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1、射线检测 重要的无损检测技术第11讲：射线检测技术（2）1射线照像检测技术射线照像检测技术nX X射线射线和和射线射线的性质的性质在真空中以光速沿直线传播，不受电磁场影响在真空中以光速沿直线传播，不受电磁场影响。X X 射线人眼不可见，能够穿透不透明的物体，波长射线人眼不可见，能够穿透不透明的物体，波长较短的较短的硬硬射线（光子能量大）穿透物体能力强。射线（光子能量大）穿透物体能力强。射入物体时将与物质发生复杂的物理或化学作用，射入物体时将与物质发生复杂的物理或化学作用，如：使物质原子发生电离，使某些物质发出荧光，如：使物质原子发生电离，使某些物质发出荧光，使某些物质产生光化学反应。使某些物质
2、产生光化学反应。具有辐射生物效应，能够杀伤生物细胞，损害生物具有辐射生物效应，能够杀伤生物细胞，损害生物组织，危及生物器官正常功能。组织，危及生物器官正常功能。2射线照像检测技术射线照像检测技术n射线检测的基本原理射线检测的基本原理IIDIS，IIDISID,ID：透射的一次射线强度透射的一次射线强度IS,IS：透射的散射射线强度透射的散射射线强度由于由于TT，故故IS IS因此有：因此有：I ID ID3射线照像检测技术射线照像检测技术n射线检测的基本原理射线检测的基本原理n当当T是是缺陷时，设其线衰减系数缺陷时，设其线衰减系数为为u，则则nI/I称为称为“物体对比度物体对比度”4射线照像检
3、测技术射线照像检测技术n射线检测的基本原理射线检测的基本原理n射线对缺陷的检测能力与以下因素有关射线对缺陷的检测能力与以下因素有关：缺陷在透射方向上的尺寸缺陷在透射方向上的尺寸其线衰减系数与物体线衰减系数的差别其线衰减系数与物体线衰减系数的差别散射线的控制情况有关。散射线的控制情况有关。5射线照像检测技术射线照像检测技术n射线照像的影像质量射线照像的影像质量n影响射线照像影像的因素：影响射线照像影像的因素：对比度 D：边界的黑度差称为该影像的对比度。不清晰度U：从一个黑度区域到另一个黑度的缓慢变化区的宽度，它造成了影像边界的扩展。颗粒度D：黑度不均匀变化的统计平均值。6射线照像检测技术射线照像
4、检测技术n对比度 D是影像和背景的黑度差，决定了射线透照方向可识别的细节尺寸。n不清晰度U是影像的扩展宽度，决定了在垂直于射线透照方向上可识别的细节尺寸。n颗粒度D是影像黑度的不均匀性，决定了影像可显示的最小细节尺寸。7射线照像检测技术射线照像检测技术n对比度的计算公式：单色、窄束情况：宽束情况：8射线照像检测技术射线照像检测技术n对于一个特定的射线，如何提高对比度：使缺陷在透照方向具有最大的厚度差采用低能量射线透照，提高衰减系数减少到达胶片的散射线采用优质胶片9射线照像检测技术射线照像检测技术n不清晰度U主要包括：几何不清晰度Ug和胶片固有不清晰度Ui。n焦点尺寸导致几何不清晰度Ug。n焦点
5、尺寸小，焦距大、工件薄，则不清晰度小。10射线照像检测技术射线照像检测技术n胶片固有不清晰度Ui是由入射到胶片的射线，在乳剂层激发出二次电子的散射产生的。射线的能量越高，Ui越大。11射线照像检测技术射线照像检测技术n射线照相的灵敏度：射线照片记录细节或缺陷的能力，它在一定程度上综合了影像质量的三个基本因素。相对灵敏度：可识别的最小尺寸和透射厚度的比值。绝对灵敏度：可识别的最小尺寸n灵敏度的测定采用像质计12射线照像检测技术射线照像检测技术n射线照像的基本透照布置如图所示。n基本原则是使透照区的透照厚度小，主要考虑如下内容：射线源、工件、胶片的相对位置。射线中心束的方向。有效透照区。13射线照
6、像检测技术射线照像检测技术n有效透照区：一次透照的有效范围，在此范围内：黑度处于规定的范围照像灵敏度符合规定。n透照厚度的控制：透照厚度比KTT处于规定的范围。14射线照像检测技术射线照像检测技术n基本透照参数的选择：射线能量焦距曝光量n较低的射线能量，较大的焦距和较大的曝光时间，可以获得高质量的照片。15射线照像检测技术射线照像检测技术n射线能量对于X射线：射线管的电压对于伽马探伤：伽马射线的能量n射线能量的选择：能量高，衰减系数小，固有不清晰度增加。满足要求时，选择较低的射线能量。一般而言，伽马射线的检验灵敏度低于X射线，但在某些场合（球罐环缝检验）采用伽马射线可以实现全景曝光，提高效率。
7、16射线照像检测技术射线照像检测技术n焦距的选择n在实际工作中，常用诺模图确定最小焦距如果，D=2mm，T=15mm查图得：f=180mm17射线照像检测技术射线照像检测技术n曝光量的选择n对于X射线：n对于伽马射线：n曝光量必须达到一定值才能显示细节缺陷18射线照像检测技术射线照像检测技术n某一点的射线强度与该点到源的距离的平方成反比。n只要保证射线强度与曝光时间的乘积相等，则得到底片的黑度相同。即：n射线强度和曝光时间具有同等的作用，可以互换（互易性）19射线照像检测技术射线照像检测技术n曝光曲线：在一定条件下，绘制的透照参数（射线能量、焦距、曝光量）与透照厚度之间的关系曲线。20射线照像
8、检测技术射线照像检测技术n曝光参数计算例采用固定X射线机透照一铸件，焦距为700mm、管电流为8mA时，曝光时间为3min。当采用1000mm焦距，管电流12mA时，曝光时间是多少？21射线照相法的特点射线照相法的特点nx 射线胶片照相检测法的特点是可直观地检测工件内部缺陷。nx 光底片图像的空间分辨率和对比度都较高，检测结果准确可靠，可用于缺陷分析和作为质量凭证存档。n这种方法目前主要用于重要结构和工件特殊位置的质量检测，如螺旋焊缝钢管管端焊缝缺陷检测。22辐射防护辐射防护n射线的射线的电离电离作用作用射线直接或间接的作用可引起物质电离的辐射称为电离辐射。辐射分为：电离辐射和非电离辐射。直接
9、致电离射线：电子、质子、粒子、射线等带电粒子X射线，伽马射线属于非直接致电离辐射。23辐射防护辐射防护n射线的射线的电离电离作用：作用：射线照射气体时，呈中性的气体分子吸收了射线的能量而放射出电子，成为正离子。n被电离的气体分子与射线剂量成正比，利用这个作用可以测量照射剂量。n描述辐射的物理量：照射量、吸收剂量、剂量当量。24辐射防护辐射防护n照射量：描述X射线、射线使空气产生电离能力的物理量。单位体积空气内产生的电荷量。XdQ/dm(单位库仑千克)n照射量的专用单位是伦琴：标准状态下，使每立方厘米的空气产生一个静电单位电量的照射剂量 1伦琴。1R2.58x10-4C/kg。n照射量的定义只针
10、对X射线和射线，不适合其它辐射，只针对空气，不适合其它物质。25辐射防护辐射防护n吸收剂量：各种物质吸收电离辐射能量的情况。电离辐射授予某一体积元中物质的平均能量与该体积元中物质的质量之比。n吸收剂量的单位是：戈瑞，1Gy1Jkg。n吸收剂量的专用单位是：拉德，1Gy100radn吸收剂量适合于各种电离辐射和各种物质，但同样的辐射照射不同的物质时，吸收剂量不同。n吸收剂量率：单位时间吸收的剂量。26辐射防护辐射防护n剂量当量：不同类型的电离辐射、不同的照射条件，对于生物体的辐射损伤，即使在相同的吸收剂量下也是不同的。为此引入了剂量当量的概念。剂量当量：吸收剂量D与辐射品质因数Q和修正因子N之积
11、。HDQN，单位是希沃特（Sv），专用单位是雷姆：1Sv=100rem27辐射防护辐射防护n辐射生物效应：辐射作用于生物体时，由于电离作用将造成生物体的细胞、组织、器官等的损伤，引起病理反应。n四个阶段：物理变化阶段、物理化学变化阶段、化学变化阶段、生物变化阶段。n分类：躯体效应和遗传效应近期效应和远期效应随机性效应和非随机性效应28随机性效应：剂量越大，发生的概率就越大非随机性效应：存在剂量阈值29辐射防护辐射防护n辐射损伤：电离辐射产生的各种生物效应对人体的危害和损伤。n慢性损伤和急性损伤。n慢性损伤：长时间受到超过容许水平的低剂量照射时，在受照数年后出现的辐射生物效应。主要是：白血病、癌
12、症、再生不良性贫血、寿命缩短等。n急性损伤：大剂量辐射引起的损伤（下页表）30辐射防护辐射防护n外辐射防护方法：主要从辐照时间、辐照距离、屏蔽三个方面来控制。n时间控制：剂量剂量率时间n距离控制：照射剂量与该点与射源距离的平方成反比。n屏蔽控制：增加屏蔽将大大减少照射的剂量。31辐射防护辐射防护n辐射防护的主要规定n个人检测全身的剂量值，任何一年不应大于50mSv，连续5年的平均值不应大于20mSv。n场所检测：X射线操作现场控制区指吸收剂量率（空气比释动能率）大于40Gy/h的区域。管理区是大于4Gy/h的区域。对于射线，控制区指吸收剂量率大于40Gy/h的区域。管理区是大于2.5Gy/h的
13、区域。32射线检测射线检测作业作业 参考习题（一）写出射线照相法探伤所用的三种射线的名称，其中哪一种与其他两种在本质上有明显的差异？管电流一定，提高管电压时，所发生的连续 x 射线的线质（变硬了/不变/变软了）。这时，连续 x 射线强度与管电压（成正比/的平方大致成正比）。管电压一定，管电流加大时，所发生的连续 x 射线的线质（变硬了/不变/变软了）。这时，连续 x 射线强度与管电流（成正比/的平方大致成正比）。33 参考习题（二）将靶极金属改为原子序数较大的元素，而管电压和管电流不变时，所发生的 x 射线的线质是（变硬了/不变/变软了）。在这里连续 x 射线强度与原子序数（成正比/成反比）。
14、单色射线的穿透率 I/Io 是由穿透物体的厚度 h 和衰减系数决定的，写出它们的关系式。根据 x 射线胶片特性曲线的斜率可以知道（感光度 /对比度/粒度性能）。34 参考习题（三）x 射线穿透相同厚度的物体时，衰减系数愈大，则穿透率 I/Io 愈（大/小）。x 射线的波长愈（长/短），则愈大。穿透物质的原子序数愈（大/小），则愈大。穿透物质的密度愈（高/低），则愈大。对相同物体，易于透过的 x 射线比难于透过的 x 射线其线质（硬/软）。硬 x 射线比软 x 射线的波长（长/短），衰减系数（大/小），半价层（厚/薄）。35 参考习题（四）在分别含有气孔、钨粒和夹渣的钢的 x 射线底片上，比它们周围其他地方看起来较黑的是（气孔/钨粒/夹渣）。胶片特性曲线的斜率（大/小），则底片上缺陷图像的对比度就高。散射线对穿透射线的比率（大/小），则底片上缺陷图像的对比度较高。要使底片的缺陷图像清晰，则 x 射线管的焦点要（大/小），被检物与焦点间的距离要（长 /短），被检物与胶片间的距离要（长 /短）。36