特種設(shè)備高級(jí)考試-章節(jié)第一章射線

原子與原子結(jié)構(gòu)

??? 原子與原子結(jié)構(gòu)

原子與原子結(jié)構(gòu)

原子的質(zhì)氫原子的質(zhì)量為1.673×10-24g?素???（質(zhì)量為1.993×10-23g）的1/12（1.667×10-24g）為1u。?原子 原子與原子結(jié)構(gòu)

原子的 原+ + 電子 原子與原子結(jié)

電電子的質(zhì)量極輕，為9.109×10- 原+ +1.602×10-19C）- 原子與原子結(jié)構(gòu)

核電荷如氫，核電荷數(shù)為1，核外1個(gè)電子氧，核電荷數(shù)為8，核外8個(gè)電 原子與原子結(jié) 成了鎳元素????β→ 原子與原子結(jié)

原子核的構(gòu)原子核由更小的兩種粒 中 原原子外電質(zhì)子 原子與原子結(jié)構(gòu)

質(zhì)中 質(zhì) 原子與原子結(jié)構(gòu)

質(zhì)子、中子的質(zhì) 中 質(zhì)電子太輕（1/1837），電子 原子與原子結(jié)構(gòu)

質(zhì)子：決定元素的種類(lèi)，與中子同決 中質(zhì)原子的相對(duì)原子質(zhì)質(zhì) ?? 中子：決定原子的種類(lèi) 。 ?? ??電子：最外層電子數(shù)決定元素的化學(xué)質(zhì)H+，Cl電子 原子與原子結(jié)構(gòu)

核XXZ質(zhì)量數(shù)（A）質(zhì)子數(shù)（Z）中子數(shù)如：27

，質(zhì)量數(shù)為60，質(zhì)子數(shù)為27，中子=60-27=33工程應(yīng)用時(shí)可直接書(shū)寫(xiě)元素符號(hào)和質(zhì)量數(shù)來(lái)某一核素，如Co59或Co60 原子與原子結(jié)構(gòu)

同位?同位?，??，??——質(zhì)子數(shù)、電子數(shù)相同，中子數(shù)分別為??、1、2233原子與原子結(jié)構(gòu)

如：????β→放射性核素分為天然的和人工制造兩類(lèi)，前粒子轟擊穩(wěn)定核素的核，使其變成放射性核?原子與原子結(jié)構(gòu)

20世紀(jì)初幾種不同的原子結(jié)；； 1.1原子與原子結(jié)

波光玻爾理論（玻爾模型）的概波光 1.1原子與原子結(jié)

吸收吸收吸收吸收吸收輻射自由4激發(fā) 2基1

氫原子能

0---- 原子與原子結(jié)構(gòu)

道只是在三找到該運(yùn)動(dòng)電子的某個(gè)區(qū) 原子與原子結(jié)構(gòu)

NML主量子數(shù)n——電子層和軌道能級(jí)（K、L、M、K>磁量子數(shù)m 原子與原子結(jié)構(gòu)

原子與原子結(jié)構(gòu)

原子的半徑10-8cm數(shù)量級(jí)；原子核半徑10-13cm數(shù)量級(jí)，原 如果：把核集中在1cm3 原子與原子結(jié)構(gòu)

有關(guān)的負(fù)電?如 ?? 1個(gè)質(zhì)子p+1個(gè)中子??=

?

?=00 原子與原子結(jié)構(gòu)

核力與電荷無(wú)關(guān)核力是短程核力促成粒子的成對(duì)結(jié)合以及對(duì)對(duì)結(jié)合質(zhì)子+質(zhì)子+ 原子與原子結(jié)構(gòu)

帶正電的質(zhì)子之庫(kù)侖力,質(zhì)子間相互排粒子間存在核力，促結(jié) 原子與原子結(jié)構(gòu)

帶正電的質(zhì)子之庫(kù)侖力,質(zhì)子間相互排粒子間存在核力，促結(jié)小質(zhì)量數(shù)的核：N/Z=1附近較穩(wěn)定大質(zhì)量數(shù)的核：N/Z=1.6附近較穩(wěn)定 原子與原子結(jié)構(gòu)

放射性。 原子與原子結(jié)構(gòu)

放射性原子核釋放出α粒子的過(guò)程稱(chēng)為α衰變?chǔ)亮Ｗ邮呛さ脑雍耍℉e)，核內(nèi)：2個(gè)質(zhì)子，2個(gè)中原子核內(nèi)核子數(shù)的變。α粒子所形成的α射線是一種電離輻α 原子與原子結(jié)構(gòu)

包括β-衰變、β+衰變和軌道電子俘獲β- 原子與原子結(jié)構(gòu)

γγ衰變總是伴隨著α衰變和β衰變而發(fā)生母核經(jīng)α衰變和β衰變到子核的激發(fā)態(tài)。激發(fā)態(tài)不穩(wěn)定，通過(guò)γ衰變到正常態(tài)。所以γ射線是原子核由高能級(jí)躍遷到低能級(jí)產(chǎn)生的。并非每一個(gè)α衰變和β衰變都釋放γ光子 射線的種類(lèi)和性 1.2.1Xγ射線的種類(lèi)和性X射線、γ射線、可見(jiàn)光、無(wú)線電波、紅外線都是電磁波，區(qū)別在于波長(zhǎng)同以及產(chǎn)生的方法不高高能低能γ射X射紫外紅外微無(wú)線長(zhǎng) 短 射線的種類(lèi)和性 1.2.1Xγ射線的種類(lèi)和性——波速（光速 射線的種類(lèi)和性 1.2.1Xγ射線的種類(lèi)和性在真空中以光速直 本身不帶電具有某些光學(xué)特性：反射（漫反射）射（折射系數(shù)近似1），折射方向改變不明可以發(fā) 和衍射現(xiàn)象（在非常小的光闌中不可見(jiàn)，能 可見(jiàn)光不 的物質(zhì)具有輻射生物效應(yīng)， 生物細(xì)胞，破壞生物組織 射線的種類(lèi)和性 1.2.2X射線的種類(lèi)和性； 形成管電流；

陽(yáng)極+X射

陰極- 射線的種類(lèi)和性 1.2.2X射線的種類(lèi)和性特征譜相對(duì)強(qiáng)度大，但總的

射線的種類(lèi)和性 1.2.2X射線的種類(lèi)和性。電子初速度不同，過(guò)程不同，撞擊次? =??= =??=??.?×????=

電 能量轉(zhuǎn) 射線的種類(lèi)和性 1.2.2X射線的種類(lèi)和性?

=??

????=

c——光速

×10?

=12.4=射線的種類(lèi)和性

???連續(xù)譜中最大強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)??與最????=連續(xù)X?

?????=??與管電流?=

管電壓、靶原子序數(shù)的關(guān)系：數(shù) ? ? 射線的種類(lèi)和性質(zhì)X射線強(qiáng)度與管電 電、靶材料射線的種類(lèi)和性 1.2.2X射線的種類(lèi)和性? ??=

=與管

射線的種類(lèi)和性 1.2.2X射線的種類(lèi)和性X射線極電X射線極電光當(dāng)X射線管的管電壓超過(guò)某臨界值?標(biāo)識(shí)譜產(chǎn)生的條件：管電壓>? 射線的種類(lèi)和性 1.2.2X射線的種類(lèi)和性鎢：?=69.51KV，鉬：在相同管電壓35KV時(shí)，鉬靶有標(biāo)識(shí)譜，鎢靶沒(méi)有 射線的種類(lèi)和性 射線的種類(lèi)和性 射線的種類(lèi)和性 1.2.2X射線的種類(lèi)和性 射線的種類(lèi)和性 1.2.3γ射線的種類(lèi)和性γ射線是放射性同位素經(jīng)過(guò)α衰變或β衰變后的過(guò)程中，從原子核內(nèi)發(fā)出的，這一過(guò)程稱(chēng)作γ衰變，又叫γ躍遷 射線的種類(lèi)和性 1.2.3γ射線的種類(lèi)和性 ????β→ γ射線為線狀譜波長(zhǎng)上 射線的種類(lèi)和性 1.2.3γ射線的種類(lèi)和性 射線的種類(lèi)和性 1.2.3γ射線的種類(lèi)和性設(shè)在dt的時(shí)間內(nèi)發(fā)生核衰變數(shù)目為-dN，它必定正比于當(dāng)時(shí)存在的原數(shù)N，也正比于時(shí)間dt，即?==?，則上式積分后=? ?即，放射性同位素的衰變服從指數(shù)規(guī)律衰變常數(shù)反映了放射性物質(zhì)的固有屬性。越大，該特質(zhì)越不穩(wěn)定，越快 射線的種類(lèi)和性 1.2.3γ射線的種類(lèi)和性放射性同位素衰變掉原有核

=?/?時(shí)，

?= 2

?

射線的種類(lèi)和性 1.2.3γ射線的種類(lèi)和性[例]已知Co60的半衰期為5.3年，其衰變常數(shù)是多少？8年后其放射強(qiáng)變?yōu)槌跏紡?qiáng)度的百分之解

?=

得93=0.693=0.131/? =? 得?

答：Co60的衰變常數(shù)為0.131/年。8年后其放射強(qiáng)度衰變?yōu)槌跏紡?qiáng)度的35 射線的種類(lèi)和性 1.2.3γ射線的種類(lèi)和性1 3強(qiáng)度不同：X射線--可控，取決于U、i、 234都是電離輻射，能對(duì)人和生物5 射線的種類(lèi)和性 ????+?→????+ 變成同位素 光 光 射線的種類(lèi)和性 是U235裂變時(shí)的一種產(chǎn)物。U235裂變生成Cs137核核反應(yīng)不轉(zhuǎn)，不能恢 射線的種類(lèi)和性 射線的種類(lèi)和性 Tm170（銩Se75（硒 射線的種類(lèi)和性質(zhì)

。 射線的種類(lèi)和性

波動(dòng)性 (油膜 光波動(dòng)性:衍 射線的種類(lèi)和性質(zhì)

射線的種類(lèi)和性

光子能量E和動(dòng)量P的公式：?光子動(dòng)量公式 H——普朗克常νλ——波

粒子 波動(dòng)???=???? 射線的種類(lèi)和性質(zhì)

短光曝雙狹 時(shí)間膠 時(shí)間短，表現(xiàn)為粒子性 時(shí)間長(zhǎng)，表現(xiàn)為波動(dòng)性 射線的種類(lèi)和性質(zhì)

實(shí)物粒子（電子、中子、質(zhì)子、α粒子、β粒子…）的波稱(chēng)作物質(zhì)波，與電波（光子）的差別在質(zhì)量方面：光子靜止質(zhì)量為零，而實(shí)物粒子均有質(zhì)在與物質(zhì)相互作用方 射線的種類(lèi)和性質(zhì)

子核內(nèi)發(fā)出的。α粒子就是氦的原子核?？梢酝ㄟ^(guò)放射性同位素 或核反應(yīng)堆獲得 射線的種類(lèi)和性質(zhì)

1.2.5 缺陷 能力 射線的種類(lèi)和性質(zhì)

1.2.5中子射線與物質(zhì)的相互作用不同于X射線和γ射線， 低原子序數(shù)的材料，適用于一些特殊材料和場(chǎng)合。中子照相法檢 鐵外 填充 射線的種類(lèi)和性質(zhì)

射線對(duì)物質(zhì) 射線的種類(lèi)和性質(zhì)

射線 射線能量的單位：eV，1電子伏相當(dāng)于1個(gè)電子通過(guò)電勢(shì)差為1伏的電場(chǎng)時(shí)所獲減少的能1eV=（1.602×10-19）C×1V=1.602×10-19式中，h=6.626×10-34

c=3×108當(dāng)E的單位取KeV時(shí)，分子才是

????=

當(dāng)E的單位J時(shí)，分子＝h·c=6.626×10-34×3×108

壓的單位?=?=??=????或，?? 射線的種類(lèi)和性質(zhì)根據(jù)公式1-4，有????=????.?= 最短波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的射線能量：???? ?

=即：200KV管電壓產(chǎn)生的X射線光子的最大能量為Co60的射線波長(zhǎng) ? 射線的種類(lèi)和性質(zhì)γ 射線的種類(lèi)和性質(zhì)強(qiáng)度

射線的種類(lèi)和性質(zhì)連續(xù)X射線的強(qiáng)度：??=

=??? 距離平方反比穿過(guò)物體后的強(qiáng)度衰減規(guī) 射線的種類(lèi)和性質(zhì)?=??對(duì)于每種γ射線源，Kr（rhm）為常數(shù) ：

單位：R·?/?·?× 5×? 射線與物質(zhì)的相互作用光子與物質(zhì)作用的主要形式有：光電效應(yīng)，康普頓效應(yīng)，電子對(duì)效應(yīng)和射線通過(guò)物質(zhì)時(shí)強(qiáng)度衰減遵循指數(shù)規(guī)律，衰減情況不僅與吸收物質(zhì)的性質(zhì)度有關(guān)，還取決于輻射自身 射線與物質(zhì)的相互作用

子的動(dòng)能 射線與物質(zhì)的相互作用

射線與物質(zhì)的相互作

標(biāo)識(shí)標(biāo)識(shí)X線） 射線與物質(zhì)的相互作用

。????，???∝1/??~1/??入射光子能量增大，???變小。 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

?=???? ??1+ ?1???

1

2

1?=0.0242×(1???與散射角的關(guān)系：?=0時(shí)，??=0?=90時(shí)，??=?=180時(shí)，??=2×0.0242 射線與物質(zhì)的相互作用

1?=0.0242×(1?解 ????=??.?=??.?= ??=????=0.242 1? =0.0242?=

=?=12.4 =189 E 射線與物質(zhì)的相互作用

發(fā)生條件：??> 必須有第三者——原子核參加，滿足動(dòng)量和能量守 射線與物質(zhì)的相互作用

量為0.51????∝??，當(dāng)???

????∝ 射線與物質(zhì)的相互作用

射線與物質(zhì)的相互作 與原子序數(shù)、入射光子能量有 射線與物質(zhì)的相互作 射線與物質(zhì)的相互作 射線與物質(zhì)的相互作 未發(fā)生效 散

透 吸 射線與物質(zhì)的相互作 不包括散射成分的射線束。僅由未與物質(zhì)發(fā)生相互作用的光子組成由單一波長(zhǎng)電磁波組成的射

射線與物質(zhì)的相互作 射線通過(guò)薄層物質(zhì)時(shí)強(qiáng)度減弱與物質(zhì)厚度及始輻射初始強(qiáng)度成正比，同時(shí)有關(guān)為線

???

放射性同位減公：? ? 射線與物質(zhì)的相互作 。果：?=??????? 射線與物質(zhì)的相互作

??=?? ??=?=?

?=?+??+?

?+?

+ ? ? ??? 射線與物質(zhì)的相互作

射線與物質(zhì)的相互作放射性同位素衰期：???放射性同位素衰期：????

使入射射線強(qiáng)度減少一半的吸收物質(zhì)厚?=

的簡(jiǎn)便算法：計(jì)算有多少個(gè)半????

?

其中：

=? –能量愈大，半值層愈厚（?越小–半價(jià)層不是一個(gè)常數(shù)，只有射線波長(zhǎng)為常數(shù)時(shí)半值層才可能是一個(gè)常 射線與物質(zhì)的相互作 解 由?=???已知0.20，T=2cm???×?=0.2，?=????.?=??=0.2，=???=2.32， =0.86(

?

=0.80（ 射線與物質(zhì)的相互作 射線與物質(zhì)的相互作 白白多?多 射線與物質(zhì)的相互作 散射

射線與物質(zhì)的相互作 散射比?+?=?? 射線與物質(zhì)的相互作 平均衰減系 ?? 射線與物質(zhì)的相互作 線質(zhì)硬線質(zhì)，是射線能量（ 力）的度量，能量大的，可稱(chēng)為線質(zhì)硬，反稱(chēng)為線質(zhì)軟。硬化過(guò)程平均衰減系數(shù)逐小，半價(jià)層逐漸增長(zhǎng)變 射線與物質(zhì)的相互作 線質(zhì)硬通過(guò)加濾板的方法，濾去軟射線部分，使連續(xù)X射線的λ和μ趨于常這一過(guò)程稱(chēng)為線質(zhì)硬化或連續(xù)射線的均勻 射線與物質(zhì)的相互作 寬束、多色射線強(qiáng)度衰減規(guī)?=

射線與物質(zhì)的相互作 射線與物質(zhì)的相互作射線強(qiáng)度吸收（衰減）曲線——多色曲線上任一點(diǎn)切線的斜率即為該點(diǎn)對(duì)應(yīng) 厚度上的μ??，計(jì)算公式????

=??

?? 射線與物質(zhì)的相互作X射線機(jī)對(duì)吸收曲 射線與物質(zhì)的相互作由表中數(shù)據(jù)可知（無(wú)散射線吸收系數(shù)隨T增大而減小，半價(jià)層厚度隨T的增大而增大。說(shuō)明連續(xù)X定的，線質(zhì) 工件的過(guò)程中逐漸硬化 厚度增大到一定程度后，吸收系數(shù) 厚度的變化不明顯了，說(shuō)明射線束中波長(zhǎng)線質(zhì)硬 射線與物質(zhì)的相互作鋼板厚度與吸收系數(shù)關(guān)系 射線與物質(zhì)的相互作連續(xù)X射線有效能 射線與物質(zhì)的相互作用截面

???表示強(qiáng)度為的光子穿過(guò)單位體積內(nèi)靶原子數(shù)為、靶厚度為的物質(zhì)時(shí)，有?是面積量綱，稱(chēng)為靶恩，符號(hào)為

1= 射線與物質(zhì)的相互作用截面

?=??

?=?

?= 射線與物質(zhì)的相互作 電輻分 射線與物質(zhì)的相互作 帶電粒子容易與原子的核外電子發(fā)生相互作很快失去動(dòng)能，所以帶電粒 能