射线检测物理基础
射线物理基础复习题
• 27. 放射性元素Co60转变为Ni60的过程是 一次（ B ）。
A. α衰变
B. β衰变
C. γ衰变
D. K俘获
射线物理基础复习题
• 28. 以下关于光电效应的叙述，那一条是错误的 （C） A. 光电效应发生几率随光子能量的增大而减小 B. 光电效应发生几率随材料的原子序数增大而增 大 C. 在光电效应过程中除产生电子外，有时还会 产生反冲电子 D. 光电效应发射出的电子能量肯定小于入射光 子的能量
射线物理基础复习题
• 10. 在一般的工业探伤中，射线与物质相互 作用时，主要产生的二个效应是（ B ）。
• A. 光电效应和电子对效应 • B. 光电效应和康普顿散射 • C. 康普顿散射和电子对效应 • D. 康普顿散射和电离
射线物理基础复习题
• 11. 当光子与物质相互作用时，光子将部分能量用 于逐出轨道电子，且剩余的能量变为电子的动能， 这就是（ B ）。
射线物理基础复习题
• 17. 散射线的主要成分是低能电磁辐射，它 是由光子在那一过程中减弱而产生的。 （B）
A. 光电过程
B. 康普顿过程
C. 电子对过程
D. 电离过程
射线物理基础复习题
• 18. 从X射线管发射出的射线包括（ D ）。
• A. 连续X射线
B. 标识X射线
• C. β射线
D. A和B
射线物理基础复习题
• 7. 在射线检验中采用的能量范围（约100KeV— 10MeV）射线穿过钢铁强度衰减的最主要原因 （ C ）。
• A. 光电效应
B. 汤姆逊效应
• C. 康普顿效应
D. 电子对效应
• 8. 通常所说的200KV射线指（ A ）。
第一章射线检测的物理基础
第一章射线检测的物理基础1.1 原子与原子结构1.1.1 元素与原子世界上一切物质都是由元素构成的，迄今为止，已发现的元素有100多种，其中天然存在的有94种，人工制造的有十几种。
为便于表达和书写，每种元素都用一定的符号来表示，称作元素符号。
元素符号采用该元素拉丁文名称第一个字母的大写，或再附加一个小写字母。
例如，碳的元素符号是C，钴的元素符号是Co，铁的元素符号是Fe，等等。
原子是元素的具体存在，是体现元素性质的最小微粒。
在化学反应中，原子的种类和性质不会发生变化。
原子质量极其微小，例如氢原子质量为1.673×10-24克，以常用质量单位表示很不方便，因此物理学中采用“原子质量单位”，用符号“u”表示，即规定碳同位素的质量的1/12为1u，而原子量就是某元素的原子的平均质量相对于原子质量1/12的比值。
照此规定，氢元素的原子量为1，氧元素的原子量为16。
原子由一个原子核和若干个核外电子组成。
原子核带正电荷，位于原子中心，电子带负电，在原子核周围高速运动。
原子核所带的正电荷与核外电子所带的负电荷相同，所以，整个原子呈电中性。
电子的质量极轻，为9.109×10-28克，等于氢原子质量的1/1837。
电子带有1个单位负电荷(1.602×10-19库仑)。
在原子中，原子核所带的正电荷数(简称核电荷数)与核外电子所带的负电荷数相等。
所以核外电子数就等于核电荷数。
不同元素的核电荷数不同，核外电子数也不同。
元素周期表中，元素的次序就是按核电荷数排列的，因此，周期表中的原子序数z等于核电荷数。
原子核仍然可以再分，试验证明，原子核是由两种更小的粒子即质子和中子组成的。
中子不带电，1个质子带1个单位正电荷，原子核中有几个质子，就有几个核电荷，因此得到以下关系：质子数＝核电荷数＝核外电子数＝原子序数质子的质量为1.6726×10-24克，中子的质量为1.6749×10-24克，两者质量几乎相等。
射线检测培训
二、射线检测设备和器材
18
4、X射线管的焦点：（P34） a、实际焦点—阳极靶上受电子轰击的部分。 b、有效焦点—实际焦点在垂直于管轴线方向上的投影。 c、焦点大，利于散热，管电流可以较大；焦点小，散热 条件差，管电流不能太大。 d、焦点形状和尺寸取决于灯丝形状和尺寸，圆形和正方 形焦点尺寸为 a(a为直径或边长)；长方形和椭圆形焦点 尺寸为（ a和b为边长或轴长）。
状谱，由一个或几个特定的波长组成。 c、连续X射线的能量（波长）取决于管电压；标识X射线的能
量（波长）取决于靶材，与管电压无关。
一、射线检测物理基础
6、连续X射线的最短波长：
minV1(K2.4V)
0
(A)
4
7、X射线的产生效率：（P6） 0ZV
式中：η0≈1.1～1.4×10-6，
V—管电压（KV）
5
8、X射线和γ射线的相同和不同之处：（习题P20—371）
a、相同之处：X射线和γ射线都是电磁波，它们具有相同 的性质，如不可见、依直线传播、不带电、能穿透物质、 能使物质电离、使胶片感光、能发生生物效应等。
b、不同之处：
⑴、产生机理不同，X射线是高速电子与物质碰撞产生的； 而γ射线是放射性物质原子核衰变时放射出来的。
二、射线检测设备和器材
20
9、X射线机管电压和管电流：（P43—44）
①、管电压调节是通过调节高压变压器初级线圈并联的自耦
变压器的电压来实现的。
管电压越高，电子运动速度越快，产生的X射线能量越高，穿透力越大。
②、管电流是通过调节灯丝变压器电压从而调节灯丝加热电
流来实现的。
管电流越大，产生的X射线强度就越大。
解：设增厚前胶片接受
增厚之后胶片接受的照
射线检测计算题解
中新口腔
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＝
η 1.2×10－6）。 = η0 ZV
X射线机 解：＝0ZV＝1.2 10－6 74 250 2.22%
直线加速器 ＝0ZV＝1.2 10－6 74 4000 35.52%
4
中新口腔
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λ最min大=强1度V2.处4 -的-λ光IM子=能1量.5为λm多in 少？
λmin
解：
=
12.4 150
=
0.0827(
0
A
)
0
λIM = 1.5λmin = 1.5 ? 0.0827 = 0.124( A )
解：U i 0.0013 2800.79 0.111mm
（1）、射源侧：U g
df b F b
2(34 4) 600 (3 Ug 2 U i 2 0.1352 0.1112 0.175mm
（2）、胶片侧：U g
df b F b
21 600 1
0.00334mm；
I
I（0 1+n）
2n
16
中新口腔
17
中新口腔
解2：设
I 母＝I（0 1+n母）e－t母
I 焊＝I（0 1+n焊）e－t焊
I I
母 焊
＝
I（0 1+n母）e I（0 1+n焊）e
－t －t
母 焊
＝（ （11++nn母 焊） ）ge
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119(天)
14
解2：设I 1、I 2分别为14天前距源200cm和192cm处的照射率；
I3为14天后距源192cm处的照射率。
I2 I1
（
F1 F2
）2
I
2
I（1
F1 F2
）2
又I3 I2
N
N0
e T
I3
I 2e T
据题意：I 3 I 1
故：I 3
I
2e
T ＝I（1
F1 F2
）2 ge
2.59
T nTh 2.59 0.58 1.4（9 cm）＝14.9mm
12
1.16 设有一辐射单一波长γ射线的同位素源， 某时在离源200mm处测得其照射率。14天后同一时 刻在离源192mm处测出其照射率与前相同。问此源
半衰期为多少？
T1/ 2 =
0.693
N
N 0e T
I
=
I0 2n
T
I1
e T＝（ F1 ）2＝（200 ）2＝1.085
F2
192
＝
ln
1.085 ＝
T
0.082
14
0.0058（3 天）－1
T1、2＝
0.693
＝
0.693 0.00583
＝11（9 天）
15
1.18 用X射线透照母材厚度30mm，焊缝余高 4mm的试件，若射线质不因厚度而异，吸收系数均 为0.693cm-1，求半价层厚度和射线贯穿工件后母材 部位和焊缝部位的射线强度之比。（已知X射线的 散射比对于母材和焊缝分别为2.5和3）。
N
=
N0 2n
↔
N
=
N 0e -λt
无损射线RT培训复习资料
无损射线RT培训复习资料★关于教材的说明；关于习题集；关于学习方法；关于考试。
★教材重点理一遍学习重点：依托基础理论，掌握基本知识（射线照相时电压太高为什么不对？后板和薄板对比度哪个高？）和操作、评片技能。
第1、2、3章是第4、5章的基础；第1-5章是第6章的基础；第7章是防护（安全知识）。
学习总结（复习）：把各章内容联系起来，搞清各物理量之间的关系、影响，从而正确选择。
照出合格底片。
第一章射线检测的物理基础1.原子结构、原子核结构、衰变。
2.X射线、γ射线的特点与区别。
共性：都是电磁波；区别：波长不同、产生方法不同。
3.X射线、γ射线的性质教材第5页与检测有关的5条（1、2、5、6、7）；3、4与射线检测关系不大。
4.X射线的产生、谱线特点电子撞击金属靶产生（1%）；能谱为连续谱。
5.X射线的强度、能量由什么决定（1）强度→I（i）（管电流）；能量→KV（管电压）i增大，强度增大；KV增大，能量增大，强度也同时增加。
X射线的穿透力（透照厚度）取决于KV；γ射线的穿透力取决于源的种类。
（2）射线穿透物质能力的度量（又叫硬度）定性：用“线质”表示定量：用半价层、有效能量或吸收系数（对于连续X射线）半价层、光子能量或波长（对于单色射线）线质硬射线：穿透力强、通过工件时衰减小，ΔD低（如能量高的射线）软射线：穿透力弱、通过工件时衰减大，ΔD高射线的质、线质、硬度、能量描述的是同一个物理量，还有如：照射量、照射率等。
6.γ射线的产生及其特点γ射线是放射性同位素衰变产生的，能谱为线状谱。
（放射性同位素是一种不稳定的核素）γ射线的能量是由放射性同位素的种类决定的。
γ射线的强度单位是活度（活度是不断变化的），是制造时决定的。
半衰期的概念。
X射线的强度、能量是可控的（大小可调节）；γ射线的强度、能量是不可控的（不能人为调节），只能透照与能量相应的厚度，有上下限区间。
7.射线对人的危害高能比低能危害大。
8.射线检测照相原理（射线与物质的相互作用）（1）现象（射线穿过物质的变化）：强度减弱；（2）强度减弱原因：吸收与散射；吸收与能量和材料的原子序数、密度、厚度有关；散射与能量、波长、厚度、受照面积有关。
射线检测—X射线检测基本原理(无损检测课件)
5. 射线照相规范
♫
（4）曝光量的选择
曝光量E为射线强度I与曝光时间t的乘积，即 E = I·t。曝
光量的大小要能保证足够的底片黑度。如果管电压偏高，
那么小的曝光量也能使底片达到规定黑度，但这样的底
片灵敏度不够好，所以焦距为600mm时X射线照相的曝光
一般规定底片黑度为1.5～4.0D的范围内。
5. 射线照相规范
♫
➢
➢
➢
（7）象质计（透度计）的应用
象质计是用来检查透照技术和胶片处理质量的。我国标准
规定使用线型象质计。
所谓射线照相的灵敏度是射线照相能发现最小缺陷的能力，
射线照相灵敏度分为绝对灵敏度和相对灵敏度。
绝对灵敏度是指射线透照某工件时能发现最小缺陷的尺寸，
第2节 X射线检测的基本原理
2. 物理基础
➢
单色窄束射线在穿过厚度非常小的均匀介质时，其衰减的
基本规律为：
I= 0 −
其中，I0 ——入射射线强度；
I —— 透射射线强度；
T —— 吸收体厚度；
μ —— 线衰减系数。
0.639
➢
半值层厚度： 1Τ =
➢
宽束连续谱射线衰减规律： = 0 1 + −
➢
愈是使用低能量的射线，吸收系数μ值就愈大，从而可以
得到ΔD较大的缺陷图象。
➢
在采用X射线时要尽可能降低管电压，在采用γ射线时，则
要选择能量较低的γ射线源。但是降低管电压会导致射线
穿透力减小，因而不能得到黑度足够的底片。所以降低管
电压也是有一定限度的。
➢
完整的说法是：在能穿透工件的前提下尽可能地降低X射
射线物理基础试题及答案
射线物理基础试题及答案一、单项选择题（每题2分，共10分）1. 射线的传播方向是：A. 直线B. 曲线C. 螺旋形D. 波动形答案：A2. 射线的穿透能力与以下哪个因素无关？A. 射线的能量B. 物质的密度C. 射线的波长D. 射线的发射角度答案：D3. 下列哪种射线对人体的损伤最小？A. α射线B. β射线C. γ射线D. X射线答案：B4. 射线的电离能力与以下哪个因素有关？A. 射线的能量B. 射线的类型C. 射线的传播速度D. 射线的传播距离答案：B5. 射线防护的基本原则是：A. 时间、距离、屏蔽B. 时间、距离、方向C. 时间、方向、屏蔽D. 距离、方向、屏蔽答案：A二、填空题（每题2分，共10分）1. 射线的电离能力与其________有关。
答案：能量2. 在射线防护中，________是最基本的防护措施。
答案：时间3. γ射线的穿透能力比X射线________。
答案：强4. α射线的电离能力比β射线________。
答案：强5. 射线的屏蔽通常使用________材料。
答案：铅三、简答题（每题5分，共20分）1. 简述射线的电离作用及其对人体的影响。
答案：射线的电离作用是指射线与物质相互作用时，能够使原子或分子失去电子，形成带电粒子的过程。
这种作用对人体的影响主要表现为对细胞的损伤，可能导致细胞死亡或癌变。
2. 描述射线的穿透能力与物质密度的关系。
答案：射线的穿透能力与物质密度成反比，即物质密度越大，射线的穿透能力越弱。
3. 说明射线防护的三个基本原则。
答案：射线防护的三个基本原则是时间、距离和屏蔽。
时间原则指的是减少在射线源附近的停留时间；距离原则是指增加与射线源的距离；屏蔽原则是指使用适当的屏蔽材料来阻挡射线。
4. 阐述射线在医学中的应用。
答案：射线在医学中的应用主要包括诊断和治疗两个方面。
在诊断方面，X射线、γ射线和CT扫描等技术被广泛用于观察人体内部结构；在治疗方面，放射性同位素和放射治疗被用于治疗某些类型的癌症。
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6 核的稳定性 * 核的稳定性取决于质子与中子数量的组合 质子与中子数量： 2、8、20、28、50、82、126 最稳定。
7 核内的几种作用力 * 库仑力：库仑力是静电力，是电荷间的作用力 * 核力 ：存在于质子和中子间，是核稳定性的重要因素 核力的性质： （1）核力与电荷无关； （2）核力是短程力； （3）核力比库仑力约大100倍，是强相互作用力； （4）核力促成粒子的二种结合形式 成对结合： 质子 + 中子 对对结合： 一对质子 +一对中子
* 20世纪初二种不同的原子结构模型
1903年：汤姆森假设：核子与电子在原子内均匀分布 #
1911年：卢瑟福模型：行星分布
图11
* α 散射实验否定了汤姆森假设肯定了卢瑟福模型
* 卢瑟福模型不完善，1913年玻尔提出了完善的原子结构模型 ---玻尔模型. 玻尔理论（玻尔模型）的要点：
（1）原子只能存在一些不连续的稳定状态，这些稳定状态各有一 定的能量E1、E2、E3.....En。处于稳定状态中运动的电子虽然 有加速度，但不发生能量辐射。能量的改变，是由于吸收或 放射辐射的结果或由于碰撞的结果。
（2）原子从一个能量为En的稳定状态过度到能量为Em的稳定状态
时，它发射（或吸收）单色的辐射，其频率υ 决定于下列关系式 （称为玻尔频率条件）：
hυ （光量子能量）=En-Em
En、Em分别为较高、较低
能级的能量值。稳定状态的改变（或能量的改变）是不连续的
ห้องสมุดไป่ตู้
6
4 玻尔理论中的几个概念：
图11
* 基态：原子处于最低能量的状态称为基态，是稳定状态；
* 跃迁：电子从一个轨道向另一个轨道的运动，称为跃迁（包括 从低到高；或从高到低的运动）；
* 能级：用平行线表示核外电子所处的能量级别称为能级，外壳 层能级最高，但外壳层上的电子结合能最低。
7
二
原子核
1 原子核的结构
* 精确的结构模型自今尚未建立
* 多种模型并存的状态：壳层模型，液滴模型...、
2 原子核的构成
图13
* 均匀分布
* 不同数量的质子和不同数量的中子构成不同性质（元素） 的原子核
* 原子的原子量A代表该原子的原子核的质子和中子的总和: A=Z+ N
3 原子核的电荷 正电荷=原子序数 Z
4 原子核的半径 10-13----10-12 cm
5 原子核的质量 原子核的质量 >>电子的质量;
原子的质量 原子核的质量
射线检测初、中级人员培训
射线检测的物理基础
本章节的内容
原子与原子结构 射线的种类和性质 射线与物质的相互作用 射线照相法的原理与特点
2
第一节 原子与原子结构
一 原子 1 原子的概念: * 定义：组成单质和化合物分子的最小微粒，是元素的具体体 现,是体现元素性质的最小微粒,由原子核和核外电子构成。 2 原子的构成：图11 动画演示 * 原子是由原子核和核外电子所构成。 * 电子围绕原子核作行星运动；电子在一定轨道上饶核运动。 * 原子是有质量、有尺寸的一种粒子。
图12
2 同位素
* 质子数相同而质量数不同的元素称为同位素。
如：1H，2H，3H
图12
10
3 元素周期律 * 1869门捷列夫发现元素周期律 * 自然定律: 玻尔理论对元素周期律的科学解释 元素周期律揭示了：元素的性质是随着元素原子序数的增
加而呈现出周期性的变化，这一变化的原因是它们的原子结构随 着原子序数的增加而呈现周期变化的规律。 四 放射性衰变 1 原子核的重要性质----放射性 * 核的稳定性概念 * 处于基态的稳定性原子核.… *处于激发态的原子核是不稳定的。总是通过衰变释放能量，变成 另一种核素回归到基态。 * 衰变的定义：在无外界作用下，不稳定原子核自发释放出中 子和质子，转变为另一种元素的原子核，这种现象称为衰变。 * 自然衰变与人工衰变
（1）质量：几乎集中在原子核内，核的密度非常大！ 如果：把核集中在 1cm3 的体积内，那么：这1cm3 的体积内核 的总重量为 108 吨！ （一万万吨！）
3
（2）大小：原子半径 10-8 cm 数量级。 原子核半径 10- 13cm 数 量级。如果：核的半径为 1cm
核（1cm）
电子
*——————————*（约1000米）
* 激发态：电子获得能量从低能级轨道进入高能级轨道，该过程 称为激发；此时原子处于高能量状态，称为激发态， 激发态是 不稳定的状态；
* 原子的状态特性：任何不稳定状态的原子必将自动的回到稳定 状态即回到基态；该过程将释放出原子高于基态的能量，即产生 辐射。释放能量的过程可以一次回到基态，也可以逐次回到基态；
9
三 元素及元素周期律
1 元素的概念
（1）定义：具有相同核电荷的一类原子称为元素。
例如：所有一个核电荷数的原子称为 氢元素， 所有八个 核电荷数的原子称为氧元素...
（2）元素符号: 表示某种元素的一个符号
A：原子量（原子质量数）。
Z：原子序数：原子在元素周期表中的排列序号。原子核所
带的正电荷数。
* 稳定同位素与不稳定同位素 * 放射性同位素与人工放射性同位素.
11
射线和辐射
射线:由各种放射 性核素发射出的
非电离辐射
微波辐射 红外线辐射
、具有特定能量 的粒子或光子束 流。
阴极射线
辐射直接电离辐射射线
质子射线
带电离子 贯穿物质的本领较差
辐射：射线由射 线源向外发射的
10-8 / 10-13 = 100000 倍
（3）电荷：原子核带正电；电子带负电；原子为中性。
（4）构成：原子核（质子 + 中子）+电子
数量关系：原子量 = 质子数 + 中子数
A= Z + N
例：60钴 60 = 27 + 33
质子数Z=核的正电荷数=电子数=原子序数
4
原子结构理论
.
3 原子结构理论
间接电离辐射X射射线线
中子射线
过程。 辐射电粒磁子辐辐射射:：X射射线线、、射射线线、质子射线、中子射线
不带电离子 电中性 贯穿物质的本领较强 广泛用于无损检测
2 α衰变 * 放射性原子核释放出α粒子的过程称为α衰变，放出带2个正电荷的氦核。 * α衰变后，原子核内核子数的变化： α粒子是氦的原子核（He) 核内：2个质子，2个中子 一次α衰变：质子数减少二个，中子数减少二个，原 子量减少4。图13 * α粒子所形成的α射线是一种电离辐射。α 射线穿透能力很小，在空气中也只能