射线检测的物理基础修改.ppt

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1、射线检测的物理基础修改现在学习的是第1页，共97页现在学习的是第2页，共97页X射线照相检测原理示意图 现在学习的是第3页，共97页现在学习的是第4页，共97页 拍出一张合格的片子拍出一张合格的片子对底片质量的主要要求可分为四个方面：对底片质量的主要要求可分为四个方面：理论上n射线照相灵敏度应达到规定的要求；射线照相灵敏度应达到规定的要求；n黑度应处于规定的范围；黑度应处于规定的范围；n标记系应符合有关的规定；标记系应符合有关的规定；n表（外）观质量应满足规定的要求表（外）观质量应满足规定的要求。现在学习的是第5页，共97页影响射线照相灵敏度影响射线照相灵敏度S S的三大要素的三大要素射射线线

2、照照相相对对比比度度DD（缺缺陷陷影影像像与与其其周周围围背背景的黑度差）；景的黑度差）；射射线线照照相相不不清清晰晰度度UgUg（影影像像轮轮廓廓边边缘缘黑黑度度过过渡区的宽度）；渡区的宽度）；射射线线照照相相颗颗粒粒度度D D（影影像像黑黑度度的的不不均均匀匀程程度）度）现在学习的是第6页，共97页现在学习的是第7页，共97页影响黑度影响黑度D D的要素的要素 D=f(It;D=f(It;)现在学习的是第8页，共97页射线的产生:X射线的传播：射线的衰减：现在学习的是第9页，共97页怎样拍出一张合格的片子（工艺上）怎样拍出一张合格的片子（工艺上）1、设备器材：射线机、胶片、增感屏、像质、设

3、备器材：射线机、胶片、增感屏、像质计、铅字、洗片药液等；计、铅字、洗片药液等；2、透照布置：外透内透、单壁双壁、单影双、透照布置：外透内透、单壁双壁、单影双影；影；3、透照参数：管电压、曝光量（时间）、焦、透照参数：管电压、曝光量（时间）、焦距；距；4、辅助措施：如屏蔽散射线措施等、辅助措施：如屏蔽散射线措施等现在学习的是第10页，共97页射线检测射线检测(RT)第一章第一章 射线检测的物理基础射线检测的物理基础 现在学习的是第11页，共97页第一节 原子与原子结构 学习原子和原子核结构理论学习原子和原子核结构理论 了解射线产生的机理了解射线产生的机理一、一、原子原子 1 元素与原子的概念元素

4、与原子的概念:定义：定义：元素元素所有这些自然界的物体不论形态如何所有这些自然界的物体不论形态如何,功能如何功能如何,它们都它们都是由一些最简单、最基本的物质，即元素构成。是由一些最简单、最基本的物质，即元素构成。天然存在90多种，人工制造10多种原子组成单质和化合物分子的最小微粒，由原子核和核原子组成单质和化合物分子的最小微粒，由原子核和核外电子构成。外电子构成。世界上一切物质都是由元素构成的，原子是元素的具体存在，是体现元素性质的最小微粒。现在学习的是第12页，共97页第一节第一节 原子与原子结构原子与原子结构 2 原子的构成原子的构成:原子是由原子核和核外电子所构成。原子是由原子核和核外

5、电子所构成。电子围绕原子核作随机运动，相同能量的电子在相电子围绕原子核作随机运动，相同能量的电子在相同的运动层同的运动层(即轨道即轨道)上出现，有的人说是作行星运上出现，有的人说是作行星运动，实质上是不准确的，因为行星运动，是由引动，实质上是不准确的，因为行星运动，是由引力场维持的，而电子与原子核之间是由电场维持力场维持的，而电子与原子核之间是由电场维持的，其本质是不同的；电子在一定轨道上绕核运的，其本质是不同的；电子在一定轨道上绕核运动。动。原子是有质量、有尺寸的一种粒子。原子是有质量、有尺寸的一种粒子。现在学习的是第13页，共97页构成原子的微粒电 子原 子 核质 子中 子电性和电量质量/

6、kg相对质量构成原子的粒子及其性质构成原子的粒子及其性质1个电子带个电子带1个单位负电个单位负电荷荷1个质子带个质子带1个单位正电个单位正电荷荷不显电性不显电性9.10910-311.67310-271.67510-271/18361.0071.008现在学习的是第14页，共97页第一节第一节 原子与原子结构原子与原子结构（1）质量：几乎集中在原子核内，核的密度非）质量：几乎集中在原子核内，核的密度非常大！如果：把核集中在常大！如果：把核集中在 1cm3 的体积内，那的体积内，那么：这么：这1cm3 3 的体积内核的总重量为的体积内核的总重量为 108吨！吨！（2）大小：原子半径）大小：原子半

7、径 10-8 cm 数量级。数量级。原子原子核半径核半径 10-13cm 数量级。如果：核的半径为数量级。如果：核的半径为 1cm ，则原子半径约为，则原子半径约为1km 即即10-8/10-13=100000 倍倍现在学习的是第15页，共97页第一节第一节 原子与原子结构原子与原子结构（3）电荷：原子核带正电；电子带负电；原子为中性。）电荷：原子核带正电；电子带负电；原子为中性。（4）构成：原子核（质子）构成：原子核（质子+中子）中子）+电子电子 数量关系：质量数数量关系：质量数=质子数质子数+中子数中子数A =Z +N 质子数质子数Z=核的正电荷数核的正电荷数=电子数电子数=原子序数原子序

8、数 例：例：Co60 60 =27 +33现在学习的是第16页，共97页3 原子结构理论原子结构理论第一节 原子与原子结构 原子结构模型的演变现在学习的是第17页，共97页玻尔理论玻尔理论（玻尔模型）（玻尔模型）20世纪初二种不同的原子结构模型世纪初二种不同的原子结构模型 1903年：汤姆森假设：核子与电子在原子内均匀年：汤姆森假设：核子与电子在原子内均匀分布分布1911年：卢瑟福模型：行星分布年：卢瑟福模型：行星分布 散射实验否定了汤姆森假设肯定了卢瑟福模型散射实验否定了汤姆森假设肯定了卢瑟福模型 卢瑟福模型不完善，卢瑟福模型不完善，1913年玻尔提出了完善的年玻尔提出了完善的原子结构模型原

9、子结构模型 -玻尔模型玻尔模型.玻尔理论（玻尔玻尔理论（玻尔模型）的要点：模型）的要点：第一节 原子与原子结构 现在学习的是第18页，共97页第一节 原子与原子结构 电子层电子层(轨道）轨道）:核外电子运动的特定区域核外电子运动的特定区域.现在学习的是第19页，共97页（1）原子只能存在一些不连续的稳定状态，这些）原子只能存在一些不连续的稳定状态，这些稳定状态各有一定的能量稳定状态各有一定的能量E1、E2、E3.En。处于稳定状态中运动的电子虽然有加速度，但不处于稳定状态中运动的电子虽然有加速度，但不发生能量辐射。能量的改变，由于吸收或放射辐发生能量辐射。能量的改变，由于吸收或放射辐射的结果或

10、由于碰撞的结果。射的结果或由于碰撞的结果。（2）原子从一个能量为）原子从一个能量为En的稳定状态过度到能量的稳定状态过度到能量为为Em的稳定状态时，它发射（或吸收）单色的的稳定状态时，它发射（或吸收）单色的辐射，其频率辐射，其频率决定于下列关系式（称为玻尔频决定于下列关系式（称为玻尔频率条件）：率条件）：En、Em分别为较高、较低能级的能量值。稳定分别为较高、较低能级的能量值。稳定状态的改变（或能量的改变）是不连续的。状态的改变（或能量的改变）是不连续的。第一节 原子与原子结构 E=En Em=h 现在学习的是第20页，共97页4 玻尔理论中的几个概念：玻尔理论中的几个概念：基态：原子处于最低

11、能量的状态称为基态，是稳定基态：原子处于最低能量的状态称为基态，是稳定状态；状态；激发态：电子获得能量从低能级轨道进入高能级轨激发态：电子获得能量从低能级轨道进入高能级轨道，该过程称为激发；此时原子处于高能量状态，道，该过程称为激发；此时原子处于高能量状态，称为激发态，激发态是不稳定的状态；称为激发态，激发态是不稳定的状态；原子的状态特性：任何不稳定状态的原子必将自动原子的状态特性：任何不稳定状态的原子必将自动的回到稳定状态即回到基态；该过程将释放出能的回到稳定状态即回到基态；该过程将释放出能量，即产生辐射。释放能量的过程可以一次回到量，即产生辐射。释放能量的过程可以一次回到基态，也可以逐次回

12、到基态；基态，也可以逐次回到基态；第一节 原子与原子结构 现在学习的是第21页，共97页第一节 原子与原子结构 跃迁：电子从一个轨道向另一个轨道的运动，称为跃迁：电子从一个轨道向另一个轨道的运动，称为跃迁（包括从低到高；或从高到低的运动）；跃迁（包括从低到高；或从高到低的运动）；能级：用平行线表示核外电子所处的能量级别能级：用平行线表示核外电子所处的能量级别称为能级，外壳层能级最高，但外壳层上的电子称为能级，外壳层能级最高，但外壳层上的电子结合能最低。结合能最低。现在学习的是第22页，共97页氢原子的能级图第一节 原子与原子结构现在学习的是第23页，共97页二二、原子核原子核1 原子核的结构原

13、子核的结构 精确的结构模型至今尚未建立精确的结构模型至今尚未建立 多种模型并存的状态：壳层模型，液滴模型多种模型并存的状态：壳层模型，液滴模型.、2 原子核的构成原子核的构成 均匀分布均匀分布 不同数量的质子和不同数量的中子构成不同性质（元素）不同数量的质子和不同数量的中子构成不同性质（元素）的原子核的原子核 原子的原子量原子的原子量A代表该原子的原子核的质子和中子的总和代表该原子的原子核的质子和中子的总和:A=Z+N第一节 原子与原子结构现在学习的是第24页，共97页3 原子核的电荷原子核的电荷 正电荷正电荷=原子序数原子序数 Z4 原子核的半径原子核的半径 10-13-10-12 cm5

14、原子核的质量原子核的质量 原子核的质量原子核的质量 电子的质量电子的质量;原子的质量原子的质量 原子核的质量原子核的质量 原子核的总质量总是小于它的组成部分的质量和，主要是因为结合原子核的总质量总是小于它的组成部分的质量和，主要是因为结合能的存在消耗一部分质量当量，由质能公式可算出结合能的大小。能的存在消耗一部分质量当量，由质能公式可算出结合能的大小。6 核的稳定性核的稳定性 核的稳定性取决于质子与中子数量的组合核的稳定性取决于质子与中子数量的组合 质子与中子数量：质子与中子数量：2、8、20、28、50、82、126最稳定。第一节 原子与原子结构E=mc2 现在学习的是第25页，共97页7

15、核内的几种作用力核内的几种作用力 库仑力库仑力 核力：存在于质子和中子间，是核稳定性的重要因素核力：存在于质子和中子间，是核稳定性的重要因素核力的性质：核力的性质：（1）核力与电荷无关；）核力与电荷无关；（2）核力是短程力；）核力是短程力；（3）核力）核力 100倍库仑力，是强相互作用力；倍库仑力，是强相互作用力；（4）核力促成核子的二种结合形式）核力促成核子的二种结合形式成对结合：成对结合：质子质子+中子中子对对结合：对对结合：一对质子一对质子+一对中子一对中子第一节 原子与原子结构现在学习的是第26页，共97页三、三、元素及元素周期律元素及元素周期律1 元素的概念元素的概念（1）定义：具有

16、相同核电荷的一类原子称为元素。）定义：具有相同核电荷的一类原子称为元素。例如：只有一个核电荷数的原子称为氢元素，所有八个核电例如：只有一个核电荷数的原子称为氢元素，所有八个核电荷数的原子称为氧元素。荷数的原子称为氧元素。（2）元素符号）元素符号:表示某种元素的一个符号，如表示某种元素的一个符号，如H、O、Co（钴）、（钴）、Cs（铯）、（铯）、Ir（铱）、（铱）、Se（硒）、（硒）、Tm（铥）、（铥）、Yb（镱）等（镱）等A：原子量（原子质量数）。：原子量（原子质量数）。Z：原子序数：原子在元素周期表中的排列序号。原子核所带的正电：原子序数：原子在元素周期表中的排列序号。原子核所带的正电荷数。

17、荷数。第一节 原子与原子结构现在学习的是第27页，共97页2 核素：具有一定数目的质子和一定数目的中子的一种原子。如核素：具有一定数目的质子和一定数目的中子的一种原子。如1H(H)、2H(D)、3H(T)就各为一种核素。就各为一种核素。氕氕pi 氘氘do 氚氚chun3 同位素同位素同一元素的不同核素之间互称同位素。同一元素的不同核素之间互称同位素。如：如：H11，H12，H13 4 元素周期律元素周期律 1869门捷列夫发现元素周期律。门捷列夫发现元素周期律。自然定律自然定律:玻尔理论对元素周期律的科学解释。玻尔理论对元素周期律的科学解释。元素周期律揭示了：元素的性质是随着元素原子序数的增加

18、而呈现出元素周期律揭示了：元素的性质是随着元素原子序数的增加而呈现出周期性的变化，这一变化的原因是它们的原子结构随着原子序数的周期性的变化，这一变化的原因是它们的原子结构随着原子序数的增加而呈现周期变化的规律。增加而呈现周期变化的规律。第一节 原子与原子结构现在学习的是第28页，共97页四、四、放射性衰变放射性衰变 原子核的重要性质原子核的重要性质放射性放射性1 核的稳定性概念核的稳定性概念 处于基态的原子核稳定性的。处于基态的原子核稳定性的。处于激发态的原子核是不稳定的。总是通过衰变释放能量，变成另一处于激发态的原子核是不稳定的。总是通过衰变释放能量，变成另一种核素回归到基态。种核素回归到基

19、态。衰变的定义：放射性元素放射出粒子后变成另一种元素的现象。也叫衰变的定义：放射性元素放射出粒子后变成另一种元素的现象。也叫蜕变。不稳定蜕变。不稳定(即具有放射性即具有放射性)的原子核在放射出粒子及能量后可的原子核在放射出粒子及能量后可变得较为稳定，这个过程称为衰变变得较为稳定，这个过程称为衰变(Radioactive decay)。这。这些粒子或些粒子或 能量能量(后者以电磁波方式射出后者以电磁波方式射出)统称辐射统称辐射(radiation)。由不稳定原子核发射出来的辐射可以是由不稳定原子核发射出来的辐射可以是粒子、粒子、粒子、粒子、射射线或中子。线或中子。衰变方式分自然衰变与人工衰变。衰

20、变方式分自然衰变与人工衰变。衰变模式有衰变模式有衰变、衰变、衰变、衰变、衰变。衰变。第一节 原子与原子结构现在学习的是第29页，共97页第一节 原子与原子结构辐射：射线由射辐射：射线由射线源向外发射的线源向外发射的过程。过程。带电离子带电离子贯穿物质的本领较差贯穿物质的本领较差2 射线和辐射射线和辐射不带电离子不带电离子电中性电中性贯穿物质的本领较强贯穿物质的本领较强广泛用于无损检测广泛用于无损检测现在学习的是第30页，共97页3 3 衰变衰变 放射性原子核释放出放射性原子核释放出粒子的过程称为粒子的过程称为衰变。衰变。衰变后，原子核内核子数的变化：衰变后，原子核内核子数的变化：粒子是氦的原子

21、核（粒子是氦的原子核（He）核内：核内：2个质子，个质子，2个中子。个中子。一次一次衰变：质子数减少二个，中子数减少二个，原子量减少衰变：质子数减少二个，中子数减少二个，原子量减少4。粒子所形成的粒子所形成的射线是一种电离辐射射线是一种电离辐射。射线穿透能力很小，在空气中也只能飞行几个厘米，但电离能力很强。射线穿透能力很小，在空气中也只能飞行几个厘米，但电离能力很强。第一节 原子与原子结构现在学习的是第31页，共97页4 衰变衰变 放射性原子核释放出放射性原子核释放出粒子的过程称为粒子的过程称为衰变。衰变。粒子是电子，粒子是电子，衰变后，原子核内核子数的变化：质子数增加一个，中衰变后，原子核内

22、核子数的变化：质子数增加一个，中子数减少一个，原子量不变。子数减少一个，原子量不变。-衰变衰变 +衰变衰变 粒子所形成的粒子所形成的射线也是一种电离辐射。射线也是一种电离辐射。射线是正电子流或负电子流射线是正电子流或负电子流,它穿透能力较大，可穿透几毫米厚的铝，但它穿透能力较大，可穿透几毫米厚的铝，但电离作用较弱。电离作用较弱。第一节 原子与原子结构现在学习的是第32页，共97页5 衰变衰变 放射性原子核释放出放射性原子核释放出光子的过程称为光子的过程称为衰变衰变(辐射辐射)。衰变通常是在衰变通常是在衰变和衰变和衰变过程中发生的。衰变过程中发生的。射线的释放不影响原子核的核子数，仅减少原子核的

23、能量。射线的释放不影响原子核的核子数，仅减少原子核的能量。并非每一个并非每一个衰变和衰变和衰变都释放衰变都释放光子。光子。射线是波长很短的电磁波，穿透物体的能力很强，甚至可以穿射线是波长很短的电磁波，穿透物体的能力很强，甚至可以穿透几个厘米厚的铅板，但电离作用很小透几个厘米厚的铅板，但电离作用很小。第一节 原子与原子结构现在学习的是第33页，共97页5 人工放射性人工放射性 用高能粒子轰击稳定原子用高能粒子轰击稳定原子核，使其变成不稳定的具核，使其变成不稳定的具有放射性的原子核，这些有放射性的原子核，这些原子核具有人工放射性。原子核具有人工放射性。钴钴60的典型衰变：的典型衰变：第一节 原子与

24、原子结构60Co T1/2=5.3年：1.17MeV：0.31MeV：1.33MeV现在学习的是第34页，共97页第二节第二节 射线的种类和性质射线的种类和性质 了解射线的各种性质及应用了解射线的各种性质及应用一、一、X射线和射线和射线的本质与性质射线的本质与性质1 本质：是电磁波本质：是电磁波 从科学的角度来说，电磁波是能量的一种，凡是能够释出从科学的角度来说，电磁波是能量的一种，凡是能够释出能量的物体，都会释出电磁波。能量的物体，都会释出电磁波。正像人们一直生活在正像人们一直生活在空气空气中中而而眼睛眼睛却看不见空气一样，人们也看不见无处不在的电磁波。电却看不见空气一样，人们也看不见无处不

25、在的电磁波。电磁波为横波。磁波为横波。现在学习的是第35页，共97页电磁波的磁场、电场及其行进方向三者互相垂直。振幅沿传播方电磁波的磁场、电场及其行进方向三者互相垂直。振幅沿传播方向的垂直方向作周期性交变（如图所示），其强度与距离的平向的垂直方向作周期性交变（如图所示），其强度与距离的平方成反比，波本身带动能量，任何位置之能量功率与振幅的平方成反比，波本身带动能量，任何位置之能量功率与振幅的平方成正比。方成正比。磁能随着电场与磁场的周期变化以电磁波的形式向空间传播出去，磁能随着电场与磁场的周期变化以电磁波的形式向空间传播出去，不需要介质也能向外传递能量不需要介质也能向外传递能量，这就是，这就是

26、一种辐射一种辐射。如。如太阳与地球之间的距离非常遥远，但在户外时，我们仍然能感受到太阳光的光与热。由于辐射强度随频率的减小而急剧下降，因此波长为几百千米（105米）的低频电磁波强度很弱，通常不为人们注意。X射线、射线、射线、可见光、无线电波、红外线都是电磁波。射线、可见光、无线电波、红外线都是电磁波。X射线和射线和射线是波长较短的电磁波。射线是波长较短的电磁波。第二节第二节 射线的种类和性质射线的种类和性质 现在学习的是第36页，共97页第二节第二节 射线的种类和性质射线的种类和性质 现在学习的是第37页，共97页了解波长：了解波长：无线电波无线电波 3000米米0.3毫米。毫米。红外线红外线

27、 0.3毫米毫米0.75微米。微米。可见光可见光 0.7微米微米0.4微米。微米。紫外线紫外线 0.4微米微米10毫微米毫微米X射线射线 100毫微米毫微米0.001毫微米毫微米射线射线 0.1毫微米毫微米0.0001毫微米毫微米高能射线高能射线 小于小于0.001毫微米毫微米传真传真（电视电视）用的波长是）用的波长是36米；米；雷达雷达用的波长更短，用的波长更短，3米到几毫米。米到几毫米。第二节第二节 射线的种类和性质射线的种类和性质 现在学习的是第38页，共97页第二节第二节 射线的种类和性质射线的种类和性质 2 波动关系：波动关系：（波长（波长），），C（光速），（光速），（频率）（频率

28、）3 波长单位：埃波长单位：埃=10-10 m=10-8 cm；纳米；纳米 nm=10-9 m。4 4 性质：性质：（1 1）不可见，在真空中以光速传播；）不可见，在真空中以光速传播；（2 2）不带电，不受电场和磁场的影响；）不带电，不受电场和磁场的影响；（3 3）具有某些光学特性：反射，折射（折射系数近）具有某些光学特性：反射，折射（折射系数近1 1），有干涉和衍射；），有干涉和衍射；（4 4）具有极大的能量，能穿透物体；）具有极大的能量，能穿透物体；（5 5）能与物质发生复杂的物理和化学作用：如电离作用、荧光作用、热）能与物质发生复杂的物理和化学作用：如电离作用、荧光作用、热作用和光化学作

29、用；作用和光化学作用；（6 6）能杀伤生物细胞，破坏生物组织，具有辐射生物效应。）能杀伤生物细胞，破坏生物组织，具有辐射生物效应。现在学习的是第39页，共97页 二二 X射线的产生及其特点射线的产生及其特点第二节第二节 射线的种类和性质射线的种类和性质 阳极阳极 高电压高电压 阴极阴极电子-+X X射线发生器射线发生器曝光记录设备曝光记录设备X射线产生示意图射线产生示意图辐射渗透试样辐射渗透试样X射线的产生：射线的产生：射线的产生：射线的产生：阴极灯丝通电加热阴极灯丝通电加热阴极灯丝通电加热阴极灯丝通电加热-放出电放出电放出电放出电子子子子-在高压下高速撞击阳在高压下高速撞击阳在高压下高速撞击

30、阳在高压下高速撞击阳极靶面极靶面极靶面极靶面-部分以部分以部分以部分以X X射线能射线能量形式辐射出来量形式辐射出来现在学习的是第40页，共97页 1 连续连续X射线（白色射线（白色X射线，多色射线，多色X射线）射线）X射线射线:射线束中包括射线束中包括-连续连续X射线和特征射线和特征X射线射线1产生机理：根据电动力学理论，作加速运动产生机理：根据电动力学理论，作加速运动（包括负加速运动）的带电粒子将产生电磁辐（包括负加速运动）的带电粒子将产生电磁辐射。射。X射线管内高速运动的电子与靶原子碰撞射线管内高速运动的电子与靶原子碰撞时，与原子核外库仑场作用，而产生电磁辐射，时，与原子核外库仑场作用，

31、而产生电磁辐射，称为韧致辐射称为韧致辐射(产生了产生了X射线）。射线）。这种辐射又由这种辐射又由于是电子急剧停速引起的所以又称停速辐射于是电子急剧停速引起的所以又称停速辐射（韧致辐射）。（韧致辐射）。第二节第二节 射线的种类和性质射线的种类和性质 现在学习的是第41页，共97页第二节第二节 射线的种类和性质射线的种类和性质 2 2 连续连续X X射线谱及最短波长：射线谱及最短波长：根据经典电动力学理论，韧致辐射的能量与停速时间根据经典电动力学理论，韧致辐射的能量与停速时间tt成反比成反比 E1/tE1/t t-t-连续变化，连续变化，E-E-连续变化，连续变化，-连续变化连续变化 minmin

32、的导出：电场能的导出：电场能 =电子动能电子动能=光子能光子能+消耗能消耗能,消耗能远小于光消耗能远小于光子能，故忽略消耗能，由此推导出最短波长如下：子能，故忽略消耗能，由此推导出最短波长如下：连续谱的最短波长连续谱的最短波长单位：单位：minmin：埃。：埃。U U：千伏。：千伏。例：例：U=200Kv,min=12.4/200=0.062 U=200Kv,min=12.4/200=0.062 埃埃 现在学习的是第42页，共97页第二节第二节 射线的种类和性质射线的种类和性质 连续谱中最大强度对应的波长连续谱中最大强度对应的波长不同管电压下钨靶连续不同管电压下钨靶连续X射线射线 现在学习的是

33、第43页，共97页第二节第二节 射线的种类和性质射线的种类和性质 3 连续连续X射线强度分布曲线及强度计算：射线强度分布曲线及强度计算：连续谱曲线极其复杂！连续谱曲线极其复杂！通过求面积积分导出总强度的公式：通过求面积积分导出总强度的公式：连续连续x 射线总强度射线总强度式中：式中：K-系数系数 1.1-1.410-6 Z-原子序数原子序数；i-管电流管电流；U-管电压管电压 影响强度的因素影响强度的因素 U、Z、i大家要了解并会运用这个公式，对于特定的射线机，其强度与管电压的大家要了解并会运用这个公式，对于特定的射线机，其强度与管电压的平方成正比。平方成正比。曝光量曝光量EIt也就是说曝光时

34、间与管电压的平方成反比。现举例说明，希也就是说曝光时间与管电压的平方成反比。现举例说明，希望大家能在实际工作中运用自如，望大家能在实际工作中运用自如，现在学习的是第44页，共97页第二节第二节 射线的种类和性质射线的种类和性质 管电压、管电流变化对管电压、管电流变化对X射线谱的影响射线谱的影响现在学习的是第45页，共97页例：某单位用X射线机透照一工件，在150KV的管电压下，曝光5分钟，得2.5的黑度值，其它透照参数不变，现将管电压提到180KV，要得到相同的黑度值(冲洗条件一样），其曝光时间应为多少分钟？解：由题意已知，U1150KVt1=5E1=E2(黑度相同）U2180KV求t2=？由

35、公式E=ItI=KZi U2 可推导出：可推导出：KZi U12t1=KZi U22t2t2=U12t1/U22=(150/180)25=3.5分钟答：180KV时的曝光时间应为3.5分钟。第二节第二节 射线的种类和性质射线的种类和性质 现在学习的是第46页，共97页第二节第二节 射线的种类和性质射线的种类和性质 4 连续连续X射线的效率（转换效率）：射线的效率（转换效率）：x 射线转换效率射线转换效率 影响转换效率的因素影响转换效率的因素 K、U、Z 例：例：Z=74；U=200；求；求=1.410-6 74200=2%现在学习的是第47页，共97页三三 标识标识X射线（特征射线（特征X射线

36、，线状射线，线状X射线，单色射线，单色X射射线）线）1 标识标识X射线产生机理射线产生机理 能量较大的电子入射到靶材料的原子中，与壳层电能量较大的电子入射到靶材料的原子中，与壳层电子碰撞，击出内电子，使原子处于激发态（吸收）子碰撞，击出内电子，使原子处于激发态（吸收）；激发态原子释放能量发射光子（辐射）。即发；激发态原子释放能量发射光子（辐射）。即发射标识射标识X射线。射线。第二节第二节 射线的种类和性质射线的种类和性质 现在学习的是第48页，共97页产生标识产生标识X射线的条件：射线的条件：管电压管电压某一临界值时，才能产生标识某一临界值时，才能产生标识X射线。射线。标识射线的波长是不连续的

37、。它取决于靶面的材标识射线的波长是不连续的。它取决于靶面的材料。它通常用于对材料的化学成分进行定性分料。它通常用于对材料的化学成分进行定性分析。在无损检测中，因强度低，几乎不起作用。析。在无损检测中，因强度低，几乎不起作用。例例：W 靶：靶：69.5KV 开始产生标识开始产生标识X射线；射线；Mo靶：靶：20KV 开始产生标识开始产生标识X射线；射线；第二节第二节 射线的种类和性质射线的种类和性质 现在学习的是第49页，共97页2 标识谱及其特征标识谱及其特征 标识标识X射线谱是叠加在连续谱上的单色谱。其线系为：射线谱是叠加在连续谱上的单色谱。其线系为：入射到入射到K层的发射层的发射K系标识系

38、标识X射线，射线，K K 入射到入射到L层的发射层的发射L系标识系标识X射线射线,L L.入射到入射到M层的发射层的发射M系标识系标识X射线射线,MM.第二节第二节 射线的种类和性质射线的种类和性质 现在学习的是第50页，共97页四四 连续连续X射线与标识射线与标识X射线的区别射线的区别 （1）产生机理不同产生机理不同.（2）能量与波谱不同能量与波谱不同.（3）强度不同强度不同.X射线管产生的射线管产生的X射线包括：连续射线包括：连续X射线和标射线和标识识X射线。射线。第二节第二节 射线的种类和性质射线的种类和性质 现在学习的是第51页，共97页五五 射线射线 1 产生原理产生原理 原子核的重

39、要性质原子核的重要性质-放射性放射性 放射性同位素产生放射性同位素产生或或衰变之后，若仍处于高衰变之后，若仍处于高能级的激发状态，必定要释放多余的能量回到低能级的激发状态，必定要释放多余的能量回到低能级的稳定状态（基态），这时原子核发射能级的稳定状态（基态），这时原子核发射射射线释放多余的能量，线释放多余的能量，其机理是核内能级之间的跃其机理是核内能级之间的跃迁产生的。迁产生的。第二节第二节 射线的种类和性质射线的种类和性质 现在学习的是第52页，共97页第二节第二节 射线的种类和性质射线的种类和性质 2 衰变规律与半衰期衰变规律与半衰期放射性同位素的衰变服从指数规律放射性同位素的衰变服从指数

40、规律:式中：式中：No-初始状态的放射性原子核数（或活度）；初始状态的放射性原子核数（或活度）；N 经过经过t 时间后的放射性原子核数（或活度）；时间后的放射性原子核数（或活度）；-衰变常数。衰变常数。并非每一次衰变都发射并非每一次衰变都发射射线。射线。放射性同位素的能量不随时间改变。放射性同位素的能量不随时间改变。现在学习的是第53页，共97页第二节第二节 射线的种类和性质射线的种类和性质 半衰期的定义：放射性同位素原子核数（或强度）衰变到一半时半衰期的定义：放射性同位素原子核数（或强度）衰变到一半时所需的时间称为该同位素的半衰期。记以所需的时间称为该同位素的半衰期。记以T1/2。例：例：C

41、o60 T1/2=5.3年年=0.693/5.3年年=0.130/年年衰变的简便计算公式衰变的简便计算公式现在学习的是第54页，共97页3 射线谱射线谱 -线状谱线状谱 Co60:2根；根；Ir192:24根；根；Cs137:1根；根；4 射线的能量射线的能量 能量决定穿透力能量决定穿透力 穿透力取决于源的种类和性质穿透力取决于源的种类和性质5 射线的强度射线的强度单位时间落到单位面积上的光子数单位时间落到单位面积上的光子数第二节第二节 射线的种类和性质射线的种类和性质 现在学习的是第55页，共97页6 X射线和射线和射线比较射线比较 相同点相同点:（1）都是电磁波，）都是电磁波，本质相同本质

42、相同；（2）都具有反射，折射等光学性质；）都具有反射，折射等光学性质；（3）都能使胶片感光；）都能使胶片感光；（4）都是电磁辐射能对人和生物造成危害；）都是电磁辐射能对人和生物造成危害；（5）穿过物体时具有相同的衰减规律）穿过物体时具有相同的衰减规律.不同点不同点:（1）产生方式不同产生方式不同；（2）能量变化不同：）能量变化不同：X-可控，可调，取决于管电压；可控，可调，取决于管电压；-不可控，不可不可控，不可调，取决于源的性质；调，取决于源的性质；（3）强度变化不同：）强度变化不同：X-可控，可调，取决于可控，可调，取决于U，i,Z；-随时间变化；随时间变化；（4）波谱形式不同。）波谱形式

43、不同。第二节第二节 射线的种类和性质射线的种类和性质 现在学习的是第56页，共97页7 工业探伤用的放射性同位素工业探伤用的放射性同位素常用常用源：源：Co60，Cs137,Ir192,Tm170.Se75 半衰期半衰期:Co60 5.3年，年，Cs137 33年年，Ir192 75天，天，Se75 120天天 制取方式制取方式:天然；人工天然；人工人工制取是利用中子轰击使其发生核反应。人工制取是利用中子轰击使其发生核反应。核反应不能逆转，不能恢复！核反应不能逆转，不能恢复！第二节第二节 射线的种类和性质射线的种类和性质 现在学习的是第57页，共97页思考题：测得Ir192源1m处的初始强度为

44、80Ci，问50天后，1m处的强度为多少Ci？注:Ir192半衰期为75天。第二节第二节 射线的种类和性质射线的种类和性质 现在学习的是第58页，共97页八八 射线的能量与强度射线的能量与强度 射线对物体的穿透和对胶片的感光，射线对物体的穿透和对胶片的感光，是其能量和强度的具体表现，因此透是其能量和强度的具体表现，因此透彻的理解能量与强度概念，是十分重彻的理解能量与强度概念，是十分重要的。要的。如红灯、黄灯代表不同波长如红灯、黄灯代表不同波长,即不同能量。而这即不同能量。而这些灯可以有些灯可以有5w,50w,500w,这代表强度这代表强度。第二节第二节 射线的种类和性质射线的种类和性质 现在学

45、习的是第59页，共97页能量强度数目能量射线的穿透能力底片的黑度x管电压源的种类现在学习的是第60页，共97页1 能量能量射线的穿透力取决于射线的能量射线的穿透力取决于射线的能量,犹如人说话一样，犹如人说话一样，说话声音大，所发出的能量高，声音就传导得说话声音大，所发出的能量高，声音就传导得更远。能量也称为线质；能量的单位：更远。能量也称为线质；能量的单位：ev或尔或尔格格 1ev=1.6x10-12 尔格。尔格。射线穿透物质后，能量是不变的，只有强度发射线穿透物质后，能量是不变的，只有强度发生变化（射线根数减少）。生变化（射线根数减少）。X射线（光子）能量的表达与计算射线（光子）能量的表达与

46、计算 E =h=hc /=12.4/E（与与min=12.4/U 有本质区别有本质区别）这里：这里：E的单位：的单位：Kev;的单位：埃。的单位：埃。第二节第二节 射线的种类和性质射线的种类和性质 现在学习的是第61页，共97页连续连续X射线的能量取决于管电压；射线的能量取决于管电压；标识标识X射线的能量达到临界电压后与管电压变化无射线的能量达到临界电压后与管电压变化无关；关；标识标识X射线的能量与靶材料有关；射线的能量与靶材料有关；射线的能量（穿透力）取决于源的种类和性质；射线的能量（穿透力）取决于源的种类和性质；60Co：1.17Mev 1.33Mev。137 Cs:0.66Mev192I

47、r:0.35Mev（实际上有（实际上有12组不同的能量）组不同的能量）平均能量平均能量 Co60:（1.17Mev+1.33Mev）/2=1.25Mev 当量能当量能：射线的穿透力相当于射线的穿透力相当于X射线同等穿透力所射线同等穿透力所对应的管电压值，称为当量能。对应的管电压值，称为当量能。第二节第二节 射线的种类和性质射线的种类和性质 现在学习的是第62页，共97页如何确定如何确定220KV射线的能量：射线的能量：先求先求:min=12.4/U=0.05636 埃埃再求再求:最短波长所对应的射线能量最短波长所对应的射线能量Emax=h/min=0.220 (Mev)即：即：220kv管电压

48、产生的管电压产生的X射线光子最大能射线光子最大能量量0.22Mev。第二节第二节 射线的种类和性质射线的种类和性质 现在学习的是第63页，共97页2 强度强度 射线对胶片的感光取决于它的强度。在日常生活中我们经常碰射线对胶片的感光取决于它的强度。在日常生活中我们经常碰到强度这一概念，但大家恐怕对强度这一概念的具体定义到强度这一概念，但大家恐怕对强度这一概念的具体定义或含意不一定了解准确。或含意不一定了解准确。力学性能力学性能中的强度，电流强度中的强度，电流强度（电流），电场强度，声强、压强，光强等都是强度，（电流），电场强度，声强、压强，光强等都是强度，均与面积密切相关，是单位面积存在或通过多

49、少的一个均与面积密切相关，是单位面积存在或通过多少的一个量度，是一个统计概念。就灯泡来说，一定瓦数的灯，量度，是一个统计概念。就灯泡来说，一定瓦数的灯，决定了它发出可见光的根数大小，靠近灯我们会感觉发决定了它发出可见光的根数大小，靠近灯我们会感觉发热，是因为我们在单位面积上接收的根数多。热，是因为我们在单位面积上接收的根数多。强度的测量主要用计数器的方法。强度的量度常用相对强强度的测量主要用计数器的方法。强度的量度常用相对强度，相对强度无量纲。绝对强度常用次度，相对强度无量纲。绝对强度常用次/秒秒 或或 伦琴。伦琴。第二节第二节 射线的种类和性质射线的种类和性质 现在学习的是第64页，共97页

50、连续连续X射线的强度射线的强度 I=KZiU2 射线的强度射线的强度射线的强度有二个不同的概念射线的强度有二个不同的概念（A）放射强度：（又称活度，活性）放射性同位素单位时间）放射强度：（又称活度，活性）放射性同位素单位时间产生衰变的次数称为放射强度。常用居里作为单位。产生衰变的次数称为放射强度。常用居里作为单位。1居居里（里（Ci)=3.71010 次次/秒秒（Bq)放射强度随时间的改变而改变，其变化规律为：放射强度随时间的改变而改变，其变化规律为：I=Ioe-t 比活度：每克放射性物质的放射强度称为比活度，单位：比活度：每克放射性物质的放射强度称为比活度，单位：居里居里/克。克。第二节第二