【文章內容簡介】 波長還短， 因此，其 穿透能力更強 ! 射線的性質 (1)不可見，直線傳播 — 具有 隱蔽性 和 指向性 ； (2)不帶電，因而不受電磁場影響 — 電中性 ； (3)能穿透物質 ,但有衰減 — 具有 穿透性 和 衰減性 ； (4)能與某些物質 產生光化作用 ，使熒光物質發(fā)光；可使膠片感光 — 可成像 ； (5)能 使某些氣體電離 — 即產生 電離輻射 ； (6)與光波一樣 ， 有反射、折射、干涉現象 ； (7)能產生 生物效應 ，傷害和 殺死生物細胞 — 對人體有害 。 射線的產生 射線的性質， 有利 、 有弊 ，應該科學地加以利用 和 防范 ！射線學就是研究如何利用與防范射線的科學。下面介紹 產生 x射線 的主要設備 : (1） x光管 基本組成 ： ? 陰極部件 ：燈絲（鎢絲） —— 發(fā)射電子 ； 陰極罩 —— 聚焦電子 。 ? 陽極部件 ：陽極靶 —— 接收電子 ； 冷卻介質 —— 散熱 作用。 ? 真空管 —— 玻璃 或 金屬陶瓷 制作的 真空外罩 。 (2)X射線管及其工作原理 ～ u 15～ 500kv 高壓電源 － ＋ 高壓電纜 陽極靶 電子流 玻殼管 陰極罩 燈絲 X射線 (3) X射線的產生過程表述 ? 首先，對 燈絲 通電 預熱 ,產生 電子熱發(fā)射 ,形成 電子云 ；（大約 20分鐘左右） ? 然后，對陰極和陽極施加高壓電（幾百kv）， 形成 高壓電場 ， 加速電子 ，并使其 定向運動 ； ? 被加速的 電子最終撞擊到陽極靶上 ，將其高速運動的 動能 轉化為 熱能 和 X射線 。 (4)幾點說明 ① 高速運動電子的能量， 絕大多數轉換為熱能 ，轉化為 X射線的能量比率 僅占 1％ 左右；因此陽極靶 必須散熱和冷卻 ；這個問題應該由 X射線管的設計人員解決。 ②產生 X射線的強度 與 管電流 成正比，與 管電壓 的 平方 成正比，與 陽極靶材料 的 原子序數成正比 。因此，恰當選擇管電流、管電壓和陽極靶材料至關重要。 換言之， X射線的強度 可由 管電流 和管電壓 靈活調節(jié) ！ ③ 常用的 陽極靶 材料為 鎢 。它具有 高原子序數 和 高熔點 。 ④ X射線的強度的分布規(guī)律： 在 垂直電子束的方向 上 最強 ；在平行電子束的方向上最弱。這就是說， X射線的強度在空間的分布是 不均勻的 ，而且具有一定的 擴散角 ，并 不是 平行光 ！ 了解這一點，對應用也很重要（后面在象質計 的 布置 時將提到）。 γ射線的產生 ? γ射線 是由 放射性同位素 的原子核 衰變 過程 伴隨產生的 。 ? 常用于射線探傷的放射性同位素主要有： 鈷 60、 銥 19 銫 137/134等。 ? γ射線的特點： ①強度高于 X射線， 穿透力強 ，適合 厚板透視 ； ②強度 無法直接調節(jié) ，射線長期存在， 防護更要注意！ ③可實現 周向輻射 ，透視 效率高 。 γ射線的半衰期 同位素 半衰期 射線能量 應用條件 鈷 60 高 300 mm 以下 鋼制件 銥 192 75177。 3天 較弱 60mm 以下 鋼制件 銫 137 33177。 2年 較弱 60mm 以下 鋼制件 射線檢測的基本原理 射線在物質中的 衰減定律 ? 射線在穿透物質的同時也會發(fā)生衰減現象。其發(fā)生衰減的根本原因有兩點： 散射 和 吸收 。 ? 其衰減規(guī)律成負指數規(guī)律： Iδ= I0 e－ μδ （ 31） 式中， I0— 射線的初始強度； Iδ— 射線的透射強度； δ— 工件的厚度； μ— 線衰減系數。 線衰減系數 μ ? 線衰減系數 μ—— 入射光子在物質中 穿行單位距 離 時，與物質 發(fā)生相互作用 的 幾率。 ? 不同材料 具有 不同的衰減系數 。 ? 一般規(guī)律是： μ＝ f (λ,ρ,z ) ，且與三者 成正比 。 其中 : λ— 射線的波長； ρ — 材料密度； z — 原子序數； 射線檢測的基本原理 射線檢測主要是利用它的 指向性 、 穿透性 、 衰 減性 等幾個基本性質。具體分析（參考下圖）： （ 1） 無缺陷區(qū) 的射線透射強度： Iδ=I0e － μδ 衰減定律 A B X I0 Iδ δ μ μx δ =A+X+B X — 缺陷厚度； A — 缺陷上部厚度； B — 缺陷下部厚度； I x （ 2） 有缺陷區(qū) 的射線透射強度： Ix = I0e － μA e－ μˊ X e－ μB = I0e － μAe － μB e－ μX eμX e－ μˊ X = I0e － μδ e－ （ μˊ － μ)X = Iδ e－ （ μˊ － μ)X (32) 顯然有： Ix / Iδ = e－ （ μˊ － μ)X (33) 討論與結論 ① 當 μ’ μ時， Ix Iδ；比如，鋼中的氣孔、夾渣就屬于這種； ②當 μ’ μ時， Ix Iδ；比如，鋼中的夾鎢、夾銅就屬于這種； ③當 μ’＝ μ或 x很小時， Ix ≈Iδ；幾乎差異，缺陷則得不到顯示！ ? 這就是射線檢測的基本應用原理 ! X射線照相法檢測技術 x射線照相法檢測原理 依據射線檢測的基本原理，將射線透射工件后的 潛影 以膠片形式接收 ，再經 顯影、定影 后，就可從 射線底片 上得到了工件內在的 質量信息 。這就是 x射線照相法檢測原理。 膠片 X射線照相法檢測技術 (1)合格底片 的 評價指標 （ 參考 GB332387） ①象質等級的規(guī)定： A 級， AB級， B級。 B級為最高級 。 適用結構 ： A 級，適用 一般結構 ； AB級，適用 壓力容器 ； B級，適用 極重要的結構 ， 如 核設施 。 ② 與 象質等級 相關的 兩個重要技術指標 ： 黑度 —— 射線底片的黑化程度。 定義式： D =lg(I0 / I) 式中： I0 —— 原始入射光強； I —— 透射光強； D —— 底片黑度 。最佳值 D= 合格底片黑度范圍 （ 參考 GB332387） : A 級： ～ AB級： ～ B級： ～ 靈敏度 絕對靈敏度 —— 射線底片上 發(fā)現最小缺陷 的 能力 。 相對靈敏度 —— 射線底片上發(fā)現的最小缺 陷尺寸與工件的透照厚度 之比 (%). 相對靈敏度表達式： K= (X/δ) 100% 強調 : K值越小 ,靈敏度越高 ! 相對靈敏度的具體運用： ? 象質計 /透度計 —— 金屬絲型象質計 （ GB561885） . 作用： 人工缺陷 ，理解為“ 臥底 ”。 ? 使用說明： 將 16根線徑不同的金屬絲 (線徑 ) 編成序號： 1～ 16； 分成三組： 1～ 7。6～ 12。10～ 16 象質指數 Z＝ 線號 1～ 16 象質指數 Z值 越高 ,靈敏度 越高 ! 金屬絲型象質計 ? 第一組象質計示例 : 7~1 GB561885 一定厚度范圍工件的底片，達到相應象質等級要求的 最低的象質指數 Z，即等于達到了相對靈敏度的要求。 應用方法 象質計在焊接接頭的擺放要求 ① 射線 源一側 的工件 上表面 ； ② 跨越焊縫 ， 靠近邊緣 （膠片長度 1/4處）； ③ 選對組別 ， 細絲在外 。 基本思想： 就是使象質計處于 較惡劣條件 下透照，從而使獲得的 底片質量 更 有說服力 。 象質計的擺放圖示 ? 圖例 L/2 L/4 1— 7 焊接試板 象質計 （ 2）透照參數選擇 ①膠片選擇：國產 天津 Ⅲ 型 膠片。 ②增感屏選擇： 增感屏種類 ： 金屬增感屏 、 熒光增感屏 、 金屬熒光增感屏； 鋼制件 —— 選擇 鉛箔增感屏。 增感屏的作用 ： 濾波 作用； 增感 作用。 ③ 曝光條件的選擇 四個 主要參數： 管電壓 U、 管電流 I、 曝光時間 t、 焦距 f。 它們均從不同角度 影響 x射線作用于膠片 上的感光強度，進而得到不同的 底片黑度 。 一個合成參數： 曝光量 — 管電流 I與曝光時間 t的乘積。 曝光曲線 —— 選擇曝光參數的 工具 ！ 曝光曲線的使用示意圖 ? X射線機控制箱面板上的曝光曲線使用： δ δ 0 U/kv 150 注意： 不同材料 的 曝光曲線是不同的！ 制作依據： 黑度達到 相同標準 。 ④ 透照距離 的選擇 最小透照距離 Fmin的確定： 首先分析 —— 平面幾何相似三角形原理 ： 板厚 δ、 焦點直徑 d、 幾何不清晰度 ug與最小透照距離 Fmin的關系。 綜合考慮 ： F一般取 400～ 700 mm。 基本規(guī)律： F ， ug ； 射線強度 ！ 下面分析幾何關系。 F與 ug的關系分析 ? 根據幾何相似原理，有 ug / d = h / (F－ h) 所以 ， ug＝ dh / (F－ h) ug max = dδ/ (F－ δ) 顯然， F↗ , ug max↘ . 故有， Fmin = dδ/ ug max ＋ δ d F h ug ⑤ 透照方式選擇 選擇射線與工件的 相對位置關系 。 因工件情況不同、發(fā)現缺陷種類不同而 采用不同的透照方式。 平板對接焊縫 ： 垂直 透照、 傾斜 透照； 大直徑筒節(jié) 環(huán)縫 、 縱縫 ： 內透 法、 外透 法； 管子對接環(huán)縫 ： 雙壁雙影 法、 雙壁