射线检测技术4-2 射线透过物质的衰减及规律.ppt

(5) 射线衰减公式延拓 单能窄束射线的衰减曲线 指数衰减 直线衰减 多种均质材料的衰减 根据射线衰减基本规律及指数函数性质可得 推广： (一般非均匀性材料) (6 )μ值的应用(拓展) 计算机断层成像(CT) 射线投影 CT：根据一系列投影p，反求被积函数 CT实例 射线照相 CT结果 (7 )多色（连续谱）、宽束射线的衰减规律 单色、窄束射线衰减理论的不足 工业检测中应用的射线，不可能是“单色、窄束”射线，到达探测器或胶片的射线中总是包含散射线。常是连续谱射线，所以必须考虑连续谱X射线的衰减规律。 宽束射线 “多色”射线 “白色”射线 结论：连续谱中不同能量的射线衰减的情况将不同，Beer定律不适用于宽束多色射线。 散射线和散射比 散射线和散射比 散射线主要来源于康普顿效应 应用宽束射线时，到达胶片或探测器的射线 包括一次透射射线 和散射射线 。 其中 称为散射比。 散射比n的大小与射线能量、穿透物质种类、穿透厚度等因素有关。 注意散射线和散射比的变化趋势区别 单色宽束射线的强度衰减规律 对于宽束连续谱射线，这时透射射线强度应为一次射线和散射射线强度之和，即 散射比 单色宽束射线的强度衰减规律 多色、窄束射线衰减规律 设一束多色射线的初始强度为 ，其中不同能量的光子束流强度分别为 ，在物质中的衰减系数分别为 ，一次透射射线的总强度为 ，不同能量射线的分强度为 ， 引入常数 ，以单色、窄束射线的衰减规律 多色、窄束射线衰减规律 多色射线的平均衰减系数 计算结果等于按不同能量光子用各自的衰减系数分别计算得到的分强度之和。 有效能量 如果连续能谱或多色射线，在某一穿透厚度范围内的平均衰减系数值与某一单色射线的衰减系数值数值相等，则可用单能射线的能量来表示连续谱或多色射线的平均能量。 多色、宽束射线的强度衰减规律 对宽束连续谱射线严格地处理非常复杂。 连续谱射线包含各种波长，衰减程度各不 相同，长波长先衰减。 常引入等效波长或称平均波长，只要认为上式中的 是对应于射线等效波长的线衰减系数，可以近似应用于宽束连续谱射线进行近似 计算: (8 )连续谱射线衰减分析 射线检测的物理基础 本节主要内容 1. 射线衰减的原因分析2. 射线衰减在射线检测中的地位和作用3. 有关射线的基本概念4. 射线衰减的基本规律 上节课回顾：射线与物质相互作用 射线光子与物质原子相互作用，根据原子种类不同、光子能量不同，作用类型： 光电效应： 康普顿效应： 电子对效应： 瑞利散射： 光子与轨道电子作用 光子与自由电子(最外层轨道 电子、轨道束缚弱)作用 光子与原子核的库仑场作用 光子与整个原子交互作用 上节课回顾：射线与物质相互作用结果 一次透射射线：未与物质作用，直接穿透的射线 散射线： 光子与物质作用方向改变的射线 1. 吸收和散射引起的射线强度衰减 入射光子的能量除一次透射射线外，还包括 散射：一部分转移到方向改变的光子 包括康普顿散射、瑞利散射和电子对效应 吸收：一部分转移到作用的电子或产生的 电子, 包括光电效应、电子对效应 吸收+散射 射线强度衰减(光子数的减 少、光子方向发生变化) 1. 由传播几何因素引起的强度衰减 平方反比定律:由射线源辐射的射线，以一定的辐射角度在空间沿直线传播，随着传播距离的增加，在以焦点为中心而半径不同的各球面上，X射线的强度与距离的平方成正比。 2. 射线衰减在射线检测中的地位和作用 射线强度衰减导致射线强度分布不同 胶片记录射线强度分布 射线强度差异是底片产生对比度的根本原因，起决定性作用 射线衰减在射线检测中的地位和作用 小直径管椭圆成像 3. 射线基本概念 按射线能量分为 单色射线： 多色射线： 按是否考虑散射线分为 窄束射线： 宽束射线： 单一波长射线 连续波长射线 一次透射射线 一次透射射线+散射线 窄束射线获取装置 窄束射线获取装置 宽束射线获取装置 4. 射线强度衰减规律 (1 )单色、窄束射线强度衰减规律 单一均质材料中，在很小的厚度范围内强度的衰减量与入射射线强度和穿透物体的厚度成正比。 负号表示射线强度减弱。 射线强度衰减公式 朗伯-比尔定律 即射线衰减基本规律。 意义：计算穿过物体后的透射射线强度。 (2 )线衰减系数μ 物理意义：射线穿透单位厚度物质时，射线强度的相对衰减量或衰减百分比。 单位：cm-1 NA是阿伏伽德罗常数，A是物质的原子的质量数。 线衰减系数μ的影响因素 影响因素： 同样能量