第五章 射線檢測(cè)

1、5.1射線檢測(cè)的基本原理5.2射線檢測(cè)方法5.3射線檢測(cè)裝置5.4射線檢測(cè)應(yīng)用實(shí)例5.1射線檢測(cè)的基本原理5.1.1原子結(jié)構(gòu)5.1.2X射線5.1.3射線與物質(zhì)間的相互作用5.1.4射線的衰減5.1.1原子結(jié)構(gòu)0.tif圖5-1射線檢測(cè)原理5.1.1原子結(jié)構(gòu)圖5-2原子結(jié)構(gòu)的行星模型5.1.2X射線1.能量2.強(qiáng)度3.X射線的產(chǎn)生1)能夠產(chǎn)生電子的電子源。2)加速電子運(yùn)動(dòng)的高壓電場(chǎng)。3)阻止電子運(yùn)動(dòng)的靶。4)高度真空的空間。4.X射線譜圖5-3鉬靶的X射線譜5.1.2X射線5.X射線的主要性質(zhì)1)在真空中以光速直線傳播。2)不帶電，不受電場(chǎng)的影響。3)在異質(zhì)界面上會(huì)發(fā)生反射和折射，在小孔和窄縫

2、處會(huì)發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象。4)穿透力強(qiáng)，能穿透可見光不能穿透的物質(zhì)。5)能與物質(zhì)原子發(fā)生復(fù)雜的物理作用和化學(xué)作用。6)具有輻射生物效應(yīng)，能殺傷生物細(xì)胞。5.1.3射線與物質(zhì)間的相互作用圖5-4光電效應(yīng)示意圖1.光電效應(yīng)5.1.3射線與物質(zhì)間的相互作用圖5-5康普頓效應(yīng)示意圖2.康普頓效應(yīng)5.1.3射線與物質(zhì)間的相互作用3.電子對(duì)效應(yīng)4.瑞利散射圖5-6電子對(duì)效應(yīng)示意圖5.1.3射線與物質(zhì)間的相互作用圖5-7瑞利散射示意圖5.1.3射線與物質(zhì)間的相互作用表5-1光子與物質(zhì)相互作用的比較5.1.4射線的衰減1.基本概念(1)吸收、散射與衰減1)吸收：主要是電子獲取了光子的全部或部分能量，光子的能量降

3、低或消失，而電子的能量又被物質(zhì)吸收。2)散射：光子與核外電子相互作用后，失去部分能量，且改變傳播方向，形成散亂射線。3)衰減：由于光子能量被物質(zhì)吸收或改變傳播方向，致使直接穿透物質(zhì)的射線強(qiáng)度降低，稱為衰減。圖5-8透射射線的組成5.1.4射線的衰減(2)透射射線的組成入射射線經(jīng)過與物質(zhì)的相互作用后，透射射線中將包括：光電效應(yīng)中產(chǎn)生的熒光射線；康普頓效應(yīng)、瑞利散射中產(chǎn)生的散射線(即二次射線)；光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)和電子對(duì)效應(yīng)中產(chǎn)生的熒光電子和反沖電子；直接透過物質(zhì)的一次射線(未與物質(zhì)發(fā)生作用，沿直線直接穿透物質(zhì))。2.射線衰減規(guī)律5.2射線檢測(cè)方法5.2.1射線照相的影像質(zhì)量5.2.2射線照相技

4、術(shù)的基本構(gòu)成5.2.3曝光曲線5.2.4暗室處理技術(shù)5.2.5射線透照方法5.2.1射線照相的影像質(zhì)量1.影像的特點(diǎn)(1)影像重疊在沿射線傳播方向上的缺陷重疊在一起，如圖5-9所示。(2)缺陷放大且不十分清晰缺陷放大是指缺陷影像的尺寸大于缺陷尺寸，如圖5-10所示。圖5-9影像重疊5.2.1射線照相的影像質(zhì)量0.tif圖5-10缺陷放大5.2.1射線照相的影像質(zhì)量(3)影像畸變?nèi)毕萦跋衽c缺陷在投影方向上的截面不相似，稱為影像畸變。0.tif5D11.TIF5.2.1射線照相的影像質(zhì)量圖5-11缺陷不清晰5.2.1射線照相的影像質(zhì)量圖5-12影像畸變2.射線照相影像質(zhì)量的評(píng)估參數(shù)5.2.1射線照

5、相的影像質(zhì)量(1)對(duì)比度膠片經(jīng)過曝光和暗室處理后稱為底片，由于底片上各處的金屬銀密度不同，所以各處透光的程度也不同。1)工件的厚度差。2)工件的材質(zhì)。3)散射線的強(qiáng)度。4)射線的能量選用較低的射線能量，降低散射線強(qiáng)度。5)膠片的性能選用梯度較大的膠片。6)合適的暗室處理?xiàng)l件。(2)不清晰度所謂清晰度是指影像邊界的清晰程度，即影像邊界從一個(gè)黑度過渡到另一個(gè)黑度的寬度。1)幾何不清晰度(Ug)，是由幾何因素造成的。5.2.1射線照相的影像質(zhì)量圖5-13不清晰度示意圖5.2.1射線照相的影像質(zhì)量0.tif5D14.TIF5.2.1射線照相的影像質(zhì)量圖5-14幾何不清晰度形成示意圖2)膠片固有不清晰度

6、(Ui)，是由膠片自身特性造成的。圖5-15邊蝕效應(yīng)5.2.1射線照相的影像質(zhì)量(3)顆粒度顆粒度是影像黑度的不均勻性程度，記為D。1)膠片顆粒度膠片顆粒度越大，影像顆粒度越大。2)膠片中溴化銀顆粒分布均勻性溴化銀顆粒分布均勻性直接影響底片黑度的均勻性。3)射線能量高能量的射線光子可同時(shí)使更多的溴化銀感光，顯影后生成更大的銀團(tuán)顆粒。4)暗室處理?xiàng)l件主要受顯影溫度的影響。5.2.2射線照相技術(shù)的基本構(gòu)成1)射線膠片的選用。2)透照參數(shù)，透照參數(shù)包括透照電壓、曝光量和焦距。3)透照布置，透照布置主要是確定透照方向和透照方式。4)輔助措施，輔助措施主要是散射線的防護(hù)措施和增感方式的選擇。5)射線照相

7、影像質(zhì)量，射線照相影像質(zhì)量主要是底片黑度和射線照相靈敏度。圖5-16射線照相檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)定的基本線索5.2.2射線照相技術(shù)的基本構(gòu)成1.透照布置1)缺陷的類型和特點(diǎn)(位置、形狀、尺寸和延伸方向)。圖5-17典型的透照布置示意圖5.2.2射線照相技術(shù)的基本構(gòu)成0.tif5D18.TIF5.2.2射線照相技術(shù)的基本構(gòu)成圖5-18透照布置示意圖2)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)對(duì)檢出缺陷的要求。3)被檢工件和設(shè)備的狀況。2.基本透照參數(shù)(1)射線能量射線能量取決于射線管兩端電壓，在射線照相中常用射線管兩端電壓表示射線能量，稱為“透照電壓”，它主要影響底片影像質(zhì)量和靈敏度。1)與透照物體的材料和厚度相適應(yīng)，使射線能剛剛穿透工

8、件為宜，且符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的具體規(guī)定。5.2.2射線照相技術(shù)的基本構(gòu)成圖5-19平方反比定律2)透照厚度較大的工件，應(yīng)選用能量高且穿透能力強(qiáng)的射線；5.2.2射線照相技術(shù)的基本構(gòu)成透照厚度較小的工件，應(yīng)選用能量較低的射線。(2)焦距焦距是射線源與膠片的距離。(3)曝光量曝光量是照射到射線膠片上的射線劑量(總能量)。圖5-20散射線產(chǎn)生示意圖5.2.2射線照相技術(shù)的基本構(gòu)成3.散射線控制1)鉛屏蔽。2)光闌和準(zhǔn)直器。圖5-21散射線屏蔽方法1X射線管2濾波板3準(zhǔn)直器材4工件5遮屏鉛板6前吸收鉛板7膠片8后屏蔽鉛板5.2.2射線照相技術(shù)的基本構(gòu)成3)濾波。4)背散射防護(hù)。5.2.3曝光曲線圖5-22T

9、kV曲線5.2.4暗室處理技術(shù)1.顯影(1)顯影液的組成1)顯影劑是顯影液的基本成分，它使感光溴化銀中銀離子還原成銀。圖5-23TE曲線5.2.4暗室處理技術(shù)表5-2膠片手工處理要求2)保護(hù)劑是保護(hù)顯影劑不被氧化。3)促進(jìn)劑是中和顯影過程中產(chǎn)生的氫離子，保持顯影液堿性(pH值為811)。4)抑制劑是抑制顯影劑對(duì)未感光溴化銀的還原作用，降低底片灰霧。5)溶劑水溶解其他成分，構(gòu)成顯影液。(2)顯影液的配制5.2.4暗室處理技術(shù)1)不能在鐵、鋁、銅等容器中配制，可在非金屬容器或不銹鋼容器中配制。2)溶劑要用蒸餾水或去離子水(軟水)，且不能含雜質(zhì)。3)顯影液各種成分按規(guī)定的比例(數(shù)量)和順序依次加入。

10、4)在前一種藥劑完全溶解后(邊加入邊攪動(dòng))再加入下一種藥劑。5)配制好的顯影液應(yīng)保存在密閉、避光的非金屬或不銹鋼容器中，至少24h后再投入使用。(3)顯影操作注意事項(xiàng)1)測(cè)量顯影液溫度。2)膠片放入顯影液前要在清水中均勻潤(rùn)濕。3)不間斷地移動(dòng)或翻動(dòng)膠片。4)按規(guī)定的顯影時(shí)間進(jìn)行顯影，不隨意延長(zhǎng)或縮短顯影時(shí)間。5.2.4暗室處理技術(shù)(4)影響顯影的因素主要是顯影溫度和顯影時(shí)間。2.停影3.定影(1)定影液的組成1)定影劑是定影液的核心成分。2)酸性劑是中和停影過程中膠片上未被中和掉的堿性物質(zhì)。3)保護(hù)劑是為了穩(wěn)定定影液的酸性(pH值)。4)堅(jiān)膜劑是降低乳劑層的吸水膨脹率，增加乳劑層的強(qiáng)度。5)溶

11、劑水溶解其他成分，構(gòu)成定影液。(2)影響定影的因素1)溫度的影響：溫度越高，定影越快。5.2.4暗室處理技術(shù)2)時(shí)間的影響：整個(gè)定影時(shí)間應(yīng)保證定影劑能與未感光溴化銀充分發(fā)生反應(yīng)，而反應(yīng)生成物能充分從膠片上溶解轉(zhuǎn)移到定影液中去。4.水洗與干燥(1)水洗膠片在定影液中，定影反應(yīng)生成物只有一部分轉(zhuǎn)移到定影液中，膠片從定影液取出后，還有一部分留在乳劑層中。(2)干燥干燥的目的是清除底片上的水分。5.2.5射線透照方法1.垂直透照法圖5-24垂直透照布置2.橢圓成像法5.2.5射線透照方法圖5-25橢圓成像透照布置3.中心周向透照法5.2.5射線透照方法圖5-26中心周向透照布置5.3射線檢測(cè)裝置5.3

12、.1X射線機(jī)5.3.2工業(yè)射線膠片5.3.3射線照相檢驗(yàn)常用的其他設(shè)備和器材5.3.1X射線機(jī)1.X射線機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與類型(1)基本結(jié)構(gòu)X射線機(jī)主要由射線發(fā)生器(X射線管)、高壓發(fā)生器、冷卻系統(tǒng)、控制系統(tǒng)四部分組成，如圖5-27所示。圖5-27X射線機(jī)基本結(jié)構(gòu)示意圖(2)X射線機(jī)的類型X射線機(jī)按照結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類，5.3.1X射線機(jī)通常可分為便攜式X射線機(jī)、移動(dòng)式X射線機(jī)、固定式X射線機(jī)三類。圖5-28便攜式X射線機(jī)5.3.1X射線機(jī)2.X射線管圖5-29移動(dòng)式X射線機(jī)5.3.1X射線機(jī)0.tif5D30.TIF5.3.1X射線機(jī)圖5-30固定式X射線機(jī)(1)陽(yáng)極陽(yáng)極是產(chǎn)生X射線的部位，主要由陽(yáng)極

13、體、陽(yáng)極靶和陽(yáng)極罩組成，陽(yáng)極的基本結(jié)構(gòu)如圖5-32所示。0.tif5D31.TIF5.3.1X射線機(jī)圖5-31X射線管的結(jié)構(gòu)示意圖圖5-32陽(yáng)極的基本結(jié)構(gòu)示意圖5.3.1X射線機(jī)(2)陰極陰極是X射線管中發(fā)射電子的部位，它由燈絲和一定形狀的金屬電極聚焦杯(陰極頭)構(gòu)成。(3)管殼X射線管的管殼是一個(gè)高真空腔體，陽(yáng)極和陰極就封裝在腔內(nèi)，管殼必須具有足夠高的機(jī)械強(qiáng)度和電絕緣強(qiáng)度。圖5-33X射線產(chǎn)生示意圖5.3.1X射線機(jī)3.高壓發(fā)生器4.冷卻系統(tǒng)5.控制和保護(hù)系統(tǒng)6.高壓電纜圖5-34高壓電纜結(jié)構(gòu)示意圖5.3.1X射線機(jī)7.X射線機(jī)的技術(shù)性能(1)管電壓X射線機(jī)的管電壓直接決定了所產(chǎn)生X射線的能

14、量，因此也就決定了其適宜檢驗(yàn)的材料和厚度范圍。表5-3不同管電壓適宜檢驗(yàn)的鋼厚度(2)管電流X射線機(jī)的管電流既受到燈絲加熱電流和管電壓的限制，又受到X射線管功率的限制，X射線機(jī)的管電流不能任意提高，否則過高的輸入功率將造成陽(yáng)極靶的損壞，甚至熔化。5.3.1X射線機(jī)圖5-35X射線管輻射的側(cè)傾效應(yīng)(3)輻射強(qiáng)度5.3.1X射線機(jī)(4)射線機(jī)焦點(diǎn)焦點(diǎn)是陽(yáng)極靶上產(chǎn)生X射線的區(qū)域。圖5-36X射線機(jī)的焦點(diǎn)a)有效焦點(diǎn)與實(shí)際焦點(diǎn)的關(guān)系b)焦點(diǎn)形狀5.3.1X射線機(jī)表5-4有效焦點(diǎn)尺寸d的計(jì)算(5)輻射角輻射角直接決定了X射線機(jī)可使用的輻照?qǐng)?，它由?yáng)極靶的形狀和陽(yáng)極的設(shè)計(jì)決定。1)不能超負(fù)荷使用。2)注意

15、老化訓(xùn)練，以提高X射線管的真空度。3)充分預(yù)熱和冷卻。4)注意日常維護(hù)。5.3.2工業(yè)射線膠片1.射線膠片的結(jié)構(gòu)1)片基為透明塑料，它是感光乳劑的載體。2)結(jié)合層是一層膠質(zhì)膜，它將感光乳劑牢固地粘結(jié)在片基上。3)乳劑層的主要成分是鹵化銀感光物質(zhì)極細(xì)顆粒和明膠，此外還含有一些增感劑等，是膠片的核心，它決定了膠片的感光性能。圖5-37射線膠片的結(jié)構(gòu)5.3.2工業(yè)射線膠片4)保護(hù)層主要是一層極薄的明膠層，保護(hù)乳劑層不與外界接觸，避免損壞。2.潛影的形成3.膠片的主要感光特性與感光特性曲線圖5-38膠片的感光特性曲線5.3.2工業(yè)射線膠片(1)感光度(S)感光度也稱為感光速度，它表示膠片感光的快慢，即

16、對(duì)光(射線)的敏感程度。(2)梯度(G)膠片特性曲線上任一點(diǎn)的切線的斜率稱為梯度(G)。(3)寬容度(L)(4)灰霧度(D0)灰霧度表示不經(jīng)曝光的膠片，經(jīng)暗室處理后所得底片的黑度，在膠片感光特性曲線上是曲線起點(diǎn)對(duì)應(yīng)的黑度。(5)影響膠片特性的因素1)主要影響因素是溴化銀顆粒的大小，它對(duì)感光度、梯度和寬容度都有較大影響。2)射線波長(zhǎng)(光子能量)。3)存放時(shí)間、存放條件和暗室處理?xiàng)l件。4.射線膠片的分類與選用5.3.2工業(yè)射線膠片表5-5射線膠片分類性能要求表5-6膠片系統(tǒng)的主要特性指標(biāo)表5-6膠片系統(tǒng)的主要特性指標(biāo)1)應(yīng)盡量存放在適當(dāng)?shù)臏囟群蜐穸鹊沫h(huán)境中。2)膠片在存放過程中應(yīng)避免接觸有害氣體，

17、遠(yuǎn)離熱源和輻射源。5.3.2工業(yè)射線膠片3)膠片存放時(shí)應(yīng)立放，不應(yīng)平放，避免受壓受折，避免膠片粘連和產(chǎn)生折痕。5.3.3射線照相檢驗(yàn)常用的其他設(shè)備和器材1.增感屏圖5-39金屬增感屏的結(jié)構(gòu)5.3.3射線照相檢驗(yàn)常用的其他設(shè)備和器材圖5-40金屬增感屏增感過程示意圖5.3.3射線照相檢驗(yàn)常用的其他設(shè)備和器材0.tif5D41.TIF5.3.3射線照相檢驗(yàn)常用的其他設(shè)備和器材圖5-41增感屏擺放方法1)正確選用增感屏類型和規(guī)格。圖5-42絲型像質(zhì)計(jì)樣式5.3.3射線照相檢驗(yàn)常用的其他設(shè)備和器材2)膠片夾在兩增感屏之間，增感物質(zhì)面向膠片。3)膠片與增感屏之間應(yīng)直接接觸，不能放置其他物品。4)保證膠片

18、與增感屏緊密接觸，不能過分彎曲和擠壓。5)避免膠片與增感屏之間的相互摩擦。6)及時(shí)更換已損傷的增感屏。2.像質(zhì)計(jì)圖5-43像質(zhì)計(jì)的擺放方法5.3.3射線照相檢驗(yàn)常用的其他設(shè)備和器材3.其他設(shè)備和器材(1)觀片燈觀片燈是用于底片評(píng)定的基本設(shè)備。(2)黑度計(jì)黑度計(jì)是測(cè)量底片黑度的設(shè)備。(3)暗室設(shè)備與器材暗室必需的主要設(shè)備和器材包括：工作臺(tái)、切片刀、膠片處理的槽或盤(或自動(dòng)洗片機(jī))、安全紅燈、上下水、計(jì)時(shí)器等。(4)標(biāo)記與鉛板使用標(biāo)記主要是為了缺陷定位和建立檔案，以實(shí)現(xiàn)質(zhì)量追蹤。5.4射線檢測(cè)應(yīng)用實(shí)例5.4.1典型工件的射線檢測(cè)5.4.2檢測(cè)報(bào)告5.4.1典型工件的射線檢測(cè)表5-7射線檢測(cè)工藝卡示例5.4.1典型工件的射線檢測(cè)表5-7射線檢測(cè)工藝卡示例5.4.2檢測(cè)報(bào)告表5-8射線檢測(cè)報(bào)告示例1. X射線機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及各部分的作用分別是什么