射线检测复习题(第1章含答案)

射线检测复习题 含参考答案 第 1 章 一 是非题 1 当原子核内的中子数改变时 它就会变为另一种元素 2 当一个原子增加一个质子时 仍可保持元素的种类不变 3 不稳定同位素在衰变过程中 始终要辐射 射线 4 放射性同位素的半衰期是指放射性元素的能量变为原来一半所需要的时间 5 射线能量越高 传播速度越快 例如 射线比 X 射线传播快 6 射线或 X 射线强度越高 其能量就越大 7 当 X 射线经过 2 个半价层后 其能量仅仅剩下最初的 1 4 8 连续 X 射线是高速电子同靶原子的轨道电子相碰撞的结果 9 X 射线的波长与管电压有关 10 X 射线机产生 X 射线的效率比较高 大约有 95 的电能转化为 X 射线的能 量 11 同能量的 射线和 X 射线具有完全相同的性质 12 X 射线的强度不仅取决于 X 射线机的管电流而且还取决于 X 射线机的管电 压 13 光电效应中光子被完全吸收 而康普顿效应中光子未被完全吸收 14 光电效应的发生几率随原子序数的增大而增加 15 连续 X 射线穿透物质后 强度减弱 线质不变 16 连续 X 射线的能量与管电压有关 与管电流无关 17 射线与 X 射线的基本区别是后者具有高能量 可以穿透较厚物质 18 在管电压 管电流不变的前提下 将 X 射线的靶材料由钼改为钨 所发生 的射线强度会增大 19 连续 X 射线穿透物质后 强度减弱 平均波长变短 二 选择题 1 质子和中子的区别是中子没有 A A 电荷 B 质量 C 自旋 D 半衰期 2 当几种粒子和射线通过空气时 其电离效应最高的是 A A 粒子 B 粒子 C 中子 D X 和 粒子 3 在射线探伤中应用最多的三种射线是 A A X 射线 射线和中子射线 B 射线 射线和 射线 C X 射线 射线和 射线 D X 射线 射线和 射线 4 X 射线 射线和 粒子有一个共同点 即它们都是 D A 均质粒子辐射 B 电磁辐射 C 微波辐射 D 电离辐射 5 通常所说的 200kVX 射线指 A A 最大能量为 0 2MeV 的白色 X 射线 B 平均能量为 0 2MeV 的连续射线 C 能量为 0 2MeV 的单色射线 D 有效能量为 0 2MeV 的连续射线 6 在一般的工业探伤中 射线与物质相互作用时 主要产生的二个 效应是 B A 光电效应和电子对效应 B 光电效应和康普顿散射 C 康普顿散射和电子对效应 D 康普顿散射和电离 7 当光子与物质相互作用时 光子将部分能量用于逐出轨道电子 且剩余的能 量变为电子的动能 这就是 B A 康普顿散射 B 光电效应 C 电子对效应 D 电离 8 光电效应的特征是 A A 产生光电子 B 发射标识 x 射线 C 发射二次电子 D 以上都是 9 射线通过物质时的衰减取决于 A A 物质的原子序数 密度和厚度 B 物质的扬氏模量 C 物质的泊松比 D 物质的晶粒度 10 连续 X 射线穿透厚工件时 有何特点 C A 第二半价层小于第一半价层 B 第二半价层等于第一半价层 C 第二半价层大于第一半价层 D 第二半价层与第一半价层关系不确定 11 X 射线的穿透能力取决于 B A 毫安 B 千伏 C 曝光时间 C 焦点尺寸 12 当施加于 X 射线管两端的电压不变 管电流增加时 则 B A 产生的 X 射线波长不变 强度不变 B 产生的 X 射线波长不变 强度增加 C 产生的 X 射线波长不变 强度减小 D 产生的 X 射线波长不变 强度不变 13 X 射线机的管电流不变 管电压减少时 则 X 射线将会 D A 强度不变 波长减小 B 强度不变 波长增大 C 波长减小 强度减小 D 波长增大 强度减小 14 X 射线管所产生的连续 X 射线强度与管电压的关系是 C A 强度与管电压成正比 B 强度与管电压成反比 C 强度与管电压平方成正比 D 强度与管电压平方成反比 15 放射性元素 Co60转变为 Ni60的过程是一次 B A 衰变 B 衰变 C 衰变 D K 俘获 16 以下关于康普顿效应的叙述 哪一条是错误的 A A 散射光子的波长肯定小于入射光子 B 反冲电子的能量为入射光子与散射光子能量之差 C 散射角 越大 散射光子能量越小 D 康普顿效应发生几率随入射光子能量增大而减小 17 射线照相难以检出的缺陷是 D A 未焊透和裂纹 B 气孔和未熔合 C 夹渣和咬边 D 分层和折叠 三 问答题 1 试述 X 射线 射线 射线 质子射线 射线和中子射线的实质 目前广 泛用于工业探伤主要是那些射线 答 1 X 射线和 射线 它们都是波长很短的电磁波 按波粒二相性观点 也可以看作是能量很高的光子流 X 射线是高速运动的电子撞击金属产 生的 射线是放射性同位素在 衰变过程中从原子核内发出的 2 射线是放射性同位素在 衰变过程中从原子核内发出的 3 质子射线 和 射线 它们都是带正电的粒子流 4 中子射线 它是高速中子流 目前用于探伤的主要是 X 射线 射线和中子射线 其中 X 射线 射线 广泛用于工业探伤 中子射线用于特种检验 2 X 射线和 射线有何异同 答 X 射线 射线都是电磁辐射 中性不带电 两者最主要的不同点是 产生方式不同 X 射线是高速电子撞击金属产生的 射线是放射性同位 素从原子核中发出的 线质不同 X 射线是连续能谱 射线是线状能谱 X 射线能量取决于加 速电子的电压 射线能量取决于放射性同位素种类 辐射强度的变化不同 X 射线强度随管电压的平方和管电流而变 射线 强度随时间的推移按指数规律减弱 3 X 射线管产生 X 射线的条件是什么 答 X 射线管产生 X 射线应具备五个条件 1 发射电子 将灯丝通电加热到白炽状态 使其原子外围电子离开原 子 在灯丝周围产生小的 电子云 这种用热电流分离电子的方法叫热 电子发射 2 电子聚焦 用钼圈中罩形阴极围绕灯丝 并将其与负电位接通 由 于电子带负电 会与它发生相互排斥作用 其结果是电子被聚成一束 3 加速电子 在灯丝与阳极间加很高的电压 使电子在从阴极飞向阳 极过程中获得很高整流速度 4 高真空度 阴阳极之间必须保持高真空度 使电子不受气体分子阻 挡而降低能量 同时保证灯丝不被氧化烧毁 5 高速电子被突然遏止 采用金属作阳极靶 使电子与靶碰撞急剧减 速 电子动能转换为热能和 X 射线 4 X 射线管产生的轫致辐射为什么是连续谱 答 高速电子与阳极靶的碰撞情况各不相同 极少数电子经过一次碰撞 运 动即被阻止 能量全部转换为 X 射线 波长最短的部分射线就属这种情 况 大部分电子与靶要进行多次碰撞 速度逐渐降低 直至为 0 碰撞过 程中转换的 X 射线波长各不相同 有长有短 整个过程是随机的 所以 X 射线管发出 X 射线束波长呈连续分布 5 试述连续 X 射线和标识 X 射线的不同点 答 1 产生机理不同 连续 X 射线是高速电子与靶原子核的库仑场作用 产生的 标识 X 射线是高速电子把靶原子的内层轨道电子碰撞出轨道 后 外层电子向内层跃迁时发出的 2 波长和能量不同 连续 X 射线具有混合波长 能谱为连续谱 最 短波长取决于管电压 而标识 X 射线波长为特定值 能谱为线状谱 波长与靶材料元素有关而与管电压无关 6 何谓光电效应 其发生条件是什么 答 当光子与物质原子中的束缚电子相互作用时 光子把全部能量转移给一 个束缚电子 使之脱离轨道 发射出去而光子本身消失 这一过程称为 光电效应 光电效应发射出去的电子叫光电子 发生光电效应的必要条件是光子能量大于电子结合能 遵照能量守恒定 律 光子部分能量消耗于光电子脱离原子束缚所需的电离能 电子在原 子中的结合能 其余能量作为光电子的的动能 7 试述康普顿效应及其发生情况 答 光子与电子发生非弹性碰撞 光子的一部分能量转移给电子 使电子沿 与光子入射方向成一定角度飞去称作反冲电子 光子自身能量减少 波 长变长 运动方向改变 这一过程称作康普顿效应 康普顿效应总是发生在自由电子或受原子束缚最松的外层电子上 入射 光子的能量由反冲电子和散射光子两者之间分配 电子反冲角 在 0 90 之间变化 光子散射角在 0 180 之间变化 散射角 越大 光子的 能量损失也就越大 8 试述电子对效应及其产生条件 答 当高能光子从原子核旁经过时 在核库仑场的作用下 光子转化为一个 正电和一个负电子 自身消失 这一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 hv 大于 2m0C2 即 hv 1 02MeV 才能发生电子对效应 入射光子的部分能量转变为正负电 子对的静止质量 1 02MeV 其余就作为电子的动能 9 光电效应 康谱顿效应 电子对效应和瑞利散射的发生率与哪些因素有关 并叙述发生率与射线能量的关系 答 四种效应的发生几率与入射光子能量及物质原子序数有关 一般说来 对低能量射线和原子序数高的物质 光电效应占优势 对高能量射线和 原子序数高的物质 电子对效应占优势 瑞利散射的影响大大低于上述 三个效应 在钢铁中 当光子能量在 10keV 时 光电效应占优势 随光子能量的增 大 光电效应比率逐渐减小 康普顿效应比率逐渐增大 在稍过 100keV 后两者相等 此时瑞利散射趋于最大 但其发生率也不到 10 1MeV 附近射线的衰减基本上都是康普顿效应造成的 电子对效 应自 1 02MeV 以后开始发生 并随能量的增大发生几率逐渐增加 在 10MeV 附近 电子对效应与康普顿效应作用大致相等 超过 10MeV 以 后 电子对效应对射线强度衰减起主要作用 10 何谓窄束射线和宽束射线 并叙述射线 色 的概念 答 让射线束通过狭缝准直后 贯穿物体 又经狭缝准直后到达探测器 由 于狭缝的作用 到达探测器的只有一次透射线 各种散射线均被狭缝阻 挡 其辐射强度不受散射线影响 称之为窄束射线 射线为受准直 贯 穿物体后的射线强度受散射线影响 称之为宽束射线 射线的 色 的概念是从可见光中的颜色和波长的关系引伸而来 把单一 波长的射线称为 单色射线 把多个线谱混合的射线称为 多色射线 把 连续波长的射线称为 白色射线 11 试分别叙述窄束单色 X 射线 窄束连续 X 射线和宽束连续 X 射线的衰减规 律 答 射线穿透物质时 其强度按指数规律衰减 对窄束单色射线 其强度衰 公式为 I I0e T 式中 I 透射线强度 I0 入射线强度 线衰减系数 T 穿透厚 度 对于连续 X 射线 在穿透物质过程中线质会逐渐硬化 线衰减系数 是 个变量 在此情况下可用平均衰减 代替 所以 连续射线的强度衰减 公式为 I I0e T 对宽束射线 必须考虑散射的影响 透过物质的射线强度 I 包括一次透 射线 IP和散射线 IS两个部分 令散射比 n IS IP 宽束射线强度衰减公式 如下 I IP IS I0e T 1 n 12 试述射线线质的概念 线质一般如何表示 答 线质是对射线穿透物质能力的变量 穿透力较强的射线称其线质较硬 穿透力较弱的射线称其线质较软 对单色射线 线质可用光子能量或波长定量表示 对 X 射线 因其能量和 波长是连续分布的 一般可用半价层 吸收系数或有效能量来定量表示 13 何谓 X 射线的有效能量 连续 X 射线穿透物质后 有效能量有何变化 答 如果某一单能射线的吸收系数与 X 射线在特定厚度范围内平均吸收系数 相等 便可用此单能射线的能量来表示连续 X 射线的平均能量 称作有 效能量 连续 X 射线包含有能量不同的光子 在穿透物质过程中 能量较低的光子较 容易被物质吸收 从而使透过物质后 不同能量射线所占的强度几率发生 变化 低能量射线所占几率减少 使透过射线的有效能量增大 14 放射性同位素衰变有那些模式 答 放射性同位素衰变主要有以下模式 1 衰变 放出带两个正电荷的氢核 2 衰变 包括 衰变 放出电子 同时放出反中微子 衰变 放出 正电子 同时放出中微子 电子俘获 原子核俘获一个核外电子 3 衰变 放出波长很短的电磁波 内转换 原子核把激发能直接交给 核外电子 使电子离开原子 4 自发裂变 原子核自发分裂为两个或几个原子核 15 何谓放射性同位素的半衰期 在射线检测中 半衰期有何用途 答 放射性同位素衰变掉原有核数的一半 也就是说源的放射强度减少到原来 一半所需的时间 为半衰期 用符号 T1 2表示 射线检测中 通过半衰期 可以了解放射性同位素的稳定性 放射源可 使用时间的长短 计算源的剩余强度 确定曝光时间 16 何谓半价层 射线检测中 如何运用半价层 答 使入射线强度减少一半的吸收物质的厚度称作半价层 用符号 d1 2表示 射线检测中 通常利用半价层来评价射线的穿透力 表示 X 射线的有 效能量 标定 X 射线标准源 四 计算题 1 CO60的衰变常数为 0 131 年 求它的半衰期 解 T1 2 0 693 5 3 年 2 已知 Ir192 半衰期为 75 天 计算它的衰变常数为多少 解 T1 2 0 693 0 693 T1 2 0 693 75 0 00924 天 3 CS137 半衰期为 33 年 线源用了 16 年以后 射性强度还剩原来的百分之几 解 0 693 T1 2 715 0 33 16693 0 693 0 0 21 ee Q Q T T 答 射性强度还剩原来的 75 4 求管电压为 250KV 的 X 射线机和能量为 4MeV 的直线加速器辐射连续 X 射 线的效率 设靶材均为钨z 74 比例系数 ki 1 2 10 6 解 KiZV 250kV KiZV 1 2 10 6 74 250 kV 2 22 4MeV 4000 kv KiZV 1 2 10 6 74 4000 kV 35 5 5 已知 CO60 源辐射两种能量的光子 一种是 1 17MeV 另一种是 1 33MeV 求它的 波长分别为多少 nm 0 0011 nm 0 0009 nm 解 1 17 1 24 V keV 1 24 1170 keV 0 0011nm 1 33 1 24 V keV 1 24 1330 keV 0 0009nm 6 当 X 射线管的管电压为 150KV 时 产生的 X 射线的最短波长为多少 假如连续 X 射线最大强度所对应的波长为最短的波长的 1 5 倍 求最大强度处的光子能 量为多少 0 00827 nm 100keV 解 min 1 24 V kV 1 24 150 kV 0 00827nm E 1 24 1 5 min 1 24 1 5 0 00827 100keV 7 能量为 250KV 的单色射线在钢中的线衰减系数为 0 8cm 1 该射线钢中的半价 层是多少 解 T1 2 0 693 0 693 0 8 0 87cm 8 用光子能量为 1 25MeV 的平行窄束 射线 垂直贯穿铝板 要使贯穿后射线 强度为入射线强度的 1 20 求铝板的厚度为多少 铝 0 15cm 1 解 1 20 1 2 n n 4 32 T1 2 0 693 0 693 0 15 4 62cm 所求的厚度 T1 2 n 4 62 4 32 19 97cm 9 用光子能量为 100MeV 的平行窄束 射线 垂直贯穿 30mm 厚铝板 已知该射 线在铝中的半价层为 1 2cm 求穿透射线强度与入射线强度之比 0 177 解 30 12 2 5 I I0 1 22 5 0 177 10 某射线源 铅的半价层 3mm 问铅的 1 10 价层和 1 20 价层分别为多少 10mm 13mm 解 1 1 10 价层 1 10 1 2n 2n 10 n 1 0 3 T1 10 n T1