射線防護的三大方法是時間防護，距離防護和屏蔽防護，其原理如下：時間防護的原理是：在輻射場內(nèi)的人員所受輻射的累積劑量與時間成正比，因此，在輻射率不變的情況下，縮短輻射時間便可減少所接受的劑量，從而達到防護目的。距離防護的原理是：在源輻射強度一定的情況下，劑量率或照射量與離源的距離平方成反比，增大距離便可減少劑量率或照射量，從而達到防護目的。屏蔽防護的原理是：射線穿透物質(zhì)時強度會減弱，在人與輻射源之間設(shè)置足夠的屏蔽物，便可降低輻照水平，達到防護目的。我國輻射防護標(biāo)準(zhǔn)對劑量當(dāng)量限值有哪些規(guī)定。我國輻射防護標(biāo)準(zhǔn)GB4792-84“放射衛(wèi)生防護基本標(biāo)準(zhǔn)”對于放射性工作人員的劑量當(dāng)量限值的規(guī)定為：年劑量當(dāng)量限值，全身均勻外照射50mSv/年眼晶體150mSv/年其他單個器官或組織500mSv/年特殊照射：一次不大于100mSv，一生中不大于250mSv應(yīng)急照射：一次不大于250mSv在射線防護計算中，一般按全身均勻外照射取劑量當(dāng)量限值，即50mSv/年，以此可換算出月、周、日、時的劑量當(dāng)量限值，月劑量當(dāng)量限值為50/12=4.16mSv/月；周劑量當(dāng)量限值為50/50=1mSv/周；日劑量當(dāng)量限值為1/6=16.7μSν/日每小時劑量當(dāng)量限值為16.7/8=2.1μSν/時。中