Se75射线源的主要参数及曝光公式

Se75射线源的主要参数及曝光公式

摘要：通过对Se75特性的分析和试验，得出了Se75的主要参数平均能量、透照厚度、半值层及透照曝光量经验公式。

主题词：能量、透照厚度、半值层、曝光量

目前工业射线照相中常用的射线源有X射线、γ射线，由于各自的缺点而存在一定的局限性，如X射线能量低、穿透力弱、透照宽容度小、现场条件制约性大，Ir192、Co60等γ射线线质硬、透照灵敏度低、透照厚度下限值较大等。九十年代末，一种名叫Se75（硒）的γ射线源在工业射线照相中得到应用，它可以较好地解决上述局限性。但查阅大量文献及有关资料均未发现一些实用性的参数及曝光量公式，使得实际使用时很不方便。本文通过对该射线的特性分析及大量的试验，得出了平均能量、半值层、透照厚度等重要参数及曝光量的经验公式。

一．Se75射线特性：

Se75（质量数为75，其中质子数为34，中子数为41）是一种人工放射性同位素，由中子俘获反应所得（说明：这种反应是反应堆中放射性同位素最普遍常用的反应，将封装在适当容器中的元素或其化合物，在反应堆中受中子照射，取出后即可直接应用或经过化学处理后使用）。半衰期120.4天，比活度1.45*104Ci/g，衰变方式为轨道电子俘获，衰变常数Kr为2.04R.cm2/h.mCi，γ当量为0.24毫克镭/毫居里，主要能线谱9根，相应能量为（MeV）：0. 066、0.097、0.121、0.136、0.199、 0.265、0.280、 0.304、0.401。Se75反应过程如下：

n,γ EC

74Se 75Se 75As

σ=30b 120.4d

(式中：n：中子，γ：γ射线，σ：核反应的中子俘获截面，b：截面单位（靶），EC：轨道电子俘获，d：天)

Se75在不同活度下可制成的射源尺寸见表一。

表一：不同活度下射源尺寸

二．Se75能线的平均能量

我们平时在选择射线源时的一个重要依据是该射线的穿透能力如何，而决定穿透能力的就是该射线的能量。由于每种射线源都由许多能线组成，每根能线都有一个能量，我们不能把所有的能线能量拿来做选择依据，而必须确定一个能量，该能量就是平均能量。

查阅文献得知Se75能线谱中各能线能量的相对强度（取强度最高的四根线）分别为：以强度最高的能线能量0.265 MeV为100，那么0.136 MeV为93.1，0.280 MeV 为42.9，0.121 MeV为27.4。因此可得出Se75能线的平均能量为：

（0.265×100+0.136×93.1+0.280×42.9+0.121×27.4）/（100+93.1+42.9+27.4）

=0.206 MeV。

三．Se75射线在钢中的半值层及透照曝光量公式

射线透过一定厚度的某种材料时其强度衰减为原先的一半，我们称该厚度为该射线在该材料中的半值层，它是确定曝光量的重要参数。所谓曝光量是指使射线底片得到一定黑度时所需的射线强度与透照时间的乘积，它可以通过曝光量公式计算获得。Se75射线在钢中的半值层及曝光量公式可以按以下方法得出。

从理论上讲，为了使某一底片得到一定的黑度，射源透过工件达到胶片的曝光量是一定的。设某一γ射源的强度为A，衰变常数为τ，射源离胶片的距离为F，工件

实际透照厚度为T

A ，射源离工件表面距离为F-T

A

时的照射量率为I

o

，透过工件后的

照射量率为I

p ，为了达到某一黑度所需的时间为t，工件在该射源下的半值层为T

h

，

则有：I

p

·t为定值，设为K/（相同胶片，相同显定影条件）。

而：I

o / I

p

=2TA/Th，I

p

·t= K/，得：I

o

= K//t·2TA/Th（1）

又：I

o =A·τ/（F-T

A

）2≈A*τ/F2（因F>>T

A

，F-T

A

≈F）（2）

由合并公式（1）和（2），

得：A·t·τ= K/·F2·2TA/Th

又设K//τ=K

得：A·t=K·F2·2TA/Th（3）公式（3）即为该射源的透照曝光量公式，其中K为常数。

对应某一次透照，A、t 、F、 T

A 是已知的，只要通过试验得出T

h

、K值，也就

得出该射线的半值层及透照曝光量公式。

1．试件：阶梯试块（长330 mm ，宽120 mm ，厚度2~40 mm ，相邻两台阶相差2 mm ，台阶宽30 mm ）

2．方法：将Se75射源（15 Ci，下同）对准阶梯试块每个台阶的正中央分别对D4和D7胶片进行透照，焦距F=500mm，然后对各已曝光的胶片用相同的方法进行暗室处理（显影时间为5分钟。经对各底片黑度的测量（取黑度D=2.5为基准值），测得的有效数据见表二。

3．分析：将表中各数据进行数学推理，得出：

T

h

=10 mm

D7：K=1.47×10-4； D4：K=3.87×10-4。

从而得到曝光公式如下：D=2.5

D7：A×t=1.47×10-4×F2×2TA/10（4）

D4：A×t=3.87×10-4×F2×2TA/10（5）

公式中的单位：A：Ci，t：min，F：m，T

A

：mm

公式（4）和（5）在其它焊缝试件中应用，符合性很好，可作为Se75透照曝光量的经验公式。

表二：在D=2.5下透照厚度与曝光时间的对应关系

四．Se75射线源的透照厚度范围