第11讲：射线检测技术2简化版

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,射线检测,重要的无损检测技术,第11讲：射线检测技术（2）,1,射线照像检测技术,X,射线,和,射线,的性质,在真空中以光速沿直线传播，不受电磁场影响,。,X,射线人眼不可见，能够穿透不透明的物体，波长较短的,硬,射线（光子能量大）穿透物体能力强。,射入物体时将与物质发生复杂的物理或化学作用，如：使物质原子发生电离，使某些物质发出荧光，使某些物质产生光化学反应。,具有辐射生物效应，能够杀伤生物细胞，损害生物组织，危及生物器官正常功能。,2,射线照像检测技术,射线检测的基本原理,II,D,I,S,，,II,D,I,S,I,D,I,D,：,透射的一次射线强度,I,S,I,S,：,透射的散射射线强度,由于,TT，,故,I,S,I,S,因此有：,I I,D,I,D,3,射线照像检测技术,射线检测的基本原理,当,T,是,缺陷时，设其线衰减系数,为,u，,则,I/I,称为“物体对比度,”,4,射线照像检测技术,射线检测的基本原理,射线对缺陷的检测能力与以下因素有关,：,缺陷在透射方向上的尺寸,其线衰减系数与物体线衰减系数的差别,散射线的控制情况有关。,5,射线照像检测技术,射线照像的影像质量,影响射线照像影像的因素：,对比度,D：,边界的黑度差称为该影像的对比度。,不清晰度,U：,从一个黑度区域到另一个黑度的缓慢变化区的宽度，它造成了影像边界的扩展。,颗粒度,D,：,黑度不均匀变化的统计平均值。,6,射线照像检测技术,对比度,D,是影像和背景的黑度差，决定了射线透照方向可识别的细节尺寸。,不清晰度,U,是影像的扩展宽度，决定了在垂直于射线透照方向上可识别的细节尺寸。,颗粒度,D,是影像黑度的不均匀性，决定了影像可显示的最小细节尺寸。,7,射线照像检测技术,对比度的计算公式：,单色、窄束情况：,宽束情况：,8,射线照像检测技术,对于一个特定的射线，如何提高对比度：,使缺陷在透照方向具有最大的厚度差,采用低能量射线透照，提高衰减系数,减少到达胶片的散射线,采用优质胶片,9,射线照像检测技术,不清晰度,U,主要包括：几何不清晰度,Ug,和胶片固有不清晰度,Ui,。,焦点尺寸导致几何不清晰度,Ug,。,焦点尺寸小，焦距大、工件薄，则不清晰度小。,10,射线照像检测技术,胶片固有不清晰度,Ui,是由入射到胶片的射线，在乳剂层激发出二次电子的散射产生的。射线的能量越高，,Ui,越大。,11,射线照像检测技术,射线照相的灵敏度：射线照片记录细节或缺陷的能力，它在一定程度上综合了影像质量的三个基本因素。,相对灵敏度：可识别的最小尺寸和透射厚度的比值。,绝对灵敏度：可识别的最小尺寸,灵敏度的测定采用像质计,12,射线照像检测技术,射线照像的基本透照布置如图所示。,基本原则是使透照区的透照厚度小，主要考虑如下内容：,射线源、工件、胶片的相对位置。,射线中心束的方向。,有效透照区。,13,射线照像检测技术,有效透照区：一次透照的有效范围，在此范围内：,黑度处于规定的范围,照像灵敏度符合规定。,透照厚度的控制：,透照厚度比,KTT,处于规定的范围。,14,射线照像检测技术,基本透照参数的选择：,射线能量,焦距,曝光量,较低的射线能量，较大的焦距和较大的曝光时间，可以获得高质量的照片。,15,射线照像检测技术,射线能量,对于,X,射线：射线管的电压,对于伽马探伤：伽马射线的能量,射线能量的选择：,能量高，衰减系数小，固有不清晰度增加。满足要求时，选择较低的射线能量。,一般而言，伽马射线的检验灵敏度低于,X,射线，但在某些场合（球罐环缝检验）采用伽马射线可以实现全景曝光，提高效率。,16,射线照像检测技术,焦距的选择,在实际工作中，常用诺模图确定最小焦距,如果，,D=2mm，T=15mm,查图得：,f=180mm,17,射线照像检测技术,曝光量的选择,对于,X,射线：,对于伽马射线：,曝光量必须达到一定值才能显示细节缺陷,18,射线照像检测技术,某一点的射线强度与该点到源的距离的平方成反比。,只要保证射线强度与曝光时间的乘积相等，则得到底片的黑度相同。即：,射线强度和曝光时间具有同等的作用，可以互换（互易性）,19,射线照像检测技术,曝光曲线：在一定条件下，绘制的透照参数（射线能量、焦距、曝光量）与透照厚度之间的关系曲线。,20,射线照像检测技术,曝光参数计算例,采用固定,X,射线机透照一铸件，焦距为700,mm、,管电流为8,mA,时，曝光时间为3,min。,当采用1000,mm,焦距，管电流12,mA,时，曝光时间是多少？,21,射线照相法的特点,x,射线胶片照相检测法的特点是可直观地检测工件内部缺陷。,x,光底片图像的空间分辨率和对比度都较高，检测结果准确可靠，可用于缺陷分析和作为质量凭证存档。,这种方法目前主要用于重要结构和工件特殊位置的质量检测，如螺旋焊缝钢管管端焊缝缺陷检测。,22,辐射防护,射线的,电离,作用,射线直接或间接的作用可引起物质电离的辐射称为电离辐射。,辐射分为：电离辐射和非电离辐射。,直接致电离射线：电子、质子、,粒子、,射线等带电粒子,X,射线，伽马射线属于非直接致电离辐射。,23,辐射防护,射线的,电离,作用：,射线照射气体时，呈中性的气体分子吸收了射线的能量而放射出电子，成为正离子。,被电离的气体分子与射线剂量成正比，利用这个作用可以测量照射剂量。,描述辐射的物理量：照射量、吸收剂量、剂量当量。,24,辐射防护,照射量：描述,X,射线、,射线使空气产生电离能力的物理量。单位体积空气内产生的电荷量。,X,dQ,/dm(,单位库仑千克),照射量的专用单位是伦琴：标准状态下，使每立方厘米的空气产生一个静电单位电量的照射剂量 1伦琴。1,R2.58x10,-4,C/kg。,照射量的定义只针对,X,射线和,射线，不适合其它辐射，只针对空气，不适合其它物质。,25,辐射防护,吸收剂量：各种物质吸收电离辐射能量的情况。电离辐射授予某一体积元中物质的,平均能量,与该体积元中物质的质量之比。,吸收剂量的单位是：戈瑞，1,Gy,1Jkg。,吸收剂量的专用单位是：拉德，1,Gy,100rad,吸收剂量适合于各种电离辐射和各种物质，但同样的辐射照射不同的物质时，吸收剂量不同。,吸收剂量率：单位时间吸收的剂量。,26,辐射防护,剂量当量：,不同类型的电离辐射、不同的照射条件，对于生物体的辐射损伤，即使在相同的吸收剂量下也是不同的。为此引入了剂量当量的概念,。,剂量当量：吸收剂量,D,与辐射品质因数,Q,和修正因子,N,之积。,HDQN，,单位是希沃特（,Sv,），,专用单位是雷姆：1,Sv,=100rem,27,辐射防护,辐射生物效应：辐射作用于生物体时，由于电离作用将造成生物体的细胞、组织、器官等的损伤，引起病理反应。,四个阶段：物理变化阶段、物理化学变化阶段、化学变化阶段、生物变化阶段。,分类：,躯体效应和遗传效应,近期效应和远期效应,随机性效应和非随机性效应,28,随机性效应：剂量越大，发生的概率就越大,非随机性效应：存在剂量阈值,29,辐射防护,辐射损伤：电离辐射产生的各种生物效应对人体的危害和损伤。,慢性损伤和急性损伤。,慢性损伤：长时间受到超过容许水平的低剂量照射时，在受照数年后出现的辐射生物效应。主要是：白血病、癌症、再生不良性贫血、寿命缩短等。,急性损伤：大剂量辐射引起的损伤（下页表）,30,辐射防护,外辐射防护方法：主要从辐照时间、辐照距离、屏蔽三个方面来控制。,时间控制：剂量剂量率时间,距离控制：照射剂量与该点与射源距离的平方成反比。,屏蔽控制：增加屏蔽将大大减少照射的剂量。,31,辐射防护,辐射防护的主要规定,个人检测全身的剂量值，任何一年不应大于50,mSv,，,连续5年的平均值不应大于20,mSv,。,场所检测：,X,射线操作现场控制区指吸收剂量率（空气比释动能率）大于40,Gy,/h,的区域。管理区是大于4,Gy,/h,的区域。,对于,射线，控制区指吸收剂量率大于40,Gy,/h,的区域。管理区是大于2.5,Gy,/h,的区域。,32,射线检测,作业,参考习题（一）,写出射线照相法探伤所用的三种射线的,名称,，其中,哪一种,与其他两种在本质上有明显的差异,？,管电流一定，提高管电压时，所发生的连续,x,射线的线质（,变硬了,/,不变,/,变软了,）。这时，连续,x,射线强度与管电压（,成正比,/,的平方大致成正比,）。,管电压一定，管电流加大时，所发生的连续,x,射线的线质（,变硬了,/,不变,/,变软了,）。这时，连续,x,射线强度与管电流（,成正比,/,的平方大致成正比,）。,33,参考习题（二）,将靶极金属改为原子序数较大的元素，而管电压和管电流不变时，所发生的,x,射线的线质是（,变硬了,/,不变,/,变软了,）。在这里连续,x,射线强度与原子序数（,成正比,/,成反比,）。,单色射线的穿透率,I/Io,是由穿透物体的厚度,h,和衰减系数,决定的，写出它们的,关系式,。,根据,x,射线胶片特性曲线的斜率可以知道（,感光度,/,对比度,/,粒度性能,）。,34,参考习题（,三,）,x,射线穿透相同厚度的物体时，衰减系数,愈大，则穿透率,I/Io,愈（,大,/,小,）。,x,射线的波长,愈,（,长,/,短,），则,愈,大。,穿透物质的原子序数愈（,大,/,小,），则,愈,大。,穿透物质的密度愈（,高,/,低,），则,愈,大,。,对相同物体，易于透过的,x,射线比难于透过的,x,射线其线质（,硬,/,软,）。硬,x,射线比软,x,射线的波长（,长/,短,），衰减系数（,大,/,小,），半价层（,厚,/,薄,）。,35,参考习题（四）,在分别含有气孔、钨粒和夹渣的钢的,x,射线底片上，比它们周围其他地方看起来较黑的是（,气孔,/,钨粒,/,夹渣,）。,胶片特性曲线的斜率（,大,/,小,），则底片上缺陷图像的对比度就高。,散射线对穿透射线的比率,（,大,/,小,），,则底片上缺陷图像的对比度较高,。,要使底片的缺陷图像清晰，,则,x,射线管的焦点要,（,大,/,小,），,被检物与焦点间的距离要（,长,/,短,），被检物与胶片间的距离要（,长,/,短,）。,36,