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射线理论1

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发表于 2020-11-30 21:57:27 | 显示全部楼层 |阅读模式
原子:
—        质子数=核电荷数=原子序数=核外电子数
—        相对原子质量=质子数+中子数
—        原子核的质量总是小于组成部分质量和,因为有一部分质量用于转变成原子核的结合能
α衰变:放出He核,衰变后形成的子核,原子序数减2,质量数减4
β衰变:
—        负衰变:母核放出负电子,一个质子变成中子,核电荷数-1
—        正衰变:母核放出正电子,一个中子变成质子,核电荷数+1
—        轨道电子俘获:母核俘获核外轨道的一个电子,一个质子转为中子,核电荷数-1
γ衰变:母核经α衰变或β衰变,子核处在激发态,子核从激发态向基态跃迁的过程,所以实际上γ射线是由原子核衰变产生的。
X射线:
1、高速电子在库仑场作用下骤然减速,放出光子。即韧致辐射
2、辐射能量与管电压的平方/管电流正比
               IT=KiZiV2
3、管电压增加,每个电子能量变大;管电流增加,单位时间撞击靶材料数目增多
γ射线:
1、        母核经α衰变或β衰变,子核处在激发态,子核从激发态向基态跃迁放出光子
2、        γ射线能量由放射性同位素种类决定
3、        当时原子核数N=N0e-λT
4、        T1/2=ln2/λ=0.693/λ
Co60半衰期5.3年
Ir192半衰期74天
Cs137半衰期33年
光电效应:光子与物质原子的束缚电子作用,光子把全部能量转移给某个束缚电子,使之发射出去,光子本身消失掉。
          一部分能量转化为逸出能,一部分能量转化为动能
                  E=hv-Ei
    光电效应的发生概率与射线能量和原子序数有关,随着光子能量增大而减小,随着原子序数的增大而增大
康普顿效应:光子与电子发生非弹性碰撞,一部分能量转移给电子,使它成为反冲电子,而散射光子的能量和运动方向发生变化。
        发生在自由电子或原子舒服最小的外层电子上
        发生概率大致与原子序数成正比,与光子能量成反比
电子对效应:光子从原子核经过,在原子核库仑场的作用下,光子转化为一个正电子和一个负电子。
瑞利散射:入射光子和束缚比较牢固的内层轨道电子发生弹性散射过程。
        与原子序数正比,随着光子能量增加,急剧减小。
窄束:无散射
单色:单能


窄束,单色衰减公式I=I0e-μT
半价层T1/2=0.693/μ
一次透射射线IP,散射射线IS,散射比n=Is/Ip
对于宽束,多色射线,强度衰减公式:I=I0e-μT(1+n)
有缺陷和无缺陷衰减比值:ΔI/I=(μ-μ’)ΔT/1+n
管电压指的是峰值电压,0.707管电压=有效电压
X射线机
训机基本原理:高温工作下的X射线管实际上还存在另一种情况,就是高温金属离子也能吸收气体,当管内某些部分受电子轰击时,放出的气体立即被电离,其正离子飞向阴极,撞击灯丝所溅射的金属会吸收一部分气体,这两个过程在X射线管工作时同时存在,达到平衡时决定了此时X射线管的真空度
X射线的穿透力取决于管电压
X射线的特点:
1、        体积较大,以便携式,移动式,固定式依次增大
2、        基本费用和维修费用较大
3、        能检查40mm以上钢厚度大型X射线机成本很高,其发展方向倾向为移动式而非便携式
4、        X射线能量可改变,因此,对各种厚度的试件,均可使用最适宜的能量
5、        X射线机可用开关切断,故较易实施射线防护
6、        曝光时间一般为几分钟
7、        所有X射线机均需电源,有些还需要水源
X射线能量的选择
1、        X射线机的管电压可以根据需要调节
2、        选择X射线能量的首要条件应是具有足够的穿透力
3、        在保证足够的穿透力的前提下,选择能量较低的X射线
4、        选择能量较低的射线可以获得较高的对比度
5、        为保证透照质量,标准对透照不同厚度允许使用的最高管电压都有一定限制,并要求有适当的曝光量
选择焦距的一般原则:
1、        焦距对射线照相灵敏度的影响主要表现在几何不清晰度上
2、        焦距F越大,Ug值越小,底片上的影像越清晰
3、        为保证射线照相的清晰度,标准对透照距离的最小值有限制
4、        焦距的最小值通常有诺模图查出
互易律:决定光化学反应产物质量的条件,只与总的曝光量相关,即取决于辐射强度和时间的乘积:
E=It(乘积不变,曝光量不变)
        互易律可以引申为底片黑度只与总曝光量有关,而与辐射强度和时间分别作用无关
        当采用荧光增感条件时,不遵守互易律
平方反比定律:从一点源发出的辐射,强度I与距离F的平方成反比,即存在
I1/I2=(F1/F2)2
曝光因子:互易律给出了在底片黑度不变的前提下,射线强度与曝光时间相互变化的关系,平方反比定律给出了射线强度与距离之间的变化关系.
曝光因子表达了射线强度、曝光时间和焦距之间的关系

X射线曝光因子=it/F2=intn/Fn2               
γ射线曝光因子=At/F2=Antn/Fn2
双壁双影法一般只用于直径在100mm一下的管子环焊缝透照
双壁双影直透法多用于T>8mm或g(焊缝宽度)>D0/4的管子环焊缝透照
外径D0≤100mm的管子一般采用双臂双影椭圆成像
T≤8mm且g(焊缝宽度)≤D0/4,采用倾斜透照椭圆成像
偏心距:L0=(b+q)L1/L2=[F-(D0+Δh)]/[D0+Δh]*(b+q)
b:焊缝宽度;q:开口宽度
当T/D0≤0.12时,相隔90°透照2次,当T/D0>0.12时,相隔120°或60°透照3次。垂直透照重叠成像时,相隔120°或60°透照3次
一次透照长度:焊缝射线照相一次透照的有效检验长度
透照厚度比K值限制了一次透照厚度的大小
纵缝:A级和AB级,K≤1.03
      B级          K≤1.01
环缝:A级和AB级,K≤1.1
      B级          K≤1.06
L3(一次透照长度)=2Ltanθ
ΔL(搭接长度)=L2L3/L1
L2:工件表面到胶片距离
L1:源到工件表面距离
曝光次数:N=180/α
曝光曲线的使用条件:
1、固定的X射线机子(原文:所使用的X射线机)
    2、一定的焦距
3、一定的胶片类型
4、一定的增感方式
5、所使用的冲洗条件
6、基准黑度
改变显影条件,会使曝光曲线大幅度变化
最大的散射源是试件本身
边蚀散射:试件周围的射线向试件背后的胶片散射
n=Is/Ip
散射线的控制措施:
1、        选择合适的射线能量
2、        使用铅箔增感屏
1、        背防护铅板
2、        铅罩和光阑
3、        厚度补偿物
4、        滤板
5、        遮蔽物
6、        修磨试件
通用工艺规程:覆盖本单位产品或检测对象的范围,其规定应明确,具有可操作性,其内容应全面和详细,具有可选择性。
专用工艺卡:以表卡形式出现的,针对射线透照工序提出具体参数和技术措施的规定性工艺文件
双胶片技术:对厚度差较大的工件,可以采用在一只暗盒里放两张胶片同时透照的双胶片技术。
            一般选用感光度不同的两种胶片,在有效黑度范围内,两种胶片曝光量应有足够的重叠。
诺模图的使用方法:
在df线和b(L2)线上分别找到焦点尺寸和透照厚度对应的点,用直线连接这两个点,直线与f(L1)的交点即为透照距离f(L1)的最小值,而焦距的最小值Fmin=f+b(L1+L2)
保证X射线管使用寿命:
1、        在送高压前,灯丝必须提前预热,活化
2、        使用负荷应控制在最高管电压的90%内
3、        使用过程一定要保证阳极的冷却,例如将工作和休息时间设置为1:1
4、        严格按照使用要求进行训机
γ射线
放射性活度:
1、γ射线源在单位时间内发生的衰变数,单位是Bq,1Bq表示在1s的时间内有1个原子核发生衰变
2、不同的放射性同位素在一个核的衰变中放出的γ射线光量子数目可以不同
3、放射性活度并不等于γ源的强度
4、放射性比活度定义为单位质量放射源的放射性活度,比活度不仅表示放射源的放射性活度,而且表示了放射源的纯度
γ射线机的特点
1、        探测厚度大,穿透能力强
2、        体积小,质量轻,不用水、电,特别适用于野外作业和在用设备的检测
3、        效率高,对环缝和球罐可进行周向曝光和全景曝光
4、        可以连续运行,且不受温度、压力、磁场等外界条件影响
5、        设备故障率低,无易损部件
6、        与同等穿透力的X射线机相比,价格低
γ射线源的特点
1、        射源曝光头尺寸小,可用于X射线机管头无法接近的现场
2、        不需要电源或水源
3、        运行费用低
4、        曝光时间长
5、        对薄钢试件,只有选择合适的放射性同位素才能获得较高的探伤灵敏度

γ探伤机的缺点
1、        γ射线源都有一定的半衰期。
2、        辐射能量固定,无法根据试件的厚度进行调节
3、        放射强度随时间减弱,无法进行调节
4、        固有不清晰度比X射线大
5、        对安全防护要求高,管理严格
卡板检验:在不强行用力的情况下,接头应无法通过卡板各相应位置,否则应更换连接件
射线胶片
片基:片基是感光乳剂层的支持体,在胶片中起骨架作用
结合层:使感光乳剂层和片基牢固的粘结在一起
感光乳剂层:由溴化银微粒在明胶中的混合体构成。
保护膜:涂在感光乳剂层上的透明胶质
除片基,都有明胶
潜影:胶片在受到可见光或X射线、γ射线的照射时,在感光乳剂层中会产生眼睛看不到的影像。
潜影形成的四个阶段:
1、        光子将溴离子中的电子逐出,该电子在AgBr晶体上移动,陷入捕集中心
2、        带负电的捕集中心吸引银离子,电子与银离子结合生成银原子,形成不稳定的感光中心
3、        该感光中心捕捉第二个电子
4、        第二个银离子到达,产生一个稳定的双原子银,形成相对稳定的潜影中心
潜影的产生是银离子接受电子还原为银的过程
潜影衰退:构成潜影中心的银又被空气氧化而变成银离子的逆变过程
黑度:底片黑化程度
      定义为照射光强与穿过底片的透射光强之比的常用对数值D=lgL0/L
感光度S:射线底片上产生一定黑度所用曝光量的倒数
        达到静黑度为2.0时的曝光量的倒数作为胶片的感光度。S=1/K
单位是戈瑞
灰雾度D0:未经过曝光的胶片经显影和定影处理后也会有一定的黑度
梯度G:不同曝光量在底片上显示不同黑度差的固有能力。斜率表示
宽容度L:胶片有效黑度范围相对应的曝光范围
颗粒度σ:射线底片上叠加在工件影像上的黑度随机涨落。
增感效应:金属屏受投射射线激发产生二次电子和二次射线,二次电子与二次射线能量很低,极易被胶片吸收,从而增加胶片的感光作用
吸收效应:对波长较长的散射线有吸收作用,从而减少散射线引起的灰雾度,提高影像对比度
对比度:底片上某一小区域和相邻区域的黑度差成为底片对比度
几何不清晰度:由于X射线焦点或γ射线源都有一定的尺寸,所以透照工件时,工件表面轮廓或工件中的缺陷在底片上的影像边缘会产生一定宽度的半影,此半影宽度就是几何不清晰度Ug
               Ug=df×b/(F-b)
                Df焦点尺寸
                F焦点至胶片的距离
                B缺陷至胶片的距离
固有不清晰度:由照射到胶片上的射线在乳剂层中激发出的电子的散射所产生的。
辐射剂量(D)的单位与比释动能相同,SI单位是焦耳·千克-1,用符号J·kg-1表示,其特定名称为戈瑞
搭接标记摆放规定
1)单壁透照方式,搭接标记应放在源侧。
    2)环向焊接接头源在内单壁透照(F<R),搭接标记应放在源侧。
3)环向焊接接头源在内单壁透照(F>R),搭接标记应放在胶片侧。
    4)环向焊接接头源在中心周向透照方式,搭接标记放在源侧或胶片侧都可以。
    5)环向焊接接头源在外双壁单影透照,搭接标记应放在胶片侧。
6)环向焊接接头源在外双壁双影透照,无搭接标记。


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