第二章 射线检测1PPT课件
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《射线检测》课件
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对齐方式：使用左对齐、右对齐或居中对齐， 使文本整齐有序
色彩搭配：使用对比度高的色彩搭配，如黑 底白字或白底黑字，以提高文本的可读性
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
第2章射线检测课件---副本
标记带内容的处理
• 为使用方便，可将长期不变的标记铅字或 符号固定在暗袋的外表面，放在工件下面。 但应注意贴在工件的下表面！而且不能与 工件上表面的标记重影！
GL100-2 2006，3，12－007
标记带
暗袋
2.4.3 射线探伤的基本操作程序 总体上分为三个阶段，具体操作内容
根据具体情况有所删减。
⑦ 补偿块的选择 对于不规则的接头，如角接头、T形接头， 可采用特殊形状的补偿块来调节射线的 透射强度，从而调节底片黑度。
T形接头
射线源
暗盒
补偿块
2.4 X射线探伤机及探伤程序
2.4.1 x射线探伤机 (1)基本组成
• x射线管——核心，射线源 • 高压发生器——提供 50～500kv直流电源 • 冷却装置——循环喷油冷却 • 支撑机构——便于对位、调焦 • 高压电缆——连接电源 • 控制箱——设定参数、监控操作
2.1.4 γ射线的产生
• γ射线是由放射性同位素的原子核衰变过程伴随 产生的。
• 常用于射线探伤的放射性同位素主要有： 钴60、铱192、铯137/134等。
• γ射线的特点： ①强度高于X射线，穿透力强，适合厚板透视； ②强度无法直接调节，射线长期存在，防护更要 注意！ ③可实现周向辐射，透视效率高。
(1)技术准备阶段： ①了解被检对象——包括材质、壁厚、 加工工艺、工件表面状态等； ②设备选择—— 射线源类型、能量水平、 可否移动等； ③选择曝光条件—— 包括胶片、增感方式、 焦距、曝光量、管电压等； ④选择透照方式 —— 定向、周向辐射、 布片策略等； ⑤其它准备—— 如标记带布置、象质计布置、 屏蔽散射线的方法等。
2.1.2 射线的性质
(1)不可见，直线传播—具有隐蔽性和指向性； (2)不带电，因而不受电磁场影响—电中性； (3)能穿透物质,但有衰减—具有穿透性和衰减性； (4)能与某些物质产生光化作用，使荧光物质发
射线检测培训讲义(powerpoint 118页)
周向射线管分平靶和锥靶两种，其中平靶容 易制造，散热条件好，使用最多，但其中心射束与 管轴线有一定倾角，对环焊缝纵向裂纹检出有一定 影响。
21
第二十一页，编辑于星期日：九点 三十九分。
22
第二十二页，编辑于星期日：九点 三十九分。
②、小焦点X射线管 通过圆筒式聚焦将灯丝发射的电子聚成很细
的一束，可获得小于0.1mm的微小焦点。在射线实 时成像检测技术中为提高灵敏度，通常采用放大透 照布置，这就需要采用小焦点X射线管，焦点尺寸 越小，可采用的放大倍数越大。
①、高压变压器：作用是将几十到几百伏的 低电压升到X射线管所需的高电压。其特点是功率 不大但输出电压很高，要求体积小、绝缘强度高、 不易过热损坏。
40
第四十页，编辑于星期日：九点 三十九分。
②、灯丝变压器：灯丝变压器是一种降压变压 器，作用是把220伏工频电压降为灯丝所需的十几伏 低电压，并提供较大的灯丝加热电流。油绝缘X射 线机都有单独的灯丝变压器，而变频气绝缘X射线 机往往没有单独的灯丝变压器，而是在高压变压器 绕组外再绕几匝加热线圈提供灯丝加热电流。
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第三十四页，编辑于星期日：九点 三十九分。
2、全波整流电路： ⑴、双管全波整流电路：二个整流二极管交
替导通，使X射线管在正、负半周内都工作，其输 出为半流整流电路的二倍。
35
第三十五页，编辑于星期日：九点 三十九分。
⑵、四管桥式整流电路：使用四个二极管，正 半周时导通，负半周时导通，使X射线管在正、负 半周都工作，其特点是整流管耐压级别可降低一半， 变压器的线圈匝数也可减少一半。
25
第二十五页，编辑于星期日：九点 三十九分。
⑶、X射线管的焦点： 实际焦点—阳极靶上受电子轰击的部分叫做
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第二十一页，编辑于星期日：九点 三十九分。
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第二十二页，编辑于星期日：九点 三十九分。
②、小焦点X射线管 通过圆筒式聚焦将灯丝发射的电子聚成很细
的一束，可获得小于0.1mm的微小焦点。在射线实 时成像检测技术中为提高灵敏度，通常采用放大透 照布置，这就需要采用小焦点X射线管，焦点尺寸 越小，可采用的放大倍数越大。
①、高压变压器：作用是将几十到几百伏的 低电压升到X射线管所需的高电压。其特点是功率 不大但输出电压很高，要求体积小、绝缘强度高、 不易过热损坏。
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第四十页，编辑于星期日：九点 三十九分。
②、灯丝变压器：灯丝变压器是一种降压变压 器，作用是把220伏工频电压降为灯丝所需的十几伏 低电压，并提供较大的灯丝加热电流。油绝缘X射 线机都有单独的灯丝变压器，而变频气绝缘X射线 机往往没有单独的灯丝变压器，而是在高压变压器 绕组外再绕几匝加热线圈提供灯丝加热电流。
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第三十四页，编辑于星期日：九点 三十九分。
2、全波整流电路： ⑴、双管全波整流电路：二个整流二极管交
替导通，使X射线管在正、负半周内都工作，其输 出为半流整流电路的二倍。
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第三十五页，编辑于星期日：九点 三十九分。
⑵、四管桥式整流电路：使用四个二极管，正 半周时导通，负半周时导通，使X射线管在正、负 半周都工作，其特点是整流管耐压级别可降低一半， 变压器的线圈匝数也可减少一半。
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第二十五页，编辑于星期日：九点 三十九分。
⑶、X射线管的焦点： 实际焦点—阳极靶上受电子轰击的部分叫做
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；
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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
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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
射线检测解析PPT课件
工业上广泛采用人工同位素产生γ射线。由于γ射线的 波长比X射线更短，所以具有更大的穿透力。在无损检测中γ 射线常被用来对厚度较大和大型整体工件进行射线照相。
2020年9月28日
6 (10-9 m)
第第二章6章射常线检用测无损检测方法
3、
中子是构成原子核的基本粒子。中子射线是由某些物质 的原子在裂变过程中逸出高速中子所产生的。工业上常用人 工同位素、加速器、反应堆来产生中子射线。在无损检测中 中子射线常被用来对某些特殊部件(如放射性核燃料元件)进行 射线照相。
连续X射线具有以下特点：
(1) 连续X射线的波长与阳极的材料无关。
(2) 连续X射线的波长在长波方向，理论上
λ=∞；而在短波方向，实验证明 具有最短波长λmin， 且有
min1U.24 (nm)
式中：U为X射线管的管电压，单位为kV。
2020年9月28日
11
第第二章6章射常线检用测无损检测方法
（3） X射线管的效率为
原子核位于原子中心，由带正电的质子和不带电的中子组成，质子和中子均具有质量。 质子的电量与电子电荷相等。
2020年9月28日
7
第第二章6章射常线检用测无损检测方法
二、
（一）X X射线是一种波长比紫外线还短的电磁波，它具有光的特
性，例如具有反射、折射、干涉、衍射、散射和偏振等现象。 它能使一些结晶物体发生荧光、气体电离和胶片感光。
X 射线
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
2020年9月28日3来自第第二章6章射常线检用测无损检测方法
在射线检测中应用的射线主要是X射线、γ射线和中子射
线。X射线和γ射线属于电磁辐射，中子射线是中子束流。 由 于他们属电中性，不会受到库伦场的影响而发生偏转，且贯穿 物质的本领较强，被广泛应用于无损检测。
2020年9月28日
6 (10-9 m)
第第二章6章射常线检用测无损检测方法
3、
中子是构成原子核的基本粒子。中子射线是由某些物质 的原子在裂变过程中逸出高速中子所产生的。工业上常用人 工同位素、加速器、反应堆来产生中子射线。在无损检测中 中子射线常被用来对某些特殊部件(如放射性核燃料元件)进行 射线照相。
连续X射线具有以下特点：
(1) 连续X射线的波长与阳极的材料无关。
(2) 连续X射线的波长在长波方向，理论上
λ=∞；而在短波方向，实验证明 具有最短波长λmin， 且有
min1U.24 (nm)
式中：U为X射线管的管电压，单位为kV。
2020年9月28日
11
第第二章6章射常线检用测无损检测方法
（3） X射线管的效率为
原子核位于原子中心，由带正电的质子和不带电的中子组成，质子和中子均具有质量。 质子的电量与电子电荷相等。
2020年9月28日
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第第二章6章射常线检用测无损检测方法
二、
（一）X X射线是一种波长比紫外线还短的电磁波，它具有光的特
性，例如具有反射、折射、干涉、衍射、散射和偏振等现象。 它能使一些结晶物体发生荧光、气体电离和胶片感光。
X 射线
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
2020年9月28日3来自第第二章6章射常线检用测无损检测方法
在射线检测中应用的射线主要是X射线、γ射线和中子射
线。X射线和γ射线属于电磁辐射，中子射线是中子束流。 由 于他们属电中性，不会受到库伦场的影响而发生偏转，且贯穿 物质的本领较强，被广泛应用于无损检测。
无损检测课件射线检测ppt文档
射线装置 ＞100000 台
ＧＢ４７９２—８４
为了保障我国从事放射性工作人员和 广大居民的健康和安全，根据国际放 射防护委员会的规定，国家制定发布 了我国现行的放射卫生防护基本标准 （GB4792-1984），本标准的宗旨是： 保障放射工作人员、公众及其后代的 健康与安全，并提高放射防护措施的 效益；在此基础上促进我国放射工作 的发展。
二、《放射性同位素与射线装置安全和防护 条例》449号令 本条例遵照《放射性污染防治法》， 针对核技术利用的放射性同位素与射线装 置的生产、销售、使用，以及放射性同位 素的转让、进出口等活动进行调整和规范。
核技术利用的法律基础
三、《放射性同位素与射线装置安全许可管 理办法》31号令 本办法是按照《安全与防护条例》的 规定细化并制定核技术利用许可的实施内 容与程序。
不可见，能够穿透可见光不能穿透的物质。
在穿透物的过程中，会与物质发生复杂的物理 和化学作用，例如电离作用、荧光作用、热作 用，以及光化学作用。
具有辐射生物效应，能够杀伤生物细胞，破坏 生物组织。
射线的产生及其特点
X射线的产生及其特点
X射线是在X射线管中产生的，X射线管是一 个具有阴阳两极的真空管，阴极是钨丝， 阳极是金属制成的靶，在阴阳两极之间加 有很高的直流电压（管电压），当阴极加 热到白炽状态时释放出大量电子，这些电 子在高压电场中被加速，从阴极飞向阳极 （管电流），最终以很大速度撞击在金属 靶上，失去所具有的动能，这些动能绝大 部分转换为热能，仅有极少一部分转换为X 射线向四周辐射。
电磁波的波长λ和频率ν以及波 速（光速）c的关系式为：λ= c/ν
X射线和γ射线具有以下的性质：
在真空中以光速直线传播。
本身不带电，不受电场和磁场的影响。
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在绝大多数的轻金属中，射线的能量大约在0.2～3 MeV 范围时，康普顿效应是极为重要的效应。 康普顿效应随着射 线能量的增加而减小，其大小也取决于物质中原子的电子数。 在中等原子序数的物质中，射线的衰减主要是由康普顿效应引 起， 在射线防护时主要侧重于康普顿效应。
图2-5 康普顿效应
（3） 电子对的产生。
一个具有足够能量的光子释放出它的全部动能而形成具 有同样能量的一个负电子和一个正电子，这样的过程称为电 子对的产生。 产生电子对所需的最小能量为0.51 MeV，所以 光子能量hv必须大于等于1.02 MeV，如图2-6所示。
图2-6 电子对的产生和消失
光子的能量一部分用于产生电子对，一部分传递给电子 和正电子作为动能，另一部分能量传给原子核。在物质中负 电子和正电子都是通过原子的电离而损失动能，在消失过程 中正电子和物质中的负电子相作用成为能量各为0.51 MeV的 两个光子，它们在物质中又可以通过光电效应和康普顿效应 进一步相互作用。
第二章 射线检测
2.1 射线检测的物理基础
一、 射线的种类和频谱
在射线检测中应用的射线主要是X射线、γ射线和中子射线。 X射线和γ射线属于电磁辐射，而中子射线是中子束流。
1) X X射线又称伦琴射线，是射线检测领域中应用最广泛的一 种射线，波长范围约为0.0006～100 nm(见图2-1)。 在X射线检 测中常用的波长范围为0.001～0.1 nm。X射线的频率范围约为 3×109～5×1014 MHz。
3）
中子是构成原子核的基本粒子。中子射线是由某些物质 的原子在裂变过程中逸出高速中子所产生的。工业上常用人 工同位素、加速器、反应堆来产生中子射线。在无损检测中 中子射线常被用来对某些特殊部件(如放射性核燃料元件)进行 射线照相。
二、 X
X射线是一种波长比紫外线还短的电磁波，它具有光的特
性，例如具有反射、折射、干涉、衍射、散射和偏振等现象。 它能使一些结晶物体发生荧光、气体电离和胶片感光。
(4) X射线管的 管电压愈高，其连续
X射线的强度愈大，
而且其最短波长λmin 愈向短波方向移动， 如图2-3所示。
图2-3 不同管电压下钨靶连续X射线
2） 标识X
根据原子结构理论，原子吸收能量后将处于受激状态， 受 激状态原子是不稳定的，当它回复到原来的状态时，将以发射 谱线的形式放出能量。在X射线管内，高速运动的电子到达阳 极靶时将产生连续X射线。如果电子的动能达到相当的数值， 可足以打出靶原子(通常是重金属原子)内壳层上的一个电子， 该电子或者处于游离状态，或者被打到外壳层的某一个位置上。 于是原子的内壳层上有了一个空位，邻近壳层上的电子便来填 空，这样就发生相邻壳层之间的电子跃迁。这种跃迁将发射出 线状的X射线。显然，这种X射线与靶金属原子的结构有关， 因此称其为标识X射线或特征X射线。标识X射线通常频率很高， 波长很短。
X射线通常是将高速运动的电子作用到金属靶(一般是重
金属)上而产生的,见教材p47。图2-2是在35 kV的电压下操作
时，钨靶与钼靶产生的典型的X射线谱。钨靶发射的是连续光
谱，而钼靶除发射连续光谱之外还叠加了两条特征光谱，称
为标识X射线，即Kα线和Kβ线。若要得到钨的Kα线和Kβ线，
则电压必须加到70 kV以上。
图2-4 光电效应
（2） 康普顿效应。在康普顿效应(见图2-5)中，一个光子撞 击一个电子时只释放出它的一部分能量，结果光子的能量减弱 并在和射线初始方向成θ角的方向上散射，而电子则在和初始 方向成φ角的方向上散射。这一过程同样服从能量守恒定律， 即电子所具有的动能为入射光子和散射光子的能量之差， 最 后电子在物质中因电离原子而损失其能量。
(1) 连续X射线的波长与阳极的材料无关。
(2) 连续X射线的波长在长波方向，
λ=∞；而在短波方向，实验证明具有最短波长λmin(见图2-2)， 且有
min1U.24 (nm)
（2-1）
式中：U为X射线管的管电压，单位为kV。
（3） X射线管的效率为
PZIU2 ZU
P0 IU
（2-2）
式中：P=αZIU2为连续X射线的总功率；P0=IU为输入功率；Z 为阳极的原子序数；U为管电压，单位为kV；α为常数，约等 于1.5×10-6。
图2-2 钨与钼的X射线谱
1） 连续X
根据电动力学理论，具有加速度的带电粒子将产生电磁辐
射。在X射线管中，高压电场加速了阴极电子，当具有很大动
能的电子达到阳极表面时，由于猝然停止，它所具有的动能必 定转变为电磁波辐射出去。由于电子被停止的时间和条件不同， 所以辐射的电磁波具有连续变化的波长。
在任何X射线管中，只要电压达到一定数值，连续X射线总 是存在的。连续X射线具有以下特点：
图2-1 射线的波长分布
2) γ射线
γ射线是一种波长比X射线更短的射线，波长范围约为
0.0003 ～ 0.1 nm （
2-1 ） ， 频 率 范 围 约 为 3×1012 ～
1×1015MHz。
工业上广泛采用人工同位素产生γ射线。由于γ射线的 波长比X射线更短，所以具有更大的穿透力。在无损检测中γ 射线常被用来对厚度较大和大型整体工件进行射线照相。
三、 射线的特性
1 具有穿透物质的能力 2 不带电荷、不受电磁场的作用 3 具有波动性、粒子性，即所谓的二象性 4 能使某些物质起光化学作用 5 能使气体电离和杀死有生命的细胞
四、 射线通过物Байду номын сангаас的衰减定律
1）
射线与物质的相互作用主要有三种过程：光电效应、康普 顿效应和电子对的产生。 这三种过程的共同点是都产生电子， 然后电离或激发物质中的其他原子；此外，还有少量的汤姆森 效应。光电效应和康普顿效应随射线能量的增加而减少，电子 对的产生则随射线能量的增加而增加，四种效应的共同结果是 使射线在透过物质时能量产生衰减。
（1） 光电效应。
在普朗克概念中每束射线都具有能量为E=hv的光子。光
子运动时保持着它的全部动能。 光子能够撞击物质中原子轨 道上的电子，若撞击时光子释放出全部能量，并将原子电离， 则称为光电效应(见图2-4)。光子的一部分能量把电子从原子 中逐出去，剩余的能量则作为电子的动能被带走，于是该电子 可能又在物质中引起新的电离。 当光子的能量低于1 MeV时， 光电效应是极为重要的过程。另外，光电效应更容易在原子序 数高的物质中产生，如在铅(Z＝82)中产生光电效应的程度比 在铜(Z=29)中大得多。
图2-5 康普顿效应
（3） 电子对的产生。
一个具有足够能量的光子释放出它的全部动能而形成具 有同样能量的一个负电子和一个正电子，这样的过程称为电 子对的产生。 产生电子对所需的最小能量为0.51 MeV，所以 光子能量hv必须大于等于1.02 MeV，如图2-6所示。
图2-6 电子对的产生和消失
光子的能量一部分用于产生电子对，一部分传递给电子 和正电子作为动能，另一部分能量传给原子核。在物质中负 电子和正电子都是通过原子的电离而损失动能，在消失过程 中正电子和物质中的负电子相作用成为能量各为0.51 MeV的 两个光子，它们在物质中又可以通过光电效应和康普顿效应 进一步相互作用。
第二章 射线检测
2.1 射线检测的物理基础
一、 射线的种类和频谱
在射线检测中应用的射线主要是X射线、γ射线和中子射线。 X射线和γ射线属于电磁辐射，而中子射线是中子束流。
1) X X射线又称伦琴射线，是射线检测领域中应用最广泛的一 种射线，波长范围约为0.0006～100 nm(见图2-1)。 在X射线检 测中常用的波长范围为0.001～0.1 nm。X射线的频率范围约为 3×109～5×1014 MHz。
3）
中子是构成原子核的基本粒子。中子射线是由某些物质 的原子在裂变过程中逸出高速中子所产生的。工业上常用人 工同位素、加速器、反应堆来产生中子射线。在无损检测中 中子射线常被用来对某些特殊部件(如放射性核燃料元件)进行 射线照相。
二、 X
X射线是一种波长比紫外线还短的电磁波，它具有光的特
性，例如具有反射、折射、干涉、衍射、散射和偏振等现象。 它能使一些结晶物体发生荧光、气体电离和胶片感光。
(4) X射线管的 管电压愈高，其连续
X射线的强度愈大，
而且其最短波长λmin 愈向短波方向移动， 如图2-3所示。
图2-3 不同管电压下钨靶连续X射线
2） 标识X
根据原子结构理论，原子吸收能量后将处于受激状态， 受 激状态原子是不稳定的，当它回复到原来的状态时，将以发射 谱线的形式放出能量。在X射线管内，高速运动的电子到达阳 极靶时将产生连续X射线。如果电子的动能达到相当的数值， 可足以打出靶原子(通常是重金属原子)内壳层上的一个电子， 该电子或者处于游离状态，或者被打到外壳层的某一个位置上。 于是原子的内壳层上有了一个空位，邻近壳层上的电子便来填 空，这样就发生相邻壳层之间的电子跃迁。这种跃迁将发射出 线状的X射线。显然，这种X射线与靶金属原子的结构有关， 因此称其为标识X射线或特征X射线。标识X射线通常频率很高， 波长很短。
X射线通常是将高速运动的电子作用到金属靶(一般是重
金属)上而产生的,见教材p47。图2-2是在35 kV的电压下操作
时，钨靶与钼靶产生的典型的X射线谱。钨靶发射的是连续光
谱，而钼靶除发射连续光谱之外还叠加了两条特征光谱，称
为标识X射线，即Kα线和Kβ线。若要得到钨的Kα线和Kβ线，
则电压必须加到70 kV以上。
图2-4 光电效应
（2） 康普顿效应。在康普顿效应(见图2-5)中，一个光子撞 击一个电子时只释放出它的一部分能量，结果光子的能量减弱 并在和射线初始方向成θ角的方向上散射，而电子则在和初始 方向成φ角的方向上散射。这一过程同样服从能量守恒定律， 即电子所具有的动能为入射光子和散射光子的能量之差， 最 后电子在物质中因电离原子而损失其能量。
(1) 连续X射线的波长与阳极的材料无关。
(2) 连续X射线的波长在长波方向，
λ=∞；而在短波方向，实验证明具有最短波长λmin(见图2-2)， 且有
min1U.24 (nm)
（2-1）
式中：U为X射线管的管电压，单位为kV。
（3） X射线管的效率为
PZIU2 ZU
P0 IU
（2-2）
式中：P=αZIU2为连续X射线的总功率；P0=IU为输入功率；Z 为阳极的原子序数；U为管电压，单位为kV；α为常数，约等 于1.5×10-6。
图2-2 钨与钼的X射线谱
1） 连续X
根据电动力学理论，具有加速度的带电粒子将产生电磁辐
射。在X射线管中，高压电场加速了阴极电子，当具有很大动
能的电子达到阳极表面时，由于猝然停止，它所具有的动能必 定转变为电磁波辐射出去。由于电子被停止的时间和条件不同， 所以辐射的电磁波具有连续变化的波长。
在任何X射线管中，只要电压达到一定数值，连续X射线总 是存在的。连续X射线具有以下特点：
图2-1 射线的波长分布
2) γ射线
γ射线是一种波长比X射线更短的射线，波长范围约为
0.0003 ～ 0.1 nm （
2-1 ） ， 频 率 范 围 约 为 3×1012 ～
1×1015MHz。
工业上广泛采用人工同位素产生γ射线。由于γ射线的 波长比X射线更短，所以具有更大的穿透力。在无损检测中γ 射线常被用来对厚度较大和大型整体工件进行射线照相。
三、 射线的特性
1 具有穿透物质的能力 2 不带电荷、不受电磁场的作用 3 具有波动性、粒子性，即所谓的二象性 4 能使某些物质起光化学作用 5 能使气体电离和杀死有生命的细胞
四、 射线通过物Байду номын сангаас的衰减定律
1）
射线与物质的相互作用主要有三种过程：光电效应、康普 顿效应和电子对的产生。 这三种过程的共同点是都产生电子， 然后电离或激发物质中的其他原子；此外，还有少量的汤姆森 效应。光电效应和康普顿效应随射线能量的增加而减少，电子 对的产生则随射线能量的增加而增加，四种效应的共同结果是 使射线在透过物质时能量产生衰减。
（1） 光电效应。
在普朗克概念中每束射线都具有能量为E=hv的光子。光
子运动时保持着它的全部动能。 光子能够撞击物质中原子轨 道上的电子，若撞击时光子释放出全部能量，并将原子电离， 则称为光电效应(见图2-4)。光子的一部分能量把电子从原子 中逐出去，剩余的能量则作为电子的动能被带走，于是该电子 可能又在物质中引起新的电离。 当光子的能量低于1 MeV时， 光电效应是极为重要的过程。另外，光电效应更容易在原子序 数高的物质中产生，如在铅(Z＝82)中产生光电效应的程度比 在铜(Z=29)中大得多。