初、中级无损检测技术资格人员-射线检测考题汇编问答题

问答题1.使用X射线机应注意些什么?答:避免剧烈震动,排除高压回路里的气体,阳极充分冷却,预防高压突波影响,注意灯丝预热,不许超负荷使用,电源电压稳定,绝缘油及仪表应定期校验,气冷机应注意保持机头气压,正确训机等2.在图示连续Χ射线谱中，设有两波长λA和λB，且含λA和λB的射线强度相等，已知λA和λB对铝的射线衰减系数分别为0.25cm-1和0.60cm-1，为使含λA的射线强度为含λB的射线强度的5倍，应使射线透过多厚的铝板？解1：设含λA和λB的射线初始强度分别为I A0和I B0，透过厚度为x的铝板后的强度分别为I A和I B，两种射线成分对铝的衰减系数分别为μA和μB，则I A=I A0²e-μAX（1）；I B=I B0²e-μBX（2）；由题意，x=0时，I A0=I B0 x=x时，I A=5I B（1）÷（2），得I A/I B=e X(μB-μA)=5 5=e X(0.6-0.25) ln5=0.35x ∴x=4.6cm解2：设两种射线分成对铝的半价层分别为ΗA和ΗB，则ΗA=0.693/0.25=2.772cm；ΗB=0.693/0.60=1.155cmI A=I A0²(1/2)x/ΗA (1) I B=I B0²(1/2)x/ΗB (2) 由题意，x=0时，I A0=I B0； x=x时，I A=5I B（1）÷（2），得I A/I B=2x[(1/ΗB)-(1/ΗA)]=2x[(1/1.155)-(1/2.772)] 5=20.5x ln5=0.5xln2 ∴x=4.6cm3.根据左图示出胶片的特性曲线，指出正常感光区；感光不足区；负感光区各区段的位置。

答：正常感光区CD；感光不足区BC；负感区EF；4.对实际用的x射线，为了要用半价层公式，以什么时的波长为准？答：管电压一定的x射线达到最大强度时的波长为准。

5.电子伏的物理意义是什么？常用的射线能量用什么单位来表示？答：电子伏的物理意义是一个电子通过电位差为1伏的电场时，所获得的动能,即为1电子伏。

常用的射线能量单位用电子伏来表示。

1ev=1.6³10-12尔格6.什么是元素的原子序数？答：元素在元素周期表上的排列序数叫原子序数,它等于原子核中质子数或和外电子数。

7.产生X射线需要哪些条件？答：产生Χ射线应具备五个条件：(1)发射电子。

将灯丝通过加热到白炽状态，使其外围电子离开原子。

在灯丝周围产生小的“电子云”，这种用热电流分离电子的方法叫热电子发射。

(2)电子聚焦。

用钼圈或罩形阴极围绕灯丝，并将其与负电位接通。

由于电子带负电，会与它发生相互排斥作用，其结果是电子被聚成一束。

(3)加速电子。

在灯丝与阳极间加很高的电压，使电子从阴极飞向阳极过程中获得很高速度。

(4)高真空度。

阴阳极之间必须保持高真空度，使电子不受气体分子阻挡而降低能量，同时保证灯丝不被氧化烧毁。

(5)高速电子被突然遏止。

采用金属作阳极靶，使电子与靶碰撞急剧减速，电子动能转换为热能和Χ射线。

8.Χ射线管发出的Χ射线为什么具有连续波长？答：这是因为施加于Χ射线管两端的高压是脉动直流电压，由于电压不断变化，到达阳极的电子速度各不相同，只有少数电子得到最高电压的加速。

而且电子与阳极靶的碰撞情况也各不相同，少数电子经过一次碰撞，运动即被阻止，能量全部转换为Χ射线。

波长最短的部分射线就属这种情况。

大部分电子与靶要进行多次碰撞，速度逐渐降低，直至为零，碰撞过程中转换的Χ射线波长各不相同，有长有短，所以Χ射线管发出的Χ射线束波长呈连续分布。

9.连续Χ射线和标识Χ射线有哪些不同点？它们在射线探伤中各起什么作用？答：（1）产生机理不同，连续Χ射线是高速电子与靶原子核的库仑场碰撞产生的，标识Χ射线是高速电子把靶原子的内层轨道电子碰撞出轨道后，外层电子向内层跃迁时发出的。

（2）波长和能量不同，连续Χ射线具有混合波长，能谱为连续谱，最短波长取决于管电压，而标识Χ射线波长为特定值，能谱为线状谱，波长与靶材料元素有关而与管电压无关。

标识Χ射线波长较长，光子能量小，线质软，例如钨靶所产生的标识射线中，能量最大的K系标识射线能量为69.5kV，在探伤中基本上不起作用。

在探伤中穿透试件，使胶片感光主要依靠连续Χ射线。

10.试述光电效应的机理和特点答：当光子与物质原子中的束缚电子相互作用时，光子把全部能量转移给一个束缚电子，使之脱离轨道，发射出去，而光子本身消失，这一过程称为光电效应。

光电效应发射出去的电子叫光电子。

发生光电效应的必要条件是光子能量大于电子结合能。

遵照能量守恒定律，光子部分能量消耗于光电子脱离原子束缚所需的电离能（电子在原子中的结合能），其余能量作为光电子的动能。

自由电子不能吸收光子能量成为光电子，这是因为在光电过程中，除光子和光电子外，还必须有第叁者-原子核参加，才能满足动量守恒，所以光电效应只能发生在原子的内层轨道电子上，电子在原子中束缚越紧，发生光电效应几率越大，大约80%的光电子吸收发生在紧靠核的k层电子上。

11.试述康普顿效应的机理和特点答：光子与电子发生非弹性碰撞，光子的一部分能量转移给电子，使电子沿与光子入射方向成Φ角飞去，称作反冲电子。

光子自身能量减少，波长变长，运动方向改变，这一过程称作康普顿效应。

康普顿效应总是发生在自由电子或受原子束缚最松的外层电子上。

入射光子的能量和动量由反冲电子和散射光子两者之间分配，电子反冲角Φ在0°～90°之间变化，光子散射角θ在0°～180°之间变化，散射角θ越大，光子的能量损失也就越大。

12.什么是电子对效应？电子对效应产生的条件是什么？答：当高能光子从原子核旁经过时，在核库仑场的作用下，光子转化为一个正电子和一个负电子，自身消失，这一过程称为电子对效应。

根据能量守恒定律，只有当入射光子能量hν大于2m0C2，即hν>1.02MeV 才能发生电子对效应，入射光子的部分能量转变为正负电子对的静止质量(1.02MeV)其余就作为电子的动能。

电子对效应之所以需要原子核库仑场参与作用，是为了满足动量守恒。

13.什么叫汤姆逊散射，有何特点？答：当波长较短的电磁波-Χ射线照射到物质上时，其电场分量会使物质内的电子产生强迫振动。

按经典电磁学理论，振动的电子将向周围幅射电磁波，这种电磁波即为散射Χ射线，这种散射现象称为汤姆逊散射。

汤姆逊散射中，入射线和散射线波长相同，各电子散射的电磁波会发生干涉，故又称相干散射。

从量子观点看，光子只是与原子发生弹性碰撞，没有能量损失，只是运动方向改变，所以这种散射又称弹性散射。

汤姆逊散射与所有轨道电子都发生作用，所以散射几率与原子序数Z成正比。

14.试述射线与物质相互作用导致强度减弱，四种效应各起什么作用？答：四种效应（即光电效应、康普顿效应、电子对效应、汤姆逊效应）的发生几率与入射光子能量及物质原子序数有关。

一般说来，对低能量射线和原子序数高的物质，光电效应占优势，对中等能量射线和原子序数低的物质，康普顿效应占优势，对高能量射线和原子序数高的物质，电子对效应占优势，汤姆逊效应的影响大大低于上述叁个效应。

在钢铁中，当光子能量在10keV 时，光电效应占优势；随着光子能量的增大，光电效应比率逐渐减小，康普顿效应比率逐渐增大；在稍过100keV后两相等，此时汤姆逊效应趋于最大，但其发生率也不到10%，1MeV 附近射线的衰减基本上都是康普顿效应造成的；电子对效应自1.02MeV以后开始发生，并随能量的增大发生几率逐渐增加，在10MeV附近，电子对效应与康普顿效应作用大致相等；超过10MeV以后，电子对效应对射线强度衰减起主要作用。

15.试解释“窄束”和“宽束”，“单色”和“多色”的含义答：射线束通过狭缝后照射到物体上，贯穿物体后又经狭缝校准直后到达探测器，这种射线称作窄束射线，由于狭缝的作用，到达探测器的只有一次透射线，各种散射线均被狭缝阻挡。

所以把强度不受散射线影响的射线称为窄束射线。

把强度受散射线影响的射线称为“宽束”射线。

Χ射线的“色”的概念是从可见光中光的颜色和波长的关系引伸而来。

把单一波长的射线称为“单色射线”，把不同波长混合的射线称为“多色射线”，把连续波长的射线称为“白色射线”。

16.窄束单色射线在物质中的衰减规律怎样表示？宽束，连续射线在物质中的衰减规律又怎样表示？答：射线穿透物质时，其强度按指数规律衰减。

对窄束单色射线，其强度衰减公式为：I=I0e-μT --（1）,式中：I--透射线强度；I0--入射线强度；μ--线衰减系数；T--穿透厚度。

对于连续Χ射线，在穿透物质过程中线质会逐渐硬化，线衰减系数μ是个变量，在此情况下可用平均衰减系数μ’代替。

所以，连续射线的强度衰减公式为：I=I0e-μ'T--(2),对宽束射线，必须考虑散射线的影响，透过物质的射线强度I p包括一次透射线I和散射线I s两个部分，令散射比n=I s/I，宽束射线强度衰减公式推导如下：I p=I+I s=I（1+I s/I）=I（1+n）=I0e-μT（1+n）--（3）,综合（2）、（3）式，宽束连续射线的强度衰减公式为：I p= I0e-μ'T （1+n）--（4）17.什么叫射线的线质？连续Χ射线的线质怎样表示？答：线质是对射线穿透物质能力的度量，穿透力较强的射线称其线质较硬，穿透力较弱的射线称其线质较软。

对单色射线，线质可用光子能量或波长定量表示，对连续Χ射线，因其能量和波长是连续分布的，一般可用半价层，吸收系数或有效能量来定量表示。

18.引入剂量当量的目的是什么？在Χ射线和γ射线防护中，剂量当量和吸收剂量怎样换算？答：不同种类的射线（Χ、γ、中子、电子、α、β等），不同类型的照射（内照射、外照射）,即使吸收剂量相同，所产生的生物损伤程度也是不同的，为统一衡量评价不同种类射线在不同照射条件下对生物引起的危害，引入了剂量当量这一物理概念。

剂量当量H是吸收剂量D与品质因素Q及其他修正因素N的乘积，即H=DQN,剂量当量的国际单位是希沃特（Sv），实用单位是雷姆（rem）,1希沃特=1焦耳/千克，1希沃特=100雷姆。

对Χ射线和γ射线，就防护而言，Q和N值均为1，所以可以认为吸收剂量和剂量当量在数值上是相等的。

19.与Χ射线探伤相比，γ射线探伤有哪些优点和缺点？答：主要优点为：(1)射线能量高，穿透力强。

例如60Co在钢中穿透厚度可达180MM，192Ir穿透厚度可达100mm。

(2)设备体积小，重量轻，只需一两个人，小型运输工具可搬运携带。

(3)价格低，运动维修费用低。

(4)不需用电，适宜野外工作。

(5)可用于特殊场合，例如狭小部位和孔洞及高压电场中。