射线检测原理课件
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《射线检测》课件
Part Six
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动画类型：包括进入、退出、 强调、路径等
动画顺序：合理安排动画出 现的顺序
动画与内容结合：动画要与 内容紧密结合，避免过于花
哨
音视频素材选择
选择与主题相关的 素材，如射线检测 相关的视频、音频 等
素材质量要高，清 晰度、音质等要符 合要求
素材长度要适中， 不宜过长或过短
素材内容要有趣， 能够吸引观众注意 力
课件中包含了射 线检测的实验操 作步骤和注意事 项
课件中提供了射 线检测的常见问 题和解答
注意事项
确保课件在播放过程中不会出现卡顿或闪退现象 课件中的图片和文字应清晰可见，避免模糊或难以辨认的情况 课件中的动画和音效应适当使用，避免过度使用导致观众注意力分散 课件中的内容应与实际检测操作相符合，避免误导观众
图文结合：适当添加图表、图片等元素，使课 件内容更加丰富、生动
射线检测的主要方法及原理PPT课件
荧光与闪烁原理
总结词
某些物质在射线作用下会发出荧光或闪烁光，可用于检测和 识别物质。
详细描述
某些物质在射线作用下会发出荧光或闪烁光，这是因为射线 能量激发了物质的电子，使其跃迁至较高能级，当电子返回 低能级时释放出光子。这种荧光或闪烁光可用于检测和识别 物质。
成像与重建原理
总结词
通过测量穿过被检测物体的射线，利用计算机技术重建物体的内部结构。
射线检测的主要方法及原理ppt课 件
目录
• 射线检测概述 • 射线检测的主要方法 • 射线检测的原理 • 射线检测的应用领域
01
射线检测概述
定义与特点
定义
射线检测是一种无损检测技术， 通过利用放射性物质发射的射线 对物体进行穿透，检测物体的内 部结构和缺陷。
特点
射线检测具有非破坏性、高精度 和高可靠性，能够检测各种材料 和复杂结构的内部缺陷和异常。
在焊接过程中，射线检测能够检测出 焊缝中的裂纹、气孔、夹杂等缺陷， 确保焊接质量。
复合材料检测
射线检测能够检测复合材料中的分层、 脱粘、孔洞等缺陷，确保复合材料的 质量和安全性。
石油和天然气管道检测
射线检测能够检测管道焊缝的内部缺 陷，确保管道的安全运行。
医学影像诊断
01
02
03
X射线成像
利用X射线穿透人体组织， 在胶片或数字成像设备上 形成影像，用于诊断骨折、 肺部感染等。
γ射线检测
γ射线检测是利用放射性元素发出的γ 射线对物质进行穿透，通过测量穿透 后的γ射线强度来检测物质内部结构 的一种无损检测方法。
γ射线检测的优点是检测速度快、精 度高、对形状复杂的部件也能进行全 面检测。
γ射线检测具有较高的穿透能力和较 高的分辨率，能够检测出金属、陶瓷、 玻璃等材料中的气孔、裂纹、夹杂物 等缺陷。
射线检测基础知识课件
射线检测技术可用于海 关检查，探测旅客携带 的物品中是否有违禁品 。
公共安全
射线检测技术可用于公 共安全检查，如地铁站 、体育馆等场所的安全 检查。
环境监测领域应用
1 2
空气质量监测
射线检测技术可用于监测空气质量，如PM2.5、 气态污染物等。
水质监测
射线检测技术可用于监测水质，如总大肠菌群、 重金属等。
01
中子射线是一种粒子流 ，其质量约为氢原子质 量的1.14倍。
02
中子射线具有很强的穿 透性，能够穿透一定厚 度的重金属和混凝土等 物质。
03
中子射线具有很强的诱 变作用，能够使DNA发 生变异，导致生物体发 生突变。
04
中子射线还具有热效应 和辐射损伤等作用。
电子射线的性质
电子射线是一种带负电的粒子流，其能量范围在几兆电 子伏特到几百千电子伏特之间。
类型
X射线探伤机可分为固定 式、移动式和便携式。
应用
广泛应用于航空、航天、 汽车、电子等领域。
γ射线探伤机
工作原理
γ射线探伤机利用γ射线穿 透金属材料，检测其内部 缺陷。
类型
γ射线探伤机可分为放射性 同位素源和加速器源两种 。
应用
广泛应用于石油、化工、 电力等领域。
中子射线探伤机
工作原理
中子射线探伤机利用中子射线穿 透金属材料，检测其内部缺陷。
工业领域应用
零部件检测
射线检测技术可用于检测工业生产中的零部件，如铸件、焊接件 等，检测是否存在气孔、裂纹等缺陷。
设备维护
射线检测可对设备内部结构进行检测，提前发现设备潜在的故障和 问题，为设备维护和修理提供帮助。
产品质量控制
射线检测可对生产过程中的产品进行实时监测，确保产品质量符合 标准。
公共安全
射线检测技术可用于公 共安全检查，如地铁站 、体育馆等场所的安全 检查。
环境监测领域应用
1 2
空气质量监测
射线检测技术可用于监测空气质量，如PM2.5、 气态污染物等。
水质监测
射线检测技术可用于监测水质，如总大肠菌群、 重金属等。
01
中子射线是一种粒子流 ，其质量约为氢原子质 量的1.14倍。
02
中子射线具有很强的穿 透性，能够穿透一定厚 度的重金属和混凝土等 物质。
03
中子射线具有很强的诱 变作用，能够使DNA发 生变异，导致生物体发 生突变。
04
中子射线还具有热效应 和辐射损伤等作用。
电子射线的性质
电子射线是一种带负电的粒子流，其能量范围在几兆电 子伏特到几百千电子伏特之间。
类型
X射线探伤机可分为固定 式、移动式和便携式。
应用
广泛应用于航空、航天、 汽车、电子等领域。
γ射线探伤机
工作原理
γ射线探伤机利用γ射线穿 透金属材料，检测其内部 缺陷。
类型
γ射线探伤机可分为放射性 同位素源和加速器源两种 。
应用
广泛应用于石油、化工、 电力等领域。
中子射线探伤机
工作原理
中子射线探伤机利用中子射线穿 透金属材料，检测其内部缺陷。
工业领域应用
零部件检测
射线检测技术可用于检测工业生产中的零部件，如铸件、焊接件 等，检测是否存在气孔、裂纹等缺陷。
设备维护
射线检测可对设备内部结构进行检测，提前发现设备潜在的故障和 问题，为设备维护和修理提供帮助。
产品质量控制
射线检测可对生产过程中的产品进行实时监测，确保产品质量符合 标准。
无损检测之射线检测ppt课件
的对接接头，AB级在特种设备检测中一般采用AB 级；在GB/T3323-2005《金属熔化焊焊接接头射 线照相》中分为二级：A级普通级；B级优化级，在 一般射线照相检测中采用A级对焊接接头进行照相 检测，B级一般用于重要设备、结构、特殊材料和 特殊焊接工艺制作的对接接头.
2021精选ppt
10
(五)射线检测法中主要事项
③工件至胶片距离b object-to-film distance：沿射线束中 心测定的工件受检部位射线源侧表面与胶片之间的距离；
④射线源至工件距离f source-to-object distance：沿射线 束中心测定的工件受检部位射线源与受检工件近源侧表面之间 的距离；
⑤焦距F focal distance：沿射线束中心测定的射线源与胶片 之间的距离；
2021精选ppt
14
胶片系统的主要特性指标
胶片 系统 类别
感光 速度
特性曲 线平均
梯度
感光乳 剂粒度
梯度最小值 Gmin
D=2.0 D=4.0
颗粒度最大值 σ
max
D=2.0
(梯度/颗粒度) 最小值
(G/σD)min
D=2.0
T1 低
高
微粒 4.3 7.4
0.018
270
T2 较低 较高 细粒 4.1 6.8
2021精选ppt
22
现场进行γ 射线检测对控制区和管理区的划分要求
B级射线检测技术：f≥15d·b2/3
F0=f+ b
按JB/T3323-2005《金属熔化焊焊接接头射线照相》规定：最
短焦距F0规定如下：
所选用的射线源至工件表面的距离f应满足下述要求：
A级射线检测技术：f≥7.5d·b2/3 F0=f+b
2021精选ppt
10
(五)射线检测法中主要事项
③工件至胶片距离b object-to-film distance：沿射线束中 心测定的工件受检部位射线源侧表面与胶片之间的距离；
④射线源至工件距离f source-to-object distance：沿射线 束中心测定的工件受检部位射线源与受检工件近源侧表面之间 的距离；
⑤焦距F focal distance：沿射线束中心测定的射线源与胶片 之间的距离；
2021精选ppt
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胶片系统的主要特性指标
胶片 系统 类别
感光 速度
特性曲 线平均
梯度
感光乳 剂粒度
梯度最小值 Gmin
D=2.0 D=4.0
颗粒度最大值 σ
max
D=2.0
(梯度/颗粒度) 最小值
(G/σD)min
D=2.0
T1 低
高
微粒 4.3 7.4
0.018
270
T2 较低 较高 细粒 4.1 6.8
2021精选ppt
22
现场进行γ 射线检测对控制区和管理区的划分要求
B级射线检测技术：f≥15d·b2/3
F0=f+ b
按JB/T3323-2005《金属熔化焊焊接接头射线照相》规定：最
短焦距F0规定如下：
所选用的射线源至工件表面的距离f应满足下述要求：
A级射线检测技术：f≥7.5d·b2/3 F0=f+b
射线探测原理与技术分析PPT课件
第36页/共53页
2）常用中子探测器简介
常用中子探测器主要有：BF3正比计数器、硼电离室、裂变室、闪烁探测器、 半导体探测器等。
➢ BF3正比计数器
n10B 7Li* n10B 7Li
BF3气体作为探测介质，利用中子和10B发生核反应产生的α粒子和7Li在正 比计数器产生的电离效应来达到探测中子的目的。
前置放大器
多道或单道 高压
闪烁体
光电子 光阴极
阳极
管座
暗盒
第13页/共53页
1）闪烁探测器工作原理（五个相互联系的过程）： ➢ 损失能量 射线进入闪烁题，闪烁体吸收带电粒子能量，而 使原子、分子电离、激发。
第14页/共53页
➢ 能量转换 受激原子、分子退激发时，发射荧光光子。 发出光子→ 射线能量的一部分转化为光能。
换效率）
Qk
第28页/共53页
3. 半导体探测器
工作原理
与气体探测器类似
探测介质 主要优点
半导体材料 Si或Ge
能量分辨率高 时间响应快（10-9秒） 线性范围宽 (300KeV-1.3MeV 线性偏移< 0.2KeV)
主要缺点
对辐射损伤较灵敏 性能随温度变化关系较大
第29页/共53页
时间响应快： 带电粒子在半导
w(X, )
w()
46.00.5 41.50.4 29.9+0.5
35.72.6 36.20.4 28.68
26.30.1 26.20.2
32.30.1 31.80.3 31.52
29.10.1
28.030.0 5
34.980.0 5
27.30.3
26.30.3
33.730.1 5
2）常用中子探测器简介
常用中子探测器主要有：BF3正比计数器、硼电离室、裂变室、闪烁探测器、 半导体探测器等。
➢ BF3正比计数器
n10B 7Li* n10B 7Li
BF3气体作为探测介质，利用中子和10B发生核反应产生的α粒子和7Li在正 比计数器产生的电离效应来达到探测中子的目的。
前置放大器
多道或单道 高压
闪烁体
光电子 光阴极
阳极
管座
暗盒
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1）闪烁探测器工作原理（五个相互联系的过程）： ➢ 损失能量 射线进入闪烁题，闪烁体吸收带电粒子能量，而 使原子、分子电离、激发。
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➢ 能量转换 受激原子、分子退激发时，发射荧光光子。 发出光子→ 射线能量的一部分转化为光能。
换效率）
Qk
第28页/共53页
3. 半导体探测器
工作原理
与气体探测器类似
探测介质 主要优点
半导体材料 Si或Ge
能量分辨率高 时间响应快（10-9秒） 线性范围宽 (300KeV-1.3MeV 线性偏移< 0.2KeV)
主要缺点
对辐射损伤较灵敏 性能随温度变化关系较大
第29页/共53页
时间响应快： 带电粒子在半导
w(X, )
w()
46.00.5 41.50.4 29.9+0.5
35.72.6 36.20.4 28.68
26.30.1 26.20.2
32.30.1 31.80.3 31.52
29.10.1
28.030.0 5
34.980.0 5
27.30.3
26.30.3
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射线无损检测ppt课件
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四、射线的危害及防护
射线的生物效应：射线作用于物体时由于电离作用，造成 生物的细胞、组织、器官的损伤，引起病理反应。可以表 现在受照者本身，也可出现在受照者的后代。 辐射损伤：电离辐射产生的各种生物效应对人体造成的损 伤。主要有急性损伤和慢性损伤两种类型。 急性损伤：短时间内全身受到大剂量的照射，造成中枢神 经系统、造血系统、消化系统等急性损伤。 慢性损伤：长时间受到超过允许水平的低剂量的照射，在 受照数年甚至数十年后出现的辐射生物效应。引发白血病， 皮肤癌、肺癌、骨癌等，再生障碍性贫血、白内障、寿命 缩短等。
6
α射线
本质：是高速运动的带正电的氦原子核。 产生原理：放射性元素经α衰变放出带正电的α 粒子。 特性：电离能力最强，穿透能力最弱。在空气中 的射程只有1-2厘米，通常用一张纸就可以挡住。
7
β射线
本质：是高速运动的电子流。 产生原理：放射性元素经β衰变放出带负电的β 粒子。
特性：带负电荷，质量很小，贯穿本领比α粒子 强，电离能力比α粒子弱。
25
红外检测技术的优缺点
优点 1、操作安全：由于红外监测不需要与设备直接接触,所以 操作十分安全。这在带电设备、转动设备、高空设备 的监 测 中表现尤为突出。 2、灵敏度高：现代红外探测器对红外辐射的探测灵敏度很 高,以此类探测器为基础构成的红外监测设备,对温度 的分 辨率很高,可以发现设备不同部位存在 温 度 差别,可 以监 测诊断 出设备热状态 的细微变化。 3、诊断效率高：由于红外探测器的响应速度高达纳秒级, 因此可迅速采集、处理和显示设备的红外辐射,大大提高设 备监测诊断的效率。 缺点 红外监测技术存在的主要问题为一是红外测量主要是表面 的热状态,不能确定物体内部的热状态 二是红外无损监测设 备是高科技产品,更新换代迅速,生产批量不大,因此与其他 检测仪器或常规监测设备相比价格昂贵。
射线检测—射线检测基础知识(无损检测课件)
♫ 射线检测主要适用于体积型缺陷，如气孔等的检测；在特 定的条件下，也可检测裂纹、未焊透、未熔合等缺陷。
♫ 工业应用的射线检测技术有三种：X射线检测，γ射线检测、 中子射线检测。
2. 物理基础
♫ 射线分类：
X射线和γ射线都是波长极短的电磁波，从现代物理学波粒 二相性的观点看也可将其视为能量极高的光子束流，两者 基本区别在于X射线是从X射线管中产生的，而γ射线是从 放射性同位素的原子核中放射出来的。
第1节 射线检测机
➢ 产生X射线的基本过程是： 发射电子→电子高速飞向阳极→撞击阳极靶→产生X射线
3. 设备器材
➢ 由X射线管所发出的X射线能谱为连续谱，因其波长分布 是连续的。连续谱的最短波长λmin与管电压千伏值（kVP） 的关系为
λmin=12.4/kVP ➢ 管电压越高，最短波长λmin的值就越小，平均波长越短，X
1. 概述
♫ 射线检测技术特点：
➢ 对被检验工件的材料、形状、表面状态无特殊要求； ➢ 检测结果显示直观； ➢ 检测技术和检测工作质量可以自我检测。
1. 概述
♫ 射线检测是利用射线探测零件内部缺陷的无损探伤方法， 利用X射线、γ射线和中子射线易于穿透物体和穿透物体后 的衰减程度不同，使胶片感光程度的不同来探测物体内部 的缺陷，对缺陷的种类、大小、位置等进行判断。
第1节 射线检测的基础知识
1. 概述
♫ 射线检测技术四部分：射线照相检测技术；射线实时
成像检测技术；层析射线检测技术；辐射测量技术。
♫ 射线检测技术应用类型包括：
➢ 缺陷检验：铸造、焊接等工艺； ➢ 测量：厚度、结构与尺寸、密度等； ➢ 检查：机场、车站、海关安全检查； ➢ 动态研究：爆炸、核技术、铸造工艺等。
射线检测—X射线检测基本原理(无损检测课件)
透照中，焦距的选择大多在600～800mm间。
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
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
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过工件前的强度，μ-材料线衰减系数，A-透过
层材料厚度。
PPT学习交流
4
射线透过有缺陷部位强度(缺陷假设为气孔)
J2 J0e(Ax)
式中 x-缺陷在射线方向的厚度
PPT学习交流
5
两者强度比为
J1 J2 ex
可见缺陷沿射线透照方向长度x越大或被透物质
线吸收系数μ越大，则透过有缺陷部位和无缺陷
部位的射线强度差越大，胶片上缺陷与基体的黑 度差越大，缺陷越容易被发现。
工作时在两极之间加有高电压，从阴极灯丝发射 的高速电子撞击到阳极靶上，其动能消耗于阳极 材料原子的电离和激发，然后转变为热能，部分 电子在原子核场中受到急剧阻止，产生所谓韧致 X射线，即连续X射线。
PPT学习交流
14
为减少电子在飞往阳极过程中与气体粒子相碰撞 损失动能，射线管需抽成10-4～10-5Pa真空。电 子流动能的绝大部分(>97%)转化为热能，因此 阳极材料一般应选用耐高温材料并通以介质加冷 却。动能中仅一小部分(～3%)转变为X射线。
射线源
工件
缺陷
缺陷影象 底片
暗合 增感屏 胶片
PPT学习交流
2
目前，广泛采用射线照相法，利用感光胶片来 检测射线强度，胶片上相应有缺陷部位因接受 较多射线，而形成黑度较大的缺陷影象。
射线源
工件
缺陷
暗合 增感屏 胶片
缺陷影象 底片
PPT学习交流
3
射线透过无缺陷部位强度
J1 J0eA
式中 J1-射线透过厚度为A后的强度，J0-射线透
对铅来说，X和γ射线穿透能量衰减很大，但 俘获中子的能力很小。对氢来说正好相反。
PPT学习交流
12
3-1-5 射线的获得
(1) X射线的获得
X射线是由一种特制的X射线管产生的，由阴 极、阳极和高真空的玻璃或陶瓷外壳组成，阴极 是一加热灯丝，用于发射电子，阳极靶是由耐高 温的钨制成。
PPT学习交流
13
钴60的获得，是将同位素钴59，在原子反应堆 里的中子流冲击下，激发形成不稳定的同位素即
钴60，释放γ射线以及少量α射线和β射线。
PPT学习交流
22
放射性同位素的原子核，在自发地放射出γ射 线后能量逐渐减弱，这种现象叫做衰变。
各种放射性同位素都有自己特定衰变速度，称
为衰变常数(λ)，它表示单位时间内衰变核的数
PPT学习交流
15
阴极发射电子的数量，决定了从阴极飞往阳极电 子流大小(管电流)，而X射线的穿透能力则决定 于电子从阴极飞往阳极的运动速度，与两极之间 电压(管电压)有关。管电压愈高，所产生X射线 的穿透能力愈大，波长愈短。
PPT学习交流
16
图中可见，只改变管电流时，X射线辐射强度只 是在原有各波长下相应增加。只改变管电压时、 则除原来各波长相应增加辐射强度外，还出现了 更短波长的X射线。
量与尚未衰变核的数量之比
NN0et
式中 N-物质在t时尚未衰变的原子数，N0-原有物
质原子数，e-自然对数底，λ-物质衰变常数。
PPT学习交流
9
3-3-2 射线的种类
1) X射线与γ射线
这是射线检测中最常用的两种射线，X射线是 由人为的高速电子流撞击金属靶产生的。
γ射线是放射性物质自发产生的，如钴、铀、 镭等，两者产生的机理不同，但都是电磁波。
PPT学习交流
10
(2) α射线与β射线
放射性同位素产生α衰变和β衰变，放射α射 线和β射线，α射线贯穿能力弱，但有很强的电 离作用。β射线虽然穿透力强，但能量很小。
PPT学习交流
17
• 灯丝的外加电流越大，产生的电子数量越大， 射线强度越高；
• 射线能量是管电压的函数，所施电压越高，则 辐射的能量越高。射线能量是其唯一的特征量， 射线能量与波长及穿透能力直接相关。能量越 高，波长越短，穿透能力越强。
PPT学习交流
18
X射线管单位时间内所发出的连续X射线的全 部能量的近似公式为
一般并不直接用α射线和β射线进行检测，
它们适用于特种场合。
与X射线和γ射线不同，α射线和β射线不是
电磁波，而是粒子辐射。
PPT学习交流
11
(3) 中子射线
中子是呈电中性的微粒子流，不是电磁波，这 种粒子流具有巨大的速度和贯穿能力。
中子与X和γ射线有很大不同，在被穿透材料 中的衰减主要取决于材料对中子的俘获能力。
E0IZU2
式中 η0-常数(×10-9)，I-管电流(A)，Z-阳极靶
原子序数(钨Z=74)，U-管电压(V)。
X射线管的转换效率为
E IU
0ZU
其它转变为热能
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当U=100kV时 η=0.7%
200kV 1.5%
300kV 2.2%
400kV
3%
1 MV
7%
5MV 37%
由此可见，提高管电压可显著提高转换效率
3 射线检测
3-1 射线检测原理
射线透过被检物体时，有缺陷部位与无缺陷 部位对射线上的吸收能力不同
射线源
工件
缺陷
缺陷影象 底片
暗合 增感屏 胶片
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以金属材料为例，缺陷部位(气孔或非金属夹杂 物)对射线的吸收能力低于金属基体。
透过缺陷部位的射线强度高于无缺陷部位，根 据透过工件后射线强度的差异，来检测缺陷。
D 与可见光同样有反射、干涉、绕射、折射等 现象，但这些现象又与可见光有区别，如x射线 只有漫反射，不能产生如镜面反射。
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E 使物质产生光电子及返跳电子、以及引起散 射现象
F 被物质吸收产生热量
G 使气体电离
H 使某些物质起光化学作用，使照相胶片感 光，又能使某些物质发生荧光
I 产生生物效应、伤害及杀死有生命的细胞
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5-1-1 射线的本质
射线是一种电磁波，与无线电波、红外线、 可见光、紫外线等本质相同，具有相同的传播 速度，但频率与波长不同。
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7
射线的波长短、频率高，具有许多与可见光 不同的性质：
A 不可见，依直线传播
B 不带电荷，因此不受电场和磁场影响
C 能透过可见光不能透过的物质
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(2) γ射线的获得
放射性同位素是一种不稳定的同位素，处于激 发态，原子核能级高于基级，向基级转变同时释 放出γ射线，其能量等于两个能级间差。
射线检测中所用的γ射线源，是由核反应制成 的人工放射源，应用较广的γ射线源有钴60、铱 192、铯137、铥170等。
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铯137因其放射性比活度低，又易造成环境污 染，能量单一、不宜检测厚薄不均匀工件等原因 而日趋淘汰。
层材料厚度。
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射线透过有缺陷部位强度(缺陷假设为气孔)
J2 J0e(Ax)
式中 x-缺陷在射线方向的厚度
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两者强度比为
J1 J2 ex
可见缺陷沿射线透照方向长度x越大或被透物质
线吸收系数μ越大，则透过有缺陷部位和无缺陷
部位的射线强度差越大，胶片上缺陷与基体的黑 度差越大，缺陷越容易被发现。
工作时在两极之间加有高电压，从阴极灯丝发射 的高速电子撞击到阳极靶上，其动能消耗于阳极 材料原子的电离和激发，然后转变为热能，部分 电子在原子核场中受到急剧阻止，产生所谓韧致 X射线，即连续X射线。
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为减少电子在飞往阳极过程中与气体粒子相碰撞 损失动能，射线管需抽成10-4～10-5Pa真空。电 子流动能的绝大部分(>97%)转化为热能，因此 阳极材料一般应选用耐高温材料并通以介质加冷 却。动能中仅一小部分(～3%)转变为X射线。
射线源
工件
缺陷
缺陷影象 底片
暗合 增感屏 胶片
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目前，广泛采用射线照相法，利用感光胶片来 检测射线强度，胶片上相应有缺陷部位因接受 较多射线，而形成黑度较大的缺陷影象。
射线源
工件
缺陷
暗合 增感屏 胶片
缺陷影象 底片
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射线透过无缺陷部位强度
J1 J0eA
式中 J1-射线透过厚度为A后的强度，J0-射线透
对铅来说，X和γ射线穿透能量衰减很大，但 俘获中子的能力很小。对氢来说正好相反。
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3-1-5 射线的获得
(1) X射线的获得
X射线是由一种特制的X射线管产生的，由阴 极、阳极和高真空的玻璃或陶瓷外壳组成，阴极 是一加热灯丝，用于发射电子，阳极靶是由耐高 温的钨制成。
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钴60的获得，是将同位素钴59，在原子反应堆 里的中子流冲击下，激发形成不稳定的同位素即
钴60，释放γ射线以及少量α射线和β射线。
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放射性同位素的原子核，在自发地放射出γ射 线后能量逐渐减弱，这种现象叫做衰变。
各种放射性同位素都有自己特定衰变速度，称
为衰变常数(λ)，它表示单位时间内衰变核的数
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阴极发射电子的数量，决定了从阴极飞往阳极电 子流大小(管电流)，而X射线的穿透能力则决定 于电子从阴极飞往阳极的运动速度，与两极之间 电压(管电压)有关。管电压愈高，所产生X射线 的穿透能力愈大，波长愈短。
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图中可见，只改变管电流时，X射线辐射强度只 是在原有各波长下相应增加。只改变管电压时、 则除原来各波长相应增加辐射强度外，还出现了 更短波长的X射线。
量与尚未衰变核的数量之比
NN0et
式中 N-物质在t时尚未衰变的原子数，N0-原有物
质原子数，e-自然对数底，λ-物质衰变常数。
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3-3-2 射线的种类
1) X射线与γ射线
这是射线检测中最常用的两种射线，X射线是 由人为的高速电子流撞击金属靶产生的。
γ射线是放射性物质自发产生的，如钴、铀、 镭等，两者产生的机理不同，但都是电磁波。
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(2) α射线与β射线
放射性同位素产生α衰变和β衰变，放射α射 线和β射线，α射线贯穿能力弱，但有很强的电 离作用。β射线虽然穿透力强，但能量很小。
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• 灯丝的外加电流越大，产生的电子数量越大， 射线强度越高；
• 射线能量是管电压的函数，所施电压越高，则 辐射的能量越高。射线能量是其唯一的特征量， 射线能量与波长及穿透能力直接相关。能量越 高，波长越短，穿透能力越强。
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X射线管单位时间内所发出的连续X射线的全 部能量的近似公式为
一般并不直接用α射线和β射线进行检测，
它们适用于特种场合。
与X射线和γ射线不同，α射线和β射线不是
电磁波，而是粒子辐射。
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(3) 中子射线
中子是呈电中性的微粒子流，不是电磁波，这 种粒子流具有巨大的速度和贯穿能力。
中子与X和γ射线有很大不同，在被穿透材料 中的衰减主要取决于材料对中子的俘获能力。
E0IZU2
式中 η0-常数(×10-9)，I-管电流(A)，Z-阳极靶
原子序数(钨Z=74)，U-管电压(V)。
X射线管的转换效率为
E IU
0ZU
其它转变为热能
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当U=100kV时 η=0.7%
200kV 1.5%
300kV 2.2%
400kV
3%
1 MV
7%
5MV 37%
由此可见，提高管电压可显著提高转换效率
3 射线检测
3-1 射线检测原理
射线透过被检物体时，有缺陷部位与无缺陷 部位对射线上的吸收能力不同
射线源
工件
缺陷
缺陷影象 底片
暗合 增感屏 胶片
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以金属材料为例，缺陷部位(气孔或非金属夹杂 物)对射线的吸收能力低于金属基体。
透过缺陷部位的射线强度高于无缺陷部位，根 据透过工件后射线强度的差异，来检测缺陷。
D 与可见光同样有反射、干涉、绕射、折射等 现象，但这些现象又与可见光有区别，如x射线 只有漫反射，不能产生如镜面反射。
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E 使物质产生光电子及返跳电子、以及引起散 射现象
F 被物质吸收产生热量
G 使气体电离
H 使某些物质起光化学作用，使照相胶片感 光，又能使某些物质发生荧光
I 产生生物效应、伤害及杀死有生命的细胞
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5-1-1 射线的本质
射线是一种电磁波，与无线电波、红外线、 可见光、紫外线等本质相同，具有相同的传播 速度，但频率与波长不同。
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射线的波长短、频率高，具有许多与可见光 不同的性质：
A 不可见，依直线传播
B 不带电荷，因此不受电场和磁场影响
C 能透过可见光不能透过的物质
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(2) γ射线的获得
放射性同位素是一种不稳定的同位素，处于激 发态，原子核能级高于基级，向基级转变同时释 放出γ射线，其能量等于两个能级间差。
射线检测中所用的γ射线源，是由核反应制成 的人工放射源，应用较广的γ射线源有钴60、铱 192、铯137、铥170等。
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铯137因其放射性比活度低，又易造成环境污 染，能量单一、不宜检测厚薄不均匀工件等原因 而日趋淘汰。