第1章射線檢測(cè)技術(shù)

第一篇常規(guī)無損檢測(cè)技術(shù)第一章射線檢測(cè)技術(shù)第二章超聲波檢測(cè)技術(shù)第三章渦流檢測(cè)技術(shù)第四章滲透檢測(cè)技術(shù)第五章磁粉檢測(cè)技術(shù)第一章射線檢測(cè)技術(shù)1.1射線檢測(cè)技術(shù)概述1.2射線檢測(cè)物理基礎(chǔ)1.3射線檢測(cè)的基本原理和方法1.4射線照相檢驗(yàn)設(shè)備與器材1.5射線檢測(cè)缺陷分析1.6射線照相影像質(zhì)量1.7射線的防護(hù)1.1射線檢測(cè)技術(shù)概述1.1.1射線檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展概況1.1.2射線檢測(cè)主要方法1.1.3射線檢測(cè)技術(shù)的特點(diǎn)、適用性與局限性1.1射線檢測(cè)技術(shù)概述

射線檢測(cè)技術(shù)

利用材料成分、密度、厚度等對(duì)射線(電磁輻射或粒子輻射)產(chǎn)生不同的吸收或散射特性，檢測(cè)工件的缺陷或物理特性的技術(shù)。1.1.1射線檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展概況1895年，倫琴發(fā)現(xiàn)X射線（德國(guó)）1912年，庫(kù)利吉研制出新型的X射線管—白熾陰極X射線管（美國(guó)）1922年，第一次工業(yè)射線照相（美國(guó)）1930年代，射線照相檢驗(yàn)技術(shù)開始進(jìn)入正式工業(yè)應(yīng)用1940年代，射線照相檢驗(yàn)底片的質(zhì)量問題被首次提出。1962年前后，建立了完整的、至今仍在指導(dǎo)常規(guī)射線照相檢驗(yàn)技術(shù)的基本理論。1970年代以后，圖像增強(qiáng)器射線實(shí)時(shí)成像檢測(cè)技術(shù)、射線層析檢測(cè)技術(shù)（CT技術(shù)）、康普頓散射成像檢測(cè)技術(shù)等發(fā)展迅速。1990年以后，射線檢測(cè)技術(shù)進(jìn)入了數(shù)字射線檢測(cè)技術(shù)時(shí)代。1.1.2射線檢測(cè)主要方法1.1.3射線檢測(cè)技術(shù)的特點(diǎn)、適用性與局限性特點(diǎn)(1)對(duì)被檢工件無特殊要求；材料、表面、結(jié)構(gòu)(2)檢測(cè)結(jié)果顯示直觀；(3)檢測(cè)結(jié)果可以長(zhǎng)期保存；(4)檢測(cè)工作質(zhì)量可以自我監(jiān)測(cè)。1.1.3射線檢測(cè)技術(shù)的特點(diǎn)、適用性與局限性適用性(1)探傷：鑄造、焊接工藝缺陷檢驗(yàn)，復(fù)合材料構(gòu)件檢驗(yàn)等；

(2)測(cè)量：厚度在線實(shí)時(shí)測(cè)量，結(jié)構(gòu)形狀與尺寸測(cè)定；

(3)檢查：機(jī)場(chǎng)、車站、海關(guān)安檢，(4)研究：彈道、爆炸、核技術(shù)、鑄造工藝等動(dòng)態(tài)過程研究，考古研究，反求工程等。

廣泛地應(yīng)用于機(jī)械、兵器、造船、電子、航空、航天等工業(yè)領(lǐng)域，其中應(yīng)用最廣泛的方面是鑄件和焊接件的檢驗(yàn)。1.1.3射線檢測(cè)技術(shù)的特點(diǎn)、適用性與局限性局限性對(duì)人體可產(chǎn)生傷害對(duì)裂紋類缺陷的方向性限制檢測(cè)成本高第一章射線檢測(cè)技術(shù)1.1射線檢測(cè)技術(shù)概述1.2射線檢測(cè)物理基礎(chǔ)1.3射線檢測(cè)的基本原理和方法1.4射線照相檢驗(yàn)設(shè)備與器材1.5射線檢測(cè)缺陷分析1.6射線照相影像質(zhì)量1.7射線的防護(hù)1.2射線檢測(cè)物理基礎(chǔ)1.2.1射線的種類和性質(zhì)1.2.2射線與物質(zhì)的相互作用1.2.3射線衰減規(guī)律1.2.1射線的種類和性質(zhì)

射線分類

X射線與g

射線的主要特點(diǎn)

X射線的產(chǎn)生及X射線譜

g射線

射線分類電磁輻射光子流。光子能量：光子無靜止質(zhì)量X射線與γ射線是電磁輻射射線（本課程只涉及電磁輻射）粒子輻射粒子流粒子有確定的靜止質(zhì)量α粒子、β粒子、質(zhì)子、電子、中子等輻射是粒子輻射射線射線分為電磁輻射和粒子輻射兩類電磁輻射射線和粒子輻射射線X射線的本質(zhì)是電磁輻射，與可見光完全相同，僅是波長(zhǎng)短而已，因此具有波粒二像性。X射線

射線分類X射線的波長(zhǎng)范圍：0.01~100?X射線波長(zhǎng)的度量單位常用埃（?）或晶體學(xué)單位（kX）表示；通用的國(guó)際計(jì)量單位中用納米（nm）表示，它們之間的換算關(guān)系為：1nm=10?=10-9m1kX=1.0020772±0.000053A(1973年值)。在晶體作衍射光柵觀察到的X射線的衍射現(xiàn)象即證明了X射線的波動(dòng)性。波動(dòng)性粒子性X射線特征表現(xiàn)為以光子形式輻射和吸收時(shí)具有的一定的質(zhì)量、能量和動(dòng)量。表現(xiàn)形式為在與物質(zhì)相互作用時(shí)交換能量。如光電效應(yīng)；二次電子等。X射線的頻率ν、波長(zhǎng)λ以及其光子的能量ε、動(dòng)量p之間存在如下關(guān)系：

式中h—普朗克常數(shù)，=6.625×10-34

J.s;c--X射線的速度，=2.998×1010

cm/s.

波長(zhǎng)（cm）頻率（Hz）紫外紅外X射線毫米波微波（電視、雷達(dá)）短波長(zhǎng)波γ射線可見光硬X射線和軟X射線0.011

10(?)硬X射線軟X射線λX射線波長(zhǎng)范圍及其大致分類硬X射線:波長(zhǎng)較短,能量較高,穿透力較強(qiáng),適用于金屬的無損探傷及相關(guān)分析.軟X射線…

射線分類X射線的產(chǎn)生X射線可用高速電子流轟擊陽(yáng)極靶A而獲得X射線管:＿K+A陽(yáng)極(靶)陰極(燈絲)

X射線的產(chǎn)生及X射線譜X射線是在X射線管中產(chǎn)生的,X射線管是一個(gè)具有陰陽(yáng)兩極的真空管,陰極是鎢絲,陽(yáng)極是金屬制成的靶.在陰陽(yáng)兩極之間加有很高的直流電壓(管電壓),當(dāng)陰極加熱到白熾狀態(tài)時(shí)釋放出大量電子,這些電子在高壓電場(chǎng)中被加速,從陰極飛向陽(yáng)極(管電流),最終以很大速度撞擊在金屬靶上,失去所具有的動(dòng)能,這些動(dòng)能大部分轉(zhuǎn)換為熱能,僅有極少一部分轉(zhuǎn)換為X射線向四周輻射.連續(xù)譜：加速電壓不太高時(shí),X射線的強(qiáng)度隨波長(zhǎng)連續(xù)變化.線狀譜：加速電壓達(dá)一定值時(shí),連續(xù)譜上疊加著某些尖峰.

稱為特征譜特征譜峰值對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)取決于靶材，可用來識(shí)別元素。鉬靶的標(biāo)識(shí)譜疊加在連續(xù)譜上121086420相對(duì)強(qiáng)度0.02

0.04

0.06

0.08

1.00λ/nm20kV30kV40kV50kV35kVX射線譜

X射線的產(chǎn)生及X射線譜X射線譜

X射線的產(chǎn)生及X射線譜連續(xù)譜高速帶電粒子射到陽(yáng)極時(shí)，受靶核庫(kù)侖場(chǎng)作用而速度驟減(連續(xù)變化)時(shí)產(chǎn)生的輻射。量子解釋一個(gè)電子在電場(chǎng)中得到動(dòng)能１eV,當(dāng)它到達(dá)靶核時(shí)動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為輻射能,由此發(fā)出的光波長(zhǎng)最短,代入常數(shù)后即得：連續(xù)譜的最短波長(zhǎng):最強(qiáng)波長(zhǎng)：總能量：轉(zhuǎn)換效率： 大原子序數(shù)高管電壓特征譜加速電壓超過臨界值時(shí)產(chǎn)生特征譜線。由電子躍遷導(dǎo)致每一譜線都有特定波長(zhǎng)，電子撞擊的物質(zhì)不同，特定波長(zhǎng)的值也不同；特征譜可以分成若干組，分別命名為K、L、M等系特征譜線。121086420相對(duì)強(qiáng)度0.02

0.04

0.06

0.08

1.00λ/nm35kV連續(xù)譜特點(diǎn)：具有連續(xù)波長(zhǎng)的X射線，構(gòu)成連續(xù)X射線譜，它和可見光相似，亦稱多色X射線。產(chǎn)生機(jī)理：能量為eV的電子與陽(yáng)極靶的原子碰撞時(shí)，電子失去自己的能量，其中部分以光子的形式輻射，碰撞一次產(chǎn)生一個(gè)能量為hv的光子，這樣的光子流即為X射線。單位時(shí)間內(nèi)到達(dá)陽(yáng)極靶面的電子數(shù)目是極大量的，絕大多數(shù)電子要經(jīng)歷多次碰撞，產(chǎn)生能量各不相同的輻射，因此出現(xiàn)連續(xù)X射線譜。K態(tài)（擊走K電子）L態(tài)（擊走L電子）M態(tài)（擊走M(jìn)電子）N態(tài)（擊走N電子）擊走價(jià)電子中性原子WkWlWmWn0原子的能量連續(xù)譜X射線產(chǎn)生過程電子沖擊陽(yáng)級(jí)靶X射線射出（回車鍵演示）連續(xù)譜連續(xù)譜X射線的短波限連續(xù)X射線譜在短波方向有一個(gè)波長(zhǎng)極限，稱為短波限λ0.它是由光子一次碰撞就耗盡能量所產(chǎn)生的X射線。它只與管電壓有關(guān)，不受其它因素的影響。相互關(guān)系為：式中e—電子電荷，等于靜電單位；

V—電子通過兩極時(shí)的電壓降（靜電單位）；

h—普朗克常數(shù)，等于連續(xù)譜試計(jì)算用50千伏操作時(shí)，X射線管中的電子在撞擊靶時(shí)的速度和動(dòng)能，所發(fā)射的X射線短波限為多少？X射線的強(qiáng)度

X射線的強(qiáng)度是指垂直X射線傳播方向的單位面積上在單位時(shí)間內(nèi)所通過的光子數(shù)目的能量總和。常用的單位是J/cm2.s.X射線的強(qiáng)度I是由光子能量hv和它的數(shù)目n兩個(gè)因素決定的,即I=nhv.連續(xù)X射線強(qiáng)度最大值在1.5λ0,而不在λ0處。連續(xù)X射線譜中每條曲線下的面積表示連續(xù)X射線的總強(qiáng)度。也是陽(yáng)極靶發(fā)射出的X射線的總能量。圖1-7實(shí)驗(yàn)證明，I與管電流、管電壓、陽(yáng)極靶的原子序數(shù)存在如下關(guān)系：且X射線管的效率為:特點(diǎn)：是在連續(xù)譜的基礎(chǔ)上疊加若干條具有一定波長(zhǎng)的譜線，它和可見光中的單色相似，亦稱單色X射線。當(dāng)電壓達(dá)到臨界電壓時(shí)，標(biāo)識(shí)譜線的波長(zhǎng)不再變，強(qiáng)度隨電壓增加。如鉬靶K系標(biāo)識(shí)X射線有兩個(gè)強(qiáng)度高峰為Kα和Kβ，波長(zhǎng)分別為0.71A和0.63A.特征譜X射線產(chǎn)生機(jī)理：標(biāo)識(shí)X射線譜的產(chǎn)生機(jī)理與陽(yáng)極物質(zhì)的原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊密相關(guān)的。原子系統(tǒng)內(nèi)的電子按泡利不相容原理和能量最低原理分布于各個(gè)能級(jí)。在電子轟擊陽(yáng)極的過程中，當(dāng)某個(gè)具有足夠能量的電子將陽(yáng)極靶原子的內(nèi)層電子擊出時(shí)，在低能級(jí)上出現(xiàn)空位，系統(tǒng)能量升高，處于不穩(wěn)定激發(fā)態(tài)。較高能級(jí)上的電子向低能級(jí)上的空位躍遷，并以光子的形式輻射出標(biāo)識(shí)X射線譜。K態(tài)（擊走K電子）L態(tài)（擊走L電子）M態(tài)（擊走M(jìn)電子）N態(tài)（擊走N電子）擊走價(jià)電子中性原子WkWlWmWn0原子的能量標(biāo)識(shí)X射線產(chǎn)生過程K激發(fā)L激發(fā)Ka輻射K輻射L輻射（任意鍵演示）特征譜X射線特征譜X射線的產(chǎn)生過程K系激發(fā)機(jī)理K層電子被擊出時(shí)，原子系統(tǒng)能量由基態(tài)升到K激發(fā)態(tài)，高能級(jí)電子向K層空位填充時(shí)產(chǎn)生K系輻射。L層電子填充空位時(shí)，產(chǎn)生Kα輻射；M層電子填充空位時(shí)產(chǎn)生Kβ輻射。特征譜X射線特征譜X射線的產(chǎn)生過程由能級(jí)可知Kβ輻射的光子能量大于Kα的能量，但K層與L層為相鄰能級(jí)，故L層電子填充幾率大，所以Kα的強(qiáng)度約為Kβ的5倍。產(chǎn)生K系激發(fā)要陰極電子的能量eVk至少等于擊出一個(gè)K層電子所作的功Wk。Vk就是激發(fā)電壓。莫塞萊定律標(biāo)識(shí)X射線譜的頻率和波長(zhǎng)只取決于陽(yáng)極靶物質(zhì)的原子能級(jí)結(jié)構(gòu)，是物質(zhì)的固有特性。且存在如下關(guān)系：莫塞萊定律：標(biāo)識(shí)X射線譜的波長(zhǎng)λ與原子序數(shù)Z關(guān)系為：特征譜X射線標(biāo)識(shí)X射線的強(qiáng)度特征K系標(biāo)識(shí)X射線的強(qiáng)度與管電壓、管電流的關(guān)系為：當(dāng)I標(biāo)/I連最大，工作電壓為K系激發(fā)電壓的3~5倍時(shí)，連續(xù)譜造成的衍射背影最小。

g射線的產(chǎn)生及特點(diǎn)

g射線是放射性同位素經(jīng)過a衰變或b衰變后，從激發(fā)態(tài)向穩(wěn)定態(tài)過渡的過程中從原子核內(nèi)發(fā)出的，這一過程稱為g衰變，又稱g躍遷．它是核內(nèi)能級(jí)之間的躍遷，與原子的核外電子的躍遷一樣，都可以放出光子，光子的能量等于躍遷前后能級(jí)能值之差．不同的是原子的核外電子躍遷發(fā)出的光子能量在幾電子伏到千電子伏之間．而核內(nèi)能級(jí)的躍遷放出的g光子能量在幾千電子伏到幾十兆電子伏之間．

γ射線的能量與放射性源的元素種類與活度有關(guān)。放射性活度放射性源在單位時(shí)間內(nèi)(通常是1s)發(fā)生衰變的核的個(gè)數(shù)。單位：Bq，貝可 Bq＝1/s

g射線的產(chǎn)生及特點(diǎn)X射線與γ射線的主要特點(diǎn)(1)在真空中以光速沿直線傳播，不受電場(chǎng)或磁場(chǎng)的影響。(2)具有波粒二象性。(3)在界面處可以發(fā)生反射、折射。(4)X射線也可以發(fā)生干涉、衍射現(xiàn)象。(5)X射線人眼不可見，但它能穿透可見光不能穿透的物體。波長(zhǎng)短的X射線稱為硬X射線，其光子能量大，穿透能力強(qiáng)；波長(zhǎng)長(zhǎng)的X射線稱為軟X射線，其光子能量小，穿透能力弱。

(6)X射線射入物體時(shí)，將與物質(zhì)發(fā)生復(fù)雜的物理和化學(xué)作用。

(7)具有輻射生物效應(yīng)。穿透性及直進(jìn)性，在電磁場(chǎng)中不偏轉(zhuǎn)，能使某些物質(zhì)發(fā)熒光，使底片感光，使空氣電離…神秘射線的性質(zhì)：X射線與γ射線的主要特點(diǎn)1.2射線檢測(cè)物理基礎(chǔ)1.2.1射線的種類和性質(zhì)1.2.2射線與物質(zhì)的相互作用1.2.3射線衰減規(guī)律1.2.2射線與物質(zhì)的相互作用

光電效應(yīng)

康普頓效應(yīng)

電子對(duì)效應(yīng)

瑞利散射1.2.2X射線與物質(zhì)相互作用

X射線與物質(zhì)相互作用時(shí)，產(chǎn)生各種不同的和復(fù)雜的過程。就其能量轉(zhuǎn)換而言，一束X射線通過物質(zhì)時(shí)，可分為三部分：一部分被散射，一部分被吸收，一部分透過物質(zhì)繼續(xù)沿原來的方向傳播。X射線的散射

X射線的吸收

X射線的衰減規(guī)律

X射線的散射

相干散射：物質(zhì)中的電子在X射線電場(chǎng)的作用下，產(chǎn)生強(qiáng)迫振動(dòng)。這樣每個(gè)電子在各方向產(chǎn)生與入射X射線同頻率的電磁波。新的散射波之間發(fā)生的干涉現(xiàn)象稱為相干散射。非相干散射：X射線光子與束縛力不大的外層電子或自由電子碰撞時(shí)電子獲得一部分動(dòng)能成為反沖電子，X射線光子離開原來方向，能量減小，波長(zhǎng)增加。該現(xiàn)象是康普頓（A.H.Compton）和我國(guó)物理學(xué)家吳有訓(xùn)等人發(fā)現(xiàn)的，亦稱康普頓效應(yīng)。非相干散射突出地表現(xiàn)出X射線的微粒特性，只能用量子理論來描述，亦稱量子散射。它會(huì)增加連續(xù)背影，給衍射圖象帶來不利的影響，特別對(duì)輕元素。1.2.2X射線與物質(zhì)相互作用

湯姆森散射：入射光子與電子相互作用，產(chǎn)生與入射波長(zhǎng)相同的散射射線。

射線能量很低(<0.1MeV)時(shí)產(chǎn)生。X射線的散射

1.2.2X射線與物質(zhì)相互作用

康普頓散射(康普頓效應(yīng))：入射光子與受原子核束縛較小的外層軌道電子碰撞時(shí)，光子的一部分能量傳給電子并將其打出軌道（稱為康普頓電子），光子本身能量減少并改變傳播方向，成為散射光子

?？灯疹D電子：受入射光子碰撞之后，從電子軌道飛出的外層軌道電子。散射光子：碰撞后的入射光子反沖電子和散射光子的方向 偏離角都隨入射光子能量的 增加減少。發(fā)生可能性大的因素：入射光子的能量大物質(zhì)的原子序數(shù)低X射線的散射

1.2.2X射線與物質(zhì)相互作用

瑞利散射：是入射光子與原子內(nèi)層軌道電子作用的散射過程：一個(gè)束縛電子吸收入射光子后躍遷到更高的能級(jí)，隨即又釋放一個(gè)能量約等于入射光子能量的散射光子。發(fā)生的可能性：與物質(zhì)原子序數(shù)的平方成正比；隨入射光子能量的增大減小。光子內(nèi)層電子外層電子波長(zhǎng)變大的散射線波長(zhǎng)不變的散射線康普頓散射瑞利散射1.2.2X射線與物質(zhì)相互作用

物質(zhì)對(duì)X射線的吸收指的是X射線能量在通過物質(zhì)時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问降哪芰?，X射線發(fā)生了能量損耗。物質(zhì)對(duì)X射線的吸收主要是由原子內(nèi)部的電子躍遷而引起的。這個(gè)過程中發(fā)生X射線的光電效應(yīng)和俄歇效應(yīng)。光電效應(yīng)；

俄歇效應(yīng)。

X射線的吸收

1.2.2X射線與物質(zhì)相互作用

光電效應(yīng)：射線在物質(zhì)中傳播時(shí)，如果入射光子的能量大于軌道電子與原子核的結(jié)合能，入射光子與軌道電子相互作用，把全部能量傳遞給這個(gè)軌道電子，則該電子將克服原子核的束縛成為自由電子，入射光子消失，這種過程稱為光電效應(yīng).被擊出的電子稱為光電子，輻射出的次級(jí)標(biāo)識(shí)X射線稱為熒光X射線。產(chǎn)生光電效應(yīng)，X射線光子波長(zhǎng)必須小于吸收限λk。X射線的吸收

光電子：在光電效應(yīng)中，釋放的自由電子。光電子發(fā)射的方向隨著入射光子能量的增大逐漸傾向于光子的入射方向。熒光輻射：發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，外層電子向電子層中產(chǎn)生的空位躍遷，此過程中，將產(chǎn)生躍遷輻射，發(fā)射特征X射線，稱為熒光輻射。俄歇效應(yīng)：原子在入射X射線光子或電子的作用下失掉K層電子，處于K激發(fā)態(tài)；當(dāng)L層電子填充空位時(shí)，放出E-E能量，產(chǎn)生兩種效應(yīng)：(1)產(chǎn)生熒光X射線；(2)產(chǎn)生二次電離，使另一個(gè)核外電子成為二次電子——俄歇電子。X射線的吸收

電子對(duì)效應(yīng)：能量高于1.02MeV的光子入射到物質(zhì)中時(shí)，與該物質(zhì)的原子核發(fā)生相互作用，光子放出全部能量，轉(zhuǎn)化為一對(duì)正、負(fù)電子。發(fā)生的可能性與物質(zhì)原子序數(shù)的平方成正比；與光子能量的對(duì)數(shù)近似成正比。X射線的吸收

光子與物質(zhì)的三種相互作用E/MeVZ光電效應(yīng)為主康普頓效應(yīng)為主電子對(duì)效應(yīng)為主1.2.2X射線與物質(zhì)相互作用

各種效應(yīng)對(duì)照相質(zhì)量的影響

光電效應(yīng)和電子對(duì)效應(yīng)引起的吸收有利于提高照相對(duì)比度,而康普頓效應(yīng)(1MeV)產(chǎn)生的散射線則會(huì)降低對(duì)比度.輕金屬試件照相質(zhì)量往往比重金屬試件照相質(zhì)量差．散射Ｘ射線初始Ｘ射線穿透Ｘ射線熒光Ｘ射線入射出射1.2射線檢測(cè)物理基礎(chǔ)1.2.1射線的種類和性質(zhì)1.2.2射線與物質(zhì)的相互作用1.2.3射線的衰減規(guī)律1.2.3射線衰減規(guī)律

射線衰減基本概念

單色窄束射線的衰減規(guī)律

連續(xù)譜寬束射線的衰減規(guī)律

射線衰減基本概念射線衰減：與物質(zhì)作用，有吸收，有散射單色譜射線和連續(xù)譜射線衰減不同(a)窄束射線：到達(dá)檢測(cè)器(膠片)的射線中只有一次射線

(b)寬束射線：到達(dá)檢測(cè)器(膠片)的射線中除了一次射線外還含有散射線

單色窄束射線的衰減規(guī)律影響因素吸收體的性質(zhì)吸收體的厚度射線光子的能量表征線衰減系數(shù)：入射光子在物體中穿行單位距離時(shí)，平均發(fā)生各種相互作用的可能性。質(zhì)量衰減系數(shù)：半厚度：使入射射線的強(qiáng)度減弱為其原來值的1／2時(shí)的物體厚度。規(guī)律

單色窄束射線的衰減規(guī)律衰減曲線例

寬束連續(xù)譜射線的衰減規(guī)律等效波長(zhǎng)：對(duì)應(yīng)的射線的半值層厚度與連續(xù)譜射線的半值層厚度相同。吸收體的性質(zhì)吸收體的厚度透射射線強(qiáng)度為一次射線和散射射線強(qiáng)度之和。用等效波長(zhǎng)計(jì)算半值層厚度

寬束連續(xù)譜射線的衰減規(guī)律

連續(xù)譜射線的硬度(等效波長(zhǎng))隨射線穿透物體厚度的增加而不斷“硬化”

(等效波長(zhǎng)減小)：當(dāng)厚度達(dá)到一定值后，線衰減系數(shù)就近似為一定值，此時(shí)連續(xù)譜射線可近似認(rèn)為是單色射線。等效衰減系數(shù)第一章射線檢測(cè)技術(shù)1.1射線檢測(cè)技術(shù)概述1.2射線檢測(cè)物理基礎(chǔ)1.3射線檢測(cè)的基本原理和方法1.4射線照相檢驗(yàn)設(shè)備與器材1.5射線檢測(cè)缺陷分析1.6射線照相影像質(zhì)量1.7射線的防護(hù)1.3射線檢測(cè)的基本原理和方法1.3.1X射線檢測(cè)原理1.3.2X射線檢測(cè)方法1.3.3γ射線檢測(cè)1.3.4射線檢測(cè)時(shí)透照方向的選擇1.3.1X射線檢測(cè)原理X射線檢測(cè)的基本原理：通過檢測(cè)透過被檢物體后的射線強(qiáng)度的差異（分布），來判斷被檢物體中是否存在缺陷。有缺陷部位透過的射線強(qiáng)度高無缺陷部位透過的射線強(qiáng)度低1.3.2X射線檢測(cè)方法照相法：感光材料(膠片)接收透過試件的不同強(qiáng)度的射線。電離檢測(cè)法：利用電離室內(nèi)測(cè)量由透過試件的射線引起的氣體電離效應(yīng)而產(chǎn)生的電離電流。熒光屏直接觀察法電視觀察法1.3.2X射線檢測(cè)方法1.3.2X射線檢測(cè)方法1.X光透視照相法：projectionradiography膠片射線圖像：F/S-Film/Screen

熒光射線圖像：F/R-Fluoroscopy/realtimeRadiography計(jì)算機(jī)射線照相：CR-ComputedRadiography數(shù)字射線照相：DR-DigitalRadiography（DDR）2.X光斷層攝影法：CT-ComputedTomography

1.3.2X射線檢測(cè)方法1.X光透視照相法：projectionradiography膠片射線照相：F/S-Film/Screen

熒光射線照相：F/R-Fluoroscopy/realtimeRadiography計(jì)算機(jī)射線照相：CR-ComputedRadiography數(shù)字射線照相：DR-DigitalRadiography（DDR）SAMERADIOGRAPHYEQUIPMENTISUSED，THEDIFFERENCEISHOWTHEIMAGEIS：CAPTUREDSTOREDVIEWEDAndPOST-PROCESSEDFS-FilminsideofcassetteCR–PHOTOSTIMULABLEPHOSPHORPLATE（PSP）DR(DDR)-TFT(THINFILMTRANSISTOR)IMAGECAPTURECassettew/Film,w/PSPplateAnalogImagevsDigitalImage1.3.2X射線檢測(cè)方法平板檢測(cè)器Topviewofdevelopedfilm

X-rayfilmThepartisplacedbetweentheradiationsourceandapieceoffilm.Thepartwillstopsomeoftheradiation.Thickerandmoredenseareawillstopmoreoftheradiation.=moreexposure=lessexposureThefilmdarkness(density)willvarywiththeamountofradiationreachingthefilmthroughthetestobject.膠片射線照相：F/S-Film/ScreenX光透視照相法：熒光射線照相：F/R-Fluoroscopy/realtimeRadiography實(shí)時(shí)X射線透視熒光射線照相：F/R-Fluoroscopy/realtimeRadiography醫(yī)療應(yīng)用工業(yè)應(yīng)用影像增強(qiáng)器(I.I.)熒光射線照相：F/R-Fluoroscopy/realtimeRadiography計(jì)算機(jī)射線照相：CR-ComputedRadiography[Principle]IndirectDRX-RaysPhosphorLayerProtectiveLayerSubstratePhosphorGrains

X光照相得到潛影：照相潛影：photostimulablephosphor(PSP)plateCapturesphotonsStoredintrapsontheplate(latentimage潛影)掃描成數(shù)字圖像：PLATEscannedinCRREADERtogetdigitalimageMotorA/DConverterImagingPlateOpticalScannerPhoto-multiplierTube110010010010110LaserBeam計(jì)算機(jī)射線照相：CR-ComputedRadiography掃描成數(shù)字圖像：IndirectDRIndirectDR·Phosphor+PINdiode

PhotonsPhosphorPINdiodeDigitalDataElectronsReadOutElectronics計(jì)算機(jī)射線照相：CR-ComputedRadiography平板檢測(cè)器數(shù)字射線照相：DR-DigitalRadiography（DDR）DirectDRDirectDR

PhotoconductorX-rayTFT·Photocunductor+TFT數(shù)字射線照相：DR-DigitalRadiography（DDR）平板檢測(cè)器DirectDR·Photocunductor+TFT

[TFT(ThinFilmTransistor)]數(shù)字射線照相：DR-DigitalRadiography（DDR）·Photocunductor+TFT

[Operation]④SignalReadOutOnOnOnOnOnOnA/DConverterPhotoconductorTFTeeeeeeeeeeHHHHHHHHHHDirectDR數(shù)字射線照相：DR-DigitalRadiography（DDR）DirectDRCMOSDigitalX-ray數(shù)字射線照相：DR-DigitalRadiography（DDR）2.X光斷層攝影法computedtomography1.3.3γ射線檢測(cè)特點(diǎn)γ射線源能量固定，需根據(jù)被檢測(cè)工件的厚度以及檢測(cè)的精度要求合理選取γ射線源。γ射線輻射率低，所以曝光時(shí)間比較長(zhǎng)，一般要使用增感屏。γ射線源隨時(shí)都在放射，應(yīng)特別注意射線的防護(hù)工作。γ射線比普通X射線穿透力強(qiáng)，但靈敏度較X射線低，可在無水無電及其他設(shè)備不能接近的部位進(jìn)行檢測(cè)。1.3.4射線檢測(cè)時(shí)透照方向的選擇平板型工件1.3.4射線檢測(cè)時(shí)透照方向的選擇圓管型工件1.3.4射線檢測(cè)時(shí)透照方向的選擇圓關(guān)型工件角形工件焊接1.3.4射線檢測(cè)時(shí)透照方向的選擇1.3.4射線檢測(cè)時(shí)透照方向的選擇厚度差變化較大的工件的透照第一章射線檢測(cè)技術(shù)1.1射線檢測(cè)技術(shù)概述1.2射線檢測(cè)物理基礎(chǔ)1.3射線檢測(cè)的基本原理和方法1.4射線照相檢驗(yàn)設(shè)備與器材1.5射線檢測(cè)缺陷分析1.6射線照相影像質(zhì)量1.7射線的防護(hù)1.4射線照相檢驗(yàn)設(shè)備與器材1.4.1X射線機(jī)1.4.2γ射線機(jī)1.4.3高能X射線源1.4.4工業(yè)射線膠片1.4.5像質(zhì)計(jì)基本結(jié)構(gòu)：射線發(fā)生器高壓發(fā)生器冷卻系統(tǒng)控制系統(tǒng)類型便攜式移動(dòng)式固定式1X射線機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與類型1.4.1X射線機(jī)2X射線管陰極：發(fā)射電子耐高溫：鎢陽(yáng)極：承受高速電子的撞擊，產(chǎn)生X射線耐高溫高原子序數(shù)高熱傳導(dǎo)：鎢管殼：玻璃X射線管金屬陶瓷X射線管波紋陶瓷X射線管HighElectricalPotentialElectrons-+X-rayGeneratororRadioactiveSourceCreatesRadiationExposureRecordingDeviceRadiationPenetratetheSample特性指標(biāo)：

陽(yáng)極特性陰極特性，（輻射強(qiáng)度，輻射角，泄漏劑量）（燈絲電流）3高壓發(fā)生器：

絕緣、高壓整流（全波整流）。4冷卻系統(tǒng)：

水、油、輻射或空冷。5控制和保護(hù)系統(tǒng)：

按規(guī)定的啟動(dòng)程序、曝光時(shí)間控制、過流、過壓和過熱保護(hù)等。1.4.2γ射線機(jī)構(gòu)成源容器(主機(jī)體)源組件(密封γ射線源)輸源(導(dǎo))管驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)附件常用γ射線源1.4.2γ射線機(jī)1.4.2γ射線機(jī)1.4.3高能X射線源帶電粒子加速器，其基本原理是利用電磁場(chǎng)加速帶電粒子，獲得高能射線。1電子感應(yīng)加速器隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)及其產(chǎn)生的感應(yīng)電場(chǎng)，環(huán)形真空室內(nèi)，圓形軌道運(yùn)動(dòng)成本低、能量范圍較寬、焦點(diǎn)尺寸??；射線強(qiáng)度低。2電子直線加速器波導(dǎo)管，直線運(yùn)動(dòng)體積大，強(qiáng)度大3電子回旋加速器恒定的磁場(chǎng)和高頻電場(chǎng)，沿具有公切點(diǎn)的逐漸加大的圓運(yùn)動(dòng)能量分散度小，焦點(diǎn)尺寸也小，束流強(qiáng)度較大，束流的準(zhǔn)直性也好1.4.3高能X射線源1.4.4工業(yè)射線膠片1射線膠片的結(jié)構(gòu)2術(shù)語(yǔ)和射線膠片的感光特性3射線膠片的分類及選用1射線膠片的結(jié)構(gòu)片基感光層結(jié)合層保護(hù)層1射線膠片的結(jié)構(gòu)黑度(D)。底片的不透明程度稱為黑度（光學(xué)密度），表示了暗室處理后底片上金屬銀使底片變黑的程度。曝光量(H)。曝光期間膠片接收的光(射線)能量。感光度(S)。使底片產(chǎn)生一定黑度所需的曝光量的倒數(shù)。表示膠片感光的快慢。梯度(G)。膠片感光特性曲線上任一點(diǎn)的切線的斜率稱為梯度?；异F度(D0)。在不經(jīng)過曝光的情況下，膠片在顯影后也能得到的黑度稱為灰霧度。粒度。感光乳劑中鹵化銀顆粒的平均尺寸。顆粒度。實(shí)際黑度的隨機(jī)誤差。2術(shù)語(yǔ)和射線膠片的感光特性膠片黑度與曝光量間的關(guān)系膠片的感光特性2術(shù)語(yǔ)和射線膠片的感光特性3射線膠片的分類及選用增感型膠片和非增感型膠片。按照感光乳劑的粒度和主要的感光特性，我國(guó)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)將射線膠片分為四類。

粒度大小感光速度梯度T1：微粒膠片T2：細(xì)粒膠片T3：中粒膠片T4：粗粒膠片增大加快降低1.4.5像質(zhì)計(jì)作用：測(cè)定射線照片的照相靈敏度。底片影像的質(zhì)量透照技術(shù)膠片暗室處理情況缺陷檢驗(yàn)?zāi)芰ΨN類：絲型像質(zhì)計(jì)階梯孔型像質(zhì)計(jì)平板孔型像質(zhì)計(jì)ImageQualityIndicators(IQIs)絲型像質(zhì)計(jì)階梯孔型像質(zhì)計(jì)平板孔型像質(zhì)計(jì)1.4.6增感屏作用：縮短曝光時(shí)間，提高影像質(zhì)量。射線照射下發(fā)射電子或熒光，使膠片增感種類：金屬箔：吸收散射，提高像質(zhì)熒光增感屏：輻射熒光金屬熒光增感屏1.4.7其他設(shè)備觀片燈黑度計(jì)暗室設(shè)備鉛板第一章射線檢測(cè)技術(shù)1.1射線檢測(cè)技術(shù)概述1.2射線檢測(cè)物理基礎(chǔ)1.3射線檢測(cè)的基本原理和方法1.4射線照相檢驗(yàn)設(shè)備與器材1.5射線檢測(cè)缺陷分析1.6射線照相影像質(zhì)量1.7射線的防護(hù)1.5射線檢測(cè)缺陷分析1.5.1常見缺陷及其影像特征1.5.2表面缺陷1.5.3偽缺陷1.5.4缺陷埋藏深度的確定1.5.1常見缺陷及其影像特征

鑄件的常見缺陷及其影像特征

焊件中的常見缺陷及其影像特征

鑄件的常見缺陷及其影像特征疏松產(chǎn)生：局部偏差過大，金屬在收縮過程中鄰近金屬補(bǔ)縮不良。位置：冒口的根部、厚大部位的厚薄交界處和面積較大的薄壁處。形貌：羽毛狀：羽毛或?qū)訔l狀的暗色影像；海綿狀：海綿狀或云狀的暗色團(tuán)塊。氣孔產(chǎn)生：鑄造過程中部分未排出的氣體。位置：近表面。形貌：圓形、橢圓形、長(zhǎng)形或梨形的黑斑，邊界清晰，中間較邊緣黑；分布：?jiǎn)蝹€(gè)、密集、鏈狀。

鑄件的常見缺陷及其影像特征縮孔位置：內(nèi)部。形貌：樹枝狀、細(xì)絲或鋸齒狀的黑色影像。針孔位置：內(nèi)部。形貌：圓形：近似圓形的暗點(diǎn)；長(zhǎng)形：長(zhǎng)形暗色影像。分布：局部或大面積。

鑄件的常見缺陷及其影像特征氧化夾渣產(chǎn)生：熔化了的氧化物在冷卻時(shí)未及時(shí)排出。形貌：形狀不定而輪廓清晰的黑斑；分布：?jiǎn)蝹€(gè)的、密集。熔劑夾渣位置：內(nèi)部。形貌：白色斑點(diǎn)、雪花狀、蘑菇云。

鑄件的常見缺陷及其影像特征金屬夾雜物位置：內(nèi)部。形貌：密度大的呈明亮的影像，反之則呈黑色的影像，比較明晰，形狀不一。夾砂產(chǎn)生：砂型在燒鑄時(shí)被破壞。形貌：輕合金鑄件，夾砂的影像在底片上呈近白色的斑點(diǎn)；對(duì)于黑色金屬，呈黑色斑點(diǎn)，邊界比較清晰，形狀不規(guī)則，影像密度也不均勻。

鑄件的常見缺陷及其影像特征冷隔產(chǎn)生：澆鑄時(shí)，溫度偏低，兩股金屬液體沒有真正融合。位置：遠(yuǎn)離澆口的薄截面處。形貌：似斷似續(xù)的黑色條紋，形狀不規(guī)則，邊緣模糊不清。偏析。密度(差異)偏析產(chǎn)生：液化線以上沉淀的顆粒聚集形貌：亮的斑點(diǎn)或云狀。共晶偏析產(chǎn)生：在鑄件固化時(shí)，某些缺陷或不連續(xù)處被臨近的剩余共晶液體所填充，形成高密度的富集區(qū)形貌：亮的影像

鑄件的常見缺陷及其影像特征裂紋。產(chǎn)生：收縮過程中產(chǎn)生的位置：厚度變化的轉(zhuǎn)接處或表面曲率變化比較大的地方。形貌：黑色的曲線或直線，兩端尖細(xì)而密度漸小，有時(shí)帶有分叉。

焊件中的常見缺陷及其影像特征氣孔

焊件中的常見缺陷及其影像特征夾渣產(chǎn)生：熔焊過程中產(chǎn)生的金屬氧化物或非金屬夾雜物來不及浮出表面，停留在焊縫內(nèi)部而形成的缺陷。非金屬夾渣：不規(guī)則的黑色塊狀、條狀和點(diǎn)狀，影像密度較均勻。金屬夾渣：白色的斑點(diǎn)。

焊件中的常見缺陷及其影像特征未焊透產(chǎn)生：根部未焊透：?jiǎn)蚊婧缚p的根部，如直邊對(duì)接單面焊縫，V形坡口單面焊縫和直邊角焊縫的根部。中間未焊透。雙面焊縫的中間直邊部分。如直邊雙面焊縫、X形坡口雙面焊縫和丁字雙面焊縫等。形貌：平行于焊縫方向的連續(xù)的或間斷的黑線，斷續(xù)點(diǎn)狀，黑線的深淺程度不一。

焊件中的常見缺陷及其影像特征未熔合邊緣(坡口)未熔合產(chǎn)生：母材與焊材之間未熔合，其間形成縫隙或夾渣。位置：偏離焊縫中心，靠近坡口邊緣密度較大的一邊。形貌：直線狀黑色條紋。層間未熔合二種。多道焊縫中先后焊層間的未熔合形貌：黑色條紋。

焊件中的常見缺陷及其影像特征裂紋產(chǎn)生：熔焊冷卻、校正或疲勞過程中因熱應(yīng)力和相變應(yīng)力的作用而產(chǎn)生的分布：在焊縫及其附近的熱影響區(qū)，尤以起弧、收弧及接頭處最易產(chǎn)生。方向：橫向的、縱向的或任意方向的。形貌：黑色的曲線或直線，兩端尖細(xì)而密度漸小，有時(shí)帶有分叉（同鑄件）。1.5.2表面缺陷表面缺陷：表面氣孔(砂眼)、表面夾渣、焊件的咬邊和燒穿等。在底片上的影像和內(nèi)部缺陷的影像一般無法區(qū)別。在底片上發(fā)現(xiàn)缺陷影像后，應(yīng)與工件表面仔細(xì)對(duì)照，以確定其是否屬于內(nèi)部缺陷。1.5.3偽缺陷

產(chǎn)生偽缺陷的原因1．由于膠片在生產(chǎn)與運(yùn)輸過程中而產(chǎn)生2．透照工作及暗室處理不慎3．因X射線固有特性及工件幾何形狀造成

偽缺陷的辨認(rèn)局部放大考察檢測(cè)環(huán)境經(jīng)驗(yàn)1.5.4缺陷埋藏深度的確定兩次曝光法焦距保持不變：移動(dòng)射線機(jī)或移動(dòng)被測(cè)試件，兩次透照。1.5.4缺陷埋藏深度的確定工件轉(zhuǎn)90°兩次透照1.5.4缺陷埋藏深度的確定缺陷面積計(jì)算第一章射線檢測(cè)技術(shù)1.1射線檢測(cè)技術(shù)概述1.2射線檢測(cè)物理基礎(chǔ)1.3射線檢測(cè)的基本原理和方法1.4射線照相檢驗(yàn)設(shè)備與器材1.5射線檢測(cè)缺陷分析1.6射線照相影像質(zhì)量1.7射線的防護(hù)1.6射線照相影像質(zhì)量1.6.0射線照相檢測(cè)原理1.6.1影像質(zhì)量的基本因素1.6.2影像的對(duì)比度1.6.3影像的不清晰度1.6.4影像的顆粒度1.6.0射線照相檢測(cè)原理厚度差引起透射強(qiáng)度差：(一次射線Direct，散射線Scatter)因遠(yuǎn)小于T，可認(rèn)為：(n-散射比)衰減規(guī)律：透射強(qiáng)度對(duì)比度：1.6.1影像的質(zhì)量要素對(duì)比度：定義：照片上區(qū)域間的黑度差。符號(hào)：ΔD效應(yīng)：透照方向的細(xì)節(jié)尺寸識(shí)別能力不清晰度：定義：從一個(gè)黑度過渡到另一黑度的緩慢變化區(qū)的寬度。符號(hào)：U效應(yīng)：垂直于透照方向的邊界識(shí)別力顆粒度：定義：黑度不規(guī)則變化的統(tǒng)計(jì)平均值(統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)差)。符號(hào)：效應(yīng)：垂直于透照方向的細(xì)節(jié)識(shí)別力1.6.2影像的對(duì)比度影像