第二章 射线检测的设备和器材 一、 X射线机 1．X射线机的分类 (1)按结构：携带式；移动式
(2)按用途：定向；周向；管道爬行；软射线；微焦点；脉冲。 (3)按频率：工频50~60Hz；变频300~800Hz；恒频200Hz.在同样电流和电压条件下，恒频机穿透力强功耗小效率高，变频次之，工频较差。 (4)按绝缘介质：变压器油；SF6气. 2．X射线管 （1）结构(玻璃和陶瓷)
I．阴极：由发射电子的钨灯丝和聚焦电子的凹面铜阴极头组成。 II．阳极 a.阳极靶：耐高温的钨，与电子撞击产生X射线 b.阳极体：采用导热率大的无氧铜，支承靶面，传递靶上的热量，避免钨靶烧坏。 c.阳极(铜)罩：吸收二次电子和散乱射线。冷却方式：辐射散热，冲油冷却，旋转阳极自然冷却。 III．外壳 （2）X射线管的技术特性 I．阴极和阳极特性 a.阴极特性： 在阴极的工作范围内，较小的温度变化就会引起较大的电流变化。 b.阳极特性： 在管电压较低时，管电流随管电压增加而增大，当管电压增加到一定程度后，管电流不再增大而趋于饱和，这说明某一恒定的灯丝加热电流(钨丝温度)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增大管电流，也就是说，工业探伤用的X射线管工作在电流饱和区，在饱和区内要改变管电流，只有改变灯丝加热电流，X射线管的管电流和管电压在升高过程中可以相互独立进行调节。 c.管电压： 指X射线管承载的最大峰值电压(kVp)。在电工测量中，表头指示的是有效值，对于正弦波U有效值=0.707U峰值。 d.焦点： 焦点的尺寸主要取决于灯丝的形状和大小，阴极头聚焦槽的形状及灯丝在槽内安装的位置。此外，管电流和电压对焦点大小也有一定的影响。 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，底片清晰度好，照相灵敏度高。 d.辐射场强度： 在30°辐射角处射线强度最大，阴极侧比阳极侧射线强度高，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，利用阴极侧射线照相也并不能缩短多少时间。
e.真空度： X射线管必须在高真空度(10-6~10-7mmHg)才能正常工作。过热时阳极金属会释放气体，严重时将导致X射线管被击穿；高温工作下的X射线管，灯丝金属也会吸收一部分气体。这两个过程达到平衡时就决定了此时的真空度。 f.寿命： 指灯丝发射能力逐渐降低，射线管的辐射计量率降为初始值的80%的累计工作时限。玻璃管一般不少于400h，金属陶瓷管不少于500h。 保证X射线管使用寿命的措施主要有： （a）送高压前，灯丝必须提前预热和活化。 （b）符合应控制在最高管电压的90%以内。 （c）保证阳极冷却，例如将工作和间息时间设为1：1。 （d）严格按使用说明书要求进行训机. 二、γ射线探伤机 1. γ射线源的主要特征参数 放射性活度：γ射线源在单位时间内发生的衰变数。单位贝可，符号为Bq,1Bq表示为1秒的时间内有一个原子核发生衰变。1Ci=3.7×1010Bq。 放射性比活度：单位质量放射源的放射性活度。单位为Bq/g。 对于同一种γ射线源，放射性活度越大，放出γ射线（γ光子）越多。对于不同种γ射线源，不能进行类似比较。 2. γ射线探伤设备的特点 （1）γ射线探伤设备的优点 a.探测厚度大，穿透能力强。对钢工件而言，400kVX光机最大穿透厚度仅为100 mm左右，而Co60γ射线探伤机最大穿透厚度可达200 mm。 b.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。 c.效率高.，对环和球罐可进行周向曝光和全景曝光。同X射线机相比大大提高效率。 d.可以连续进行，且不受温度、压力、磁场等外界条件影响。 e.设备故障率低，无易损部件。 f.与同等穿透率的X射线机相比，价格低 （2）γ射线探伤设备的缺点
a.射线源都有一定的半衰期，有些半衰期较短的射源，如Ir192更换频率，给使用带来不便。 b.辐射能量固定，无法根据试件厚度进行调节，当源穿透厚度与能量不适配时，灵敏度下降严重。 c.放射强度随时间减弱，无法进行调节，当源强度较小时，曝光时间过长会感到不方便。 d.固有不清晰度比X射线大，用同样的器材及透照技术条件，期灵敏度低于X射线机。 e.对安全防护要求高，管理严格。 3. γ射线探伤设备的分类与结构 （1）γ射线探伤设备分类 按所装放射同位素不同，可分为Co60γ射线探伤机、Cs137γ射线探伤机、Ir192γ射线探伤机、Se75γ射线探伤机、Tm170γ射线探伤机、Yb169γ射线探伤机。 按机体结构可分为直通道形式和“S”通道形式。 按使用方式可分便携式、移动式、固定式、管道爬行器。 （2）γ射线探伤设备的结构 γ射线探伤设备大体可分为五个部分：源组建、探伤机机体、驱动机构、输源管和附件。 三、射线照相胶片 1.射线照相胶片的构造与特点： 射线胶片在胶片片基的两面均涂布感光乳剂层(一般感光胶片单面)，目的是增加卤化银含量以吸收较多的穿透能力很强的射线，从而提高胶片的感光速度，增加黑度。
（1）片基：是感光乳剂层的支持体，起骨架作用，厚度约为0.175~0.20mm，大多采用醋酸纤维或聚酯材料.聚酯片基较薄，韧性好，强度高。通常采用淡蓝色。 （2）结合层：由明胶、水、表面活性剂(润湿剂)、树酯(防静电剂)组成.其作用是使感光剂层和片基牢固地粘结在一起，防止感光剂层在冲洗时脱落。 （3）感光乳剂层：由溴化银微粒在明胶中的混合体构成.加入少量(不大于5%)碘化银，可改善感光性能.此外，还加入防灰剂、稳定剂和坚膜剂。 （4）保护层：防止感光剂层受到污损和摩擦，其主要成分是明胶、坚膜剂、防腐剂和防静电剂。 2.潜影 （1）概念：胶片受到照射时，在感光乳剂层中会产生眼睛看不到的影像。 （2）形成过程：是银离子接受电子还原成银的过程。 Br-+hγ→Br+e Ag++e→Ag （3）潜影衰退：潜影形成后，如相隔很长时间才显影，得到的影像比及时冲洗的淡。实际上是银又被空气氧化而变成银离子的逆变过程.胶片所处的环境温度越高，湿度越大，则氧化作用越加剧，潜影的衰退越厉害。 3.黑度D 黑度D定义为照射光强L0与穿过底片的透射光强L之比的常用对数值。
LLD0lg=
4.射线胶片的特性 （1）胶片特性曲线 I.增感型胶片特性曲线 a.本底灰雾度区D0。
b.曝光迟钝区AB，B称为阈值。 c.曝光不足区BC。 d.曝光正常区CD。 e.曝光过度区DE。 f.反转区EF，也称负感区。 II.非增感型胶片的特性曲线：无明显的负感区，在常用的黑度范围内成“J”型。 （2）射线胶片特性参数 I．感光度(S) 以达到净黑度(不包括D0)为2.0时所用曝光量的倒数作为
该胶片的感光度，即
sKS1= 对同一类型胶片来说，银盐粒度越粗，其S越高。 II．灰雾度（D0） 未经曝光的胶片经显影和定影处理后也会有一定的黑度，此黑度称为灰雾度（D0）。 灰雾度小于0.30时，对射线底片影像影响不大；灰雾度过大会损害影像对比度和清晰度，降低灵敏度。 III．梯度(G) 可用胶片特性曲线上一点切线的斜率表示.又称胶片反差系数γ。 用特性曲线上两点的连线的斜率来表示平均梯度。以特性曲线上底片净黑度1.5和3.5两点连线的斜率作为胶片的平均梯度。 增感型胶片(适宜与荧光增感屏联用的胶片)的G值在较低的黑度范围内，随黑度的增大而增大，但当黑度超过一定数值，黑度再增大，G值反而减小。在射线照相应用范围内，非增感型胶片的G值随黑度的增大而增大。 IV．宽容度(L) 指胶片有效密度范围相对应的曝光范围。 在胶片特性曲线上，用与黑度为许用下限值和上限值(如1.5和3.5)相应的相对曝光量的倍数表示，即：
12lglg1210
E
ELEE==−
梯度大的胶片宽容度小。 5.工业射线胶片系统的分类 所谓胶片系统是指包括射线胶片、增感屏（材质、厚度）和冲洗条件（方式、配方、温度、时间）组合。 胶片分类所依据的成像特性,是指胶片的四个特征参数，即D=2.0和D=4.0时的最小梯度Gmin，D=2.0时的最大颗粒度（σ0）
max，及D=2.0时的最大梯度噪声比（G/σ0）max。
工业射线胶片系统的分类为T1、T2、T3、T4四个类型，T1、T2最大颗粒度较细，T3、T4最大颗粒度较细次之。 6.胶片的选用 (1) 需要较高的射线照相质量，选用号数较小的胶片。 （2）需要缩短曝光时间，选用号数较大的胶片。 （3）工件厚度较小、工件材料等效系数较低或射源线质较硬时，选用号数较小的胶片。 （4）在工作环境温度较高时，宜选用抗潮性能较好的胶片，在工作环境比较干燥时，宜选用抗静电感光性能较好的胶片。 7.胶片的使用与保管 （1）不可接近氨、硫化氢、煤气、乙炔和酸等有害气体，否则会产生灰雾。 （2）裁片时不可取掉衬纸，以防划伤胶片.不要多层胶片同时裁切，防止轧刀，擦伤胶片。 （3）装片和取片时，胶片与增感屏应避免摩擦，否则会擦伤，显影后底片上会产生黑线.还应避免胶片受压受曲受折，会在底片上出现新月形折痕。 （4）开封后的胶片和装入暗袋的胶片要尽快使用，短时用不