射線檢測(cè)的物理基礎(chǔ)(修改)

1、射線檢測(cè)射線檢測(cè)(RT)射線照相法檢測(cè)（用膠片作為射線照相法檢測(cè)（用膠片作為記錄媒介）記錄媒介）透照法透照法 X射線照相檢測(cè)原理示意圖 工工件件缺缺陷陷膠膠片片增增感感屏屏暗暗合合射射線線源源缺缺陷陷影影象象底底片片 拍出一張合格的片子拍出一張合格的片子對(duì)底片質(zhì)量的主要要求可分為四個(gè)方面：對(duì)底片質(zhì)量的主要要求可分為四個(gè)方面：理論上n射線照相靈敏度應(yīng)達(dá)到規(guī)定的要求；射線照相靈敏度應(yīng)達(dá)到規(guī)定的要求；n黑度應(yīng)處于規(guī)定的范圍；黑度應(yīng)處于規(guī)定的范圍；n標(biāo)記系應(yīng)符合有關(guān)的規(guī)定；標(biāo)記系應(yīng)符合有關(guān)的規(guī)定；n表（外）觀質(zhì)量應(yīng)滿足規(guī)定的要求表（外）觀質(zhì)量應(yīng)滿足規(guī)定的要求。影響射線照相靈敏度影響射線照相靈敏度S S

2、的三大要素的三大要素射線照相對(duì)比度射線照相對(duì)比度DD（缺陷影像與其周圍（缺陷影像與其周圍背景的黑度差）；背景的黑度差）；射線照相不清晰度射線照相不清晰度UgUg（影像輪廓邊緣黑度（影像輪廓邊緣黑度過渡區(qū)的寬度）；過渡區(qū)的寬度）；射線照相顆粒度射線照相顆粒度D D（影像黑度的不均勻程（影像黑度的不均勻程度）度）影響黑度影響黑度D D的要素的要素 D=f(It;) D=f(It;)射線的產(chǎn)生:X 射線的傳播：射線的衰減：2iZVKIiTeII02RKrAI21FI 怎樣拍出一張合格的片子（工藝上）怎樣拍出一張合格的片子（工藝上）1、設(shè)備器材：射線機(jī)、膠片、增感屏、設(shè)備器材：射線機(jī)、膠片、增感屏、像

3、質(zhì)計(jì)、鉛字、洗片藥液等；像質(zhì)計(jì)、鉛字、洗片藥液等；2、透照布置：外透內(nèi)透、單壁雙壁、透照布置：外透內(nèi)透、單壁雙壁、單影雙影；單影雙影；3、透照參數(shù)：管電壓、曝光量（時(shí)、透照參數(shù)：管電壓、曝光量（時(shí)間）、焦距；間）、焦距；4、輔助措施：如屏蔽散射線措施等、輔助措施：如屏蔽散射線措施等射線檢測(cè)射線檢測(cè)(RT)第一章第一章 射線檢測(cè)的物理基礎(chǔ)射線檢測(cè)的物理基礎(chǔ) 第一節(jié) 原子與原子結(jié)構(gòu) 學(xué)習(xí)原子和原子核結(jié)構(gòu)理論學(xué)習(xí)原子和原子核結(jié)構(gòu)理論 了解射線產(chǎn)生的機(jī)理了解射線產(chǎn)生的機(jī)理一、一、 原子原子 1 元素與原子的概念元素與原子的概念: 定義：定義： 元素元素所有這些自然界的物體不論形態(tài)如何所有這些自然界的物

4、體不論形態(tài)如何,功能如何功能如何,它它們都是由一些最簡(jiǎn)單、最基本的物質(zhì)，即元素構(gòu)成。們都是由一些最簡(jiǎn)單、最基本的物質(zhì)，即元素構(gòu)成。 天然存在90多種，人工制造10多種 原子組成單質(zhì)和化合物分子的最小微粒，由原子核和原子組成單質(zhì)和化合物分子的最小微粒，由原子核和核外電子構(gòu)成。核外電子構(gòu)成。 世界上一切物質(zhì)都是由元素構(gòu)成的，原子是元素的具體存在，是體現(xiàn)元素性質(zhì)的最小微粒。第一節(jié)第一節(jié) 原子與原子結(jié)構(gòu)原子與原子結(jié)構(gòu) 2 原子的構(gòu)成原子的構(gòu)成: 原子是由原子核和核外電子所構(gòu)成。原子是由原子核和核外電子所構(gòu)成。 電子圍繞原子核作隨機(jī)運(yùn)動(dòng)，相同能量的電子在相電子圍繞原子核作隨機(jī)運(yùn)動(dòng)，相同能量的電子在相同的

5、運(yùn)動(dòng)層同的運(yùn)動(dòng)層(即軌道即軌道)上出現(xiàn)，有的人說是作行星運(yùn)上出現(xiàn)，有的人說是作行星運(yùn)動(dòng)，實(shí)質(zhì)上是不準(zhǔn)確的，因?yàn)樾行沁\(yùn)動(dòng)，是由引動(dòng)，實(shí)質(zhì)上是不準(zhǔn)確的，因?yàn)樾行沁\(yùn)動(dòng)，是由引力場(chǎng)維持的，而電子與原子核之間是由電場(chǎng)維持力場(chǎng)維持的，而電子與原子核之間是由電場(chǎng)維持的，其本質(zhì)是不同的；電子在一定軌道上繞核運(yùn)的，其本質(zhì)是不同的；電子在一定軌道上繞核運(yùn)動(dòng)。動(dòng)。原子是有質(zhì)量、有尺寸的一種粒子。原子是有質(zhì)量、有尺寸的一種粒子。 構(gòu)成原子構(gòu)成原子的微粒的微粒電電 子子原原 子子 核核質(zhì)質(zhì) 子子中中 子子電性和電量電性和電量質(zhì)量質(zhì)量/kg相對(duì)質(zhì)量相對(duì)質(zhì)量構(gòu)成原子的粒子及其性質(zhì)構(gòu)成原子的粒子及其性質(zhì)1個(gè)電子帶個(gè)電子帶1個(gè)

6、單位負(fù)電個(gè)單位負(fù)電荷荷1個(gè)質(zhì)子帶個(gè)質(zhì)子帶1個(gè)單位正電個(gè)單位正電荷荷不顯電性不顯電性9.10910-311.67310-271.67510-271/18361.0071.008第一節(jié)第一節(jié) 原子與原子結(jié)構(gòu)原子與原子結(jié)構(gòu) （1）質(zhì)量：幾乎集中在原子核內(nèi)，核的密度非）質(zhì)量：幾乎集中在原子核內(nèi)，核的密度非常大！如果：把核集中在常大！如果：把核集中在 1cm3 的體積內(nèi)，那的體積內(nèi)，那么：這么：這1cm3 3 的體積內(nèi)核的總重量為的體積內(nèi)核的總重量為 108噸！噸！ （2）大小：原子半徑）大?。涸影霃?10-8 cm 數(shù)量級(jí)。數(shù)量級(jí)。 原子原子核半徑核半徑 10-13cm 數(shù)量級(jí)。如果：核的半徑為數(shù)量

7、級(jí)。如果：核的半徑為 1cm ，則原子半徑約為，則原子半徑約為1km 即即10-8 / 10-13= 100000 倍倍 第一節(jié)第一節(jié) 原子與原子結(jié)構(gòu)原子與原子結(jié)構(gòu) （3）電荷：原子核帶正電；電子帶負(fù)電；原子為中）電荷：原子核帶正電；電子帶負(fù)電；原子為中性。性。（4）構(gòu)成：原子核（質(zhì)子）構(gòu)成：原子核（質(zhì)子 + 中子）中子）+電子電子 數(shù)量關(guān)系：質(zhì)量數(shù)數(shù)量關(guān)系：質(zhì)量數(shù) = 質(zhì)子數(shù)質(zhì)子數(shù) + 中子數(shù)中子數(shù)A = Z + N 質(zhì)子數(shù)質(zhì)子數(shù)Z=核的正電荷數(shù)核的正電荷數(shù)=電子數(shù)電子數(shù)=原子序數(shù)原子序數(shù) 例：例： Co60 60 = 27 + 33Co60273 原子結(jié)構(gòu)理論原子結(jié)構(gòu)理論第一節(jié) 原子與原子

8、結(jié)構(gòu) 原子結(jié)構(gòu)模型的演變玻爾理論玻爾理論（玻爾模型）（玻爾模型） 20世紀(jì)初二種不同的原子結(jié)構(gòu)模型世紀(jì)初二種不同的原子結(jié)構(gòu)模型 1903年：湯姆森假設(shè)：核子與電子在原子內(nèi)均勻年：湯姆森假設(shè)：核子與電子在原子內(nèi)均勻分布分布1911年：盧瑟福模型：行星分布年：盧瑟福模型：行星分布 散射實(shí)驗(yàn)否定了湯姆森假設(shè)肯定了盧瑟福模型散射實(shí)驗(yàn)否定了湯姆森假設(shè)肯定了盧瑟福模型 盧瑟福模型不完善，盧瑟福模型不完善，1913年玻爾提出了完善的年玻爾提出了完善的原子結(jié)構(gòu)模型原子結(jié)構(gòu)模型 -玻爾模型玻爾模型. 玻爾理論（玻爾玻爾理論（玻爾模型）的要點(diǎn)：模型）的要點(diǎn)：第一節(jié) 原子與原子結(jié)構(gòu) 第一節(jié) 原子與原子結(jié)構(gòu) 電子層電

9、子層(軌道）軌道）:核外電子運(yùn)動(dòng)的特定區(qū)域核外電子運(yùn)動(dòng)的特定區(qū)域.（1）原子只能存在一些不連續(xù)的穩(wěn)定狀態(tài)，這些）原子只能存在一些不連續(xù)的穩(wěn)定狀態(tài)，這些穩(wěn)定狀態(tài)各有一定的能量穩(wěn)定狀態(tài)各有一定的能量E1、E2、E3.En。處于穩(wěn)定狀態(tài)中運(yùn)動(dòng)的電子雖然有加速度，但不處于穩(wěn)定狀態(tài)中運(yùn)動(dòng)的電子雖然有加速度，但不發(fā)生能量輻射。能量的改變，由于吸收或放射輻發(fā)生能量輻射。能量的改變，由于吸收或放射輻射的結(jié)果或由于碰撞的結(jié)果。射的結(jié)果或由于碰撞的結(jié)果。（2）原子從一個(gè)能量為）原子從一個(gè)能量為En的穩(wěn)定狀態(tài)過度到能量的穩(wěn)定狀態(tài)過度到能量為為Em的穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，它發(fā)射（或吸收）單色的的穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，它發(fā)射（或吸收）單色

10、的輻射，其頻率輻射，其頻率決定于下列關(guān)系式（稱為玻爾頻決定于下列關(guān)系式（稱為玻爾頻率條件）：率條件）： En、Em分別為較高、較低能級(jí)的能量值。穩(wěn)定分別為較高、較低能級(jí)的能量值。穩(wěn)定狀態(tài)的改變（或能量的改變）是不連續(xù)的。狀態(tài)的改變（或能量的改變）是不連續(xù)的。第一節(jié) 原子與原子結(jié)構(gòu) E = En Em = h 4 玻爾理論中的幾個(gè)概念：玻爾理論中的幾個(gè)概念： 基態(tài)：原子處于最低能量的狀態(tài)稱為基態(tài)，是穩(wěn)基態(tài)：原子處于最低能量的狀態(tài)稱為基態(tài)，是穩(wěn)定狀態(tài)；定狀態(tài)； 激發(fā)態(tài)：電子獲得能量從低能級(jí)軌道進(jìn)入高能級(jí)激發(fā)態(tài)：電子獲得能量從低能級(jí)軌道進(jìn)入高能級(jí)軌道，該過程稱為激發(fā)；此時(shí)原子處于高能量狀軌道，該過程

11、稱為激發(fā)；此時(shí)原子處于高能量狀態(tài)，稱為激發(fā)態(tài)，激發(fā)態(tài)是不穩(wěn)定的狀態(tài)；態(tài)，稱為激發(fā)態(tài)，激發(fā)態(tài)是不穩(wěn)定的狀態(tài)； 原子的狀態(tài)特性：任何不穩(wěn)定狀態(tài)的原子必將自原子的狀態(tài)特性：任何不穩(wěn)定狀態(tài)的原子必將自動(dòng)的回到穩(wěn)定狀態(tài)即回到基態(tài)；該過程將釋放出動(dòng)的回到穩(wěn)定狀態(tài)即回到基態(tài)；該過程將釋放出能量，即產(chǎn)生輻射。釋放能量的過程可以一次回能量，即產(chǎn)生輻射。釋放能量的過程可以一次回到基態(tài)，也可以逐次回到基態(tài)；到基態(tài)，也可以逐次回到基態(tài)；第一節(jié) 原子與原子結(jié)構(gòu) 第一節(jié) 原子與原子結(jié)構(gòu) 躍遷：電子從一個(gè)軌道向另一個(gè)軌道的運(yùn)動(dòng)，稱躍遷：電子從一個(gè)軌道向另一個(gè)軌道的運(yùn)動(dòng)，稱為躍遷（包括從低到高；或從高到低的運(yùn)動(dòng)）；為躍遷（包

12、括從低到高；或從高到低的運(yùn)動(dòng)）； 能級(jí)：用平行線表示核外電子所處的能量級(jí)別能級(jí)：用平行線表示核外電子所處的能量級(jí)別稱為能級(jí)，外殼層能級(jí)最高，但外殼層上的電子稱為能級(jí)，外殼層能級(jí)最高，但外殼層上的電子結(jié)合能最低。結(jié)合能最低。 氫原子的能級(jí)圖第一節(jié) 原子與原子結(jié)構(gòu)二二 、 原子核原子核1 原子核的結(jié)構(gòu)原子核的結(jié)構(gòu) 精確的結(jié)構(gòu)模型至今尚未建立精確的結(jié)構(gòu)模型至今尚未建立 多種模型并存的狀態(tài)：殼層模型，液滴模型多種模型并存的狀態(tài)：殼層模型，液滴模型.、2 原子核的構(gòu)成原子核的構(gòu)成 均勻分布均勻分布 不同數(shù)量的質(zhì)子和不同數(shù)量的中子構(gòu)成不同性質(zhì)（元不同數(shù)量的質(zhì)子和不同數(shù)量的中子構(gòu)成不同性質(zhì)（元素）的原子核素

13、）的原子核 原子的原子量原子的原子量A代表該原子的原子核的質(zhì)子和中子的代表該原子的原子核的質(zhì)子和中子的總和總和: A = Z + N 第一節(jié) 原子與原子結(jié)構(gòu)3 原子核的電荷原子核的電荷 正電荷正電荷=原子序數(shù)原子序數(shù) Z4 原子核的半徑原子核的半徑 10-13-10-12 cm5 原子核的質(zhì)量原子核的質(zhì)量 原子核的質(zhì)量原子核的質(zhì)量 電子的質(zhì)量電子的質(zhì)量;原子的質(zhì)量原子的質(zhì)量 原子核的質(zhì)量原子核的質(zhì)量 原子核的總質(zhì)量總是小于它的組成部分的質(zhì)量和，主要是原子核的總質(zhì)量總是小于它的組成部分的質(zhì)量和，主要是因?yàn)榻Y(jié)合能的存在消耗一部分質(zhì)量當(dāng)量，由質(zhì)能公式可算因?yàn)榻Y(jié)合能的存在消耗一部分質(zhì)量當(dāng)量，由質(zhì)能公式

14、可算出結(jié)合能的大小。出結(jié)合能的大小。 6 核的穩(wěn)定性核的穩(wěn)定性 核的穩(wěn)定性取決于質(zhì)子與中子數(shù)量的組合核的穩(wěn)定性取決于質(zhì)子與中子數(shù)量的組合 質(zhì)子與中子數(shù)量：質(zhì)子與中子數(shù)量： 2、8、20、28、50、82、126最穩(wěn)定。 第一節(jié) 原子與原子結(jié)構(gòu)E = mc2 7 核內(nèi)的幾種作用力核內(nèi)的幾種作用力 庫(kù)侖力庫(kù)侖力 核力：存在于質(zhì)子和中子間，是核穩(wěn)定性的重要因素核力：存在于質(zhì)子和中子間，是核穩(wěn)定性的重要因素核力的性質(zhì)：核力的性質(zhì)：（1）核力與電荷無關(guān)；）核力與電荷無關(guān)；（2）核力是短程力；）核力是短程力；（3）核力）核力 100倍庫(kù)侖力，是強(qiáng)相互作用力；倍庫(kù)侖力，是強(qiáng)相互作用力；（4）核力促成核子的二

15、種結(jié)合形式）核力促成核子的二種結(jié)合形式成對(duì)結(jié)合：成對(duì)結(jié)合： 質(zhì)子質(zhì)子 + 中子中子對(duì)對(duì)結(jié)合：對(duì)對(duì)結(jié)合： 一對(duì)質(zhì)子一對(duì)質(zhì)子 +一對(duì)中子一對(duì)中子 第一節(jié) 原子與原子結(jié)構(gòu)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）定義：具有相同核電荷的一類原子稱為元素。）定義：具有相同核電荷的一類原子稱為元素。例如：只有一個(gè)核電荷數(shù)的原子稱為氫元素，所有八個(gè)核例如：只有一個(gè)核電荷數(shù)的原子稱為氫元素，所有八個(gè)核電荷數(shù)的原子稱為氧元素。電荷數(shù)的原子稱為氧元素。（2）元素符號(hào)）元素符號(hào): 表示某種元素的一個(gè)符號(hào)，如表示某種元素的一個(gè)符號(hào)，如H、O、Co（鈷）、（鈷）、Cs（銫）、（銫）、Ir（

16、銥）、（銥）、Se（硒）、（硒）、Tm（銩）、（銩）、Yb（鐿）等（鐿）等A：原子量（原子質(zhì)量數(shù)）。：原子量（原子質(zhì)量數(shù)）。Z：原子序數(shù)：原子在元素周期表中的排列序號(hào)。原子核所：原子序數(shù)：原子在元素周期表中的排列序號(hào)。原子核所帶的正電荷數(shù)。帶的正電荷數(shù)。第一節(jié) 原子與原子結(jié)構(gòu)2 核素：具有一定數(shù)目的質(zhì)子和一定數(shù)目的中子的一種原子。核素：具有一定數(shù)目的質(zhì)子和一定數(shù)目的中子的一種原子。如如1H(H)、2H(D)、3H(T)就各為一種核素。就各為一種核素。氕氕pi 氘氘do 氚氚chun 3 同位素同位素同一元素的不同核素之間互稱同位素。同一元素的不同核素之間互稱同位素。 如：如：H11，H12，H

17、13 4 元素周期律元素周期律 1869門捷列夫發(fā)現(xiàn)元素周期律。門捷列夫發(fā)現(xiàn)元素周期律。 自然定律自然定律: 玻爾理論對(duì)元素周期律的科學(xué)解釋。玻爾理論對(duì)元素周期律的科學(xué)解釋。元素周期律揭示了：元素的性質(zhì)是隨著元素原子序數(shù)的增元素周期律揭示了：元素的性質(zhì)是隨著元素原子序數(shù)的增加而呈現(xiàn)出周期性的變化，這一變化的原因是它們的原加而呈現(xiàn)出周期性的變化，這一變化的原因是它們的原子結(jié)構(gòu)隨著原子序數(shù)的增加而呈現(xiàn)周期變化的規(guī)律。子結(jié)構(gòu)隨著原子序數(shù)的增加而呈現(xiàn)周期變化的規(guī)律。 第一節(jié) 原子與原子結(jié)構(gòu)四、四、 放射性衰變放射性衰變 原子核的重要性質(zhì)原子核的重要性質(zhì)放射性放射性1 核的穩(wěn)定性概念核的穩(wěn)定性概念 處于

18、基態(tài)的原子核穩(wěn)定性的。處于基態(tài)的原子核穩(wěn)定性的。 處于激發(fā)態(tài)的原子核是不穩(wěn)定的?？偸峭ㄟ^衰變釋放能量，處于激發(fā)態(tài)的原子核是不穩(wěn)定的。總是通過衰變釋放能量，變成另一種核素回歸到基態(tài)。變成另一種核素回歸到基態(tài)。衰變的定義：放射性元素放射出粒子后變成另一種元素的衰變的定義：放射性元素放射出粒子后變成另一種元素的現(xiàn)象。也叫蛻變。不穩(wěn)定現(xiàn)象。也叫蛻變。不穩(wěn)定(即具有放射性即具有放射性)的原子核在放的原子核在放射出粒子及能量后可變得較為穩(wěn)定，這個(gè)過程稱為衰變射出粒子及能量后可變得較為穩(wěn)定，這個(gè)過程稱為衰變(Radioactive decay)。這些粒子或。這些粒子或 能量能量(后者以電磁波后者以電磁波方式

19、射出方式射出) 統(tǒng)稱輻射統(tǒng)稱輻射(radiation)。由不穩(wěn)定原子核發(fā)射。由不穩(wěn)定原子核發(fā)射出來的輻射可以是出來的輻射可以是粒子、粒子、粒子、粒子、射線或中子。射線或中子。 衰變方式分自然衰變與人工衰變。衰變方式分自然衰變與人工衰變。 衰變模式有衰變模式有衰變、衰變、衰變、衰變、衰變。衰變。 第一節(jié) 原子與原子結(jié)構(gòu)第一節(jié) 原子與原子結(jié)構(gòu)中子射線射線射線間接電離輻射質(zhì)子射線射線陰極射線直接電離輻射紅外線輻射微波輻射非電離輻射輻射X輻射：射線由輻射：射線由射線源向外發(fā)射線源向外發(fā)射的過程。射的過程。帶電離子帶電離子貫穿物質(zhì)的本領(lǐng)較差貫穿物質(zhì)的本領(lǐng)較差射線射線、質(zhì)子射線、中子射線、粒子輻射：射線射

20、線、電磁輻射輻射X:2 射線和輻射射線和輻射不帶電離子不帶電離子電中性電中性貫穿物質(zhì)的本領(lǐng)較強(qiáng)貫穿物質(zhì)的本領(lǐng)較強(qiáng)廣泛用于無損檢測(cè)廣泛用于無損檢測(cè)3 3 衰變衰變 放射性原子核釋放出放射性原子核釋放出粒子的過程稱為粒子的過程稱為衰變。衰變。 衰變后，原子核內(nèi)核子數(shù)的變化：衰變后，原子核內(nèi)核子數(shù)的變化：粒子是氦的原子核（粒子是氦的原子核（He） 核內(nèi)：核內(nèi)：2個(gè)質(zhì)子，個(gè)質(zhì)子，2個(gè)中子。個(gè)中子。一次一次衰變：質(zhì)子數(shù)減少二個(gè)，中子數(shù)減少二個(gè)，原子量減少衰變：質(zhì)子數(shù)減少二個(gè)，中子數(shù)減少二個(gè)，原子量減少4。 粒子所形成的粒子所形成的射線是一種電離輻射射線是一種電離輻射。 射線穿透能力很小，在空氣中也只能飛

21、行幾個(gè)厘米，但電離能力很強(qiáng)。射線穿透能力很小，在空氣中也只能飛行幾個(gè)厘米，但電離能力很強(qiáng)。 第一節(jié) 原子與原子結(jié)構(gòu)HeYX424A2ZAZ4 衰變衰變 放射性原子核釋放出放射性原子核釋放出粒子的過程稱為粒子的過程稱為衰變。衰變。 粒子是電子，粒子是電子，衰變后，原子核內(nèi)核子數(shù)的變化：質(zhì)子數(shù)增加一個(gè)，衰變后，原子核內(nèi)核子數(shù)的變化：質(zhì)子數(shù)增加一個(gè)，中子數(shù)減少一個(gè)，原子量不變。中子數(shù)減少一個(gè)，原子量不變。 -衰變衰變 +衰變衰變 粒子所形成的粒子所形成的射線也是一種電離輻射。射線也是一種電離輻射。 射線是正電子流或負(fù)電子流射線是正電子流或負(fù)電子流,它穿透能力較大，可穿透幾毫米厚的鋁，它穿透能力較大，

22、可穿透幾毫米厚的鋁，但電離作用較弱。但電離作用較弱。 -A1ZAZeYX第一節(jié) 原子與原子結(jié)構(gòu)eYXA1ZAZ5 衰變衰變 放射性原子核釋放出放射性原子核釋放出光子的過程稱為光子的過程稱為衰變衰變(輻射輻射)。 衰變通常是在衰變通常是在衰變和衰變和衰變過程中發(fā)生的。衰變過程中發(fā)生的。 射線的釋放不影響原子核的核子數(shù)，僅減少原子核的能量。射線的釋放不影響原子核的核子數(shù)，僅減少原子核的能量。 并非每一個(gè)并非每一個(gè)衰變和衰變和衰變都釋放衰變都釋放光子。光子。 射線是波長(zhǎng)很短的電磁波，穿透物體的能力很強(qiáng)，甚至可射線是波長(zhǎng)很短的電磁波，穿透物體的能力很強(qiáng)，甚至可以穿透幾個(gè)厘米厚的鉛板，但電離作用很小以穿

23、透幾個(gè)厘米厚的鉛板，但電離作用很小。 第一節(jié) 原子與原子結(jié)構(gòu)5 人工放射性人工放射性 用高能粒子轟擊穩(wěn)定原用高能粒子轟擊穩(wěn)定原子核，使其變成不穩(wěn)定子核，使其變成不穩(wěn)定的具有放射性的原子核，的具有放射性的原子核，這些原子核具有人工放這些原子核具有人工放射性。射性。 鈷鈷60的典型衰變：的典型衰變：第一節(jié) 原子與原子結(jié)構(gòu)60Co T1/2=5.3年：1.17MeV：0.31MeV：1.33MeVNiCoConCo6028-602760275927第二節(jié)第二節(jié) 射線的種類和性質(zhì)射線的種類和性質(zhì) 了解射線的各種性質(zhì)及應(yīng)用了解射線的各種性質(zhì)及應(yīng)用一、一、 X射線和射線和射線的本質(zhì)與性質(zhì)射線的本質(zhì)與性質(zhì)1

24、 本質(zhì)：是電磁波本質(zhì)：是電磁波 從科學(xué)的角度來說，電磁波是能量的一種，凡是能從科學(xué)的角度來說，電磁波是能量的一種，凡是能夠釋出能量的物體，都會(huì)釋出電磁波。夠釋出能量的物體，都會(huì)釋出電磁波。 正像人們一直生正像人們一直生活在活在空氣空氣中而中而眼睛眼睛卻看不見空氣一樣，人們也看不見無卻看不見空氣一樣，人們也看不見無處不在的電磁波。電磁波為橫波。處不在的電磁波。電磁波為橫波。電磁波的磁場(chǎng)、電場(chǎng)及其行進(jìn)方向三者互相垂直。振幅沿傳電磁波的磁場(chǎng)、電場(chǎng)及其行進(jìn)方向三者互相垂直。振幅沿傳播方向的垂直方向作周期性交變（如圖所示），其強(qiáng)度與播方向的垂直方向作周期性交變（如圖所示），其強(qiáng)度與距離的平方成反比，波本

25、身帶動(dòng)能量，任何位置之能量功距離的平方成反比，波本身帶動(dòng)能量，任何位置之能量功率與振幅的平方成正比。率與振幅的平方成正比。磁能隨著電場(chǎng)與磁場(chǎng)的周期變化以電磁波的形式向空間傳播磁能隨著電場(chǎng)與磁場(chǎng)的周期變化以電磁波的形式向空間傳播出去，出去，不需要介質(zhì)也能向外傳遞能量不需要介質(zhì)也能向外傳遞能量，這就是，這就是一種輻射一種輻射。如如太陽(yáng)與地球之間的距離非常遙遠(yuǎn)，但在戶外時(shí)，我們?nèi)匀荒芨惺艿教?yáng)光的光與熱。由于輻射強(qiáng)度隨頻率的減小而急劇下降，因此波長(zhǎng)為幾百千米（105米）的低頻電磁波強(qiáng)度很弱，通常不為人們注意。 X射線、射線、射線、可見光、無線電波、紅外線都是電磁波。射線、可見光、無線電波、紅外線都是

26、電磁波。 X射線和射線和射線是波長(zhǎng)較短的電磁波。射線是波長(zhǎng)較短的電磁波。第二節(jié)第二節(jié) 射線的種類和性質(zhì)射線的種類和性質(zhì) 第二節(jié)第二節(jié) 射線的種類和性質(zhì)射線的種類和性質(zhì) )m01 (-9了解波長(zhǎng)：了解波長(zhǎng)：無線電波無線電波 3000米米0.3毫米。毫米。紅外線紅外線 0.3毫米毫米0.75微米。微米?？梢姽饪梢姽?0.7微米微米0.4微米。微米。紫外線紫外線 0.4微米微米10毫微米毫微米X射線射線 100毫微米毫微米0.001毫微米毫微米射線射線 0.1毫微米毫微米0.0001毫微米毫微米高能射線高能射線 小于小于0.001毫微米毫微米傳真?zhèn)髡妫娨曤娨暎┯玫牟ㄩL(zhǎng)是）用的波長(zhǎng)是36米；米；雷達(dá)

27、雷達(dá)用的波長(zhǎng)更短，用的波長(zhǎng)更短，3米到幾毫米。米到幾毫米。第二節(jié)第二節(jié) 射線的種類和性質(zhì)射線的種類和性質(zhì) 第二節(jié)第二節(jié) 射線的種類和性質(zhì)射線的種類和性質(zhì) 2 波動(dòng)關(guān)系：波動(dòng)關(guān)系：（波長(zhǎng)（波長(zhǎng)），），C（光速），（光速），（頻率）（頻率） 3 波長(zhǎng)單位：埃波長(zhǎng)單位：埃 =10-10 m =10-8 cm ；納米；納米 nm=10-9 m。 4 4 性質(zhì)：性質(zhì)： （1 1）不可見，在真空中以光速傳播；）不可見，在真空中以光速傳播； （2 2）不帶電，不受電場(chǎng)和磁場(chǎng)的影響；）不帶電，不受電場(chǎng)和磁場(chǎng)的影響；（3 3）具有某些光學(xué)特性：反射，折射（折射系數(shù)近）具有某些光學(xué)特性：反射，折射（折射系數(shù)近1

28、1），有干涉和衍），有干涉和衍射；射； （4 4）具有極大的能量，能穿透物體；）具有極大的能量，能穿透物體； （5 5）能與物質(zhì)發(fā)生復(fù)雜的物理和化學(xué)作用：如電離作用、熒光作用、）能與物質(zhì)發(fā)生復(fù)雜的物理和化學(xué)作用：如電離作用、熒光作用、熱作用和光化學(xué)作用；熱作用和光化學(xué)作用；（6 6）能殺傷生物細(xì)胞，破壞生物組織，具有輻射生物效應(yīng)。）能殺傷生物細(xì)胞，破壞生物組織，具有輻射生物效應(yīng)。c 二二 X射線的產(chǎn)生及其特點(diǎn)射線的產(chǎn)生及其特點(diǎn)第二節(jié)第二節(jié) 射線的種類和性質(zhì)射線的種類和性質(zhì) 陽(yáng)極陽(yáng)極 高電壓高電壓 陰極陰極電子-+X X射線發(fā)生器射線發(fā)生器曝光記錄設(shè)備曝光記錄設(shè)備X射線產(chǎn)生示意圖射線產(chǎn)生示意圖輻

29、射滲透試樣輻射滲透試樣 1 連續(xù)連續(xù)X射線（白色射線（白色X射線，多色射線，多色X射線）射線） X射線射線: 射線束中包括射線束中包括- 連續(xù)連續(xù)X射線和特征射線和特征X射線射線產(chǎn)生機(jī)理：根據(jù)電動(dòng)力學(xué)理論，作加速運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生機(jī)理：根據(jù)電動(dòng)力學(xué)理論，作加速運(yùn)動(dòng)（包括負(fù)加速運(yùn)動(dòng)）的帶電粒子將產(chǎn)生電磁輻（包括負(fù)加速運(yùn)動(dòng)）的帶電粒子將產(chǎn)生電磁輻射。射。X射線管內(nèi)高速運(yùn)動(dòng)的電子與靶原子碰撞射線管內(nèi)高速運(yùn)動(dòng)的電子與靶原子碰撞時(shí)，與原子核外庫(kù)侖場(chǎng)作用，而產(chǎn)生電磁輻射，時(shí)，與原子核外庫(kù)侖場(chǎng)作用，而產(chǎn)生電磁輻射，稱為韌致輻射稱為韌致輻射(產(chǎn)生了產(chǎn)生了X射線）。射線）。這種輻射又由這種輻射又由于是電子急劇停速引起的所

30、以又稱停速輻射于是電子急劇停速引起的所以又稱停速輻射（韌致輻射）。（韌致輻射）。第二節(jié)第二節(jié) 射線的種類和性質(zhì)射線的種類和性質(zhì) 第二節(jié)第二節(jié) 射線的種類和性質(zhì)射線的種類和性質(zhì) 2 2 連續(xù)連續(xù)X X射線譜及最短波長(zhǎng)：射線譜及最短波長(zhǎng)： 根據(jù)經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)理論，韌致輻射的能量與停速時(shí)間根據(jù)經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)理論，韌致輻射的能量與停速時(shí)間tt成反成反比比 E1/tE1/t t- t-連續(xù)變化，連續(xù)變化，E-E-連續(xù)變化，連續(xù)變化， -連續(xù)變化連續(xù)變化 minmin的導(dǎo)出：電場(chǎng)能的導(dǎo)出：電場(chǎng)能 = =電子動(dòng)能電子動(dòng)能= =光子能光子能+ +消耗能消耗能, ,消耗能遠(yuǎn)消耗能遠(yuǎn)小于光子能，故忽略消耗能，由此推導(dǎo)

31、出最短波長(zhǎng)如下：小于光子能，故忽略消耗能，由此推導(dǎo)出最短波長(zhǎng)如下： 連續(xù)譜的最短波長(zhǎng)連續(xù)譜的最短波長(zhǎng)單位：?jiǎn)挝唬簃inmin：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 4 .12minkvVeVhceUhcchhmveV221第二節(jié)第二節(jié) 射線的種類和性質(zhì)射線的種類和性質(zhì) eUhcmin5 . 1IM連續(xù)譜中最大強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)連續(xù)譜中最大強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)不同管電壓下鎢靶連續(xù)不同管電壓下鎢靶連續(xù)X射線射線 第二節(jié)第二節(jié) 射線的種類和性質(zhì)射線的種類和性質(zhì) 3 連續(xù)

32、連續(xù)X射線強(qiáng)度分布曲線及強(qiáng)度計(jì)算：射線強(qiáng)度分布曲線及強(qiáng)度計(jì)算： 連續(xù)譜曲線極其復(fù)雜！連續(xù)譜曲線極其復(fù)雜！ 通過求面積積分導(dǎo)出總強(qiáng)度的公式：通過求面積積分導(dǎo)出總強(qiáng)度的公式： 連續(xù)連續(xù)x 射線總強(qiáng)度射線總強(qiáng)度式中：式中：K-系數(shù)系數(shù) 1.1-1.410-6 Z-原子序數(shù)原子序數(shù) ； i-管電流管電流 ； U-管電壓管電壓 影響強(qiáng)度的因素影響強(qiáng)度的因素 U、Z、i大家要了解并會(huì)運(yùn)用這個(gè)公式，對(duì)于特定的射線機(jī)，其強(qiáng)度與管電大家要了解并會(huì)運(yùn)用這個(gè)公式，對(duì)于特定的射線機(jī)，其強(qiáng)度與管電壓的平方成正比。壓的平方成正比。曝光量曝光量EIt也就是說曝光時(shí)間與管電壓的平方成反比。現(xiàn)舉也就是說曝光時(shí)間與管電壓的平方成

33、反比。現(xiàn)舉例說明，希望大家能在實(shí)際工作中運(yùn)用自如，例說明，希望大家能在實(shí)際工作中運(yùn)用自如，2iZVKIi第二節(jié)第二節(jié) 射線的種類和性質(zhì)射線的種類和性質(zhì) 管電壓、管電流變化對(duì)管電壓、管電流變化對(duì)X射線譜的影響射線譜的影響例：某單位用X射線機(jī)透照一工件，在150KV的管電壓下，曝光5分鐘，得2.5的黑度值，其它透照參數(shù)不變，現(xiàn)將管電壓提到180KV，要得到相同的黑度值(沖洗條件一樣），其曝光時(shí)間應(yīng)為多少分鐘？解：由題意已知，U1150KVt1=5E1=E2(黑度相同） U2180KV求t2=？由公式E=It I= KZi U2 可推導(dǎo)出：可推導(dǎo)出：KZi U12t1 = KZi U22t2t2 =

34、U12t1/U22 =(150/180)25=3.5分鐘答： 180KV時(shí)的曝光時(shí)間應(yīng)為3.5分鐘。第二節(jié)第二節(jié) 射線的種類和性質(zhì)射線的種類和性質(zhì) 第二節(jié)第二節(jié) 射線的種類和性質(zhì)射線的種類和性質(zhì) 4 連續(xù)連續(xù)X射線的效率（轉(zhuǎn)換效率）：射線的效率（轉(zhuǎn)換效率）： x 射線轉(zhuǎn)換效率射線轉(zhuǎn)換效率 影響轉(zhuǎn)換效率的因素影響轉(zhuǎn)換效率的因素 K、 U、 Z 例：例：Z=74；U=200；求；求=1.410-6 74200=2% KZVViKiZVViI2三三 標(biāo)識(shí)標(biāo)識(shí)X射線（特征射線（特征X射線，線狀射線，線狀X射線，單色射線，單色X射線）射線）1 標(biāo)識(shí)標(biāo)識(shí)X射線產(chǎn)生機(jī)理射線產(chǎn)生機(jī)理 能量較大的電子入射到靶材

35、料的原子中，與殼層能量較大的電子入射到靶材料的原子中，與殼層電子碰撞，擊出內(nèi)電子，使原子處于激發(fā)態(tài)（吸電子碰撞，擊出內(nèi)電子，使原子處于激發(fā)態(tài)（吸收）；激發(fā)態(tài)原子釋放能量發(fā)射光子（輻射）。收）；激發(fā)態(tài)原子釋放能量發(fā)射光子（輻射）。即發(fā)射標(biāo)識(shí)即發(fā)射標(biāo)識(shí)X射線。射線。 第二節(jié)第二節(jié) 射線的種類和性質(zhì)射線的種類和性質(zhì) 產(chǎn)生標(biāo)識(shí)產(chǎn)生標(biāo)識(shí)X射線的條件：射線的條件：管電壓管電壓某一臨界值時(shí)，才能產(chǎn)生標(biāo)識(shí)某一臨界值時(shí)，才能產(chǎn)生標(biāo)識(shí)X射線。射線。標(biāo)識(shí)射線的波長(zhǎng)是不連續(xù)的。它取決于靶面的材標(biāo)識(shí)射線的波長(zhǎng)是不連續(xù)的。它取決于靶面的材料。它通常用于對(duì)材料的化學(xué)成分進(jìn)行定性分料。它通常用于對(duì)材料的化學(xué)成分進(jìn)行定性分析。

36、在無損檢測(cè)中，因強(qiáng)度低，幾乎不起作用。析。在無損檢測(cè)中，因強(qiáng)度低，幾乎不起作用。例例 ： W 靶：靶：69.5KV 開始產(chǎn)生標(biāo)識(shí)開始產(chǎn)生標(biāo)識(shí)X射線；射線；Mo靶：靶：20KV 開始產(chǎn)生標(biāo)識(shí)開始產(chǎn)生標(biāo)識(shí)X射線；射線； 第二節(jié)第二節(jié) 射線的種類和性質(zhì)射線的種類和性質(zhì) 2 標(biāo)識(shí)譜及其特征標(biāo)識(shí)譜及其特征 標(biāo)識(shí)標(biāo)識(shí)X射線譜是疊加在連續(xù)譜上的單色譜。其線系為：射線譜是疊加在連續(xù)譜上的單色譜。其線系為： 入射到入射到K層的發(fā)射層的發(fā)射K系標(biāo)識(shí)系標(biāo)識(shí)X射線，射線， K K 入射到入射到L層的發(fā)射層的發(fā)射L系標(biāo)識(shí)系標(biāo)識(shí)X射線射線, L L. 入射到入射到M層的發(fā)射層的發(fā)射M系標(biāo)識(shí)系標(biāo)識(shí)X射線射線, MM. 第二

37、節(jié)第二節(jié) 射線的種類和性質(zhì)射線的種類和性質(zhì) 四四 連續(xù)連續(xù)X射線與標(biāo)識(shí)射線與標(biāo)識(shí)X射線的區(qū)別射線的區(qū)別 （1） 產(chǎn)生機(jī)理不同產(chǎn)生機(jī)理不同. （2） 能量與波譜不同能量與波譜不同. （3） 強(qiáng)度不同強(qiáng)度不同.X射線管產(chǎn)生的射線管產(chǎn)生的X射線包括：連續(xù)射線包括：連續(xù)X射線和標(biāo)射線和標(biāo)識(shí)識(shí)X射線。射線。 第二節(jié)第二節(jié) 射線的種類和性質(zhì)射線的種類和性質(zhì) 五五 射線射線 1 產(chǎn)生原理產(chǎn)生原理 原子核的重要性質(zhì)原子核的重要性質(zhì)-放射性放射性 放射性同位素產(chǎn)生放射性同位素產(chǎn)生或或衰變之后，若仍處于高衰變之后，若仍處于高能級(jí)的激發(fā)狀態(tài)，必定要釋放多余的能量回到低能級(jí)的激發(fā)狀態(tài)，必定要釋放多余的能量回到低能級(jí)的

38、穩(wěn)定狀態(tài)（基態(tài)），這時(shí)原子核發(fā)射能級(jí)的穩(wěn)定狀態(tài)（基態(tài)），這時(shí)原子核發(fā)射射射線釋放多余的能量，線釋放多余的能量，其機(jī)理是核內(nèi)能級(jí)之間的躍其機(jī)理是核內(nèi)能級(jí)之間的躍遷產(chǎn)生的。遷產(chǎn)生的。第二節(jié)第二節(jié) 射線的種類和性質(zhì)射線的種類和性質(zhì) 第二節(jié)第二節(jié) 射線的種類和性質(zhì)射線的種類和性質(zhì) 2 衰變規(guī)律與半衰期衰變規(guī)律與半衰期放射性同位素的衰變服從指數(shù)規(guī)律放射性同位素的衰變服從指數(shù)規(guī)律: 式中：式中：No-初始狀態(tài)的放射性原子核數(shù)（或活度）；初始狀態(tài)的放射性原子核數(shù)（或活度）； N 經(jīng)過經(jīng)過t 時(shí)間后的放射性原子核數(shù)（或活度）；時(shí)間后的放射性原子核數(shù)（或活度）； -衰變常數(shù)。衰變常數(shù)。 并非每一次衰變都發(fā)射并非

39、每一次衰變都發(fā)射射線。射線。 放射性同位素的能量不隨時(shí)間改變。放射性同位素的能量不隨時(shí)間改變。 teNN0teAA0第二節(jié)第二節(jié) 射線的種類和性質(zhì)射線的種類和性質(zhì) 半衰期的定義：放射性同位素原子核數(shù)（或強(qiáng)度）衰變半衰期的定義：放射性同位素原子核數(shù)（或強(qiáng)度）衰變到一半時(shí)所需的時(shí)間稱為該同位素的半衰期。記以到一半時(shí)所需的時(shí)間稱為該同位素的半衰期。記以T1/2。例：例：Co60 T1/2=5.3年年 =0.693/5.3年年=0.130/年年衰變的簡(jiǎn)便計(jì)算公式衰變的簡(jiǎn)便計(jì)算公式 693. 02ln21TNoN2100212/1NeNNT2/100)21(TTnNNeNNnt式中3 射線譜射線譜 -線

40、狀譜線狀譜 Co60: 2根；根； Ir192:24根；根； Cs137:1根；根；4 射線的能量射線的能量 能量決定穿透力能量決定穿透力 穿透力取決于源的種類和性質(zhì)穿透力取決于源的種類和性質(zhì)5 射線的強(qiáng)度射線的強(qiáng)度單位時(shí)間落到單位面積上的光子數(shù)單位時(shí)間落到單位面積上的光子數(shù)第二節(jié)第二節(jié) 射線的種類和性質(zhì)射線的種類和性質(zhì) 6 X射線和射線和射線比較射線比較 相同點(diǎn)相同點(diǎn): （1）都是電磁波，）都是電磁波，本質(zhì)相同本質(zhì)相同； （2）都具有反射，折射等光學(xué)性質(zhì)；）都具有反射，折射等光學(xué)性質(zhì)； （3）都能使膠片感光；）都能使膠片感光； （4）都是電磁輻射能對(duì)人和生物造成危害；）都是電磁輻射能對(duì)人和生

41、物造成危害； （5）穿過物體時(shí)具有相同的衰減規(guī)律）穿過物體時(shí)具有相同的衰減規(guī)律. 不同點(diǎn)不同點(diǎn) :（1）產(chǎn)生方式不同產(chǎn)生方式不同；（2）能量變化不同：）能量變化不同：X-可控，可調(diào)，取決于管電壓；可控，可調(diào)，取決于管電壓；-不可控，不可控，不可調(diào)，取決于源的性質(zhì)；不可調(diào)，取決于源的性質(zhì)；（3）強(qiáng)度變化不同：）強(qiáng)度變化不同：X-可控，可調(diào)，取決于可控，可調(diào)，取決于U，i, Z；-隨時(shí)間隨時(shí)間變化；變化；（4）波譜形式不同。）波譜形式不同。 第二節(jié)第二節(jié) 射線的種類和性質(zhì)射線的種類和性質(zhì) 7 工業(yè)探傷用的放射性同位素工業(yè)探傷用的放射性同位素常用常用源：源：Co60，Cs137,Ir192,Tm17

42、0.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轟擊使其發(fā)生核反應(yīng)。人工制取是利用中子轟擊使其發(fā)生核反應(yīng)。核反應(yīng)不能逆轉(zhuǎn)，不能恢復(fù)！核反應(yīng)不能逆轉(zhuǎn)，不能恢復(fù)！第二節(jié)第二節(jié) 射線的種類和性質(zhì)射線的種類和性質(zhì) 思考題：測(cè)得Ir192源1m處的初始強(qiáng)度為80Ci，問50天后，1 m處的強(qiáng)度為多少Ci？ 注: Ir192半衰期為75天。第二節(jié)第二節(jié) 射線的種類和性質(zhì)射線的種類和性質(zhì) 八八 射線的能量與強(qiáng)度射線的能量與強(qiáng)度 射線對(duì)物體的穿透和對(duì)膠片的感光，射線對(duì)物體的穿透

43、和對(duì)膠片的感光，是其能量和強(qiáng)度的具體表現(xiàn)，因此透是其能量和強(qiáng)度的具體表現(xiàn)，因此透徹的理解能量與強(qiáng)度概念，是十分重徹的理解能量與強(qiáng)度概念，是十分重要的。要的。如紅燈、黃燈代表不同波長(zhǎng)如紅燈、黃燈代表不同波長(zhǎng),即不同能量。而這即不同能量。而這些燈可以有些燈可以有5w,50w,500w,這代表強(qiáng)度這代表強(qiáng)度 。第二節(jié)第二節(jié) 射線的種類和性質(zhì)射線的種類和性質(zhì) 能量能量強(qiáng)度強(qiáng)度數(shù)目數(shù)目 能量能量射線的穿透能力底片的黑度x管電壓管電壓源的種類源的種類2iZVKIi2RKrAI1 能量能量射線的穿透力取決于射線的能量射線的穿透力取決于射線的能量,猶如人說話一樣，猶如人說話一樣，說話聲音大，所發(fā)出的能量高，聲

44、音就傳導(dǎo)得說話聲音大，所發(fā)出的能量高，聲音就傳導(dǎo)得更遠(yuǎn)。能量也稱為線質(zhì)；能量的單位：更遠(yuǎn)。能量也稱為線質(zhì)；能量的單位：ev或或爾格爾格 1ev=1.6x10-12 爾格。爾格。 射線穿透物質(zhì)后，能量是不變的，只有強(qiáng)度發(fā)射線穿透物質(zhì)后，能量是不變的，只有強(qiáng)度發(fā)生變化（射線根數(shù)減少）。生變化（射線根數(shù)減少）。 X射線（光子）能量的表達(dá)與計(jì)算射線（光子）能量的表達(dá)與計(jì)算 E = h = hc / = 12.4 / E（與與min=12.4/U 有本質(zhì)區(qū)別有本質(zhì)區(qū)別）這里：這里：E的單位：的單位：Kev; 的單位：埃。的單位：埃。 第二節(jié)第二節(jié) 射線的種類和性質(zhì)射線的種類和性質(zhì) 連續(xù)連續(xù)X射線的能量取

45、決于管電壓；射線的能量取決于管電壓； 標(biāo)識(shí)標(biāo)識(shí)X射線的能量達(dá)到臨界電壓后與管電壓變化無射線的能量達(dá)到臨界電壓后與管電壓變化無關(guān)；關(guān)；標(biāo)識(shí)標(biāo)識(shí)X射線的能量與靶材料有關(guān)；射線的能量與靶材料有關(guān)； 射線的能量（穿透力）取決于源的種類和性質(zhì)；射線的能量（穿透力）取決于源的種類和性質(zhì)； 60Co： 1.17Mev 1.33Mev。 137 Cs: 0.66Mev192Ir: 0.35Mev（實(shí)際上有（實(shí)際上有12組不同的能量）組不同的能量） 平均能量平均能量 Co60: （1.17Mev+1.33Mev ）/2=1.25Mev 當(dāng)量能當(dāng)量能：射線的穿透力相當(dāng)于射線的穿透力相當(dāng)于X射線同等穿透力射線同等穿

46、透力所對(duì)應(yīng)的管電壓值，稱為當(dāng)量能。所對(duì)應(yīng)的管電壓值，稱為當(dāng)量能。 第二節(jié)第二節(jié) 射線的種類和性質(zhì)射線的種類和性質(zhì) 如何確定如何確定220KV射線的能量：射線的能量： 先求先求 :min = 12.4 / U= 0.05636 埃埃再求再求 :最短波長(zhǎng)所對(duì)應(yīng)的射線能量最短波長(zhǎng)所對(duì)應(yīng)的射線能量Emax= h/ min=0.220 (Mev)即：即： 220kv管電壓產(chǎn)生的管電壓產(chǎn)生的X射線光子最大能射線光子最大能量量0.22Mev。第二節(jié)第二節(jié) 射線的種類和性質(zhì)射線的種類和性質(zhì) 2 強(qiáng)度強(qiáng)度 射線對(duì)膠片的感光取決于它的強(qiáng)度。在日常生活中我們射線對(duì)膠片的感光取決于它的強(qiáng)度。在日常生活中我們經(jīng)常碰到強(qiáng)

47、度這一概念，但大家恐怕對(duì)強(qiáng)度這一概經(jīng)常碰到強(qiáng)度這一概念，但大家恐怕對(duì)強(qiáng)度這一概念的具體定義或含意不一定了解準(zhǔn)確。念的具體定義或含意不一定了解準(zhǔn)確。力學(xué)性能力學(xué)性能中中的強(qiáng)度，電流強(qiáng)度（電流），電場(chǎng)強(qiáng)度，聲強(qiáng)、壓的強(qiáng)度，電流強(qiáng)度（電流），電場(chǎng)強(qiáng)度，聲強(qiáng)、壓強(qiáng)，光強(qiáng)等都是強(qiáng)度，均與面積密切相關(guān)，是單位強(qiáng)，光強(qiáng)等都是強(qiáng)度，均與面積密切相關(guān)，是單位面積存在或通過多少的一個(gè)量度，是一個(gè)統(tǒng)計(jì)概念。面積存在或通過多少的一個(gè)量度，是一個(gè)統(tǒng)計(jì)概念。就燈泡來說，一定瓦數(shù)的燈，決定了它發(fā)出可見光就燈泡來說，一定瓦數(shù)的燈，決定了它發(fā)出可見光的根數(shù)大小，靠近燈我們會(huì)感覺發(fā)熱，是因?yàn)槲覀兊母鶖?shù)大小，靠近燈我們會(huì)感覺發(fā)熱，

48、是因?yàn)槲覀冊(cè)趩挝幻娣e上接收的根數(shù)多。在單位面積上接收的根數(shù)多。強(qiáng)度的測(cè)量主要用計(jì)數(shù)器的方法。強(qiáng)度的量度常用相對(duì)強(qiáng)度的測(cè)量主要用計(jì)數(shù)器的方法。強(qiáng)度的量度常用相對(duì)強(qiáng)度，相對(duì)強(qiáng)度無量綱。絕對(duì)強(qiáng)度常用次強(qiáng)度，相對(duì)強(qiáng)度無量綱。絕對(duì)強(qiáng)度常用次/秒秒 或或 倫倫琴。琴。第二節(jié)第二節(jié) 射線的種類和性質(zhì)射線的種類和性質(zhì) 連續(xù)連續(xù)X射線的強(qiáng)度射線的強(qiáng)度 I=KZiU2 射線的強(qiáng)度射線的強(qiáng)度射線的強(qiáng)度有二個(gè)不同的概念射線的強(qiáng)度有二個(gè)不同的概念（A）放射強(qiáng)度：（又稱活度，活性）放射性同位素單）放射強(qiáng)度：（又稱活度，活性）放射性同位素單位時(shí)間產(chǎn)生衰變的次數(shù)稱為放射強(qiáng)度。常用居里作位時(shí)間產(chǎn)生衰變的次數(shù)稱為放射強(qiáng)度。常用居

49、里作為單位。為單位。1居里（居里（Ci)=3.71010 次次/秒秒 （Bq) 放射強(qiáng)度隨時(shí)間的改變而改變，其變化規(guī)律為：放射強(qiáng)度隨時(shí)間的改變而改變，其變化規(guī)律為： I=Ioe -t 比活度：每克放射性物質(zhì)的放射強(qiáng)度稱為比活度，單比活度：每克放射性物質(zhì)的放射強(qiáng)度稱為比活度，單位：居里位：居里/克?？恕?第二節(jié)第二節(jié) 射線的種類和性質(zhì)射線的種類和性質(zhì) （B）照射強(qiáng)度：（又稱輻照強(qiáng)度，照射量率）單位）照射強(qiáng)度：（又稱輻照強(qiáng)度，照射量率）單位時(shí)間內(nèi)落在一定距離的照射面上時(shí)間內(nèi)落在一定距離的照射面上(嚴(yán)格定義應(yīng)為嚴(yán)格定義應(yīng)為“標(biāo)準(zhǔn)狀況下，一立方厘米空氣內(nèi)）的射線量，標(biāo)準(zhǔn)狀況下，一立方厘米空氣內(nèi)）的射線

50、量，稱為照射量率或照射強(qiáng)度。稱為照射量率或照射強(qiáng)度。 照射強(qiáng)度的常用單位為照射強(qiáng)度的常用單位為 ： 倫琴（倫琴（R）/小時(shí)。小時(shí)。第二節(jié)第二節(jié) 射線的種類和性質(zhì)射線的種類和性質(zhì) 第二節(jié)第二節(jié) 射線的種類和性質(zhì)射線的種類和性質(zhì) （3）放射強(qiáng)度和照射強(qiáng)度的轉(zhuǎn)換關(guān)系）放射強(qiáng)度和照射強(qiáng)度的轉(zhuǎn)換關(guān)系 a) 通過放射常數(shù)通過放射常數(shù)Kr（又稱特征強(qiáng)度）轉(zhuǎn)換（又稱特征強(qiáng)度）轉(zhuǎn)換 。 轉(zhuǎn)換公式：轉(zhuǎn)換公式： （倫（倫/時(shí)）時(shí)） A -放射強(qiáng)度放射強(qiáng)度,R-距源距離距源距離, 對(duì)每種對(duì)每種射線源來說，射線源來說，Kr是是常數(shù)。常數(shù)。 Kr的含義：放射強(qiáng)度為的含義：放射強(qiáng)度為1居里的居里的源，相距源，相距1米處的照

51、米處的照射強(qiáng)度值稱為特征強(qiáng)度，或放射常數(shù)射強(qiáng)度值稱為特征強(qiáng)度，或放射常數(shù)Kr. 2RKrAI第二節(jié)第二節(jié) 射線的種類和性質(zhì)射線的種類和性質(zhì) b) 通過克鐳當(dāng)量轉(zhuǎn)換通過克鐳當(dāng)量轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換公式：轉(zhuǎn)換公式： I = (倫琴倫琴/時(shí)時(shí)) 對(duì)每種對(duì)每種射線源來說，射線源來說，M是常數(shù)。是常數(shù)。 M的含義：的含義： 根據(jù)測(cè)定：根據(jù)測(cè)定：1毫克鐳在毫克鐳在1厘米處的照射強(qiáng)度為厘米處的照射強(qiáng)度為8.4R/h。任何放射源在。任何放射源在1厘米處的照射強(qiáng)度若為厘米處的照射強(qiáng)度若為8.4R/h，則該源與則該源與1毫克鐳當(dāng)量。毫克鐳當(dāng)量。 例如：例如： Co60 ，用，用Kr系數(shù)計(jì)算，系數(shù)計(jì)算，1居里居里Co60在在1

52、厘米處的厘米處的照射強(qiáng)度為照射強(qiáng)度為13000R/h。相當(dāng)于。相當(dāng)于13000/8.4=1547.6毫克毫克鐳，即鐳，即1.54克鐳克鐳. 結(jié)論為：結(jié)論為：1 居里居里Co60相當(dāng)于相當(dāng)于1.54克鐳的照射強(qiáng)度。克鐳的照射強(qiáng)度。 24 . 8RM第三節(jié)第三節(jié) 射線與物質(zhì)的相互作用射線與物質(zhì)的相互作用 n學(xué)習(xí)射線與物質(zhì)的作用效應(yīng)理論學(xué)習(xí)射線與物質(zhì)的作用效應(yīng)理論與射線能量的關(guān)系與物質(zhì)性質(zhì)的與射線能量的關(guān)系與物質(zhì)性質(zhì)的關(guān)系作用；關(guān)系作用； n 學(xué)習(xí)射線與物質(zhì)相互作用的目的學(xué)習(xí)射線與物質(zhì)相互作用的目的 解釋與計(jì)算穿透時(shí)的衰減現(xiàn)象，解釋與計(jì)算穿透時(shí)的衰減現(xiàn)象，感光作用等。感光作用等。 一、射線通過物質(zhì)的

53、衰減一、射線通過物質(zhì)的衰減射線穿過物質(zhì)時(shí)，與物質(zhì)中的原子發(fā)生撞擊、產(chǎn)生能量轉(zhuǎn)換，射線穿過物質(zhì)時(shí)，與物質(zhì)中的原子發(fā)生撞擊、產(chǎn)生能量轉(zhuǎn)換，引發(fā)能量的衰減和以下種種物理效應(yīng)。引發(fā)能量的衰減和以下種種物理效應(yīng)。1、射線與物質(zhì)的相互作用、射線與物質(zhì)的相互作用射線與物質(zhì)的相互作用主要有三種過程：射線與物質(zhì)的相互作用主要有三種過程：光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)和光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)和電子對(duì)的產(chǎn)生電子對(duì)的產(chǎn)生。 這三種過程的共同點(diǎn)是都產(chǎn)生電子，這三種過程的共同點(diǎn)是都產(chǎn)生電子， 然后電離或激發(fā)物然后電離或激發(fā)物質(zhì)中的其他原子；此外，還有少量的質(zhì)中的其他原子；此外，還有少量的瑞利散射（湯姆遜效應(yīng)瑞利散射（湯姆遜效應(yīng)) )

54、。光電效應(yīng)。光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)隨射線能量的增加而減少，電子對(duì)的產(chǎn)生則隨射線能量的增和康普頓效應(yīng)隨射線能量的增加而減少，電子對(duì)的產(chǎn)生則隨射線能量的增加而增加，加而增加，四種效應(yīng)的共同結(jié)果是使射線在透過物質(zhì)時(shí)強(qiáng)度產(chǎn)生衰減。四種效應(yīng)的共同結(jié)果是使射線在透過物質(zhì)時(shí)強(qiáng)度產(chǎn)生衰減。 每束射線都具有能量為每束射線都具有能量為E E= =hvhv的光的光子。光子運(yùn)動(dòng)時(shí)保持著它的全部動(dòng)能。子。光子運(yùn)動(dòng)時(shí)保持著它的全部動(dòng)能。 光子能夠撞擊物質(zhì)中原子軌道上的電光子能夠撞擊物質(zhì)中原子軌道上的電子，若撞擊時(shí)光子釋放出全部能量，將所有能量傳給電子，子，若撞擊時(shí)光子釋放出全部能量，將所有能量傳給電子，使其脫使其脫離原子而

55、成為自由電子，光子本身消失。離原子而成為自由電子，光子本身消失。 這種現(xiàn)象這種現(xiàn)象稱為稱為光電效應(yīng)光電效應(yīng)。光子的一部分能量把電子從原子中逐出去，剩余的能量則作為電子光子的一部分能量把電子從原子中逐出去，剩余的能量則作為電子的動(dòng)能被帶走，于是該電子可能又在物質(zhì)中引起新的電離。當(dāng)光子的動(dòng)能被帶走，于是該電子可能又在物質(zhì)中引起新的電離。當(dāng)光子的能量低于的能量低于1 MeV1 MeV時(shí)，光電效應(yīng)是極為重要的過程。時(shí)，光電效應(yīng)是極為重要的過程。（1） 光電效應(yīng)光電效應(yīng) 光電效應(yīng)光電效應(yīng) 光電子光電子光子光子n光電效應(yīng)的特點(diǎn)光電效應(yīng)的特點(diǎn)光子消失。能量全部轉(zhuǎn)移到光電子上。光子消失。能量全部轉(zhuǎn)移到光電子上

56、。伴有特征射線產(chǎn)生（電子躍遷輻射）。由于內(nèi)層伴有特征射線產(chǎn)生（電子躍遷輻射）。由于內(nèi)層軌道電子被出軌道，在內(nèi)層軌道上產(chǎn)生空位，外軌道電子被出軌道，在內(nèi)層軌道上產(chǎn)生空位，外層軌道上的電子將躍遷到內(nèi)層軌道去補(bǔ)充空位，層軌道上的電子將躍遷到內(nèi)層軌道去補(bǔ)充空位，并釋放出多余的能量，產(chǎn)生熒光（特征）并釋放出多余的能量，產(chǎn)生熒光（特征）X射射線，或稱熒光輻射。線，或稱熒光輻射。發(fā)生概率與光子能量和物質(zhì)的原子序數(shù)有關(guān)。發(fā)生概率與光子能量和物質(zhì)的原子序數(shù)有關(guān)。低低能光子與高原子序數(shù)的物質(zhì)原子作用時(shí)，發(fā)生光能光子與高原子序數(shù)的物質(zhì)原子作用時(shí)，發(fā)生光電效應(yīng)的概率較高。電效應(yīng)的概率較高。光電子的發(fā)射方向與光子能量有

57、關(guān)。光子能量越光電子的發(fā)射方向與光子能量有關(guān)。光子能量越高，光電子發(fā)射的方向越接近光子的入射方向。高，光電子發(fā)射的方向越接近光子的入射方向。 （2 2） 康普頓效應(yīng)康普頓效應(yīng) 在康普頓效應(yīng)中，一個(gè)光子撞擊一在康普頓效應(yīng)中，一個(gè)光子撞擊一個(gè)電子時(shí)只釋放出它的一部分能量，結(jié)個(gè)電子時(shí)只釋放出它的一部分能量，結(jié)果光子的能量減弱并在和射線初始方向果光子的能量減弱并在和射線初始方向成成角的方向上散射，而電子則在和初角的方向上散射，而電子則在和初始方向成始方向成角的方向上散射。這種現(xiàn)象角的方向上散射。這種現(xiàn)象稱為稱為康普頓效應(yīng)康普頓效應(yīng)。 這一過程同樣服從能量守恒定律，這一過程同樣服從能量守恒定律， 即電子

58、所具有的動(dòng)能為入即電子所具有的動(dòng)能為入射光子和散射光子的能量之差，射光子和散射光子的能量之差， 最后電子在物質(zhì)中因電離原子而最后電子在物質(zhì)中因電離原子而損失其能量。損失其能量?？灯疹D效應(yīng)康普頓效應(yīng) 反沖電子反沖電子 光子光子 康普頓效應(yīng)的特點(diǎn)康普頓效應(yīng)的特點(diǎn)主要與受原子核束縛較弱的外層軌道電子和自由主要與受原子核束縛較弱的外層軌道電子和自由電子相互作用；電子相互作用；有反沖電子產(chǎn)生；有反沖電子產(chǎn)生；光子能量降低且改變方向形成散射線；這種散射光子能量降低且改變方向形成散射線；這種散射線在探傷中對(duì)射線照相質(zhì)量影響最大。線在探傷中對(duì)射線照相質(zhì)量影響最大。發(fā)生康普頓效應(yīng)的概率與光子能量和物質(zhì)的原子發(fā)生

59、康普頓效應(yīng)的概率與光子能量和物質(zhì)的原子序數(shù)相關(guān)；序數(shù)相關(guān)；原子序數(shù)低的元素康普頓效應(yīng)發(fā)生的原子序數(shù)低的元素康普頓效應(yīng)發(fā)生的可能性很高；對(duì)中等能量的光子，康普頓效應(yīng)對(duì)可能性很高；對(duì)中等能量的光子，康普頓效應(yīng)對(duì)各種元素都是主要的作用。各種元素都是主要的作用。（3 3） 電子對(duì)的產(chǎn)生電子對(duì)的產(chǎn)生 在原子核場(chǎng)的作用下，在原子核場(chǎng)的作用下，一個(gè)具有足夠能量的光子一個(gè)具有足夠能量的光子釋放出它的全部動(dòng)能而轉(zhuǎn)釋放出它的全部動(dòng)能而轉(zhuǎn)化具有同樣能量的一對(duì)正負(fù)電子，光子則完全消失，這樣的過程稱化具有同樣能量的一對(duì)正負(fù)電子，光子則完全消失，這樣的過程稱為電子對(duì)的產(chǎn)生。為電子對(duì)的產(chǎn)生。 產(chǎn)生電子所需的最小能量為產(chǎn)生電

60、子所需的最小能量為0.51 MeV0.51 MeV，所以光，所以光子能量子能量hv必須大于等于必須大于等于1.02 MeV。 電子對(duì)的產(chǎn)生和消失電子對(duì)的產(chǎn)生和消失 電子對(duì)效應(yīng)的特點(diǎn)電子對(duì)效應(yīng)的特點(diǎn)產(chǎn)生電子對(duì)。光子能量必需大于產(chǎn)生電子對(duì)。光子能量必需大于1.02MeV。產(chǎn)生一對(duì)正。產(chǎn)生一對(duì)正負(fù)電子所需要的能量是負(fù)電子所需要的能量是1.02MeV，其余能量轉(zhuǎn)化為電子，其余能量轉(zhuǎn)化為電子的動(dòng)能。的動(dòng)能。正電子的壽命很短，在產(chǎn)生后的極短時(shí)間內(nèi)會(huì)與附近的正電子的壽命很短，在產(chǎn)生后的極短時(shí)間內(nèi)會(huì)與附近的負(fù)電子結(jié)合而消失，與之同時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)能量分別為負(fù)電子結(jié)合而消失，與之同時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)能量分別為0.51MeV的