射线检测培训(1章).pptVIP

1905年，爱因斯坦提出了关于光的本性的假说，认为光是一粒一粒以光速运动的粒子流，这些粒子称为光子或光量子。光子不带电荷，不受电磁场的影响，静止质量为零，具有一定的能量。光子能量可用下式表示：式中：E-光子能量；h-普朗克常数，h=6.624×10-27尔格·秒；ν-频率；λ-波长。可以看出，光子能量与频率成正比，与波长成反比，频率越高，波长越短，能量越高。X和γ射线的波长非常短，所以能量非常高，这就是能穿透可见光不能穿透的物质的原因。X和γ射线的能量用电子伏（eV）、千电子伏（KeV）和兆电子伏（MeV）表示，1MeV=103KeV=106eV。物理学中用焦耳或尔格作为能量单位，它们和电子伏之间的关系是：1eV=1.6×10-19尔格=1.6×10-17焦耳射线照相中使用的X和γ射线的能量范围大约为几千电子伏到几兆电子伏。X射线的产生机理、连续谱的产生及特点高速电子与原子核外库仑场作用产生的X射线叫做连续X射线（又叫做多色X射线、白色X射线或韧致辐射）。当高速电子与靶相撞时，受原子核外库仑场的作用，运动方向发生偏转且速度减慢，这时电子的一部分能量便以X射线的形式释放出来。由于高速电子的能量不同，受阻程度和减速过程不同，所以产生的X射线具有各种波长，其波谱呈连续分布。在X射线的连续谱中存在着一个最短的波长，其值可以用下式计算：01式中：V——管电压，单位kV。02由上式可以看出，连续X射线的波长（能量）取决于管电压。管电压越高，波长越短，X射线的能量越高。03在连续谱中，最大强度对应的波长为：04实际射线检测中，以最大强度波长为中心的邻近波段的射线起主要作用。05高速电子轰击靶时产生的X射线总强度由下式确定：式中：I—管电流Z—靶材料的原子序数V—管电压（单位V）由上式可知，连续X射线的强度取决于管电流、管电压和靶材料的原子序数。（与管电流成正比，与管电压的平方成正比）。X射线的产生效率可由下式确定：式中：Z—靶材料的原子序数；V—管电压（单位KV）。由上式计算可知，X射线的发生效率是相当低的，例如，当管电压为200kv时，其X射线发生效率只有2%左右。在X射线产生过程中，能量转换方式主要是热，高速电子的绝大部分能量都转变为热量。计算题1.4求管电压为250KV的X射线机和能量为4MeV的直线加速器辐射的连续X射线的发生效率（设靶材为钨Z＝74，比例常数η0＝1.2×10－6）。解：公式X射线机：η＝η0ZV＝1.2×10－6×74×250=2.22%直线加速器：η＝η0ZV＝1.2×10－6×74×4000=35.52%1.6当X射线管的管电压为150kV时，产生的X射线的最短波长为多少？若连续X射线最大强度所对应的波长为最短波长的1.5倍，求最大强度处的光子能量为多少？1.5已知CO60γ源辐射两种能量的光子，一种是1.17MeV，另一种是1.33MeV.求它们的波长分别为多少？、标识谱的的产生及特点高速电子与原子的内层电子作用时产生的X射线叫做标识X射线（或特征X射线）。当高速电子与原子内层的轨道电子作用时，将内层电子撞出原子，内层轨道上留下一个空位，这时外层轨道上的电子便会跃迁到内层轨道填补这个空位。由于外层电子处于较高的能级，当它跃迁到内层轨道时，多余的能量便以X射线的形式释放出来，其能量等于两个轨道的能量差：电子在不同的轨道之间跃迁产生不同的标识X射线，例如L、M、N层电子向K层跃迁产生K系标识X射线，M、N层电子向L层跃迁产生L系标识X射线，…依次类推。标识X射线呈单个或多个线状谱，其能量与高速电子的能量无关，只取决于轨道电子的能级和能级差，也就是说，它只与靶材料的原子结构有关。依据这种性质，标识X射线可用于金属成分和结构分析。由于它的能量很低，在射线探伤中没有多大作用。⑶、连续X射线与标识X射线的不同之处问答题1.9：①、产生机理不同：连续X射线是高速电子与原子核外库仑场作用产生的；标识X射线是高速电子与原子的内层轨道电子作用产生的。②、频谱不同：连续X射线是连续谱，标识X射线是线状谱。③、连续X射线的能量取决于管电压，标识X射线的能量与管电压无关，只取决于靶材。标识X射线能量低线质软，在探伤中基本上不起作用，工业探伤中起作用的主要是连续X射线。1.2.3γ射线的产生及特点1、γ射线的产生γ射线是放射性同位素经过α或β衰变后，在激发态向稳定态过渡的过程中从原子核内发出的，这一过程称作γ衰变，也称为γ跃迁。与