射线理论.doc

原子构成：原子是元素的具体存在，是体现元素性质的最小微粒，原子是同一个原子核和若干个核外电子组成的。 电子；电子的质量极轻，为9.109*10-28g,等于氢原子质量的1/1 837。电子带有1个单位负电荷（1.602*10-19C） 质子和中子:质子的质量为1.6726*10-24g，中子的质量为1.6749*10-24g，两者的质量几乎相等。 核素：凡是具有一定质子数、中子数并处于特定能量状态的原子或原子核称为核素。 同位素：质子数相同而中子数不同（或核电荷数相同而相对原子质量不同）的各种原子互为同位素。 放射性同位素：核素可分为稳定和不稳定的两类，不稳定的核素又称为放射性核素，它能自发地放出某些射线、或射线，而变为另一种元素。 原子轨道：1913年，丹麦科学家玻尔运用量子论思想对原子有核模型做了进一步的发展和完善，提出了原子轨道和能级的概念，并对原子发光机理做出了解释。玻尔的原子理论假设可概括叙述如下；原子中的电子沿着圆形轨道绕核运行，各条轨道有不同的能量状态，叫做能级，各能级的能值都是确定的。正常情况下电子总是在能级最低的轨道上运行，这时的原子状态称作基态。 能级：原子中的电子沿着圆形轨道绕核运行，各条轨道有不同的能量状态，叫做能级。 跃迁发光；当原子从外界吸收一定能量时，电子就由最低能级跳到较高能级，这一过程称作跃迁，这时原子的状态称作激发态。激发态是一种不稳定状态，所以电子将再次跃迁回较低能级，这样，先后两个能级的能值差就会以光能的形式辐射出来。 原子核结构：原子核的半径为10-1310-12cm，约为原子半径的万分之一。 核力：在原子核内，带正电的质子间存着库仑斥力，但质子和中子仍能非常紧密地结合在一起，这说明核内存在着一个非常大的力，即核力。核力具有以下性质。1、核力与电荷无关，无论中子还是质子都受到核力的作用。2、核力是短程力，只有在相邻原子核之间发生作用，因此，一个核子所能相互作用的其他核子数目是有限的，这称为核力的饱和性。3、核力比库仑力约大100倍，是一种相互作用。4、核力能促成粒子的成对结合以及对对结合。 核稳定性：根据以上核力的性质以及核力与库仑之间的竞争，可以定性了解原子核的稳定性。由于核力促成原子核成对结合和对对结合，如果不考虑为库仑力，最稳定的应是中子数和质子数相等的那些核，考虑库仑力后，则应是包含更多中子的核更稳定。但中子数过多的核又是不稳定的，因为没有足够的质子来与中子配对；质子过多的核也是不稳定的，因为库仑斥力将随之增大。核稳定性与中子数、质子数的关系为：对小质量数的核，N/Z=1附近较稳定，这个比值随核质量数的增大而增加；对大质量数的核N/Z=1.6附近的核较稳定。 放射性衰变模式：放射性衰变有多种模式，其中最主要的有1、衰变，放出带2个正电荷的氦核，衰变后形成的子核，核电荷数较母核减2，即在周期表上前移两位，而质量数较母核减少4。2、衰变，包括-衰变、+衰变和轨道电子俘获，其中：-衰变，母核放出电子，衰变后子核的质量数不变，而核电荷数增加1，即在周期表上后移一位。轨道电子俘获，母核俘获核外轨道上的一个电子，核中的一个质子转为中子，即核在周期表上前移一位。3、衰变，放出波长很短的电磁辐射。衰变前后核的质量数和电荷数均不发生改变。 X射线和射线的性质：1、在真空中以光速直线传播。2、本身不带电，不受电场和磁场的影响。3、在媒质界面上只能发生漫反射，而不能像可见光那样产生镜面反射；X射线和射线的折射系数非常接近于1，所以折射的方向改变不明显。4、可以发生干涉和衍射现象，但只能在非常小的， 5、不可见，能够穿透可见光不能穿透的物质。6、在穿透物质过程中，会与物质发生复杂的物理和化学作用。7、具有辐射生物效应，能够杀伤生物细胞，破坏生物组织。 X射线是在X射线管中产生的，X射线管是一个具有阴阳两极的真空管，阴极是钨丝，阳极是金属制成的靶。在阴阳两极之间加有很高的直流电压（管电压），当阴极加热到白炽状态时释放出大量电子，这些电子在高压电场中被加速，从阴极飞向阳极（管电流），最终以很大速度撞击在金属靶上，失去所具有的动能，这些动能绝大部分因转换成为热能，仅有极少一部分转换成为X射线向四周辐射。 连续谱的产生和特点：经典电动力学指出，带电粒子在加速或减速时必然伴随着电磁辐射，当带电粒子与原子相碰撞发生骤然减速时，由此伴随产生的辐射称为韧辐射。大量电子与靶相撞，相撞前电子初速度各不相同，相撞时减速过程也各不相同。少量电子经一次撞击就失去全部动能，而大部分电子经过多次制动逐步丧失动能，这就使得能量转换过程中所发生的电磁辐射可以具有各种波长，因此，X射线的波谱呈连续分布。 最短波长计算；E=eV=h=hc/minmin=hc=12.4*10-7=12.4 。 eV V V（A） 管电流对连续谱的影响；管电流越大，表明单位时间撞击靶的电子数越多，产生的射线强度也越大；管电压增加时，虽然电子数目未变，但每个电子所获得的能量增大，因而短波成分射线增加，且碰撞发生的能量转换过程增加，因此，射线强度同时增加；靶材料的原子序数越高，核库仑场越强，韧致辐射作用越强，射线强度也会增加，所以靶一般采用高原子序数的钨制作。 管电压对连续谱的影响：X射线的产生效率与管电压和靶材料原子序数成正比。在其他条件相同的情况下，管电压越高，X射线产生效率越高；管电压的高压波形越接近恒压，X射线产生效率也越高。当电压为100kV时，X射线的转换效率为1%，而产生的4MeV高能X射线的加速器，其转换效率均为36%。 由于输入能量的绝大部分转换成热能，所以X射线管必须有良好的冷却装置，以保证阳极不会被烧坏。 X射线产生效率的计算：X射线的产生效率等于连续射线的总强度IT与管电压V和管电流i的乘积之比即：=IT=kiZV2=kZV Vi Vi 标识谱X射线的产生和特点：标识谱的产生机理、标识谱在探伤中的作用：当X射线管两端所加的电压超过某个临界值Vk时，波谱曲线上除连续谱外，还将在特定波长位置出现强度很大的线状谱线，这种线状谱的波长只依赖于阳极靶面的材料，而与管电压和管电流无关，因此，把这种标识靶材料特征的波谱称为标识谱，Vk称为激发电压。不同靶材的激发电压各不相同，所以，钼靶的波谱上有标识谱而钨靶的波谱上没有标识谱。如果X射线管的管电压超过Vk，阴极发射的电子可以获得足够的能量，它与阳极靶相撞时，可以把靶原子的内层电子逐出壳层之外，使该原子处于激发态。此时外层电子将向内层跃迁，同时放出1个光子，光子的能量等于发生跃迁的两能级能值之差。K标志射线是L层电子跃迁至K层放出的，K标志射线则是N层电子跃迁至K层放出的L、M等各壳层也可发生标志辐射，但其能量小，通常被X射线管管壁吸收，所以X射线波谱中最常见的是K系标识谱。标志X射线强度只占X射线总强度的极少一部分，能量也很低，所以在工业射线检测中，标识谱不起作用。 射线的产生及其特点：射线的产生机理，Co60的衰变过程，线状谱特点，放射性衰变公式，公式符号的意义，半衰期定义，放射强度衰变的计算：射线是放射性同位素经过衰变或衰变后，在激发态向稳定态过渡的过程中从原子核内发出的，这一过程称作衰变，又称跃迁。跃迁是核内能级之间的跃迁，与原子的核外电子的跃迁一样，都可以放出光子，光子的能量等于跃迁前后两能级能值之差。不同的是，原子的核外电子跃迁放出的光子能量在几电子伏到几千电子伏之间。而核内能级的跃迁放出的光子能量在几千电子伏到十几兆电子伏之间。以放射性同位素Co60为例，Co60经过一次-衰变成为处于2.5MeV激发态的Ni60，随后放出能量分别为1.17MeV和1.33MeV的两种射线而跃迁到基态。由此可见，射线的能量是由放射性同位素的种类所决定的。一种放射性同位素可能放出许多种能量的射线，对此取其所辐射出的所有能量的平均值作为该同位素的辐射能量。射线的能谱为线状谱，谱线只出瑞特定波长的若干点上。放射性同位素的原子核衰变是自发进行的，对于任意一个放射击性核，它何时衰变具有偶然性，不可预测，但对于足够多的放射性核的集合，它的衰变规律服从统计规律，是十分确定的。设在dt时间内发生的核衰变数目为-dN，它必定正比于当时存在的原子核数N，也显然正比于时间dt，即：-dN =Ndt.式中是比例系数，称作衰变常数，dN代表N的减小量，所以前面要加负号，设t=0时原子核的数目为N0，则式-dN =Ndt积分后得：N=N0e-T即放射性同位素的衰变服从指数规律。衰变常数反映了放射性物质的固有属性，值越大，说明该物质越不稳定，衰变得越快。放射性同位素衰变掉原有核数一半所需时间，称为半衰期，用T1/2表示。当T= T1/2时，N=N0/2，由式N=N0e-T可得：N0/2=N0e-T12T1/2=In2=0.693 T1/2也反映了放射性物质的固有属性，越大，T1/2越小。 光电效应原理与发生几率：当光子与物质原子的束缚电子作用时，光子把全部能量转移给某个束缚电子，使之发射出去，而光子本身则消失掉，这一过程称为光电效应。光电效应发射出的电子叫光电子。原子吸收了光子的全部能量，其中一部分消耗于光电子脱离原子束缚所需的电离能（电子在原子中的逸出能），另一部分就作为光电子的动能。所以，发生光电效应的前提条件是光子能量须大于电子的逸出能。释放出来的光电子能量Ee与入射光子能量h以及电子所在壳层的逸出能Ei之间有如下关系：Ee=h-Ei光电效应的发生概率与射能量和物质原子序数有关，它随着光子能量增大而减小，随着原子序数Z的增大而增大。 康普顿效应原理与发生几率：在康普顿效应中，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。康普顿效应总是发生在自由电子或原子的束缚最小的外层电子上，入射光子的能量和动量由反冲电子和散射光子两者之间进行分配，散射角越大，散射光子的能量越小，当散射角为180。时，散射光子能量最不。康普顿效应的发生概率大致与物质原子序数成正比，与光子能量成反比。 电子对效应原理与发生几率：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1个正电子和1个负电子，这种过程称为电子对效应。根据能量守恒定律，只有当入射光子能量h大于2m0c2,即h1.02MeV时，才能发生电子对效应，入射击光子的能量一部分转变为正负电子对的静止质量（1.02MeV）外，其余就作为它们的动能。 瑞利散射原理与发生几率：瑞利散射是入射光子和束缚较牢固的内层轨道电子发生的弹性散射过程（也称为电子的共振散射击）。在此过程中，1个束缚电子吸收入射光子而跃迁到高能级，随即又放出1个能量约等于入射光子能量的散射光子，由于束缚电子未脱离原子，故反冲体是整个原子，从而光子的能量损失可忽略不计。瑞利散射击是相干散射的一种。相干散射是指散射线与入射线具有相同的波长，从而能够发生干涉的散射过程。瑞利散射的概率和物质的原子序数及入射光子的能量有关，大致与物质原子序数Z的平方成正比，并随入射光子能量的增大而急剧减小。当入射光子能量在200keV以下时，瑞利散射的影响不可忽略。 半价层定义：半价层是指使入射射线强度减少一半的吸收物质厚度。 射线照相法的原理；射线在穿透物体过程中会与物质发生相互作用，因吸收和散射而使其强度减弱。强度衰减程度取决于物质的衰减系数和射线在物质中穿越的厚度。如果被透照物体（试件）的局部存在缺陷，且构成缺陷的物质的衰减系数又不同于试件，该局部区域的透过射线强度就会与周围产生差异。把胶片放在适当位置使其在透过射线的作用下感光，经暗室处理后得到底片。底片上各点的黑化程度取决于射线照射量（又称曝光量，等于射线强度乘以照射时间），由于缺陷部位和完好部位的透射射线强度不同，底片上相应部位就会出现黑度差异。底片上相邻区域的黑度差定义为“对比度”。把底片放在观片灯光屏上借助透过光线观察，可以看到由对比度构成的不同形状的影像，评片人员据此判断缺陷情况并评价试件质量。对缺陷引起的射线强度变化情况可作定量分析，在试件内部有一小缺陷，试件厚义为T，线衰减系数为；缺陷在射线透过方向的尺寸为T，线衰减系数为；入射射线强度为I0，一次透射射线强度分别是Ip（完好部位）和Ip（缺陷部位），散射比为n，透射射线总强度为I，则由射线与物质的相互作用可知，有：I=（1+n）I0e-TIp= I0e-T Ip= I0e-(T-T)- TT= Ip- Ip= I0e-T(e(-)T-1) 注：T为缺陷与其附近的辐射强度差值，I为背景辐射强度，取两者之比即/得： T= e(-)T-1 I 1+n而e(-)T可展为级数：e(-)T=1+(-) T+(-) T2+(-) Tn2！ 2！近似取级数前两项代入得：T= (-)T I 1+n如果缺陷介质的值与相比极小，则可以忽略（例如为钢的衰减系数，而为空气的衰减系数），式T= (-)T I 1+n可写作：T=T I 1+n因为射线强度差异是底片产生对比度的根本原因，所以把T/I称为主因对比度。由式T=T可以看出 I 1+n影响主因对比度的因素是透照厚度、线衰减系数和散射比。 射线照相法的特点：射线照相法在锅炉、压力容器的制造检验中得到广泛的应用，它的检测对象是各种熔化焊接方法（电弧焊、气体保护焊、电渣焊、气焊等）的对接接头。也能检查铸钢件，在特殊情况下也可用于检测角焊缝或其他一些特殊结构试件。它一般不适宜钢板、钢管、锻件的检测，也较少用于钎焊、摩擦焊等焊接方法的接头的检测。射线照相法用底片作为记录介质，可以直接得到缺陷的直观图像，且可以长期保存。通过观察底片能够比较准确地判断出缺陷的性质、数量、尺寸和位置。射线照相法容易检出那些形成局部厚度的缺陷。对气孔和夹渣之类缺陷有很高的检出率，对裂纹类缺陷的检出率则受透照角度的影响。它不能检出垂直照射方向的薄层缺陷，例如钢板的分层。射线照相所能检出的缺陷高度尺寸与透照厚度有关，可以达到透照厚度的1%，甚至更小。所能检出的长度和宽度尺寸和宽度尺寸分别为毫米数量级和亚毫米数量级，甚至更小。射线照相法检测薄工件没有困难，几乎不存在检测厚度下限，但检测厚度上限受射线穿透能力的限制。而穿透能力取决于射线光子能量。420kV的X射线机能穿透的钢厚度约80mm，Co60射线穿透的钢厚度约150mm。更大厚度的试件则需要使用特殊的设备加速器，其最大穿透厚度可达到400mm以上。射线照相法几乎适用于所有材料，在钢、钛、铜、铝等金属材料上使用均能得到良好的效果，该方法对试件的形状、表面粗糙度没有严格要求，材料晶粒度对其不产生影响。射线照相法检测成本较高，检测速度较慢。射线对人体有伤害，需要采取防护措施。 X射线管结构：普通X射线管的基本结构是一个真空度为1.3310-41.3310-5Pa（10-610-7mmHg）的二极管，由阴极（即灯丝）、阳极（即金属靶）和保持其真空度的玻璃外壳构成。 阳极冷却和散热的重要性：X射线管的阳级是产生X射线的部分，由阳极靶、阳极体和阳极罩三部分构成。由于高速运动的电子撞击阳极靶时只有约1%的动能转换为X射线，其他绝大部分均转化为热能，使靶面温度升高，同时X射线的强度与阳极靶材的原子序数有关，所以一般工业用X射线管的阳极靶常选用原子序数大、耐高温的钨来制造，软X射线管则选用钼靶。阳极体的作用是支承靶面，伎送靶上的热量，避免钨靶烧坏，因此，阳极体采用热导率大的无氧铜制成。从阴极飞出的电子在撞击阳极靶时，会产生大量的二次电子，如落到X射线管的玻璃壳内壁上使玻璃壳带电，将对飞向阳极的电子束产生不良影响，用铜制的阳极罩可以吸收这些二次电子，从而防止这种影响。阳极罩的另一作用是吸收一部分散乱射线。在阳级罩正对靶面的斜面处开有能使X射线通过的窗口，其上常装有几毫米厚的铍。由于X射线管能量转换率很低，电子的能量约有99%转换为热能传给阳级靶，因此，X射线管工作时阳极的冷却十分重要。如冷却不及时，阳极过热会排出气体、降低管子的真空度，严重过热可使靶面熔化以至龟裂脱落，使整个管子不能工作。 X射线管阴级特性：金属热电子发射与发射体的温度关系极大。假定在一定的管电压下，X射线管阴极发出的电子全部射到阳极上，则饱和电流密度与温度的关系（即X射线管的阴极特性）。在阴极的工作温度范围内，较小的温度变化就会引起较大的电流变化。 X射线管阳极特性：阳极特性即X射线管的管电压与管电流的关系，在管电压较低时（1020KV），X射线管的管电流随管电压增加而不再增加。这说明在某一恒定的灯丝加热电流下，阴极发射的热电子已经全部到达了阳极，再增加电压亦不可能再增加管电流，也就是说，工业检测用的X射线管工作在电流饱和区。由此可知，对工作在饱和区的X射线管，要改变管电流，只有改变灯丝的加热电流（即改变灯丝的温度）。 X射线管的管电压：管电压是指X射线管承载的最大峰值电压，以符号kVp表示。必须注意的是，在修理时进行的电工测量中，表头指示的是有效值。对于正弦波，存在如下关系：U有效值=0.707U峰值管电压是X射线管的重要技术指标，管电压越高，发射的X射线的波长越短，穿透能力就越强。在一定范围内，管电压和穿透能力有近似直线关系。 X射线管的焦点：焦点是X射线管重要技术指标之一，其数值大小直接影响照相灵敏度。X射线管焦点的尺寸主要取决于X射线管阴极灯丝的形状和大小、阴极头聚焦槽的形状及灯丝在槽内安装的位置。此外，管电压和管电流对焦点大小也有一定影响。阳极靶被电子撞击的部分叫做实际焦点。焦点大，有利于散热，可承受较大的管电流；焦点小，照相清晰度好，底片灵敏度高。实际焦点垂直于管轴线上的正投影叫做有效焦点，探伤机说明书提供的焦点尺寸就是有效焦点。它的形状有三种：即圆焦点（用直径表示）、长方形焦点用（长+宽）/2表示和正方形焦点（用边长表示）。 辐射场的分布：定向X射线管的阳极靶与管轴线方向呈20。的倾角，因此，发射击的X射线束有40。左右的立体锥角，随着角度的不同X射线的强度有一定差异，用伦琴计测量，射线强度的分部是阴极侧比阳极侧射线强度高，在大约30。辐射角处射线强度最大。但实际上，由于阴极侧射线中包含着较多的软射线成分，所以对具有一定厚度的试件照相，阴极侧部位的底片并不比阳极侧更黑，得用阴极侧射线照相也并不能缩短多少时间。 X射线的真空度：X射线管必须在高真空度（10-610-7mmHg）才能正常工作，故在使用时要特别注意不能使阳极过热。阳极金属过热时会释放气体，使X射线管的真空度降低，发生气体放电现象。气体放电会影响电子发射，从而使管电流减少。严重放电现象也可能造成管电流突增，这两种情况都可以从毫安表上看出（毫安表指针摆动，严重时指针能打到头，过流继电器动作）。最坏的后果是导致X射线管被击穿。高温下工作的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，撞击灯丝所溅散的金属会吸收一部分气体。这两个过程在X射线管工作中是同时存在的，达到平衡时就决定了此时X射线管的真空度。这就是X射线训机的基本原理。对新出厂的或长期不使用的X射线机应经严格训机后才能使用。 保证X射线管使用寿命的措施：X射线管的寿命是指由于灯丝发射能力逐渐降低，射线管的辐射剂量率降为初始值的80%时的累积工作时限。玻璃管寿命一般不少于400h，金属陶瓷管寿命不少于500h。如果使用不当，将使X射线管的寿命大大降低。保证X射线管使用寿命的措施主要有以下几条：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%以内。3) 使用过程中一定要保证阳极的冷却，例如，将工作和间息时间设置为1：1。4) 严格按使用说明书要求进行训机。 工业射线照相常用源：放射性活度定义为射线源在单位时间内发生的衰变数，单位是贝可（贝可勒尔），符号是Bq。 对同一种射线源，放射性活度大的源在单位时间内将辐射更多的射线。但对不同的射线源，即使放射性活度相同，也并不表示它们在单位时间内辐射的射线光量子数目相同，这是因为，不同的放射性同位素在一个核的衰变中放出的射线光量子数目可以不同。所以，放射性活度并不等于射线源的强度，但两者存在一定的关系。因此，同一种放射性同位素源，放射性活度大的源其辐射击的射击线强度也大；但对非同种放射性同位素的源则不一定。放射性比活度定义为单位质量放射源的放射性活度，单位是，贝可/克，符号为Bq/g。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。实际上，任何射线源中总伴有一些杂质，不可能完全由放射性核素组成，因此，比活度更能表明射线源的品质。比活度大意味着在相同活度条件下，该种放射性同位素的源尺寸可以做得更小一些。 射线源Co60的主要特性参数：主要能量（MeV）1.17,1.33平均能量（MeV）1.25半衰期5.27年Kr常数Rm2/(hCi)1.32Cm2/(kghBq)9.210-15比活度中透照厚度(钢mm)40200价格高 射线源Ir192的主要特性参数：主要能量（MeV）0.296,0.3080.346,0.468平均能量（MeV）0.355半衰期74天 Kr常数Rm2/(hCi)0.472Cm2/(kghBq)3.2910-15比活度大透照厚度(钢mm)10100价格较低 射线源Se75的主要特性参数：主要能量（MeV）0.121,0.1360.265,0.280平均能量（MeV）0.206半衰期120天 Kr常数Rm2/(hCi)0.204Cm2/(kghBq)1.3910-15比活度中透照厚度(钢mm)540价格较高 射线照相底片黑度的定义及计算:射线穿透被检查试件后照射在胶片上。使胶片产生潜影，经过显影、定影化学处理后，胶片上的潜影成为永久性的可见图象，称为射线底片（简称为底片）。底片上的影像是由许多微小的黑色金属银微粒所组成，影像各部位黑化程度大小与该部位被还原的银量多少有关，被还原的银量多的部位比银量少的部位难于透光，底片黑化程度通常用黑度（或称光学密度）D表示。黑度D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，即：D=1gLo L射线照相不清晰度UU= Ug2+U12几何不清晰度Ug=dfL2/L1固有不清晰度UiUi=0.001 3(kV)0.79取决于:a)焦点尺寸dfb)焦点至工件表面距离L1c）工件表面于胶片距离L2取决于：a)射线的质（或，KV，MeV）b)增感屏种类(Pb、Au、Sb等)c）屏一片贴紧程度。 射线照相灵敏度的定义：评价射线照相影像质量最重要的指标是射线照相灵敏度。所谓射线照相灵敏度，从定量方面来说，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，从定性方面来说，是指发现和识别细小影像的难易程度。 绝对灵敏度：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称为绝对灵敏度。 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。 像质计灵敏度：为便于定量评价射线照相灵敏度，常用与被检工件或焊缝的厚度有一定百分比关系的人工结构，如金属丝、孔、槽等组成所谓透度计，又称像质计，作为底片影像质量的监测工具，由此得到灵敏度称为像质计灵敏度。 影响射线照相灵敏度的因素：射线照相对比度DD=0.434GT/(1+n)主因对比度I/I=T/(1+n)胶片对比度G=D/lgE取决于:a)缺陷造成的透照厚度差T(缺陷高度、透照方向)b)射线的质（或，KV，MeV）c）散射比n（=Is/Ip）取决于：a)胶片类型（或梯度G）b)显影条件（配方、时间、活度、温度、搅动）c）底片黑度D射线照相颗粒度D （Di-D）2D= N-1 1/2i=1取决于：a)胶片系统（胶片型号、增感屏、冲洗条件）b)射线的质（或，KV，MeV）c）曝光量（It）和底片黑度D 射线照相对比度定义：如果工件中存在厚度差，那么射线穿透工件后，不同厚度部位的透过射线的强度就不同，曝光后经暗室处理得到的底片上不同部位就会产生不同的黑度，射线照上底片上的影像就是由不同黑度的阴影构成的，阴影和背景的黑度差使得影像能够被子观察和识别。把底片上某一小区域或相邻区域的黑度差称为底片对比度，又叫做底片反差。显然，底片对比度越大，影像就越容易被观察和识别。因此，为检出较小的缺陷，获得较高灵敏度，就必须设法提高底片对比度。但在提高对比度的同时，也会产生一些不利后果，例如，试件能被检出的厚度范围（厚度宽容度）减小，底片上有效定区缩小，曝光时间延长，检测速度下降，检测成本增大等。 射线照相对比度公式的解释和应用：公式的导出基于以下三个假设：1) 试件中缺陷厚度相对于试件厚度来说很小，且缺陷中充满空气，其衰减系数忽略不计；2) 缺陷的存在不影响到达胶片的散射线量；3) 缺陷的存在不影响散射比。在大多数情况下，以上假设引起的误差极小，因此，公式可以成立的。将主因对比度公式I/I=T/（1+n）代入D=G（I/I）/2.3=0.434G（I/I）得：射线照相对比度公式D=0.434GT/（1+n） 射线照相对比度的影响因素、主因对比度的影响因素、胶片对比度的影响因素：由式D=0.434GT/（1+n）可知，射线底片的对比度D是主因对比度T/（1+n）和胶片对比度G共同作用的结果，主因对比度是构成底片对比度的根本原因，而胶片对比度可看做是主因对比度的放大系数，通常这个系数为38。（1）影响主因对比度的因素有厚度差T、衰减系数和散射比n。（2）影响胶片对比度的因素有胶片种类、底片黑度和显影条件。 射线照相不清晰度的定义：用一束垂直于试件表面射线透照一个金属台阶试块，理论上理想的射线底片上的影像由两部分黑度区域组成，一部分是试件AO部分形成的高黑度均匀区，另一部分是试件OB部分形成的低黑度均匀区，两部分交界处的黑度是突变的，不连续的，但实际上底片上的黑度变化并不是突变的。试件的“阶边”影像是模糊的，影像的黑度变化，存在着一个黑度过渡区。黑度过渡区不是单纯直线，存在一个趾部和肩部。把黑度在该区域的变化绘成曲线，称之为“黑度分布曲线”或“不清晰度曲线”。很明显，黑度变化区域的宽度越大，影像的轮廓就越模糊，所以该黑度变化区域的宽度就定义为射线照相不清晰度U。在实际工业射线照相中，造成底片影像不清晰有多种原因，如果排除试件或射源移动、屏一胶片接触不良等偶然因素，不考虑使用盐类增感屏荧光散射引起的屏不清晰度，那么构成射线照相不清晰度主要是两方面因素，即：由于射源有一定尺寸而引起的几何不清晰度Ug以及由于电子在胶片乳剂中散射而引起的固有不清晰度Ui.底片上总不清晰度U是Ug和Ui的综合结果，其中几何不清晰度Ug构成黑度过渡区直线部分，而固有不清晰度Ui则使黑度过渡区产生趾部和肩部，目前描述U、Ug和Ui比较广泛采用的关系式为：U=（U2g+U2i）1/2 几何不清晰度Ug的定义、影响因素、计算方法：由于X射线管焦点或射线源都有一定尺寸，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值可用下式计算：Ug=dfb/(F-b)。通常技术标准中所规定的射线照相必须满足的几何不清晰度，是指工件中可能产生的最大几何不清晰度Ugmax，相当于射源侧表面缺陷可射源侧放置的像质计金属丝所产生的几何不清晰度，其计算公式为：Ugmax=dfL2/（F-L2）= df L2/ L1 由此式可知，几何不清晰度与焦点尺寸和工件厚度成正比，而与焦点至工件表面的距离成反比。在焦点尺寸和工件厚度给定的情况下，为获得较小的Ug值，透照时就需要取较大的焦距F，但由于射线强度与距离平方成反比，如果要保证底片黑度不变，在增大焦距的同时就必须延长曝光时间或提高管电压，所以对此要纵使权衡考虑。使用X射线照相时，由于透照场中不同位置上的焦点尺寸不同，阴极一侧的焦点尺寸较大，因此，相应位置上的几何不清晰度也较大。实际上，由于照射场内光学焦点从阴极到阳极一侧都是变化的，因此，即使是纵焊缝（平板）照相，底片上各点的Ug值也是不同的。而环焊缝（曲面）照相，由于距离、厚度的变化，其底片的上各点的Ug值的变化更大，更复杂。 固有不清晰度Ui的定义、影响因素：固有不清晰度是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。当光子穿过乳剂层时，会在乳剂中激发出电子。射线光量子能量越高，激发出的电子动能就越大，在乳剂层中的射程也越长。这些电子向各个方向散射，作用于邻近的卤化银颗粒，动能较大的电子甚至可穿过多个卤化银颗粒。由于电子的作用，会使这些卤化银颗粒产生潜影，因此一个射线光量子不只影响一个卤化银颗粒，而可能在乳剂中产生一小块潜影银，其结果是不仅光量子直接作用的点能被显影，而且该点附近区域也能被显影，这就造成了影像边界的扩散和轮廓的模糊。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。固有不清晰度主要取决于射线的能量，在100400kV范围，表达固有不清晰度的经验公式可写为：Ui=0.001 3（kV）0.79Ui随射线能量的提高而连续递增，在低能区，Ui增大速率较慢，但在高能区，Ui增大速率较快。 射线照相颗粒度的定义，颗粒度产生机理，影响因素：颗 粒性是指均匀曝光的射线底片上影像黑度分布不均匀的视觉印象。颗粒度则是根据测微光密度计测出的数据、按一定方法求出的所谓底片黑度涨落的客观量值。观察受到高能量射线照射的快速胶片，不用放大镜，颗粒性就很明显；而对受低能量射线照射的慢速胶片来说，可能要经中度放大才使颗粒性明显。颗粒性印象不是单个显影的感光颗粒引起的。在工业射线胶片中，由单个感光颗粒显影产生的黑色金属银粒很少大于0.01mm，通常还要小些，这远低于人眼可见界限。实际上颗粒的视觉印象是由许多银粒交互重叠组成的颗粒团产生的，而颗粒团的黑度则是由这些单个银粒的随机分布造成的。颗粒的随机性是多种因素造成的：胶片乳剂层中感光银盐颗粒大小，分布均匀度具有随机性；射线源发出的光量子到达胶片的空间分布是随机的；胶片乳剂吸收光量子，使乳剂中一个或多个溴化银晶体感光也是随机的。颗粒性产生原因可归纳为两个方面：一是胶片噪声，相关于银盐粒度和感光速度；二是量子噪声，即光子随机分布的统计涨落，相关于射线能量、曝光量和底片黑度。一般说来，颗粒性随胶片粒度和感光速度的增大而增大，随射线能量的增大而增大，随曝光量和底片黑度的增大而减小。胶片乳剂层中感光银盐颗粒大小对颗粒性有直接影响，大颗粒银盐阴光性好，在底片上引起的黑度起伏显然更大一些。关于感光速度的影响可解释如下：对慢速胶片来说，要产生一定黑度，比如黑度2.0，一个小区域中可能要吸收10000个光子。而对快速胶片，产生同样黑度所需的光子要少得多。考虑光子吸收过程中的叠加作用对随机性的影响，产生一定黑度所需要的光了数越多，射线照相影像的颗粒性就越不明显，所以胶片速度会影响底片影像颗粒性。一般情况是慢速胶片中的溴化银晶体比快速胶片中的晶体小，因此，胶片粒度和感光速度对颗粒性的影响往往是加和性的。同样也易于理解，射线照相的颗粒性随能量的提高而增大。因为在低能量下，吸收一个光子只使一个或几个溴化银颗粒感光，而在高能量下，一个光子能使许多颗粒感光，这样就使随机分布的黑度起伏变大，显示出颗粒增大的倾向。而曝光量增大和底片黑度增大都使得更多的光子到达胶片，大量光子的叠加作用将使黑度的随机性起伏降低，所以减小了颗粒性。颗粒度限制了影像能够记录的细节的最小尺寸。一个尺寸很小的细节，在颗粒度较大的影像中，或者不能形成自己的影像，或者其影像被黑度的起伏所掩盖，无法识别出来。 照射量的定义与单位：所谓照射量，是指X射线或射线的光子在单位质量的空气中释放出来的所有次级电子（负电子和正电子），当它们被空气完全阻止时，在空气中形成的任何一种符号的（带正电或负电的）离子的总电荷的绝对值。其定义为dQ除以dm所得的商，即：P=dQ/dm。照射量（P）的SI单位为库伦千克-1，用符号Ckg-1表示。 比释动能的定义和单位：比释动能的定义是指不带电粒子与物质相互作用，在单位质量的物质中释放出来的所有带电粒子的初始动能的总和。若在质量为dm的物质中，不带电粒子释放出来的全部带电粒子的初始动能之和为dEtr，则比释动能K定义的表示式为：K=dEtr dm比释动能只适用于X射线和射线等不带电粒子辐射，但适用于各种物质。 比释动能的SI单位是焦耳/千克（J/kg），其特定名称为戈瑞（Gy）。1Gy等于是1kg受照射的物质吸收1J的辐射能量，即：1Gy=1J/kg 比释动能的定义和单位：比释动能率用字母K表示，是单位时间的比释动能。若在时间dt内，比释动能的增量为dK，则比释动能定义为：K=Dk/dt比释动能率的SI单位为戈瑞秒-1，用符号GyS-1表示。其他常用单位有毫戈瑞时-1（mGyh-1）等。 吸收剂量的定义和单位：任何电离辐射照射物体时，受照物体将