发生跃迁后，原子处于不稳定的激发态。电子将再回到较低能级，并 释放出光子，光子的能量正好是两个能级的能级差。
3 原子核结构 原子核由带正电的质子和不带电的中子构成。原子核体积为原子半径的
万分之一，而质量且占原子质量的99%以上。所以原子是一个极其空旷的结构， 在射线与物质发生作用时给部分射线穿过物质而不与射线发生作用造成了可 能。
与原子核库仑场相互作用发生骤然减速时，由此伴随产生的辐射。 （3）X射线的波谱特点：由连续谱和标识谱两部分组成 连续谱：即波长连续变化，它的最短波长只与外加电压有关；
为什么会连续呢？ 标识谱：也叫特征谱，只与靶材料有关。
（4）连续谱最短波长的计算： 电子的动能E=eV 全部转化为电磁辐射的能量E=hν，则该辐射的波长λmin为：
• 同位素：质子数相同而中子数不同的各种原子互为同位素。 • 核素可分为稳定和不稳定的两类，不稳定的核素称为放射性核素。它能自发
地放出某些射线——α、β或γ射线，而变成另一种元素。 • 放射性核素可分为天然的和人工制造的两类。当前射线检测所用的γ射线源
均为人工放射性核素。
2 核外电子运动规律 原子理论的发展： A 道尔顿原子理论：原子是物质的最小单元，不可分割的。 B 汤姆逊原子理论：正电荷平均分布在整个原子中，而电子则平均分布在这些正
不同点： （1）产生方式不同，
X射线是高速电子轰击阳极靶产生的； γ射线是放射性核素衰变产生的。 （2）能量不同 X射线能量可调，取决于管电压； γ射线能量不可调，取决于源种类。 （3）强度不同， X射线强度决于管电压和管电流； γ射线强度随时间的推移按指数规律减弱。 （4）波谱不同 X射线波谱是连续谱； γ射线波谱是线状谱。
1.2 射线的种类和性质 1 X射线和γ射线的性质 相同点： （1）都是电磁波，在真空中以光速传播； （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； （4）可以发生干涉和衍射现象； （5）不可见，能够穿透可见光不能穿透的物质； （6）在物质作用过程中，会与物质发生复杂的物理和化学作用； （7）具有辐射效应，能够杀伤生物细胞，破坏生物组织。
• 在元素周期表中，元素的次序是按核电荷数排列的，因此，原子序数等于核电 荷数。
• 根据以上所述，构成下式：
•
质子数=核电荷数=核外电子数=原子序数
•
原子量=质子数+中子数
电子
电子
电子
原子核++ ++
电子
射线检测研究的对象：
1射线 2工件与胶片（物质） 3射线如何与工件作用的？
射线源
胶片 工件
• 一种元素可包含有多种核素。同一种元素必定具有相同的核电荷数或质子数， 但中子数不一定相同，不同的中子数就构成不同的原子。如：氢元素有三种 原子，氕、氘、氚。
II级培训射线检测物理基础
第一章 射线检测的物理基础
• 1 原子与原子结构（研究物质）
• (1)元素与原子
• 元世素界构上成一；切钢物由质铁都（是Fe元）素和构碳成（。C）如等：几水种（元H素2O构）成由。氢（H）和氧（O）两种
• 每种元素都用特定的符号来表示。
• 元素有天然的和人工制造的两种。
• 元素的存在形式是原子，原子是体现元素性质的最小微粒。
• 原子的质量极其微小，为了方便起见，一般用原子量来表示原子的质量。原子 量就是某元素的原子的平均质量相对于126C的质量的1/12的比值。
• 原子的构成：由一个位于原子中心的原子核和几个核外电子组成。原子核带正 电，核外电子带负电。两者所带的电荷数相等。即核电荷数与核外电子数相等。
Hale Waihona Puke • 原子核的构成：由若干质子和若干中子构成。质子带正电，中子不带电。有几 个质子就带几个正电。整个原子核因质子带正电而带正电。
电荷之间。 C 卢瑟福原子理论：带正电的原子核在原子中心，若干个带负电的电子在核外绕
原子核运转。 D 玻尔原子理论：带正电的原子核在原子中心，若干个带负电的电子在核外绕原
子核运转。但电子是沿各自的轨道绕核运行，各条轨道有着不同的能量状态 （能级）。在卢瑟福原子理论的基础上引入了轨道和能级的概念。与现代原 子理论最为接近。 基态：正常情况下电子总是在能级最低的轨道上运行时的原子状态。 跃迁：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的过程 。
2 X射线的产生及其特点
+ -
-
射线
+
（1）X射线的产生方式： 1）灯丝通电发热，灯丝周围聚集大量电子； 2）电子被阴极罩聚焦成一定形状； 3）在阴极和阳极之间的高压驱驶下，电子高速奔向阳极； 4）高速电子撞击阳极靶，被突然遏止，电子动能被转化为热能和X射线。 （2） 韧致辐射：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
放射性衰变的三种模式： （1） α衰变 放出带两个正电的42He（氦）,衰变后形成的子核，核电荷数较 母核减2，即在元素周期表上前移两位，而质量数较母核减少4。 （2） β衰变 β+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 元素周期表上 后移一位； 轨道电子俘获，母核俘获核外轨道上的一个电子（最常见的是俘获K层电子， 称为K俘获），核中的一个质子转为中子，即在元素周期表前移一位。 （ 3）γ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。且总是伴随着α衰变和β衰变而发生。
原子核内的质子和中子是处于运动中的，因而原子核具有角动量和磁矩， 也具有能级概念。但应区别于电子轨道的能级。两者之间的其中一个区别是 能级之间的能量差值具有巨大不同，电子轨道能级差一般是几ev到几千ev， 而核内能级差一般是几千ev到十几兆ev。
核内质子和中子是以核力结合在一起的。（地球和太阳是万有引力，电 子和原子核之间是库仑力）
核力的性质： • （1）核力与电荷无关； • （2）核力是短程作用力； • （3）核力是一种强作用力，是库仑力的100倍； • （4）核力能促成粒子的成对结合以及对对结合。
采用人为的方法，以中子、质子或其它基本粒子轰击原子核，改变核内 质子数或中子数，可以制造出新的核素。
核素有稳定的和不稳定的两种，不稳定的核素会自发蜕变，变成另一种核 素，同时放出各种射线，这种现象称为放射性衰变。