第十讲 电子质子射线照相检验技术与辐射测量技术.pdf
《第十讲 电子质子射线照相检验技术与辐射测量技术.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第十讲 电子质子射线照相检验技术与辐射测量技术.pdf(4页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、射线检测 基础讲座 第十讲 电子质子射线照相检验 技术与辐射测量技术 郑世才 (新立机器厂,北京 100039) ELECTRON RAD I OGRAPHY, PROTON RAD I OGRAPHY AND RAD I OM ETRY Zheng Shicai (XinliM achinery Plant, Beijing) 1 电子射线照相检验技术 1. 1 概述 1897年JJ Thom son发现了电子。 从1858年起,一些科学家在研究真空放电时就 发现,在真空管的负极上有一种射线射出,并称其为 阴极射线。1879年W Crookes发现这种射线在磁场 中会发生偏转,证明阴极射线是
2、一种带电粒子束。 Thom son测定了阴极射线的荷质比,确定阴极射线 由带负电的粒子组成,这就是电子。 电子是人类发现的第一个基本粒子,它揭示了 原子具有复杂的结构。 大多数物质在X射线照射下将发射电子,电子 射线照相技术就是利用这些电子来进行射线照相的 技术。 电子的穿透能力很低,因此电子射线照相技术 主要用于低原子序数、 很薄材料的射线照相检验,如 纸张上的水迹、 纸张的纤维分布、 印章痕迹及邮票、 油画、 纸币等内部结构、 组成的分析。也可对厚物体 的表面层进行逆射式电子射线照相。 1. 2 电子与物质的相互作用 电子通过物质时,可以与物质的原子、 原子中的 电子及原子核发生复杂的相互
3、作用,作用过程决定 于电子的能量及电子与作用粒子的最近距离。主要 的作用过程有电离与激发、 轫致辐射及弹性散射,此 外还有湮没辐射、 契伦科夫辐射及核反应等。 当作用 的最近距离大于原子线度时,库仑力是主要作用力, 原子作为整体与电子作用,引起原子的激发或电离; 当作用的最近距离等于原子线度时,电子与原子的 一个电子作用,导致原子发射具有相当能量的电子 和原子电离;当作用的最近距离小于原子线度时,电 子与原子核的电场作用产生辐射,主要是轫致辐射。 当电子与正电子发生相互作用时,电子消失,辐 射两个能量为0. 511M eV的光子,这就是湮没辐 射。 在透明的介质中,当电子以高于光在该介质中的
4、传播速度运动时,电子的部分能量将以蓝色光的形 式辐射出来,这种辐射称为契伦科夫辐射。 契伦科夫 辐射分布在沿电子运动向前方向的一个角度内。 1. 2. 1 电离与激发 电子与原子的轨道电子相互作用,将部分能量 转移给轨道电子,如果轨道电子获得的动能可以克 服原子的束缚,脱离原子的轨道成为自由电子,则此 过程称为电离。如果轨道电子获得的能量不足以克 服原子的束缚,而仅是从低能级跃迁到高能级,使原 子处于激发态,则此过程称为激发。 处于激发态的原 子不稳定,跃迁至高能级的电子将自发地跃迁回低 能级,同时辐射特征X射线,使原子回到基态。 在上述相互作用过程中,电子与轨道电子发生 库仑作用而损失能量,
5、这一过程称为电离损失。 电离 损失通常以单位路径长度上电离损失的平均能量描 述,其主要特点是 电离损失与电子的速度(能量) 成反比。电子速度越小,作用时间越长,转移给轨道 电子的能量越多。 因此,电子在停止运动前的一段路 程上电离损失达到最大值。 电离损失与物质的电 子密度成正比。 1. 2. 2 弹性散射 电子与原子核的库仑场相互作用,作用前后体 系的动能和动量不变,电子的运动方向发生改变,这 种作用过程称为弹性散射。 在弹性散射过程中,电子 散射到某一角度的几率,与散射物质的原子序数的 平方成正比,与电子速度的平方成反比。 电子在穿过 074 第22卷第10期 2000年10月 无损检测
6、NDT Vol . 22 No. 10 Oct. 2 0 0 0 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 标准搜搜网 提供各类标准行业资料免费下载 一定厚度的物体时都要经历多次散射,它所产生的 净偏转角服从高斯分布。 1. 2. 3 轫致辐射 高速电子在通过原子核附近时,与原子核的库 仑场发生相互作用,其部分动能或全部动能将转变 为连续谱电磁辐射,这就是轫致辐射过程。 电子在轫 致辐射过程中损失的能量称为辐射损失。辐射损失 正比于物质的原子序数,反比于电子质量的平方。 电子初始能量转变为轫
7、致辐射的份额F为 F=K ZE 式中 K比例系数 K= 0. 410 - 3 1. 110- 3 (1 ?M eV ,实验测 定) E电子初始能量 单能电子束入射到厚靶上时 F= 5. 810- 4ZE 在单位长度路径上,辐射损失的平均能量与电 离损失的平均能量之比近似为ZE?800。可见,当电 子能量较低时,更重要的是电离损失,只有在电子能 量较高时,辐射损失才会占有较大的比例。 在一般能量范围(E 250kV ,经较厚的铜板滤 波后,一次射线产生的感光作用可以忽略。 为吸收铜 板产生的特征X射线和散射线,通常还需在铜板面 向样品侧另加一定厚度的铝滤板。 (2)采用单面乳剂的低感光度射线胶片
8、。这种 胶片对一次射线的吸收将大大降低。 (3)胶片的乳剂面应面向样品,样品与胶片之 间应直接接触、 紧密贴合,以尽量减少电子散射产生 的影响,一般采用真空暗盒。 (4)覆盖在样品上的铅箔应平整、 均匀、 表面光 洁,并与样品紧密贴合。 发射电子射线照相的基本透照布置如图1022 所示。经严格滤波的X射线首先穿过胶片,然后照 射到样品上,在射线与样品的相互作用过程中产生 电子。 如果样品不同点的物质不同,则产生的电子数 量和能量也将不同,其中与一次射线方向相反的那 部分电子将入射至胶片,使胶片感光,形成影象。 图1022 发射电子射线照相示意图 发射电子射线照相技术可用于很薄样品的射线 照相,
9、如检查印刷品,能无损伤地鉴别印刷油墨的成 分(金属颜料或苯胺类有机染料 ), 也可用于厚样品 表面层的射线照相。 进行发射电子射线照相时,也须 采用透射电子射线照相技术的主要技术措施。 表1021给出了电子射线照相实例的有关数据。 2 质子射线照相检验技术 174 郑世才:电子质子射线照相检验技术与辐射测量技术 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 标准搜搜网 提供各类标准行业资料免费下载 表1021 电子射线照相实例数据3 物品 照相 方法 电压 kV 焦距 mm 电流 mA 曝光时间
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 第十讲 电子质子射线照相检验技术与辐射测量技术 第十 电子 质子 射线 照相 检验 技术 辐射 测量
链接地址:https://www.31doc.com/p-3722414.html