射线检测幻灯片.ppt

射线检测幻灯片
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第三章 射线检测
射线检测是利用各种射线对材料的透射性能及不同材料对射线的吸收、衰减程度的不同，使底片感光成黑度不同的图像来观察的，是一种行之有效而又不可缺少的检测材料或零件内量大于中子的结合能时,中子就释放出来。
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三、射线的特性

X射线、γ射线、中子射线都可用于固体材料的无损检测。
1、具有穿透物质的能力；
2、不带电荷，不受电磁场的作用；
3、 具有波动性、粒子性，即二象性；
在做衍射试验的时候，粒子流和光束一样，都可以产生衍射波纹。同时在局部区域，光的衍射图案也如同粒子的衍射图案一样，出现单个粒子形成的点。这个试验得出的结论就是，在微观粒子运动的时候，既有波动效应，也有粒子效应，这就是波粒二象性。
4、能使某些物质起光化学作用；
5、能使气体电离和杀死有生命的细胞。
第二章 射线检测
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四、射线通过物质的衰减
　　射线穿过物质时，与物质中的原子发生撞击、产生能量转换，引发能量的衰减和以下种种物理效应。
（一） X射线、 射线通过物质时的衰减
　1、X射线、 射线与物质的相互作用
　　射线与物质的相互作用主要有三种过程：光电效应、康普顿效应和电子对的产生。 这三种过程的共同点是都产生电子， 然后电离或激发物质中的其他原子；此外，还有少量的汤姆逊效应。光电效应和康普顿效应随射线能量的增加而减少，电子对的产生则随射线能量的增加而增加，四种效应的共同结果是使射线在透过物质时能量产生衰减。
第二章 射线检测
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每束射线都具有能量为E=hv的光
子。光子运动时保持着它的全部动能。
光子能够撞击物质中原子轨道上的电
子，若撞击时光子释放出全部能量，将所有能量传给电子，使其脱离原子而成为自由电子，光子本身消失。 这种现象称为光电效应。光子的一部分能量把电子从原子中逐出去，剩余的能量则作为电子的动能被带走，于是该电子可能又在物质中引起新的电离。当光子的能量低于1 MeV时，光电效应是极为重要的过程。
第二章 射线检测
（1） 光电效应
光电效应
光电子
光子
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（2） 康普顿效应
在康普顿效应中，一个光子撞击一
个电子时只释放出它的一部分能量，结
果光子的能量减弱并在和射线初始方向
成θ角的方向上散射，而电子则在和初
始方向成φ角的方向上散射。这种现象
称为康普顿效应。
这一过程同样服从能量守恒定律， 即电子所具有的动能为入射光子和散射光子的能量之差.
第二章 射线检测
康普顿效应
康普顿电子
光子
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（3） 电子对的产生
　　在原子核场的作用下，
一个具有足够能量的光子
释放出它的全部动能而转
化具有同样能量的一对正负电子，光子则完全消失，这样的过程称为电子对的产生。 MeV， MeV。
电子对的产生和消失
第二章 射线检测
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汤姆逊效应
（4） 汤姆逊效应
　　射线与物质中带电粒子相互作用，产生与入射射线波长相同的散射线的现象叫做汤姆逊效应。这种散射线可以产生干涉， 能量衰减十分微小。
第二章 射线检测
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2、射线的衰减定律和衰减曲线
　　射线的衰减是由于射线光子与物体相互作用产生光电效应、 康普顿效应、汤姆逊效应或电子对的产生，使射线被吸收和散射而引起的。由此可知，物质愈厚，则射线穿透时的衰减程度也愈大。
　　射线衰减的程度不仅与透过物质的厚度有关，而且还与射线的性质(波长)、物体的性质(密度和原子序数)有关。一般来讲，射线的波长愈小，衰减愈小；物质的密度及原子序数愈大，衰减也愈大。但它们之间的关系并不是简单的直线关系， 而是成指数关系的衰减。
第二章 射线检测
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设入射线的初始强度为I0，通过物质的厚度为d，射线能量的线衰减系数为μ，那么射线在透过物质以后的强度I为
由于射线束是锥形 ，修正后为
第二章 射线检测
宽束射线的衰减曲线
H——物体表面至射线源的距离。
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　　一、Χ射线检测的基本原理
　Χ射线检测是利用Χ射线通过物质衰减程度与被通过部位的材质、厚度和缺陷的性质有关的特性，使胶片感光成黑度不同的图像来实现的，检测原理：当射线通过被检物体时，有缺陷部位与无缺陷部位对射线的吸收能力不同，一般情况是