射线答案

1.X射线和射线有哪些不同点？答：X射线和γ射线都属电磁波范畴，两者最主要的不同点是产生方式不同。X射线是高速电子撞击金属产生的，γ射线是放射性同位素从原子核中发出的。其他不同点包括：X射线是连续能谱，γ射线是线状能谱；X射线能量取决于加速电子的电压，γ射线能量取决于放射性同位素种类；X射线强度随管电压的平方和管电流而变，γ射线强度随时间的推移按指数规律减弱。2.产生X射线需要哪些条件？答：产生X射线应具备五个条件：（1）发射电子。将灯丝通电加热到白炽状态，使其原子外围电子离开原子。在灯丝周围产生小的“电子云”，这种用热电流分离电子的方法叫热电子发射。（2）电子聚焦。用钼圈中罩形阴极围绕灯丝，并将其与负电位接通。由于电子带负电，会与它发生相互排斥作用，其结果是电子被聚成一束。（3）加速电子。在灯丝与阳极间加很高的电压，使电子在从阴极飞向阳极过程中获得很高速度。（4）高真空度。阴阳极之间必须保持高真空度，使电子不受气体分子阻挡而降低能量，同时保证灯丝不被氧化烧毁。（5）高速电子被突然遏止。采用金属作阳极靶，使电子与靶碰撞急剧减速，电子动能转换为热能和X射线。3.X射线机发出的X射线为什么具有连续波长？答：施加于X射线管两端的高压是脉动直流电压，由于电压不断变化，到达阳极的电子速度各不相同，只有少数电子经过最高电压的加速。而电子与阳极靶的碰撞情况也各不相同，少数电子经过一次碰撞，运动即被阻止，能量全部转换为X射线。波长最短的部分射线就属这种情况。大部分电子与靶要进行多次碰撞，速度逐渐降低，直至为0，碰撞过程中转换的X射线波长各不相同，有长有短，所以X射线管发出的X射线束波长呈连续分布。4.试述光电效应的机理和特点。答：当电子与物质原子中的束缚电子相互作用时，光子把全部能量转移给一个束缚电子，使之脱离轨道，发射出去，而光子本身消失，这一过程称为光电效应。光电效应发射出去的电子叫光电子。发生光电效应的必要条件是光子能量大于电子结合能。遵照能量守恒定律，光子部分能量消耗于光电子脱离原子束缚所需的电离能（电子在原子中的结合能），其余能量作为光电子的动能。自由电子不能吸收光子能量成为电子，这是因为在光电过程中，除光子和光电子外，还必须有第三者——原子核参加，才能满足能量守恒，所以光电效应只能发生在原子的内层轨道电子上，电子在原子中束缚越紧，发生光电效应几率越大，大约80%的光电吸收发生在紧靠核的K层电子上。5.试述康普顿效应的机理和特点。答：光子与电子发生非弹性碰撞，光子的一部分能量转移给电子，使电子沿与光子入射方向成一定角度飞去，称作反冲电子，光子自身能量减小，波长变长，运动方向改变，这一过程称作康普顿效应。康普顿效应总是发生在自由电子或受原子束缚最松的外层电子上，入射光子的能量由反冲电子和散射光子两者之间分配，电子反冲角Ψ在0°－90°之间变化，光子散射角在0°－180°之间变化，散射角θ越大，光子的能量损失也就越大。6.什么叫电子对效应？电子对效应产生条件是什么？答：当高能光子从原子核旁经过时，在核库仑场的作用下，光子转化为一个正电和一个负电子，自身消失，这一过程称为电子对效应。根据能量守恒定律，只有当入射光子能量hv大于2moC2,即hv＞1.02MeV才能发生电子对效应，入射光子的部分能量转变为正负电子对的静止质量（1.02MeV），其余就作为电子的动能。电子对效应之所以需要原子核库仑场参与作用，是为了满足能量守恒。7.试叙述射线与物质相互作用导致强度减弱，四种效应各起了多少作用？答：四种效应（即光电效应，康普顿效应，电子对效应，瑞利散射）的发生几率与入射光子能量及物质原子序数有关。一般说来，对低能量射线和原子序数高的物质，光电效应占优势，对高能量射线和原子序数高的物质，电子对效应占优势，瑞利散射的影响大大低于上述三个效应。在钢铁中，当光子能量在10KeV时，光电效应占优势，随着光子能量的增大，光电效应比率逐渐减小，康普顿效应比率逐渐增大，在稍过100KeV后两者相等，此时瑞利散射趋于最大，但其发生率也不到10%，1MeV附近射线的衰减基本上都是康普顿效应造成的；电子对效应自1.02MeV以后开始发生，并随能量的增大发生几率逐渐增加，在10MeV附近，电子对效应与康普顿效应作用大致相等；超过10MeV以后，电子对效应对射线强度衰减起主要作用。8.解释“窄束”和“宽束”，“单色”和“多色”的含义。：射线束通过狭缝后照射到物体上，贯穿物体后又经狭缝准直后到达探测器，这种射线称作窄束射线，由于狭缝的作用，到达探测器的只有一次透射线，各种散射线均被狭阻挡。所以氢强度不受散射线影响的射线称为窄束射线。把强度受散射线影响的射线称为“宽束”射线。X射线的“色”的概念是从可见光中的颜色和波长的关系引伸而来，把单一波长的射线称为“单色射线”，把波长混合的射线称为“多色射线”，把连续波长的射线称为“白色射线”。9.窄束单色射线在物质中的衰减规律怎样表示？宽束连续射线在物质中的衰减规律又怎样表示？答：射线穿透物质时，其强度按指数规律衰减。对窄束单色射线，其强度衰减公式为：TeIIo（1）式中：I：透射线强度；Io：入射线强度；μ：线衰减系数；T：穿透厚度对于连续X射线，在穿透物质过程中线质会逐渐硬化，线衰减系数μ是个变量，在此情况下可用平均衰减系数代替。所以，连续射线的强度衰减公式为：TμoeII（2）对宽束射线，必须考虑散射的影响，透过物质的射线强度I包括一次透射线Ip和散射线Is两个部分，令散射比n=Is/Ip，宽束射线强度衰减公式推导如下：)1()1(TneInIIIoSP（3）综合（2）（3）式，宽束连续射线的强度衰减公式为n)(1eIITμo10.什么叫放射性同位素的半衰期？它在检测中有哪些应用？答：放射性同位素衰变掉原有核数的一半，也就是说源的放射强度减少到原来一半所需的时间，答为半衰期，用符号T1/2表示。射线检测中，通过半衰期，可以了解放射性同位素的稳定性，放射源可使用时间的长短，计算源的剩余强度，确定曝光时间。11.什么叫半价层？它在检测中有哪些应用？答：使入射射线强度减少一半的吸收物质的厚度称作半价层，用符号T1/2表示。射线检测中，通常利用半价层来评价射线的穿透力，表示X射线的有效能量，标定X射线标准源。12.射线胶片有哪些特性参数？哪几项在特性曲线上表示出来？如何表示？答：射线胶片的特性参数主要有：感光度（S），梯度（G），灰雾度（Do），宽容度（L），颗粒度（Gr）。其中前四项可以特性曲线上定量表示出来。感光度S=1/E梯G=tga（平均梯度)lg/(lg212EEG）灰雾度Do：曲线与纵座标交点值宽容度L=lgE2－lgE113.什么是影响射线照相影象质量的三要素？答：影响射线质量的三个要素是：对比度、清晰度、颗粒度。射线照相对比度定义为底片影象中相邻区域的黑度差。射线照相清晰度定义为胶片影象中不同梯度区域分界线的宽度。用来定量描述清晰度的是“不清晰度”射线照相清晰度对视觉产生影响的底片影象黑度的不均匀程度。14.什么叫主因对比度？什么叫胶片对比度？它们与射线照相对比度的关系如何？答：由于不同区域射线强度存在差异所产生的对比度称为主因对比度，其数学表达式为：ΔI/L=（μΔT）/（1+n）式中：I：透过试件达胶片的射线强度；ΔI：局部区域射线强度增量；μ：射线的吸收系数；ΔT：局部区域透射厚度差；n：散射比。由上式可以看出，主因对比度取决于透照厚度差、射线的质以及散射比。胶片对比度就是胶片梯度，用胶片平均反差系数定量表示，数学式为：G=ΔD/ΔlgE式中：G：胶片平均反差系数；ΔD：底片黑度差；ΔlgE：曝光量对数值的量。影响胶片对比度的因素有：胶片类型，底片黑度，显影条件。射线照相底片对比度是主因对比度和胶片对比度的综合结果，主因对比度是构成底片对比度的根本因素,胶片对比度可以看作是主因对比度的放大系数。15．何谓固有不清晰度？答：当射线穿过胶片时，会在乳剂层中激发出电子，这些电子具有一定动能，会向各个方向飞散，并能使途经的卤化银晶体感光，其结果是得试件轮廓或缺陷在底片上的影象产生一个黑度过渡区，造成影象模糊，这个过渡区称为固有不清晰度Ui。16．固有不清晰度大小与哪些因素有关？答：固有不清晰度Ui值受以下因素影响：（1）射线的质。透照射线的光子能量越高，激发的电子在乳剂层中的行程就越长，固有不清晰度也就越大。（2）增感屏。据文献报道：在中低能量射线照相中，使用铅增感屏的底片的固有不清晰度大于不使用铅增感屏的底片；增感屏厚度增加也会引起固有不清晰度增大；在γ射线和高能量X射线照相中，使用铜屏、钽屏、钨屏、钢屏的固有不清晰度均小于铅屏。（3）屏——片贴紧程度。透照时，如暗盒内增感屏和胶片贴合不紧，会使固有不清晰度增大。为改善屏——片贴合情况，提出使用一种真空暗盒。固有不清晰度与胶片的类型和粒度无关，与暗室处理条件无关。17.何谓几何不清晰度？其主要影响因素有哪些？答：由于射线源具有一定尺寸。所以照相时工件轮廓或缺陷边缘都会在底片上产生半影。这个半影宽度便是几何不清晰度Ug，Ug的最大值Ugmax发生在远离胶片的工件表面。Ug的计算式：Ug=dfb/（F－b）；Ugmax=dfL2/L1式中：df：射源尺寸；F：焦距；b：缺陷至胶片距离；L1：焦点至工件表面距离；L2：工件表面至胶片距离。由以上公式可知，Ug值与射源尺寸和缺陷位置或工件表面至胶片距离成正比，与射源至工件表面距离成反比。18.用源在外的透照方式比源在内透照方式更有利于内壁表面裂纹的检出，这一说法是否正确，为什么？答：采用源在外的透照方式比源在内的透照方式更有利于内壁表面裂纹的检出，这一说法是正确的，在试验和实际工作中均已得到验证，从理论上分析也是有道理的。源在内透照时，胶片贴在工件表面，由几何不清晰度公式Ug＝df·b/F(F－b)可知，裂纹影象存在一定的几何不清晰度，此外，由于裂纹的开口尺寸W大大小于焦点尺寸df，几何修正系数σ大大小于1，照相几何条件（焦距F，缺陷到胶片距离b）会对裂纹影象对比度产生影响，使对比度下降，从而使缺陷检出率降低。而当源在外透照时，胶片贴在工件内表面，此时胶片与内表面裂纹的距离b值最小，裂纹影象的几何不清晰度最小，对比度也最高，所以缺陷检出率高。19.何谓曝光因子？何谓平方反比定律？答：曝光因子是一个用来确定曝光参数的物理量，其形式为：对同一台X射线机或同一个放射同位素来说，只要曝光因子值不变，照相的曝光量也就不变，摄得底片黑度必然相同。对射线强度、时间和距离三个参数，如果实际透照时需要改变一个或两个参数，便可用曝光因子计算其他参数，从而保证照相曝光量不变。平方反比定律是指射线强度与距离的平方成反比的规律，其数学式为：21221//IIFF原理是：近似认为射源是一个点，在其照射方向上任意立体角内取任意垂直截面，单位时间内通过的光量子总数是不变的，但是由于截面积与到射源的距离的平方成正比，所以单位面积的光量子密度，即射线强度与距离的平方成反比。20.试述散射线的实际来源和分类。答：受射线照射的各种物体都会成为散射源，但强度最大，对探伤质量影响最大的散射源是试件本身。散射线一般按散射方向分类，来自胶片暗盒正面（射源方向）的散射称为“前散射”或“正向散射”，来自胶片暗盒后面的散射称为“背散射”。来自侧面的由试件周围向试件背后或试件中较薄部位向较厚部位的散射称作“边蚀散射”。21.常用控制散射线的方法有哪些。答：（1）使用铅箔增感屏，吸收部分前散射线和背散射线。（2）暗盒后衬铅板，进一步减少背散射。（3）使用铅罩和铅光阑，限制照射范围，减少散射源。（4）采用铅遮板或钡泥屏蔽试件边缘，减少“边蚀”效应。（5）用流质吸收剂或金属粉末对形状不规则及厚度差较大的试件进行厚度补偿，以减少较薄部分散射线对较厚部分的影响。（6）采用滤板去除射线中线质较软的部分，减小“边蚀”效应。（7）减小或去除焊缝余高，降低焊缝部位散射比。22.X射线线质的选择需要考虑哪些因素？答：（1）适用的射线能量范围主