x射線檢測技術及應用 x射線檢測

《x射線檢測技術及應用 x射線檢測》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在教育資源-天天文庫。

1、x射線檢測技術及應用X射線檢測§7—3X射線檢測本節(jié)主要介紹X射線檢測的基本知識、基本原理、常用設備和檢測方法，重點介紹提高檢測靈敏度的措施?！?—3—1X射線的基礎知識一、定義λ＝(0.01～50)nm，f＝3×1016～20Hz的電磁波。1895年倫琴在陰極管放電實驗中，發(fā)現(xiàn)高速電子流射到一些固體表面，產生一種特殊的射線，它可以穿透可見光不能穿透的物質，使得感光片感光。倫琴稱之為X射線。電磁波理論認為下列波都屬于電磁波：只是波長和頻率不同而已。表119X射線的波長和頻率X射線是由波動著的微粒組成，微粒

2、稱為X射線光子；每個光子的能量為：E＝hf式中：E——光子的能量；爾格.秒h——普朗克常數(shù)，6624×10－27爾格.秒；cmf——頻率。通常，在X射線探傷中，使用的x射線的波長用下式計算：λ＝12.35/V式中：λ——波長（埃）,1埃等于10－7cm；V——管電壓（KV）；由于軟X射線的吸收系數(shù)較大，射線穿透工件后，由于衰減造成的強弱分布明顯，能夠得到的襯度對比分明的底片。二、X射線的發(fā)生X射線管就是一個熱陰極高壓二極管。從下圖可見，當陰極燈絲被加熱后，并在陰、陽極之間加高壓電（幾萬～幾十萬伏）后，陰極

3、就會釋放出電子，并在高壓電場作用下，以相當大的速度撞擊陽極；這時大部分能量以熱能的形式釋放，只有一小部分能量轉變?yōu)閄射線。三、X射線的分類按照波長的大小，將其分為兩類——連續(xù)X射線和標識X射線。1、19連續(xù)X射線波長在(0.002～0.01)nm之間，連續(xù)變化的X射線。X探傷就是采用這種X射線。研究發(fā)現(xiàn)，當e撞擊陽極時，大致是多次撞擊；即第一次撞擊后，e能量處于中級狀態(tài)，其失去的能量轉化為一定波長的光量子；第二次撞擊，失去的能量又會轉化為一定波長的光量子；依此類推，若干次的撞擊，每次都會產生一定波長的X射

4、線。像這樣，大量的電子撞擊陽極靶，每種光量子的波長就會是任意值；從而使得X射線的波長顯示為連續(xù)數(shù)值。用數(shù)學式子表示：εmax＝eV＝hC/λ1＋hC/λ2＋hC/λ3＋……＋hC/λn式中：εmax——陰極射出粒子帶有的最高能量；e——粒子帶有的電荷；C——光速度；V——管電壓；圖1是不同管電壓輻射的連續(xù)X射線譜。從圖中可見：（一所書P182圖6－3）19其一、不同的管電壓，輻射的X射線譜線不同；管電壓愈大，譜線的位置愈高；說明其強度愈大；其二、同一管電壓時，強度按照譜線按照波長的大小連續(xù)分布，并有一個極

5、大值；還可見波長較小，強度較高。有一個半經驗公式，描述出連續(xù)X射線的總強度：J＝KZiV2式中：J——連續(xù)X射線的總強度；K——由實驗確定的常數(shù)；Z——陽極靶材料的元素序數(shù)；i——管電流；V19——管電壓。從式中可見，當X射線機選定后，X射線的總強度與管電壓平方、管電流呈正比。2、標識X射線在X射線的波譜中，有幾個特殊的波長，強度特別大，它的波長數(shù)值與管電壓無關，而與陽極靶的元素種類有關。通常稱之為元素的標識X射線。圖3是Mo的標識X射線和連續(xù)X射線的波譜與強度的關系圖。作此圖時，管電壓是35KV，其中波

6、長為063、071埃，分別是MoKα、MoKβ線系，其實，每種元素都有多條標識X射線。其示意圖見P183圖6－4。圖6－4標識X射線示意圖（1所書P183圖6－4）Kα——表示由核外第一層電子中被激發(fā)到第二層后，又回到第一層時，釋放的光量子；Kβ——表示由核外第一層電子中被激發(fā)到第三層后，又回到第一層時，釋放的光量Http://www.wenku1.com子；由于每種元素的原子結構不同，所以從每層電子層中，被激發(fā)后，又回到原來層的電子，釋放的X射線也不同；從而可以鑒別出陽極材料的元素。它是材料成分分析時的

7、重要手段。四、X射線的性質（與探傷有關的性質）1、不可見、以直線傳播、不帶電、不受電場和磁場的影響；與可見光一樣，可以反射、折射、透射、干涉、繞射等。但是反射是漫散射；折射也不像可見光那樣能觀察到。2、穿透能力強，課穿透肌肉、骨骼、金屬；被吸收后能產生熱量；3、能感光、能是某些物質產生熒光作用；4、能引起生物效應，殺死和傷害細胞?！?—3—2X射線探傷的原理可見光不能透射一張黑紙，而X射線可以透射鋼板?？梢娖渫干淠芰χ畯姟５撬干浜笠獡p失一部分能量，稱為衰減。研究發(fā)現(xiàn)，X射線透射能力與被透射物質種類（原

8、子序數(shù)）和厚度有關。一、衰減X射線透射物質后，失去部分能量的現(xiàn)象，稱為衰減。研究發(fā)現(xiàn)引起衰減的因素有兩條——吸收和散射。1、吸收19X射線穿透物質時，部分能量變成熱能的現(xiàn)象。吸收是由于光電效應和電子對形成引起的。1）光電效應（?。┒x光子與核外電子的效應，稱為光電效應。它是X射線的光子，在穿透物質時，打在物質的軌道電子上，電子吸收了光子的能量而飛出來，形成光電子；此時，光子消失。這種現(xiàn)象即為光電效應。（ⅱ）光電效應的數(shù)學表達式