《射线检测技术》ppt课件

1、中国石油大学信息与控制工程学院现代测试技术现代测试技术2021.11中国石油大学信息与控制工程学院第八章第八章 射线检测技术射线检测技术射线检测技术中国石油大学信息与控制工程学院第一节第一节 射线检测的物理根底射线检测的物理根底8.1射线检测的物理根底中国石油大学信息与控制工程学院辐射辐射 非电离辐射非电离辐射 电离辐射电离辐射 直接直接带电离子，如带电离子，如、阴极射线等，穿透才干差阴极射线等，穿透才干差 间接间接不带电离子，如不带电离子，如X X、中子射线，穿透才干强中子射线，穿透才干强一、射线的种类一、射线的种类8.1射线检测的物理根底中国石油大学信息与控制工程学院射线的穿透才干射线的穿

2、透才干8.1射线检测的物理根底中国石油大学信息与控制工程学院射线的波长分布射线的波长分布在射线检测中运用的射线主要是在射线检测中运用的射线主要是X X射、射、射线和中子射线。射线和中子射线。X X射射线和线和射线属于电磁辐射，而中子射线是中子束流。射线属于电磁辐射，而中子射线是中子束流。8.1射线检测的物理根底中国石油大学信息与控制工程学院8.1射线检测的物理根底二、射线的产生二、射线的产生nX X射线射线产生产生阴极阴极发射电子的灯丝发射电子的灯丝加速安装加速安装高压发生器高压发生器将电子加速，将电子加速， 使之具有一定的动能使之具有一定的动能轰击阳极靶轰击阳极靶 阳极阳极电子轰击靶面，产生

3、电子轰击靶面，产生X X射线射线 高能电子轰击阳极靶有高能电子轰击阳极靶有98%98%99%99%的能量转化成热能散失掉，因的能量转化成热能散失掉，因此，阳极靶一定要耐热，只需此，阳极靶一定要耐热，只需1%1%2%2%的能量转变为的能量转变为X X射线射线 中国石油大学信息与控制工程学院变压器冷却水电子电子8.1射线检测的物理根底中国石油大学信息与控制工程学院分类分类 X X射线可分为两类：延续射线可分为两类：延续X X射线和标识射线和标识X X射线射线延续延续X X射线：波长呈延续分布的延续射线：波长呈延续分布的延续X X射线，有一个极限波长射线，有一个极限波长00或短或短波限波限01.24

4、(nm)U8.1射线检测的物理根底中国石油大学信息与控制工程学院标识标识X X射线：射线： 当管电压超越某一临界值当管电压超越某一临界值时，构成与靶材有关的特殊波时，构成与靶材有关的特殊波长的射线长的射线 X X射线检测中主要用延续谱射线检测中主要用延续谱 8.1射线检测的物理根底中国石油大学信息与控制工程学院n射线射线产生产生放射性原子核在发生放射性原子核在发生衰变衰变,衰变后产生的新核往往处衰变后产生的新核往往处于高能量级于高能量级, ,要向低能级跃迁要向低能级跃迁, ,辐射出辐射出光子光子. .首先由法国首先由法国科学家科学家P.V.P.V.维拉德发现，是继维拉德发现，是继、射线后发现的

5、第三射线后发现的第三种原子核射线。种原子核射线。8.1射线检测的物理根底中国石油大学信息与控制工程学院天然放射性同位素：天然放射性同位素：Ra226Ra226、U235U235人工放射性同位素：人工放射性同位素：Co60Co60、Ir192Ir192分类分类衰变规律衰变规律随时间延伸，放射性逐渐减弱随时间延伸，放射性逐渐减弱 0 etNN为衰变常数；为衰变常数；N0N0为原有原子数；为原有原子数；N N衰变后剩余原子数衰变后剩余原子数 12ln 2T8.1射线检测的物理根底两种人工放射性同位素的根本参数两种人工放射性同位素的根本参数8.1射线检测的物理根底中国石油大学信息与控制工程学院 中子射

6、线中子射线 产生：产生：原子核除原子核除H H外经强大外力激发作用，会释放出中外经强大外力激发作用，会释放出中子子 分类：分类：中子源分类：同位素中子源、加速器中子源和反中子源分类：同位素中子源、加速器中子源和反响堆中子源响堆中子源 方法：方法：质子、质子、粒子、粒子、射线等轰击原子核产生中子射线等轰击原子核产生中子射线射线 8.1射线检测的物理根底中国石油大学信息与控制工程学院8.1射线检测的物理根底中国石油大学信息与控制工程学院三三 射线特性射线特性1 1 不可见性：射线波长比可见光短不可见性：射线波长比可见光短 2 2 穿透性：射线可以穿透物体，并产生衰减衰减性穿透性：射线可以穿透物体，

7、并产生衰减衰减性 3 3 不带电荷：不受电磁场作用，又称为直线性，是真实图不带电荷：不受电磁场作用，又称为直线性，是真实图形的反映形的反映 4 4 光化反响：使物质电离，使胶片感光光化反响：使物质电离，使胶片感光 5 5 生物效应：电离并杀死生命细胞，尤以中子射线为甚生物效应：电离并杀死生命细胞，尤以中子射线为甚 8.1射线检测的物理根底中国石油大学信息与控制工程学院散射吸收射线与物质的相互作用射线与物质的相互作用四四 射线经过物质时的衰减射线经过物质时的衰减 射线在穿透物质时，与物质相互作用，使强度减射线在穿透物质时，与物质相互作用，使强度减弱弱衰减衰减8.1射线检测的物理根底中国石油大学信

8、息与控制工程学院 吸收景象吸收景象 当射线穿透物质时，会因与物质中原子核或核外电子碰撞当射线穿透物质时，会因与物质中原子核或核外电子碰撞而耗费，最终其能量全部转变为热能。当能量较低时，构成光而耗费，最终其能量全部转变为热能。当能量较低时，构成光电效应电效应 吸收效应的大小与射线本身能量的高低和被透照物质的性吸收效应的大小与射线本身能量的高低和被透照物质的性质有关质有关 8.1射线检测的物理根底中国石油大学信息与控制工程学院 散射景象散射景象 射线经过物质后，不仅能量改动，有部分入射线改动了原来的方向,当方向改动时，称为汤姆逊散射 改动方向及能量时，称为康普顿散射改动方向及能量时，称为康普顿散射

9、 散射线是一些偏离了原射线的入射线方向，射向四面八方的射线。散射线是一些偏离了原射线的入射线方向，射向四面八方的射线。射线能量越低，被透照物质中的电子密度越大，射线的散射效应射线能量越低，被透照物质中的电子密度越大，射线的散射效应越显著，散射线的强度越大越显著，散射线的强度越大 8.1射线检测的物理根底中国石油大学信息与控制工程学院 衰减衰减由吸收由吸收(t)(t)、散射、散射(s)(s)共同作用，其规律：共同作用，其规律：0edII其中，其中，I I、I0I0分别为入射线和透射线分别为入射线和透射线强度；强度；为衰减系数；为衰减系数；d d为被测物质为被测物质的厚度的厚度 8.1射线检测的物

10、理根底中国石油大学信息与控制工程学院射线衰减特性射线衰减特性1 18.1射线检测的物理根底中国石油大学信息与控制工程学院射线衰减特性射线衰减特性2 28.1射线检测的物理根底中国石油大学信息与控制工程学院半价层半价层12ln2d射线衰减特性射线衰减特性3 3 8.1射线检测的物理根底中国石油大学信息与控制工程学院第二节第二节 X X射线检测的根本原射线检测的根本原理和方法理和方法 8.2 X射线检测的根本原理和方法 中国石油大学信息与控制工程学院一、一、 检测原理检测原理 利用射线在物质中的衰减利用射线在物质中的衰减和对某些物体产生光化作用进和对某些物体产生光化作用进展的。当射线穿过工件完好部

11、展的。当射线穿过工件完好部位时，其强度为：位时，其强度为： 10edII8.2 X射线检测的根本原理和方法 中国石油大学信息与控制工程学院High Electrical PotentialElectrons-+X-ray Generator or Radioactive Source Creates RadiationExposure Recording DeviceRadiation Penetrate the Sample部位不同，射部位不同，射线强度不同线强度不同X X射线检测射线检测8.2 X射线检测的根本原理和方法 中国石油大学信息与控制工程学院当射线穿过工件有缺陷部位时，其强度为：

12、当射线穿过工件有缺陷部位时，其强度为： ()20( )0e eedddddIII所以，所以，( )21edIII dI2I1dI08.2 X射线检测的根本原理和方法 中国石油大学信息与控制工程学院 由两式比较，当厚度一样时：由两式比较，当厚度一样时：，I2I2I1I1，缺陷部位强度完好部位，缺陷部位强度完好部位例如：夹钨，钨为重金属，对射线吸收较大，感光少，例如：夹钨，钨为重金属，对射线吸收较大，感光少，暗室处置时容易洗去，呈白色块状。而基体金属吸收暗室处置时容易洗去，呈白色块状。而基体金属吸收系数小，透过射线多，感光多，呈黑色系数小，透过射线多，感光多，呈黑色 8.2 X射线检测的根本原理和

13、方法 中国石油大学信息与控制工程学院，I2I2I1I1，缺陷部位强度完好部位，缺陷部位强度完好部位 例如：气孔、夹渣，对射线吸收少，感光多，呈黑色例如：气孔、夹渣，对射线吸收少，感光多，呈黑色 ，I2I2I1I1，缺陷部位强度完好部位，不能显现，缺陷部位强度完好部位，不能显现 假设厚度不同，假设厚度不同，d d变化而变化而不变，可用不变，可用于厚度检测。于厚度检测。 8.2 X射线检测的根本原理和方法 中国石油大学信息与控制工程学院二、检测方法二、检测方法 常用的照相法、电离检测法、荧光屏直接察常用的照相法、电离检测法、荧光屏直接察看法，开展的有电视察看法；看法，开展的有电视察看法； 照相法照

14、相法射线射线 衰减衰减 强度强度变化变化 胶片胶片 感光感光 潜影潜影 影像影像 评判评判 此法灵敏度高，直观可靠，此法灵敏度高，直观可靠，反复性好，但本钱较高，时间反复性好，但本钱较高，时间较长较长 8.2 X射线检测的根本原理和方法 中国石油大学信息与控制工程学院 电离检测法电离检测法射线射线 工件工件 电离室电离室 电离气体电离气体 电流电流 判别判别完好性完好性 此法自动化程度高，本钱此法自动化程度高，本钱低，但定性困难低，但定性困难 8.2 X射线检测的根本原理和方法 中国石油大学信息与控制工程学院 荧光屏直接察看法荧光屏直接察看法 此法本钱低，效率高，可延续消费，但分辨率差此法本钱

15、低，效率高，可延续消费，但分辨率差 射线射线 工件工件 荧光屏荧光屏 缺陷外缺陷外形形8.2 X射线检测的根本原理和方法 中国石油大学信息与控制工程学院 电视察看法电视察看法 电视察看法是的开展，可用电视显示系统直接显示电视察看法是的开展，可用电视显示系统直接显示 此法自动化程度高，可察看动态情况。此法自动化程度高，可察看动态情况。8.2 X射线检测的根本原理和方法 中国石油大学信息与控制工程学院电视察看法电视察看法8.2 X射线检测的根本原理和方法 中国石油大学信息与控制工程学院8.3 X射线照相检测技术第三节第三节 X X射线照相检射线照相检测技术测技术中国石油大学信息与控制工程学院 根据

16、胶片上影像的外形及其黑度的不均匀程度，就根据胶片上影像的外形及其黑度的不均匀程度，就可以评定被检测试件中有无缺陷及缺陷的性质、外可以评定被检测试件中有无缺陷及缺陷的性质、外形、形、 大小和位置。大小和位置。 此法的优点是灵敏度高、直观可靠、反复性好，是此法的优点是灵敏度高、直观可靠、反复性好，是射线检测法中运用最广泛的一种常规方法。射线检测法中运用最广泛的一种常规方法。 由于消费和科研的需求，还可用放大照相法和闪光由于消费和科研的需求，还可用放大照相法和闪光照相法以弥补其缺乏。照相法以弥补其缺乏。 放大照相可以检测出资料中放大照相可以检测出资料中的微小缺陷。的微小缺陷。 8.3 X射线照相检测

17、技术中国石油大学信息与控制工程学院X X射线照相检测原理射线照相检测原理8.3 X射线照相检测技术中国石油大学信息与控制工程学院一、一、 照相法的灵敏度和透度计照相法的灵敏度和透度计 灵敏度灵敏度定义：定义：显示缺陷的程度或能发现最小缺陷的才干显示缺陷的程度或能发现最小缺陷的才干 分类分类 绝对灵敏度绝对灵敏度 底片上能发现被检试件中与射线平行方向的最小缺陷尺寸底片上能发现被检试件中与射线平行方向的最小缺陷尺寸 8.3 X射线照相检测技术中国石油大学信息与控制工程学院相对灵敏度相对灵敏度底片能发现被检试件中与射线平行方向的最小缺陷尺寸，占底片能发现被检试件中与射线平行方向的最小缺陷尺寸，占缺陷

18、处试件厚度的百分数缺陷处试件厚度的百分数 =100%xKd其中，其中，x x为最小缺陷尺寸；为最小缺陷尺寸；d d为试件厚度为试件厚度 相对灵敏度由于思索了厚度要素，由相对灵敏度由于思索了厚度要素，由 ，更能表达透照质量，所以，通常所说的照相灵敏度，更能表达透照质量，所以，通常所说的照相灵敏度即指此灵敏度即指此灵敏度 10edII8.3 X射线照相检测技术中国石油大学信息与控制工程学院 透度计像质指示器透度计像质指示器 实际中最小缺陷尺寸很难确定，用确定尺寸实际中最小缺陷尺寸很难确定，用确定尺寸的人工缺陷来标定灵敏度就方便得多了；的人工缺陷来标定灵敏度就方便得多了； 透度计用是来检查透照技术和

19、胶片处置质量的，透度计用是来检查透照技术和胶片处置质量的，即定量地评价射线底片影像质量的工具；即定量地评价射线底片影像质量的工具； 8.3 X射线照相检测技术中国石油大学信息与控制工程学院二、增感屏二、增感屏 X X射线产生效率非常低，要得到称心的图像，射线产生效率非常低，要得到称心的图像，需求相当长的时间，效果不理想，要用增感屏。需求相当长的时间，效果不理想，要用增感屏。 分类 增感屏可分为：增感屏可分为：金属增感屏、荧光增感屏和金属荧光增感屏金属增感屏、荧光增感屏和金属荧光增感屏 片基金属箔荧光层维护层量时，用增感屏所需曝光产生相同的摄影密度时，无增感所需曝光量在摄影密度为DDK 增感系数

20、：增感系数：8.3 X射线照相检测技术中国石油大学信息与控制工程学院金属增感屏：可分为前屏、后屏，金属箔置向胶片，金属增感屏：可分为前屏、后屏，金属箔置向胶片，其作用有：其作用有： a a 增感作用：利用射增感作用：利用射线透过金属屏激发二次电线透过金属屏激发二次电子和二次射线增感子和二次射线增感 b b 滤波作用：为减少散滤波作用：为减少散射线不良影响，吸收波长较长射线不良影响，吸收波长较长的散射线，故影像明晰的散射线，故影像明晰 组成及作用组成及作用8.3 X射线照相检测技术中国石油大学信息与控制工程学院荧光增感屏：荧光增感屏：射线照射在物质上钨酸钙、硫化锌镉会产生荧光效射线照射在物质上钨

21、酸钙、硫化锌镉会产生荧光效应，发出与某些胶片感光色相近波长的光，加快了感光应，发出与某些胶片感光色相近波长的光，加快了感光速度，增大了可探测厚度；速度，增大了可探测厚度；金属荧光增感屏：金属荧光增感屏：结合了荧光增感屏增感效果好，金属增感屏底片质量好结合了荧光增感屏增感效果好，金属增感屏底片质量好的优点，制造而成。所以，此类增感屏使底片的感光速的优点，制造而成。所以，此类增感屏使底片的感光速度比金属屏快，且比荧光屏的像质好。度比金属屏快，且比荧光屏的像质好。荧光增感屏所发荧光亮荧光增感屏所发荧光亮度与荧光物质的晶粒度度与荧光物质的晶粒度有关；有关；荧光增感屏荧光增感屏8.3 X射线照相检测技术中国石油大学信息与控制工程学院三、三、 曝光参数的选择曝光参数的选择 射线的硬度射线的硬度射线的穿透力。波长越短硬度越大，衰减越小；射线的穿透力。波长越短硬度越大，衰减越小；波长由管电压决议，管电压越高，波长越短；波长由管电压决议，管电压越高，波长越短；6060150kV150kV：中等硬度；：中等硬度；60kV60kV以下：软以下：软X X射线；射线；软软X X射线有利于提高对比度。射线有利于提高对比度。8.3 X射线照相检测技术中国