胡老师RTⅡ讲稿.doc

第一章 射线探伤的物理基础1-1 X射线的产生一、原子和原子结构：原子是由原子核与核外飞速旋转的电子组成。原子核是由带正电的质子和不带电的中子组成。每个质子和中子质量非常接近,均具有一个质量单位。（以碳质量的为一个原子质量单位,用1“u”表示）照此规定氢元素的原子量为1，氧元素为16。原子质量数A=中子数+质子数质子数=核电荷数=Z=原子序数质子数=核电荷数=核外电子数=原子序数中子数=原子质量数-质子数（或原子序数）例： 27个质子 60-27=33个中子 原子序数27，核外电子27个电子质量很小可忽略不记，它等于氢原子质量。二、X射线的产生1、 X射线产生的条件：X射线是由X射线发生器产生的，X射线发生器由三部分组成：（即产生X射线的必要条件） 发射电子灯丝（阴极） 加速电子的装置高压发生器 受电子轰击的阳极靶阳极密封保持一定的真空度玻璃（陶瓷）聚焦罩+S阴极钨（等）阳极 10-6-10-7mmHg过程：灯丝加热后放出电子，在灯丝与靶之间加几十几百千伏电压后，电子以很高速度撞击靶面，电子失去所具有的动能，电子的能量绝大多部分转化为热能，极少部分以X射线形式辐射出来。因为带电粒子在加速减速时，必然伴随着电磁辐射的发生。连续X射线连续X射线是高速运动的电子和原子核核外库仑场的作用过程中发射出来的。 X射线的性质：波长：频率h：布郎克常数C波的性质:波长与频率的关系：=X射线是一种电磁波，具有电磁波的波粒二相性粒子的性质：粒子的能量 h即： 在极端情况下，电子的能量全部转变为X射线光电子能量h。这时产生的光电子即为最短波长。而大部分电子是经过多次制动，逐步丧失动能的。这就是使转换过程中发出的电磁辐射具有各种波长。因此X射线的波谱是连续分布的，称为连续谱。 最短波长min计算：e电子电量：1.610-19h布郎克常数：6.62610-34v(kv)所加管电压（千伏）h光电子能量C：光速：10-8 长度单位即： = 结论：最短波长只与管电压有关，与阳极靶材料无关，与管电流、灯丝电流均无关。（这里没有射线强度问题）连续谱线中最大强度对应的波长IM与最短波长min的关系，大致为IM=1.5mini比例常数：1.11.410-6i：管电流Z：阳极靶原子序数 W=74V：管电压（千伏）实际检测中是以最大强度波长IM为中心与其邻近波段的射线起主要作用。连续X射线总强度：由实验得出：连续X射线总强度I总是用连续谱线所包含的面积来表示。从公式中可以得出如下结论：管电流i 、管电压V、阳极靶材料的原子序数越高，则总强度越大。总强度与管电压V的平方，与管电流i成正比。相对强度10mA5mAmin 不同管电流相对强度波长50kv40kv30kv20kv连续X射线谱（不同管电压下）原子序数越大则总强度越大，选择钨原子序数大的材料。结论：从两个公式中可以看出改变管电流能改变总的强度，而改变管电压则最短波长向左移动，平均波长（或最高强度的波长）向左移动。因此，管电压越高，平均波长越短，叫线质的硬化，即穿透力越强，总的强度与以上三种成正比变化。IT：连续X射线总强度V：管电压i： 管电流 X射线效率： 结论：X射线的效率与管电压和靶材料原子序数成正比。管电压的高压波形越接近于恒压，X射线产生的效率越高，当V=100KV时，=1%而4MeV时X射线的=36%。 X射线机的工作频率不同（工、变频、横频）均影响效率。目前便携式X射线机均是变频机，工作效率较高（频率在180-280MHZ）标识X射线谱：即标识靶材料的谱线在特定波长位置上出现强度很大的线状谱线，它的波长只依赖于阳极靶面的材料，而与管电压、管电流无关。由于其强度只占极少部分，能量也低，所以在工业探伤中不起作用。只用在材料的光谱分析及X射线衍射中应用。如分析晶格类型、晶格常数及晶格畸变引起的应力集中。 1-2 放射性同位素及X射线一、定义1、同位素：质子数相同而中子数不同的元素称为同位素。例： ；H（氕） H（氘） （氚） 等等。2、放射性同位素：即不稳定同位素能自发地放出某些射线，而衰变为另一种元素。分为：天然放射性同位素：Z83的许多元素及化合物为自然界存在具有放射性。人造放射性同位素：由高能粒子（一般为中子）轰击原子得到的。例：把C0放入原子反应堆，使之吸收一个中子变成C0 成为不稳定的元素，它就放射出、射线后衰变成稳定的Ni（一个中子变为质子）60不稳定态C02860Ni60C027 =1.17 MeV=0.31MeV平均1.25MeV=1.133MeV60Ni 稳定态射线的波长是固定的，即1.17和1.33 MeV平均则为1.25 MeV，所以称线谱（线状谱线）。60C0 放射出、射线，而镭放射、射线。射线高速运动的带正电的粒子流（射程很小，无用）射线高速运动的电子流（一）（射程不大，穿透力很弱）射线高速运动的光子流（不带电）探伤使用C055555960C0 是由稳定的同位素 被中子照射后形成的Ir192是由稳定的同位素Ir191俘获中子而得到的Se75是由Se俘获中子后得到的2860NiC02760 + 砷+r78192PtIr19277 +所以已使用完的放射性同位素不能再放入原子反应堆中激活再生，即不可重复使用。二、射线的衰变规律和半衰期放射性元素的衰变遵循一定的统计规律： N=-.N.t (:放射性元素的衰变常数)在时间t内发生衰变的原子核数N与原来初始原子核的总数N成正比,负号表示原子核数的减少 N=-.N. tdNNN0：t0时初始原子核总数N：t时刻时的衰变的原子核个数对 积分N0N =-dt-tN0.e N=：衰变常数反映的是物质的一种属性，即越大，其越不稳定，反映其衰变快慢程度。-tN0.e指数衰变规律 N= 射线随时间的延续而衰减。半衰期：放射性元素原子核数衰变到原来原子核数的一半时，所需的时间叫半衰期。即：=时的t （用T表示）-t21 =e ln2=tln=-t t= TT=C0、CS、Ir、Tm、Se各种放射性同位素的衰减常数不同，所以半衰期也不同，探伤要求用的射线有较长的半衰期、较高的能量，所以常用的有钴、铯、铱、铥、硒。目前工业上钴不用，因半衰期长不易处理废源（尺寸较大等）铯用于管道爬行器中的定位装置，某些反应器的液位面显示，铱192普遍常用，硒75开始大量采用。2005标准已将其列入标准之中，但价格较高。总结：X、射线的基本性能X、射线都是电磁波，其波长比可见光、无线电波短；波长宇宙射线射线X射线紫外线红外线可见光无线电波超声波X、射线是一种光子流，具有波粒二相性。光子是非实物粒子，没有静止质量，没有半径可言。h：普朗克常数：频率（秒-1）：波长 C：光速光子能量用 E=h. = 在真空中以光速直线传播；X、射线本身不带电性，故不受电场、磁场影响；有反射、折射、干涉等现象与可见光一样；不可见、能够穿透物质，能使胶片感光，使某些物质产生荧光现象；在穿透物质过程中与物质发生复杂的物理化学作用（即发生三大效应）；如电离、荧光、热作用、光化学作用等。具有辐射生物效应，杀伤生物细胞，破坏生物组织。按物理、化学作用可分为：物理特性：穿透作用 荧光作用探伤、医用 电离作用 热作用监测剂量 反射、折射、干涉现象分析晶体结构化学特性：感光作用对工业、医用胶片 着色作用生物特性： 生物损伤需要防护1-3 射线与物质的相互作用为了提高射线照相的质量，就要研究散射线产生的原因。射线的散射：射线发生了偏移。高速运动的X射线光子流在穿越物质时要发生一系列复杂的物理过程，其射线强度要减弱。射线的被吸收：射线被物质吸收而转化为其它形式的能量。主要分为：实践证明：射线穿越物质后的强度衰减也与射线的衰变一样，遵循一定的统计规律。即它正比于射线本身的强度I0和穿过物质的厚度d，对于单色窄束射线的衰减规律是：I= I0-I=.I0.d (-I= I-I0=.I0.d) I= I0.e-.d (dI=-I0.d) I是通过T厚度后的强度。（衰减）:衰减系数或线衰减系数,线吸收系数。线衰减系数:在射线方向上，单位长度的单位衰减。线衰减系数是由射线本身的能量及穿越物质本身的性质决定的。射线强度的衰减主要是由三大效应引起的。一、光电效应：当一个光子和原子相碰撞时，它可能将所有能量交给一个壳层电子，使壳层电子脱离原子而成为光电子，而光子被整个吸收。从内壳层上打出电子后，则外层电子要跃迁，填补空位，使原子恢复到较低能量状态，而两个壳层的能量之差，就以标识X射线（次级X射线）的形式释放。定义：我们把材料原子吸收了入射线的光子全部能量，而导致原子对射线的强烈吸收而使入射束强度明显下降，这种效应称为光电效应。只有当入射光子的能量hv大于或等于某个壳层电子的结合Ei时，才有可能发生光电效应。hvEi 是产生光电效应的必要条件。光电效应主要发生在低能X射线（10500KeV）原子入射光子e-光电子Q光电效应的示意图二、康普顿效应（康一吴有训效应）光子与电子发生非弹性碰撞，一部分能量转移给电子，使之成为反冲电子，而散射的光子其能量和运动方向均发生变化。发生的几率大致与物质原子序数成正比，与光子能量成反比。总是发生在自由电子或原子束缚最松的外层电子上。入射光子h电子散射光子反冲电子.康普顿效应示意图h我们把弹性散射即瑞利散射归入散射。瑞利散射：入射光子与内层电子发生弹性散射即散射线与入射线相同波长，所以是相干散射。大致与物质的原子序数Z的平方成正比，随光子能量的增大而急剧减少，当入射光子能量在200KeV以下时，瑞利散射的影响不可忽略。三、电子对效应当高能X射线或射线的光子能量大于电子静止质量所相应的能量的两倍时，当光子从原子核旁经过时，在原子核的库仑场作用下，光子转化为一个正电子和一个负电子，这种过程称为电子对效应。m0 电子质量C 光速Qe-即：入射光子能量h2m0C2 即1.02MeV时，产生电子对，光子能量被全部吸收。e+ hv e-+ e+ 电子对效应示意图总结：由于射线穿越物质后产生三大效应，消耗了入射光子的全部或部分能量，这样入射线强度的减弱随物质的厚度而增大，我们用衰减系数来表示，三大效应所引起的衰减可以用： p:光电效应所引起的。 c:康普顿效应所引起的。 e:电子对效应所引起的。三大效应随射线强度变化的示意图能量MeV10MeV1.02MeV康氏散射电子对效应光电效应吸收截面一般很难求出，一般还是利用物质的半价层来反算，求得值的。电子对占优势光电占优势康散占优势MeV100.1三大效应比较光电效应康普顿效应电子对效应产生条件hW0hW0h1.02 MeV特征光子被吸收产生电子21hv=W0+mv2Eeh-Ei光子部分能量的转移发生散射产生反冲电子光子被吸收生成一对正负电子对（高能X射线和射线）衰减条件pce对入射光子吸收散射吸收W0：电子和原子核的结合能。注：光子能量与所加管电压之间能量只能用当量能量表示例：C660射线平均能量1.25 MeV，相当于X射线能量23MV（20003000KV）所以说，射线能量比X射线能量高得多。I=I0e-ud描述的是射线穿过物质d厚度的指数衰减规律，射线强度的衰减与本身的能量或称线质以及穿越物质本身的性质，即密度有关。大致与物质密度成正比，所以我们引入一个质量衰减系数m表示。m=/ m=.3.Z3：密度：波长Z：原子序数=.m=.3.Z3此式说明能量 则 则 穿过物质的Z 则 1-4 射线衰减规律吸收：是光电效应和电子对效应。散射：康普顿散射。射线的衰减主要是吸收和散射 所以，穿越物质后的光子是由两部分组成的。 一部分没有发生相互作用的光子，其能量、方向均未变化； 另一部分发生过一次或多次康普顿效应的散射光子，其能量和方向均发生了改变。一、定义 单色射线（单一波长射线）：只有一个波长的射线。 白色射线（连续波长的射线）：有无数个连续波长组成的射线。如：X射线。 窄束射线不包括散射线的射线。 宽束射线包括散射线和直接透射线。宽束窄束物质接受器铅准直器物质接受器 多色射线：由几种乃至十几种能量光子组合的射线。I0：初始强度即达到工件前表面而未进入工件时的强度。I：透射强度，刚穿过工件后的强度。二、窄束单一波长射线的衰减规律：I=I0e-d I取对数 I0I I0 =e-dlog=-.d.loge=-0.434d I0Ilog与d是线性关系，斜率-0.434IsI：直接透射线强度Is：散射线强度Ip：穿透物质后的射线总强度三、宽束射线的衰减规律I散射比：n=书中是I=IP+ IS n=IsIp=I+IsIIp=I（1+）=I.（1+n）我们用引进一个散射比来引进散射线的影响-一般宽束X射线的穿透强度是窄束射线的（1+n）倍。在连续X射线情况下，我们用一个平均波长进行处理，相应则用平均衰减系数表示，这种我们实际上使用的X射线穿过物质后的总透射强度就可以用下式表示。 Ip：穿透物质后的射线总强度四、半价层定义：穿透物质后的射线强度为入射线强度一半时的穿透厚度，用Th表示。(仍用窄束单波长射线公式)=时的= =取对数：ln=-x x= =与放射性元素的半衰期计算是一样的，价层及第二个半价层等问题的计算及防护的计算均用此方法。通过半价层可得值，所以X射线的衰减系数可以通过实验直接实测出某种材料的半价层厚度再利用上述公式直接求得值。这里需要注意射线能量不同，同一物质的半价层厚度不同,且值也不同。所以可适用于宽束多色射线的衰减规律。五、射线的能量（硬度）和强度所谓的“质”和“量” 射线的能量（线质、硬度）定义：单个光子的能量或一束光子的平均能量，定义为射线的能量。射线的能量又称为硬度或线质，也可以用有效管电压表示（或有效能量、当量能、或半价层表示）。X射线软硬取决于管电压，管电压愈高则射线愈硬。 射线强度“I”表示 定义：单位时间通过垂直射线方向上的单位面积上的所有光量子能量的总和。 通常我们用管电压作为线质，管电流作为线量率（即强度）的代用数据。即管电压不同，线质不同，管电流不同就表示强度不同。但管电流一定时提高管电压时，在线质提高的同时，强度也会增加。不同管电压其面积表示强度其平均波长表示线质对于同种材料，半价层越厚，表示线质越“硬”，反之亦然。连续X射线包括了不同能量的光量子，当连续X射线穿越物质时，其质“软”部分将越易于吸收，所以所剩的只有硬部分的射线，所以随穿越厚度的增加，其有效能量则越高，即线质变硬。随厚度的增加衰减系数在减少，即线质变硬的缘故。第二个半价层比第一个半价层要厚的原因。六、放射性同位素的活度定义：1、活度：单位时间衰变的原子个数。用A表示 2、活度单位：居里(Ci)=3.7即：每秒钟有3.710个原子发生衰变，则为1居里。 3、半衰期：也可以说,活度减少一半时的时间。活度正比于存活的原子数，活度就是源存活的象征。活度不等于源的强度。对于同一种源，则活度越大，强度越大。4、源强度：I=K.A K:照射量率常数 因源不同而不同如 C K=此时的源强度是指距源1米处标定的。将活度转化为伦琴即将居里转化为伦琴（强度）I= K.A= K居里=（强度）现单位用贝可Bq表示，1Bq表示每秒内有一个原子核发生衰变，这种活度单位就用贝可表示。1Ci=3.710Bq5、比活度：单位质量放射源的放射性活度单位 比活度大意味着相同活度下，可做得更小，则清晰度更高。第二章：射线探伤设备及器材2-1 常用X射线探伤设备一、X射线管的基本结构：1、X射线管的组成：三部分组成：一个真空度为1010mmHg高度的二极管。只有在这个真空度下，X射线管才能正常工作。 阴极： 阳极：在阳极罩斜面开一个窗口，用铍（4#元素）制作。在阴极通电后，灯丝加热发射电子，阴极罩聚焦电子束在两端高压的作用下，飞向阳极，轰击钨靶产生X射线。由于转换率很低，98%的动能变成热能，因此阳极的冷却十分重要。X射线管的冷却方式：i辐射散热式：阳极体实心尾部伸到管外，加装辐射片多用于便携式。辐射片上加装散热风扇，强制风冷，一般风扇停转，工作效率就要大大下降。便携式其内部则用气体冷却，用六氟化硫（SF6）气体作绝缘介质的X射线机，要有一定气压，气压太低则无法工作，应进行冲气。ii冲油（水）冷却式：阳极体空心通过外循环油（水）冷却 多用于移动式。目前已很少用。iii油绝缘携带式X射线机采用自冷方式,靠机头内部温差和搅拌油泵使油产生对流带走热量，再通过壳体把热量散发出去。由于自身内部带有大量绝缘油所以自身重量较大。目前有些制造厂仍在使用代替移动式。X射线管按其密封壳分：按工作场地分：按射线束分：辐射线束中心线与相对轴线垂直方向上有20以上的倾斜角。按阳极靶分：平靶制造易散热好，但对环缝纵向裂纹检测有一定的影响。 2、X射线管的技术性能 X射线管的工作特性 阴极特性：即管电流与灯丝温度的关系。在一定的管电压下，饱和电流密度和灯丝加热温度的关系成图示函数关系。而灯丝温度则与灯丝电流与灯丝电压有关。饱和电流密度10管电流与灯丝温度关系曲线8mA46cm2/2钨丝温度2000C2900C灯丝加热电流 阳极特性（mA）管电压KV管电流与管电压关系曲线3.4A3.8A4.0A管 电 流 a、管电压在1020KV时，管电流开始饱和。一般均在饱和电流下工作，即工作点在特性曲线的水平部分。 b、管电流对灯丝加热电流的变化十分敏感，灯丝加热电流的微小变动，可引起管电流大的变化。当灯丝电压恒定时，管电流保持不变（便携式采用）。所以管电流和管电压是可以独立进行调整的（移动式多采用此种方法）。 X射线管的管电压 X射线管的管电压是指它的最大峰值电压（KVp），但在电工测量时，表头指示的是有效值。U=0.707 U 200KVp=V141.4KV必须注意所有X射线管的管电压都是以峰值表示，管电压越高，发射的X射线波长越短、穿透力越强，在一定范围内成近似直线关系。钢板厚度管 电 压108642708090100X射线管的功率和寿命由于98%能量转变为热能，所以一次曝光时间不允许过长，且在最大功率下经常使用，会影响其寿命。在110%时寿命减到60%；80%时寿命可达300%。一般应在90%负荷以下工作。普通玻璃管400小时，金属陶瓷管为1000小时寿命。X射线的焦点：焦点大，易于制造，有利于散热；焦点小，透照灵敏度高，底片清晰度好。焦点尺寸大小主要取决于X射线管的阴极灯丝的形状和大小。 实际焦点：阳极靶被电子撞击的部分； 有效焦点：实际焦点垂直于管轴线上的投影。有效焦点面积=实际焦点面积sin一般阳极靶与管轴线垂直方向成20倾斜角，所以有效焦点大约是实际焦点的。探伤机说明书提供的焦点尺寸，就是有效焦点尺寸。a、 圆焦点：以直径表示b、 长方形焦点：以（周向机）表示c、 正方形：以边长表示实际焦点面积20灯丝2020阴极有效焦点面积3110010595如果是平靶，则倾斜20度射线束中心二、X射线机的基本构造：（一）共四部分：1、高压部分： 组成：X射线管 高压变压器 高压整流管、电容器高压电缆2、冷却部分 ：（ 各种方式）油浸自冷 循环油外冷 气体冷却3、保护部分：保险丝 过压、过电流继电器 零位接触器4、控制部分：高电压初级调整 灯丝加热调整 电源稳压操作指示（二）高压整流电路：1、半波自整流电路便携式2、 中间接地两管整流半波电流便携式3、 桥式全波整流医用用于大型移动式 效率高、能量高、电流平稳（三）X射线机的使用：1、气体冷却：使用绝缘性能高的SF6代替变压器油，进行冷却，外加风扇便携式充气要有一定气压，太低就要进行充气。2、训机（老化）X射线机第一次使用或间隔较长时间使用，必须按要求进行逐步升高电压的训练，此过程称为训机。一般停用2-3天，玻璃管 停用2-7天，金属陶瓷管 3、训机目的：1) 达到真空度要求，吸附残存气体；2) 排除吸附在阳极表面的正离子，延长寿命。3) 排除吸附在阴极表面的正离子，延长寿命。4、X射线机按频率分为：1) 工频射线机 5060HZ2) 变频射线机 300800HZ3) 恒频射线机 约200HZ在同样电流、电压条件下，恒频机穿透能力最强，效率最高，变频机次之，工频机最差。所以同是一样的KV值,其效率不同，射线机的穿越能力也不同。2-2 射线探伤设备一、射线源的种类：名称半衰期能量（EeV）相当X能量（MV）半价层（铅）适用范围（）AB级C60 钴605.3年1.171.33231.240200Cs137 铯13733年0.6620.61.50.6515100Ir192 铱19274天0.1360.680.30.80.520100Tm170 铥170128天0.0840.0520.10.30.1320Se75 硒75120天0.2261040射线探伤设备在工业探伤中广泛应用，具有轻便、穿透力强的特点，用贫化铀代替铅作防护容器，大大减轻了设备的重量和体积。二、射线探伤装置：四部分组成：1、射源：放射性同位素：常用Ir192； 2、保护缸：用贫化铀制成（或铅）； 3、操作机构：有机械、电动两种； 4、支持装置。三、射线探伤设备的优缺点：1、优点：探测厚度大，穿透力强； 体积小，重量轻，不用电、水，适用于野外； 效率极高，可周向、全景曝光，成本低； 设备故障率低，价格低； 可连续运行，不受温度、压力、磁场等外界影响。工艺稳定，可操作性好。2、缺点：有一定的半衰期； 能量固定，无法根据试件厚度调节； 强度随时间减弱，使曝光时间受到制约；其灵敏度低于射线机，固有不清晰度大，需要通过选择胶片系列提高灵敏度； 安全防护要求高，管理严格。四、硒75 ，Se75射线源特性Se75由Se74在核反应堆俘获中子得到的，其半衰期为120.4天。平均能量0.206MeV即200KeV相当于200KV的X射线机，能谱线有9根主要是两根136KeV和264KeV。Se75原子质量数75，其中质子数34，中子数41。SeSeAs（砷）Se75源半衰期为120.4天比Ir源长的多（74天）且射线衰变常数低，不到Ir源的一半，能谱较软，操作防护区域小，较易保证安全。比活度大，源的焦点可以做的较小（灵敏度高）。所以更适用于薄板焊缝照相。近年来国内在管道拍片中应用日益增多，欧洲及国内电力系统已将其列入标准。此次将Se75列入JB/T4730-2005标准中，并对其使用范围作了相应规定（10-40）中心透照法允许5 其它透照方式需经合同各方同意5，对双壁单影或双壁双影则2.5。2-3 其他射线探伤设备高能X射线探伤设备：1) 电子直线加速器2) 电子回旋加速器原理：利用超高压、强磁场、微波等技术，对射线管的电子进行加速，从而获得能量强大的电子束去轰击靶面而获得高能X射线。射线能量在1MeV以上，穿透力大，可达500钢板。焦点小，转换能量高，可达40%，散射线少，清晰度高，宽容度大。2-4 射线探伤器材一、射线胶片射线胶片不同于一般感光胶片。通常是在片基的两面都涂有乳剂，以增加对射线敏感的卤化银的含量，从而提高感光速度。1、潜影形成过程：当X光胶片受到射线或可见光照射时，在乳剂层产生潜影，此潜影再经一系列化学处理，变成可见影象。潜影形成的四个阶段：1) 光子（h）作用于AgBr晶体，将Br离子中的电子逐出；2) 该电子在AgBr晶体上移动，陷入感光中心；3) 带负电的感光中心吸引Ag离子；4) Ag离子与电子结合，构成潜影中心，由无数潜影中心组成潜影： 照射前：AgBr Ag+ Br 照射后：Br+ h Br+e Ag+e Ag潜影的产生是银离子接受电子还原成银的过程。2、底片的黑度：定义：照射到底片上的光强L与透过底片后的光强L之比的常用对数，定义为底片的黑度D。L照射到底片上的光强。L 透过底片的光强。即：D=lg JB/T4730-2005规定AB级2.0D4.0，提高了底片黑度的上下限值。观片灯最大亮度是这样规定的D=1.0 =10； D=2.0 =10； D=3.0 =10（十分之一） （百分之一） （千分之一）补充：最小可见对比度Dmin定义：在底片上能够辨认的某一尺寸影像的最小黑度差又称识别界限。对比度Dmin的数值越小，意味着人眼对底片影像的辨别能力越强，对缺陷影像的识别灵敏度越高。当DDmin时，影像能够识别，反之则不能识别，通过试验知Dmin随黑度的增加而减小。在低黑度区段，D变化不会引起Dmin变化，在中黑度区段，Dmin随D的增大而逐渐减小。，在高黑度区段，Dmin随D的增大急剧增大。（与观片灯亮度有关，）这是因为底片随黑度的提高Dmin（可识别最小黑度差）是下降的，这是在中等的黑度区范围内。在低黑度区D变化不会引起Dmin变化，在高黑度区随D的增大，Dmin急剧增大。（D=4以上）例如D=4则使用观片灯亮度10万透过底片的亮度是10，目前国内观片灯的亮度均未达到10万，所以规定了黑度范围2.0D4.0。目前观片灯技术参数给的是照度。照度与亮度的关系大致 140000LX=45000。 从本质上说Dmin直接与观片灯亮度相关，Dmin的增大是透过底片的亮度下降所导致的结果。 AB级最低黑度允许降至1.5的条件：主要指用X射线透照小径管或其他截面厚度变化大的工件。3、射线胶片的特性：1) 胶片特性曲线：定义：表示相对曝光量与底片黑度之间的关系的曲线。一般是以射线相对曝光量的对数值为横坐标；以胶片显影后得到的相应黑度为纵坐标（H-D曲线），共有6个主要特性参数。感光度（S）定义：把在射线底片上产生一定黑度所需要的曝光量的倒数，定义为感光度。按ISO标准，达到净黑度为2.0时所需曝光量（戈瑞）的倒数作为该胶片的感光度。K曝光量，以产生净黑度2.0时的戈瑞数。Sa=例：型胶片感光度（中）颗粒中粒（感光度100）型胶片感光度（低）颗粒细粒（感光度80 ）感光度100则曝光量K=0.01（例富士100，天属T类）感光度80则曝光量K=0.0125（例富士80，天属T类）80的曝光量要大于100的曝光量感光度就是感光速度，100的感光度大于80的感光度。射线胶片系统分为四类即T1、T2、T3、T4类，T1为最高类别，即感光速度低、颗粒度细，灵敏度高（梯度大）。T4为最低类别。当采用射线对裂纹敏感性大的材料或不能满足AB级技术要求时，可选用更高类别的胶片。A、AB级采用T3及其以上，B级采用T2及其以上类别。胶片的本底灰雾度应不大于.。目前工业用射线胶片分类胶片类型感光速度感光乳剂粒度常见胶片牌号T低微粒AgfaD、D；富士LX-25T较低细粒AgfaD、D；富士50、80；天型T中中粒AgfaD、D；富士100；天型T高粗粒富士400；天-型；AgfaD对比度：小缺陷或小细节与其周围的黑度差。分辨力：图象细节的辨别能力称为分辨力或解象力。总结：一般感光度高则底片的清晰度和解象力就会降低，其对比度愈低；银粒愈粗，感光度愈高。灰雾度 D定义：未经曝光的胶片显影后有一定的黑度，此黑度称为灰雾度D（即本底灰雾度）。一般规定应不大于0.3。 梯度 G ：称胶片系数，胶片对比度。胶片梯度即用胶片特性曲线上某点切线上的斜率表示。定义：是指胶片对不同曝光量在底片上显示不同黑度差别的固有的能力。G=lg=一般常用不同黑度的两点连续的斜率表示两点间的平均梯度。 增感型胶片（与荧光增感屏）G值则是在较低黑度范围内随黑度增大而增大，超过一定值，黑度再增大，则G值反而减少。而非增感型胶片的G值是随黑度的增大而增大。 宽容度L：定义：指射线底片上能够充分记录工件的厚度范围。在胶片特性曲线上用接近直线部分的起点和终点在横坐标上所相对应的曝光量的对数值之差来表示。即：L=lgE-lgE例：标准要求D=2.04.0之间，相对应的曝光量的倍数，不同胶片是不一样的。从而决定了透照的厚度差。总结：D 胶片的梯度越大则胶片的宽容度越小。3.5lgElgE1.2 颗粒度：定义：感光乳剂中卤化银晶体的平均尺寸。胶片颗粒度越细，解象力越高，底片越清晰，易于发现极细小缺陷，但曝光量要加大，即感光度低。 胶片的光谱感光度定义：感光材料对不同波长（不同能量）的射线表现出不同的敏感性。同一黑度对射线不同能量所需的曝光量不同，此特性称为胶片的光谱感光度。对X射线30千伏有一极大值，200千伏有一极小值，所以低能X射线更容易使胶片感光。二、增感屏常用铅箔增感屏，还有铜、钢、荧光增感屏等。将薄薄的金属箔粘合在优质纸基上制成金属增感屏。有两个基本效应：a、增感效应：靠金属屏受透射射线激发产生二次电子和二次射线（其能量很低），极易被胶片吸收从而增加对胶片的感光作用。b、滤波效应：对波长较长的散射线有吸收作用，减少散射线引起的灰雾度，提高影象对比度。三、象质计 1、定义：用来检查和定量评价射线底片影象质量的工具。又称为透度计。图象质量指示器，衡量该质量的数值是象质指数。 注意：它直径的大小不代表所能发现的缺陷大小。89用R10系列 型专用象质计(7689的钢管5根直径相同的钢丝环焊缝)型专用象质计(76可用单丝) 2、类型： 原标准要求 ： （ 金属丝、孔型、槽型（钩槽对比块） 3、金属丝型（线型象质计） 其直径变化规律是按等比级数变化。其公比=1.25其分三个型号，每个型号7根金属丝。JB/T4730-2005引用JB/T7902-1999线型象质计同时引用航天部：HB7684-2000射线照相用线型象质计增加了小于0.100mm的丝，即17号：0.080mm；18号：0.063；19号：0.050mm 17； 612； 1016 金属丝直径从3.20.1 规律：1是7的四倍；6是12的四倍；10是16的四倍 1是4的二倍；6是 9的二倍 ；1是13的二倍 新标准增加了小于0.10的钢丝以满足厚度下限（2mm）AB级和B级的像质指数的要求。 17； 612； 1016； 1218 4、象质计的摆放 原则：单壁透照象质计应放置在源侧，被检区一端（位置），金属丝横跨焊缝，细丝置于外侧。双壁单影透照象质计放置在胶片侧。双壁双影透照象质计可放置在源侧，也可放置在胶片侧。当单壁透照时象质计无法放置源侧，允许放置在胶片侧。但应放置“F”作为标记，并做对比实验。新标准对此有明确而严格的技术要求。“无法放置”是指爬行器透照管子、球罐射线全景曝光。 而查找象质计灵敏度时，则查不同的表。、以低原子序数的材料制作的象质计，应可用于高原子序数的材料制成的工件的照相。有关材料的原子序数：铝：13；钛：22；铁：26；镍：28；铜：29。所以铁象质计可用于镍、铜材料且包括不锈钢的照相。、象质计灵敏度的确定在底片上，在黑度均匀部位（一般是邻近焊缝的母材金属区）能够清晰地看到长度不小于10的连续金属丝影像时，则认为该丝是可识别的。专用象质计至少应能识别两根金属丝。四、曝光曲线 1、定义：在一定条件下（工件的材质）使底片获得一定黑度所需要的管电压、管电流和曝光时间与工件厚度的关系曲线。两种：a、横轴取厚度，纵轴取曝光量以管电压为参数； b、横轴取厚度，纵轴取管电压以毫安分为参数。管电压25030252015105厚度mA.min2020010150510023厚度30252015105一般管电流是固定值现在便携式X射线机的管电流是固定值5mA（或3 mA等），所以纵轴为分钟。2、曝光曲线的制作方法使用阶梯试块，固定曝光时间，每次升高10KV管电压，逐次曝光。采用较小曝光量为一组，较大曝光量为第二组。测定获得透照厚度与对应黑度的两组数据，绘制D-T曲线（黑度与厚度）两组曲线。绘制E-T曲线（曝光量与厚度）选定一基准黑度值，从两曲线（D-T）分别查出某一管电压下对应该黑度的厚度值在E-T图上标出两点，以直线连接，即是该管电压下的曝光曲线。第三章 射线照相质量的影响因素我们用射线照相的灵敏度来评价射线照相质量一定义：1、射线照相的灵敏度：是指在射线底片上可以观察到的最小缺陷尺寸，或最小细节尺寸。或者说是指发现和识别细小影象的难易程度。分为：绝对灵敏度和相对灵敏度。2、绝对灵敏度：指在射线照相底片上所能发现的沿射线穿透方向上的最小缺陷尺寸。3、相对灵敏度：此最小缺陷尺寸与射线透照厚度的百分比称为相对灵敏度。4、象质计灵敏度：用象质计指数来表示，象质计灵敏度越高，则表示底片影象的质量水平越高。因而是间接地定性反映出射线照相对最小自然缺陷检出的能力。如何提高对缺陷检出的灵敏度，就要看影响灵敏度有哪些因素。它主要是三大要素综合的结果。二、三大要素：1、射线照相的对比度：（小缺陷或细节与其周围背景的黑度差）2、不清晰度：（影象轮廓边缘黑度过度区的宽度）3、颗粒度：（影象黑度的不均匀程度）（颗粒度）（不清晰度）（对比度）U用图示表示为： I0I0（一）射线照相的对比度（又称射线底片对比度）射线透过工件不同厚度或不同密度部分后，所产生的不同强度，在射线底片上表现为不同的影象黑度。一个区域与另一区域的黑度差，就构成了射线底片的对比度，在适当范围内，射线底片的对比度或黑度差越大，则各种细节显示的越清晰。假设入射X射线为单色窄束则TI=IeT I= IeI2I1=e=e-取数时 lg I- lg I=-0.434由胶片特性曲线及梯度 = =-0.434G.T平均梯度又称反差系数（即胶片反差系数）我们可以用D处的切线斜率G表示。考虑到散射线对底片黑度差的影响因素，则公式加上散射比。D=我们把称为主因对比度，又称工件对比度。影响主因对比度的因素是工件透照厚度差T，线衰减系数和散射比n。DG.0.434所以射线底片的对比度是主因对比度和胶片梯度（又称胶片对比度）的综合结果，从公式可以看出主因对比度是构成底片对比度的根本原因，胶片梯度是主因对比度的放大系数。（通常36）主因对比度取决于射线强度变化，即工件的厚度差或密度差，其次是射线的质和散射比。厚度几乎相等则主因对比度很低；反之厚度变化太大，主因对比度高，则要采取降低主因对比度的技术（例如照小管径椭圆成像）：如滤波、提高管电压等，以减小主因对比度或使用不同感光速度的胶片以扩大曝光的宽容度。而主因对比度低的，则要适当选择能量，并减少散射比。 随MeV能量则 因为能量nMeV（二）射线照相的清晰度1、固有不清晰度U由于胶片、增感屏和射线能量等因素在底片上造成的模糊程度，称为固有不清晰度U。它主要是由三个因素共同作用的结果。固有不清晰度大小就是散射电子在胶片乳剂层中作用的平均距离，所以固有不清晰主要取决于射线的能量，增感屏发射出的电子同样作用于卤