射線檢測(cè)精品課件

1、關(guān)于射線檢測(cè)第一張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月圖2-1 射線的波長(zhǎng)分布 第二張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月2) 射線 射線是一種波長(zhǎng)比X射線更短的射線，波長(zhǎng)范圍約為0.00030.1 nm（見圖2-1），頻率范圍約為3101211015MHz。 工業(yè)上廣泛采用人工同位素產(chǎn)生射線。由于射線的波長(zhǎng)比X射線更短，所以具有更大的穿透力。在無損檢測(cè)中射線常被用來對(duì)厚度較大和大型整體工件進(jìn)行射線照相。 第三張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月3） 中子射線中子是構(gòu)成原子核的基本粒子。中子射線是由某些物質(zhì)的原子在裂變過程中逸出高速中子所產(chǎn)生的。工業(yè)上常用人工同位素、加速器、反應(yīng)

2、堆來產(chǎn)生中子射線。在無損檢測(cè)中中子射線常被用來對(duì)某些特殊部件(如放射性核燃料元件)進(jìn)行射線照相。 第四張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月二、 X射線的產(chǎn)生X射線是一種波長(zhǎng)比紫外線還短的電磁波，它具有光的特性，例如具有反射、折射、干涉、衍射、散射和偏振等現(xiàn)象。 它能使一些結(jié)晶物體發(fā)生熒光、氣體電離和膠片感光。 X射線通常是將高速運(yùn)動(dòng)的電子作用到金屬靶(一般是重金屬)上而產(chǎn)生的,見教材p47。圖2-2是在35 kV的電壓下操作時(shí)，鎢靶與鉬靶產(chǎn)生的典型的X射線譜。鎢靶發(fā)射的是連續(xù)光譜，而鉬靶除發(fā)射連續(xù)光譜之外還疊加了兩條特征光譜，稱為標(biāo)識(shí)X射線，即K線和K線。若要得到鎢的K線和K線，則電壓必

3、須加到70 kV以上。 第五張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月圖2-2 鎢與鉬的X射線譜 第六張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月1） 連續(xù)X射線根據(jù)電動(dòng)力學(xué)理論，具有加速度的帶電粒子將產(chǎn)生電磁輻射。在X射線管中，高壓電場(chǎng)加速了陰極電子，當(dāng)具有很大動(dòng)能的電子達(dá)到陽極表面時(shí)，由于猝然停止，它所具有的動(dòng)能必定轉(zhuǎn)變?yōu)殡姶挪ㄝ椛涑鋈?。由于電子被停止的時(shí)間和條件不同， 所以輻射的電磁波具有連續(xù)變化的波長(zhǎng)。 在任何X射線管中，只要電壓達(dá)到一定數(shù)值，連續(xù)X射線總是存在的。連續(xù)X射線具有以下特點(diǎn)： (1) 連續(xù)X射線的波長(zhǎng)與陽極的材料無關(guān)。 第七張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月(2)

4、連續(xù)X射線的波長(zhǎng)在長(zhǎng)波方向，理論上可以擴(kuò)展到=；而在短波方向，實(shí)驗(yàn)證明具有最短波長(zhǎng)min(見圖2-2)， 且有 （2-1） 式中：U為X射線管的管電壓，單位為kV。 第八張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月（3） X射線管的效率為 （2-2） 式中：P=ZIU2為連續(xù)X射線的總功率；P0=IU為輸入功率；Z為陽極的原子序數(shù)；U為管電壓，單位為kV；為常數(shù)，約等于1.510-6。 第九張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月(4) X射線管的管電壓愈高，其連續(xù)X射線的強(qiáng)度愈大， 而且其最短波長(zhǎng)min愈向短波方向移動(dòng)， 如圖2-3所示。 圖2-3 不同管電壓下鎢靶連續(xù)X射線 第十張，PPT

5、共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月2） 標(biāo)識(shí)X射線根據(jù)原子結(jié)構(gòu)理論，原子吸收能量后將處于受激狀態(tài)， 受激狀態(tài)原子是不穩(wěn)定的，當(dāng)它回復(fù)到原來的狀態(tài)時(shí)，將以發(fā)射譜線的形式放出能量。在X射線管內(nèi)，高速運(yùn)動(dòng)的電子到達(dá)陽極靶時(shí)將產(chǎn)生連續(xù)X射線。如果電子的動(dòng)能達(dá)到相當(dāng)?shù)臄?shù)值， 可足以打出靶原子(通常是重金屬原子)內(nèi)殼層上的一個(gè)電子， 該電子或者處于游離狀態(tài)，或者被打到外殼層的某一個(gè)位置上。 于是原子的內(nèi)殼層上有了一個(gè)空位，鄰近殼層上的電子便來填空，這樣就發(fā)生相鄰殼層之間的電子躍遷。這種躍遷將發(fā)射出線狀的X射線。顯然，這種X射線與靶金屬原子的結(jié)構(gòu)有關(guān)， 因此稱其為標(biāo)識(shí)X射線或特征X射線。標(biāo)識(shí)X射線通常頻率很高

6、， 波長(zhǎng)很短。 第十一張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月三、 射線的特性 1 具有穿透物質(zhì)的能力 2 不帶電荷、不受電磁場(chǎng)的作用 3 具有波動(dòng)性、粒子性，即所謂的二象性 4 能使某些物質(zhì)起光化學(xué)作用 5 能使氣體電離和殺死有生命的細(xì)胞第十二張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月四、 射線通過物質(zhì)的衰減定律1） 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：光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)和電子對(duì)的產(chǎn)生。 這三種過程的共同點(diǎn)是都產(chǎn)生電子， 然后電離或激發(fā)物質(zhì)中的其他原子；此外，還有少量的湯姆森效應(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加而增加，四種效

7、應(yīng)的共同結(jié)果是使射線在透過物質(zhì)時(shí)能量產(chǎn)生衰減。 第十三張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月（1） 光電效應(yīng)。 在普朗克概念中每束射線都具有能量為E=hv的光子。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)中原子軌道上的電子，若撞擊時(shí)光子釋放出全部能量，并將原子電離， 則稱為光電效應(yīng)(見圖2-4)。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)光子的能量低于1 MeV時(shí)， 光電效應(yīng)是極為重要的過程。另外，光電效應(yīng)更容易在原子序數(shù)高的物質(zhì)中產(chǎn)生，如在鉛(Z82)中產(chǎn)生光電效應(yīng)的程度比在銅(Z=29)中大得多。 第十四張，

8、PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月圖2-4 光電效應(yīng) 第十五張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月（2） 康普頓效應(yīng)。在康普頓效應(yīng)(見圖2-5)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)果光子的能量減弱并在和射線初始方向成角的方向上散射，而電子則在和初始方向成角的方向上散射。這一過程同樣服從能量守恒定律， 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， 最后電子在物質(zhì)中因電離原子而損失其能量。 在絕大多數(shù)的輕金屬中，射線的能量大約在0.23 MeV范圍時(shí)，康普頓效應(yīng)是極為重要的效應(yīng)。 康普頓效應(yīng)隨著射線能量的增加而減小，其大小也取決于物質(zhì)中原子的電子數(shù)。在中等原子序數(shù)的物

9、質(zhì)中，射線的衰減主要是由康普頓效應(yīng)引起， 在射線防護(hù)時(shí)主要側(cè)重于康普頓效應(yīng)。 第十六張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月圖2-5 康普頓效應(yīng) 第十七張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月（3） 電子對(duì)的產(chǎn)生。 一個(gè)具有足夠能量的光子釋放出它的全部動(dòng)能而形成具有同樣能量的一個(gè)負(fù)電子和一個(gè)正電子，這樣的過程稱為電子對(duì)的產(chǎn)生。 產(chǎn)生電子對(duì)所需的最小能量為0.51 MeV，所以光子能量hv必須大于等于1.02 MeV，如圖2-6所示。 第十八張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月圖2-6 電子對(duì)的產(chǎn)生和消失 第十九張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月 光子的能量一部分用于產(chǎn)生電子對(duì)

10、，一部分傳遞給電子和正電子作為動(dòng)能，另一部分能量傳給原子核。在物質(zhì)中負(fù)電子和正電子都是通過原子的電離而損失動(dòng)能，在消失過程中正電子和物質(zhì)中的負(fù)電子相作用成為能量各為0.51 MeV的兩個(gè)光子，它們?cè)谖镔|(zhì)中又可以通過光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)進(jìn)一步相互作用。 由于產(chǎn)生電子對(duì)的能量條件要求不小于1.02 MeV， 所以電子對(duì)的產(chǎn)生只有在高能射線中才是重要的過程。 該過程正比于吸收體的原子序數(shù)的平方，所以高原子序數(shù)的物質(zhì)電子對(duì)的產(chǎn)生也是重要的過程。 第二十張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月（4） 湯姆森效應(yīng)。 射線與物質(zhì)中帶電粒子相互作用，產(chǎn)生與入射波長(zhǎng)相同的散射線的現(xiàn)象叫做湯姆森效應(yīng)。這種散射線

11、可以產(chǎn)生干涉， 能量衰減十分微小， 如圖2-7所示。 第二十一張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月圖2-7 湯姆森效應(yīng) 第二十二張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月2） 射線的衰減定律和衰減曲線射線的衰減是由于射線光子與物體相互作用產(chǎn)生光電效應(yīng)、 康普頓效應(yīng)、湯姆森效應(yīng)或電子對(duì)的產(chǎn)生，使射線被吸收和散射而引起的。由此可知，物質(zhì)愈厚，則射線穿透時(shí)的衰減程度也愈大。射線衰減的程度不僅與透過物質(zhì)的厚度有關(guān)，而且還與射線的性質(zhì)(波長(zhǎng))、物體的性質(zhì)(密度和原子序數(shù))有關(guān)。一般來講，射線的波長(zhǎng)愈小，衰減愈?。晃镔|(zhì)的密度及原子序數(shù)愈大， 衰減也愈大。但它們之間的關(guān)系并不是簡(jiǎn)單的直線關(guān)系， 而是成

12、指數(shù)關(guān)系的衰減，如圖2-8所示。 第二十三張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月圖2-8 寬束射線的衰減曲線第二十四張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月設(shè)入射線的初始強(qiáng)度為I0，通過物質(zhì)的厚度為d，射線能量的線衰減系數(shù)為，那么射線在透過物質(zhì)以后的強(qiáng)度Id為 （2-3） 因?yàn)樯渚€的衰減包括吸收和散射，所以射線的衰減系數(shù)是吸收系數(shù)和散射系數(shù)之和，即=+。由于物質(zhì)密度愈大，射線在物質(zhì)中傳播時(shí)碰到的原子也愈多，因而射線衰減也愈大。為便于比較起見，通常采用質(zhì)量衰減系數(shù)，即 （2-4） 式中：為物質(zhì)的密度；為質(zhì)量吸收系數(shù)；/為質(zhì)量散射系數(shù)。 第二十五張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月射線

13、的質(zhì)量吸收系數(shù)和散射系數(shù)表示如下： （2-5） （2-6） 式中： C為常數(shù)；A為元素的質(zhì)量數(shù)； Z為元素的原子序數(shù)； 為射線的波長(zhǎng)。 第二十六張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月當(dāng)?shù)湍苌渚€透過重元素(輕元素和波長(zhǎng)很短的射線除外)物質(zhì)時(shí)，射線的衰減主要表現(xiàn)為吸收，由射線散射所引起的衰減可忽略不計(jì)， 則 （2-7） 第二十七張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月2.2 射線檢測(cè)的基本原理和方法一、 射線檢測(cè)的基本原理射線檢測(cè)是利用射線通過物質(zhì)衰減程度與被通過部位的材質(zhì)、厚度和缺陷的性質(zhì)有關(guān)的特性，使膠片感光成黑度不同的圖像來實(shí)現(xiàn)的， 如圖2-9所示。當(dāng)一束強(qiáng)度為I0的射線平行通過被檢測(cè)

14、試件(厚度為d)后，其強(qiáng)度Id由式（2-3）表示。 若被測(cè)試件表面有高度為h的凸起時(shí)，則射線強(qiáng)度將衰減為 (2-8) 第二十八張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月又如在被測(cè)試件內(nèi)，有一個(gè)厚度為x、吸收系數(shù)為的某種缺陷， 則射線通過后，強(qiáng)度衰減為 (2-9) 若有缺陷的吸收系數(shù)小于被測(cè)試件本身的線吸收系數(shù)，則IxIdIh，于是，在被檢測(cè)試件的另一面就形成一幅射線強(qiáng)度不均勻的分布圖。通過一定方式將這種不均勻的射線強(qiáng)度進(jìn)行照相或轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)指示、記錄或顯示，就可以評(píng)定被檢測(cè)試件的內(nèi)部質(zhì)量，達(dá)到無損檢測(cè)的目的。 第二十九張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月圖2-9X射線檢測(cè)原理 第三十張，

15、PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月二、 射線檢測(cè)方法 目前工業(yè)上主要有照相法、電離檢測(cè)法、熒光屏直接觀察法、電視觀察法等。 射線檢測(cè)常用的方法是照相法，即利用射線感光材料(通常用射線膠片)，放在被透照試件的背面接受透過試件后的射線， 如圖2-10所示。膠片曝光后經(jīng)暗室處理，就會(huì)顯示出物體的結(jié)構(gòu)圖像。根據(jù)膠片上影像的形狀及其黑度的不均勻程度，就可以評(píng)定被檢測(cè)試件中有無缺陷及缺陷的性質(zhì)、形狀、 大小和位置。此法的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高、直觀可靠、重復(fù)性好， 是射線檢測(cè)法中應(yīng)用最廣泛的一種常規(guī)方法。由于生產(chǎn)和科研的需要，還可用放大照相法和閃光照相法以彌補(bǔ)其不足。 放大照相可以檢測(cè)出材料中的微小缺陷。 第

16、三十一張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月圖2-10 X射線照相原理示意圖 第三十二張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月二、 射線檢測(cè)方法 電離檢測(cè)法、熒光屏直接觀察法、電視觀察法見教材第三十三張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月一、判斷： 射線和射線雖然有很強(qiáng)的穿透能力，但由于對(duì)人體輻射傷害太大，所以一般不用于工業(yè)探傷。（ ） 射線能量越高，傳播速度越快，例如射線比X射線傳播快（ ）X射線或射線是以光速傳播的微小的物質(zhì)粒子。（ ） 如果母材的密度比缺陷的密度大一倍，而母材的原子序數(shù)比缺陷的原子序數(shù)小一半時(shí)，缺陷在底片上所成的象是白斑。（ ）標(biāo)識(shí)X射線具有高能量，那是由于高速

17、電子同靶原子核相碰撞的結(jié)果。 （ ） 連續(xù)X射線是高速電子同靶原子的軌道電子相碰撞的結(jié)果（ ） X射線的波長(zhǎng)與管電壓有關(guān)。（ ） X射線機(jī)產(chǎn)生X射線的效率比較高，大約有95%的電能轉(zhuǎn)化為X射線的能量。 （ ） X射線的強(qiáng)度不僅取決于X射線機(jī)的管電流而且還取決于X射線機(jī)的管電壓。（ ） 與Co60相對(duì)，Cs137發(fā)出的射線能量較低，半衰期較短。第三十四張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月標(biāo)識(shí)X射線的能量與管電壓、管電流均無關(guān)，僅取決于靶材料。（ ） X射線與射線的基本區(qū)別是后者具有高能量，可以穿透較厚物質(zhì)。（ ） X光管的有效焦點(diǎn)總是小于實(shí)際焦點(diǎn)。（ ） X射線機(jī)中的焦點(diǎn)尺寸，應(yīng)盡可能大，

18、這樣發(fā)射的X射線能量大，同時(shí)也可防止靶過份受熱。（ ） 所謂“管電流”就是流過X射線管燈絲的電流。（ ）計(jì)算：1. 透過厚鋁板后的平行窄束X射線強(qiáng)度為400mR/h，在此鋁板上另加20mm厚的鋁板，則透射線強(qiáng)度為200mR/h，如再加10mm厚的鋁板;則透射線強(qiáng)度為多少？（141.1mR/h） 問答：1.X射線和射線有哪些不同點(diǎn)？ 2.產(chǎn)生X射線需要哪些條件？第三十五張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月2.3 射線照相檢測(cè)技術(shù)一、 照相法的靈敏度和透度計(jì)1） 靈敏度 靈敏度是指發(fā)現(xiàn)缺陷的能力，也是檢測(cè)質(zhì)量的標(biāo)志。通常用兩種方式表示：一是絕對(duì)靈敏度，是指在射線膠片上能發(fā)現(xiàn)被檢測(cè)試件中與射線

19、平行方向的最小缺陷尺寸；二是相對(duì)靈敏度，是指在射線膠片上能發(fā)現(xiàn)被檢測(cè)試件中與射線平行方向的最小缺陷尺寸占試件厚度的百分?jǐn)?shù)。若以d表示為被檢測(cè)試件的材料厚度，x為缺陷尺寸，則其相對(duì)靈敏度為 （2-10） 第三十六張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月2） 透度計(jì) 透度計(jì)又稱像質(zhì)指示器。在透視照相中，要評(píng)定缺陷的實(shí)際尺寸是困難的，因此， 要用透度計(jì)來做參考比較。同時(shí)，還可以用透度計(jì)來鑒定照片的質(zhì)量和作為改進(jìn)透照工藝的依據(jù)。透度計(jì)要用與被透照工件材質(zhì)吸收系數(shù)相同或相近的材料制成。常用的透度計(jì)主要有兩種。 （1） 槽式透度計(jì)。 槽式透度計(jì)的基本設(shè)計(jì)是在平板上加工出一系列的矩形槽， 其規(guī)格尺寸如圖2

20、-11所示。對(duì)不同厚度的工件照相，可分別采用不同型號(hào)的透度計(jì)。 第三十七張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月圖2-11 槽式透度計(jì)示意圖 第三十八張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月(2) 金屬絲透度計(jì)。 金屬絲透度計(jì)是以一套（711根）不同直徑（0.14.0 mm）的金屬絲均勻排列，粘合于兩層塑料或薄橡皮中間而構(gòu)成的。為區(qū)別透度計(jì)型號(hào)，在金屬絲兩端擺上與號(hào)數(shù)對(duì)應(yīng)的鉛字或鉛點(diǎn)。金屬絲一般分為兩類，透照鋼材時(shí)用鋼絲透度計(jì)，透照鋁合金或鎂合金時(shí)用鋁絲透度計(jì)。 圖2-12為金屬絲透度計(jì)的結(jié)構(gòu)示意圖(圖中JB表示“機(jī)械工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)”)。 常用像質(zhì)計(jì)有I型（17）、II型（612）、III型（

21、1016）第三十九張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月圖2-12 金屬絲透度計(jì)示意圖 第四十張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月使用金屬絲透度計(jì)時(shí)，應(yīng)將其置于被透照工件的表面，并應(yīng)使金屬絲直徑小的一側(cè)遠(yuǎn)離射線束中心。這樣可保證整個(gè)被透照區(qū)的靈敏度達(dá)到如下計(jì)算數(shù)值： （2-11） 式中： 為觀察到的最小金屬絲直徑；d為被透照工件部位的總厚度。 第四十一張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月像質(zhì)指數(shù)第四十二張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月像質(zhì)計(jì)的影像第四十三張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月2. 增感屏及增感方式的選擇由于X射線和射線波長(zhǎng)短、硬度大，對(duì)膠片的感光效

22、應(yīng)差，一般透過膠片的射線，大約只有1左右能激發(fā)膠片中的銀鹽微粒感光。為了增加膠片的感光速度，利用某些增感物質(zhì)在射線作用下能激發(fā)出熒光或產(chǎn)生次級(jí)射線，從而加強(qiáng)對(duì)膠片的感光作用。在射線透視照相中，所用的增感物質(zhì)稱為增感屏， 其增感系數(shù)為 （2-12） 第四十四張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月1） 熒光增感屏熒光增感屏是利用熒光物質(zhì)被射線激發(fā)產(chǎn)生熒光實(shí)現(xiàn)增感作用的，其結(jié)構(gòu)如圖2-13所示。它是將熒光物質(zhì)均勻地涂布在質(zhì)地均勻而光滑的支撐物(硬紙或塑料薄板等)上，再覆蓋一層薄薄的透明保護(hù)層組合而成的。 第四十五張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月圖2-13 熒光增感屏構(gòu)造示意圖 第四十六

23、張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月2） 金屬增感屏金屬增感屏在受射線照射時(shí)產(chǎn)生射線和二次標(biāo)識(shí)X射線對(duì)膠片起感光作用。其增感較小，一般只有27倍。金屬屏的增感特性通常是， 原子序數(shù)增加，增感系數(shù)上升，輻射波長(zhǎng)愈短，增感作用越顯著。但是原子序數(shù)越大，激發(fā)能量也要相應(yīng)提高，如果射線能量不能使金屬屏的原子電離或激發(fā)， 則不起增感作用，相反還會(huì)吸收一部分軟射線。如鉛增感屏， 當(dāng)管電壓低于80 kV時(shí)，則基本上無增感作用。 在生產(chǎn)實(shí)踐中，多采用鉛、錫等原子序數(shù)較高的材料作金屬增感屏，因?yàn)殂U的壓延性好，吸收散射線的能力強(qiáng)。 第四十七張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月3） 金屬熒光增感屏金屬熒

24、光增感屏是在鉛箔上涂一層熒光物質(zhì)組合而成的， 其結(jié)構(gòu)如圖2-14所示。它具有熒光增感的高增感系數(shù)，又有吸收散射線的作用。 圖2-14 金屬熒光增感屏結(jié)構(gòu)示意圖 第四十八張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月4） 增感方式的選擇 增感方式的選擇通常考慮三方面的因素：產(chǎn)品設(shè)計(jì)對(duì)檢測(cè)的要求、射線能量和膠片類型。 第四十九張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月三、 曝光參數(shù)的選擇 1） 射線的強(qiáng)度射線強(qiáng)度是指射線的穿透力，由射線的波長(zhǎng)決定。波長(zhǎng)越短強(qiáng)度越大，則穿透力就越強(qiáng)，對(duì)某一物質(zhì)即具有較小的吸收系數(shù)。X射線波長(zhǎng)的長(zhǎng)短由管電壓所決定，管電壓愈高， 波長(zhǎng)愈短。射線強(qiáng)度對(duì)透照膠片影像的質(zhì)量有很大

25、關(guān)系。因此， 選擇射線的強(qiáng)度尤為重要。例如：當(dāng)一束強(qiáng)度為I0的射線， 通過被透照厚度為d的物體后，其強(qiáng)度將衰減為Id(由公式（2-3）描述)；通過一厚度為x的缺陷后，其強(qiáng)度為Ix (由公式（2-9）描述)。IxId稱為對(duì)比度或主因襯度， 即 （2-13） 第五十張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月假設(shè)缺陷內(nèi)為空氣，則可忽略不計(jì)。因而 （2-14） 在工業(yè)射線透照中，總是希望膠片上的影像襯度盡可能高，以保證檢測(cè)質(zhì)量。因此，射線硬度盡可能選軟些。但是，如果希望在材料的厚薄相鄰部分一次曝光，則要選用較硬的射線。 為了提高某些低原子序數(shù)、低密度和薄壁材料的檢測(cè)靈敏度，應(yīng)采用軟射線，即低能X射線照

26、相法。 通常將60150 kV定為中等硬度X射線，60 kV以下定為軟X射線。 第五十一張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月2） 射線的曝光量 射線的曝光量通常以射線強(qiáng)度I和時(shí)間t的乘積表示，即 E=It，E的單位為mCih(毫居里小時(shí))。對(duì)X射線來說，當(dāng)管壓一定時(shí)，其強(qiáng)度與管電流成正比。因此X射線的曝光量通常用管電流i和時(shí)間t的乘積來表示，即 E =it (2-15) 其單位為mAmin(毫安分)或mAs(毫安秒)。 第五十二張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月在一定范圍內(nèi)，如果E為常數(shù)，則i與t存在反比關(guān)系： E =i1t1 = i2t2 (2-16) 一般在選用管電流和曝光時(shí)

27、間時(shí)，在射線設(shè)備允許范圍內(nèi)，管電流總是取得大些，以縮短曝光時(shí)間并減少散射線的影響。此外，X射線從窗口呈直線錐體輻射，在空間各點(diǎn)的分布強(qiáng)度與該點(diǎn)到焦點(diǎn)的距離平方成反比(見圖2-15)。即 （2-17） 第五十三張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月圖2-15 曝光距離與射線強(qiáng)度的關(guān)系 第五十四張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月3）射線照相對(duì)比度射線照片上影像的質(zhì)量由對(duì)比度、不清晰度、顆粒度決定。影像的對(duì)比度是指射線照片上兩個(gè)相鄰區(qū)域的黑度差。如果兩個(gè)區(qū)域的黑度分別為D1、D2，則它們的對(duì)比度為： D=D1-D2 。影像的對(duì)比度決定了在射線透照方向上可識(shí)別的細(xì)節(jié)，影像的不清晰度決定了在

28、垂直于射線透照方向上可識(shí)別的細(xì)節(jié)尺寸，影像的顆粒度決定了影像可記錄的細(xì)節(jié)最小尺寸。 思考：D=G（lgE2-lgE1）=？G為襯度系數(shù) 1.窄束、單色射線 2.寬束射線第五十五張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月4) 焦距的選擇焦距是指從放射源(焦點(diǎn))至膠片的距離。焦距選擇與射線源的幾何尺寸和試件厚度有關(guān)。由于射線源有一定的幾何尺寸， 從而產(chǎn)生幾何不清晰度Ug，如圖2-16所示。由相似三角形關(guān)系， 可以求出： （2-18） 式中：為射線源的幾何尺寸；F為焦點(diǎn)至膠片的距離；a為焦點(diǎn)至缺陷的距離；b為缺陷至膠片的距離。 為了減小幾何不清晰度，膠片都應(yīng)盡可能緊靠試件，焦距越大越好。但焦距增大，

29、使曝光時(shí)間急劇增加或者提高X射線管電壓。為了保證底片的影像質(zhì)量和縮短曝光時(shí)間，在滿足幾何不清晰度要求下，焦距應(yīng)盡可能減小。第五十六張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月圖2-16 透照影像幾何不清晰度 第五十七張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月5) 曝光曲線 1.不同管電壓下，材料厚度與曝光量的關(guān)系曲線，材料厚度d與曝光量x的關(guān)系為： （2-19） 式中：為吸收系數(shù)；為常數(shù)。x與d呈線性關(guān)系。若以x為縱軸，d為橫軸，當(dāng)焦距一定時(shí)，則給定一個(gè)厚度d，對(duì)應(yīng)于某一管電壓可以求得一個(gè)x值。用各種不同的電壓試驗(yàn)時(shí)，就可以得出一組斜率逐漸變化的曲線，如圖2-17所示。 第五十八張，PPT共九十

30、五頁，創(chuàng)作于2022年6月圖2-17 材料厚度與曝光量的關(guān)系曲線 第五十九張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月2.不同焦距下，材料厚度與管電壓的關(guān)系曲線。根據(jù)式(2-19)，由于底片黑度要求一定，所以x為一常數(shù)，如果被透照的材料固定，則d增大時(shí)必須減小。根據(jù)式（2-1）和式（2-7）知，所以管電壓要相應(yīng)增大。 （2-20） 若以材料厚度d為橫軸，管電壓U為縱軸，則在一定焦距下的厚度所對(duì)應(yīng)的管電壓可以連成一條曲線。以不同的焦距試驗(yàn)時(shí)， 就可得到一組曲線， 如圖2-18所示。 第六十張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月圖2-18 材料厚度與管電壓的關(guān)系曲線 第六十一張，PPT共九十五頁

31、，創(chuàng)作于2022年6月 3.等效系數(shù)兩塊不同厚度的不同材料在入射強(qiáng)度為I0的射線源照射下，若得到相同的出射強(qiáng)度Ix，則稱二者為“等效”。它們的厚度之比稱為材料的“等效系數(shù)”。根據(jù)等效系數(shù)的定義，可以從一條常用材料的曝光曲線上查出另一種材料的等效厚度所對(duì)應(yīng)的管電壓。 第六十二張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月一、判斷：鉛增感屏除有增感作用外，還有減少散射線的作用，因此在射線能穿透的前提下，應(yīng)盡量選用較厚的鉛屏。（ ）透照不銹鋼焊縫，可以使用碳素鋼絲象質(zhì)計(jì)。（ ）透照鈦焊縫，必須使用鈦金屬絲象質(zhì)計(jì)。（ ）因?yàn)殂U箔增感屏的增感系數(shù)高于熒光增感屏，所以得到廣泛使用。（ ） 二、單選：1.平板焊

32、縫照相時(shí)，下面四種關(guān)于象質(zhì)計(jì)擺放的敘述，唯一正確的擺放位置是（ ）A.近膠片一側(cè)的工件表面，并應(yīng)靠近膠片端頭；B.近射源一側(cè)工件表面，金屬絲垂直焊縫，并位于工件中部；C.近膠片一側(cè)的工件表面，并應(yīng)處在有效照相范圍一端的焊縫上，金屬絲垂直于焊縫，細(xì)絲在外；D.近射源一側(cè)有效照相范圍一端的焊縫上，金屬絲垂直于焊縫，細(xì)絲在外。 第六十三張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月2.X光射線機(jī)級(jí)數(shù)性能指標(biāo)中，焦點(diǎn)尺寸是一項(xiàng)重要指標(biāo)，焦點(diǎn)尺寸指的是（ ）A 靶的幾何尺寸B 電子流的直徑C 實(shí)際焦點(diǎn)尺寸D 有效焦點(diǎn)尺寸3.表示工件厚度、千伏和曝光量之間關(guān)系的曲線叫做（ ）A 曝光曲線B 特性曲線C 黑度和

33、曝光量曲線D 千伏和曝光量曲線4.射線檢測(cè)中屏蔽散射線的方法是（ ）A 鉛箔增感屏和鉛罩B 濾板和光柵C 暗盒底部鉛板D 以上全是第六十四張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月5.射線檢測(cè)中，通常所說X射線的曝光量是指（ ）A 管電壓和曝光時(shí)間的乘積B 管電壓和管電流的乘積C 管電流和曝光時(shí)間的乘積D 管電流和管電壓、曝光時(shí)間的乘積6.如果在焊縫中有一條裂紋，其方向與焊縫表面垂直，為獲得清晰缺陷圖像，透照時(shí)X射線的穿透方向與裂紋的方向必需（ ）A 垂直B 平行C 交叉D 成45度角傾斜7.透照工件時(shí)一般在暗盒后面放張鉛板，作用是（ ）A 起增感作用B 防背散射線影響C 防止內(nèi)部散射線影響D

34、 以上都不對(duì)8.射線透照的幾何不清晰度（ ）A 與工件厚度成正比，與焦點(diǎn)尺寸成反比B 與工件后厚度成反比，與焦點(diǎn)尺寸成反比C 與焦點(diǎn)尺寸成正比，與焦距成反比D 與焦點(diǎn)尺寸成反比，與焦距成正比第六十五張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月三、問答1.象質(zhì)計(jì)有哪幾種類型，中國和美國各采用哪種象質(zhì)計(jì)？答：象質(zhì)計(jì)的主要類型有：絲型、平板孔型、階梯孔型，其中絲型使用最廣泛，平板孔型主要在美國應(yīng)用，階梯孔型主要在歐洲地區(qū)應(yīng)用。中國使用的象質(zhì)計(jì)是絲型象質(zhì)計(jì)，美國則同時(shí)使用絲型象質(zhì)計(jì)和平板孔型象質(zhì)計(jì)。2.金屬增感屏有哪些作用，哪些金屬材料可用作增感屏？答：金屬增感屏除了具有增加感光的作用外，還具有減小散射

35、線的作用。金屬增感屏最常用的材料是鉛，在高能射線照相中還采用鉛、鉭、鎢等材料制作的增感屏。3.何謂幾何不清晰度？其主要影響因素有哪些？答：由于射線源具有一定尺寸。所以照相時(shí)工件輪廓或缺陷邊緣都會(huì)在底片上產(chǎn)生半影。這個(gè)半影寬度便是幾何不清晰度Ug，Ug的最大值發(fā)生在遠(yuǎn)離膠片的工件表面。 Ug值與射源尺寸和缺陷位置或工件表面至膠片距離成正比，與射源至工件表面距離成反比。第六十六張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月2.4 常見缺陷及其影像特征 一、 焊件中常見的缺陷1） 裂紋 裂紋主要是在熔焊冷卻時(shí)因熱應(yīng)力和相變應(yīng)力而產(chǎn)生的， 也有在校正和疲勞過程中產(chǎn)生的，是危險(xiǎn)性最大的一種缺陷。 裂紋影像較

36、難辨認(rèn)。因?yàn)閿嗔褜挾?、裂紋取向、斷裂深度不同， 使其影像有的較清晰，有的模糊不清。常見的有縱向裂紋、橫向裂紋和弧坑裂紋， 分布在焊縫上或熱影響區(qū)。 第六十七張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月圖2-19 焊縫裂紋照片第六十八張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月2） 未焊透未焊透是熔焊金屬與基體材料沒有熔合為一體且有一定間隙的一種缺陷。在膠片上的影像特征是連續(xù)或斷續(xù)的黑線， 黑線的位置與兩基體材料相對(duì)接的位置間隙一致。圖2-20是對(duì)接焊縫的未焊透照片。 第六十九張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月圖2-20 對(duì)接焊縫未焊透照片 第七十張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月3

37、） 氣孔 氣孔是在熔焊時(shí)部分空氣停留在金屬內(nèi)部而形成的缺陷。 氣孔在底片上的影像一般呈圓形或橢圓形，也有不規(guī)則形狀的，以單個(gè)、多個(gè)密集或鏈狀的形式分布在焊縫上。在底片上的影像輪廓清晰，邊緣圓滑，如氣孔較大，還可看到其黑度中心部分較邊緣要深一些(見圖2-21)。 第七十一張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月圖2-21 焊縫氣孔照片 第七十二張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月4） 夾渣 夾渣是在熔焊時(shí)所產(chǎn)生的金屬氧化物或非金屬夾雜物， 因來不及浮出表面，停留在焊縫內(nèi)部而形成的缺陷。在底片上其影像是不規(guī)則的，呈圓形、塊狀或鏈狀等，邊緣沒有氣孔圓滑清晰， 有時(shí)帶棱角， 如圖2-22所示。

38、 第七十三張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月圖2-22 焊縫夾渣照片 第七十四張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月5） 燒穿 在焊縫的局部，因熱量過大而被熔穿，形成流垂或凹坑。 在底片上的影像呈光亮的圓形(流垂)或呈邊緣較清晰的黑塊(凹坑)， 如圖2-23所示。 圖2-23 焊縫燒穿照片 第七十五張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月二、 鑄件中常見的缺陷1） 夾雜 夾雜是金屬熔化過程中的熔渣或氧化物，因來不及浮出表面而停留在鑄件內(nèi)形成的。 在膠片上的影像有球狀、塊狀或其他不規(guī)則形狀。其黑度有均勻的和不均勻的，有時(shí)出現(xiàn)的可能不是黑塊而是亮塊，這是因?yàn)殍T件中夾有比鑄造金屬密度更

39、大的夾雜物，如鑄鎂合金中的熔劑夾渣，如圖2-24所示。 第七十六張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月圖2-24 鑄鎂合金中的夾雜照片 第七十七張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月2） 氣孔 因鑄型通氣性不良等原因，使鑄件內(nèi)部分氣體排不出來而形成氣孔。氣孔大部分接近表面，在底片上的影像呈圓形或橢圓形，也有不規(guī)則形狀的，一般中心部分較邊緣稍黑， 輪廓較清晰， 如圖2-25所示。 第七十八張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月圖2-25 鑄件中的氣孔照片 第七十九張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月3） 針孔 針孔是指直徑小于或等于1 mm的氣孔，是鑄鋁合金中常見的缺陷。在膠片

40、上的影像有圓形、條形、蒼蠅腳形等。 當(dāng)透照較大厚度的工件時(shí)，由于針孔分布在整個(gè)橫斷面， 針孔投影在膠片上是重疊的， 此時(shí)就無法辨認(rèn)出它的單個(gè)形狀了。 第八十張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月4） 疏松 澆鑄時(shí)局部溫差過大，在金屬收縮過程中，鄰近金屬補(bǔ)縮不良，產(chǎn)生疏松。疏松多產(chǎn)生在鑄件的冒口根部、厚大部位、厚薄交界處和具有大面積的薄壁處。在底片上的影像呈輕微疏散的淺黑條狀或疏散的云霧狀，嚴(yán)重的呈密集云霧狀或樹枝狀，如圖2-26所示。 第八十一張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月圖2-26 鑄件內(nèi)部疏松照片 第八十二張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月5） 裂紋 裂紋一般是在收

41、縮時(shí)產(chǎn)生，沿晶界發(fā)展。在底片上的影像是連續(xù)或斷續(xù)曲折狀黑線， 一般兩端較細(xì)，如圖2-27所示。 圖2-27 鑄件裂紋照片 第八十三張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月6） 冷隔 冷隔由澆鑄溫度偏低造成，一般分布在較大平面的薄壁上或厚壁過渡區(qū)，鑄件清理后有時(shí)肉眼可見。 在底片上的影像呈黑線， 與裂紋相似， 但有時(shí)可能中部細(xì)而兩端較粗。 第八十四張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月三、 表面缺陷和偽缺陷1） 表面缺陷 對(duì)于缺陷，主要應(yīng)檢查工件內(nèi)部缺陷，但是各種表面缺陷在膠片上的影像和內(nèi)部缺陷的影像并沒有什么區(qū)別，表面缺陷有些是允許的。因此，在膠片上發(fā)現(xiàn)有缺陷影像后， 應(yīng)與工件表面仔細(xì)查

42、對(duì)， 最后得出結(jié)論。 第八十五張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月2） 偽缺陷 偽缺陷產(chǎn)生的原因很多，形狀也多種多樣，檢測(cè)人員一般憑經(jīng)驗(yàn)?zāi)茏R(shí)別大部分偽缺陷。也就是說，對(duì)缺陷影像可根據(jù)缺陷影像的特征和產(chǎn)生的部位予以分析。此外，還可以從膠片兩側(cè)利用反光或放大鏡觀察表面是否劃傷來判斷。如仍懷疑有缺陷，則必須重照復(fù)驗(yàn)。 偽缺陷產(chǎn)生原因見p61第八十六張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月四. 缺陷埋藏深度的測(cè)定根據(jù)缺陷在底片上的影像，只能判定缺陷在工件中的平面位置，也就是說，只能把缺陷位置以兩個(gè)坐標(biāo)表示出來。為了確定第三個(gè)坐標(biāo)，即決定缺陷所在位置的深度，必須進(jìn)行兩次不同方向的照射。 五. 缺陷在射線方向上的厚度測(cè)定缺陷在射線束方向的厚度(如氣孔直徑或未焊透深度等)測(cè)定方法，可用測(cè)量缺陷在底片上的影像黑度來估計(jì)。 第八十七張，PPT共九十五頁，創(chuàng)作于2022年6月2.5 射線檢測(cè)及中子射線檢測(cè)