《射线检测人员技术资格考题261》.docx

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《射线检测人员技术资格考题261》

《射线检测人员技术资格考题261》

检验监测中心FJW提供

2011.07.12

1.使用X射线机应注意些什么?

答:

避免剧烈震动,排除高压回路里的气体,阳极充分冷却,预防高压突波影响,注意灯丝预热,不许超负荷使用,电源电压稳定,绝缘油及仪表应定期校验,气冷机应注意保持机头气压,正确训机等

2.在图示连续Χ射线谱中，设有两波长λA和λB，且含λA和λB的射线强度相等，已知λA和λB对铝的射线衰减系数分别为0.25cm-1和0.60cm-1，为使含λA的射线强度为含λB的射线强度的5倍，应使射线透过多厚的铝板？

解1：

设含λA和λB的射线初始强度分别为IA0和IB0，透过厚度为x的铝板后的强度分别

为IA和IB，两种射线成分对铝的衰减系数分别为μA和μB，则IA=IA0·e-μAX

（1）；

IB=IB0·e-μBX

（2）；由题意，x=0时，IA0=IB0 x=x时，IA=5IB

（1）÷

（2），得IA/IB=eX（μB-μA）=5 5=eX（0.6-0.25）  ln5=0.35x   ∴x=4.6cm

解2：

设两种射线分成对铝的半价层分别为ΗA和ΗB，则ΗA=0.693/0.25=2.772cm；ΗB=0.693/0.60=1.155cm

IA=IA0·（1/2）x/ΗA

（1）IB=IB0·（1/2）x/ΗB

（2） 由题意，x=0时，IA0=IB0；x=x时，IA=5IB

（1）÷

（2），得IA/IB=2x[（1/ΗB）-（1/ΗA）]=2x[（1/1.155）-（1/2.772）]   5=20.5xln5=0.5xln2   ∴x=4.6cm

3.根据左图示出胶片的特性曲线，指出正常感光区；感光不足区；负感光区各区段的位置。

答：

正常感光区CD；感光不足区BC；负感区EF；

4.对实际用的x射线，为了要用半价层公式，以什么时的波长为准？

答：

管电压一定的x射线达到最大强度时的波长为准。

5.电子伏的物理意义是什么？

常用的射线能量用什么单位来表示？

答：

电子伏的物理意义是一个电子通过电位差为1伏的电场时，所获得的动能,即为1电子伏。

常用的射线能量单位用电子伏来表示。

1ev=1.6×10-12尔格

6.什么是元素的原子序数？

答：

元素在元素周期表上的排列序数叫原子序数,它等于原子核中质子数或和外电子数。

7.产生X射线需要哪些条件？

答：

产生Χ射线应具备五个条件：

（1）发射电子。

将灯丝通过加热到白炽状态，使其外围电子离开原子。

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。

用钼圈或罩形阴极围绕灯丝，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，使电子从阴极飞向阳极过程中获得很高速度。

（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Χ射线。

8.Χ射线管发出的Χ射线为什么具有连续波长？

答：

这是因为施加于Χ射线管两端的高压是脉动直流电压，由于电压不断变化，到达阳极的电子速度各不相同，只有少数电子得到最高电压的加速。

而且电子与阳极靶的碰撞情况也各不相同，少数电子经过一次碰撞，运动即被阻止，能量全部转换为Χ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，直至为零，碰撞过程中转换的Χ射线波长各不相同，有长有短，所以Χ射线管发出的Χ射线束波长呈连续分布。

9.连续Χ射线和标识Χ射线有哪些不同点？

它们在射线探伤中各起什么作用？

答：

（1）产生机理不同，连续Χ射线是高速电子与靶原子核的库仑场碰撞产生的，标识Χ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Χ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Χ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。

标识Χ射线波长较长，光子能量小，线质软，例如钨靶所产生的标识射线中，能量最大的K系标识射线能量为69.5kV，在探伤中基本上不起作用。

在探伤中穿透试件，使胶片感光主要依靠连续Χ射线。

10.试述光电效应的机理和特点答：

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动能。

自由电子不能吸收光子能量成为光电子，这是因为在光电过程中，除光子和光电子外，还必须有第叁者-原子核参加，才能满足动量守恒，所以光电效应只能发生在原子的内层轨道电子上，电子在原子中束缚越紧，发生光电效应几率越大，大约80%的光电子吸收发生在紧靠核的k层电子上。

11.试述康普顿效应的机理和特点答：

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Φ角飞去，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。

入射光子的能量和动量由反冲电子和散射光子两者之间分配，电子反冲角Φ在0°～90°之间变化，光子散射角θ在0°～180°之间变化，散射角θ越大，光子的能量损失也就越大。

12.什么是电子对效应？

电子对效应产生的条件是什么？

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子和一个负电子，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hν大于2m0C2，即hν>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。

电子对效应之所以需要原子核库仑场参与作用，是为了满足动量守恒。

13.什么叫汤姆逊散射，有何特点？

答：

当波长较短的电磁波-Χ射线照射到物质上时，其电场分量会使物质内的电子产生强迫振动。

按经典电磁学理论，振动的电子将向周围幅射电磁波，这种电磁波即为散射Χ射线，这种散射现象称为汤姆逊散射。

汤姆逊散射中，入射线和散射线波长相同，各电子散射的电磁波会发生干涉，故又称相干散射。

从量子观点看，光子只是与原子发生弹性碰撞，没有能量损失，只是运动方向改变，所以这种散射又称弹性散射。

汤姆逊散射与所有轨道电子都发生作用，所以散射几率与原子序数Z成正比。

14.试述射线与物质相互作用导致强度减弱，四种效应各起什么作用？

答：

四种效应（即光电效应、康普顿效应、电子对效应、汤姆逊效应）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，对中等能量射线和原子序数低的物质，康普顿效应占优势，对高能量射线和原子序数高的物质，电子对效应占优势，汤姆逊效应的影响大大低于上述叁个效应。

在钢铁中，当光子能量在10keV时，光电效应占优势；随着光子能量的增大，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后两相等，此时汤姆逊效应趋于最大，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。

15.试解释“窄束”和“宽束”，“单色”和“多色”的含义答：

射线束通过狭缝后照射到物体上，贯穿物体后又经狭缝校准直后到达探测器，这种射线称作窄束射线，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。

所以把强度不受散射线影响的射线称为窄束射线。

把强度受散射线影响的射线称为“宽束”射线。

Χ射线的“色”的概念是从可见光中光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”，把不同波长混合的射线称为“多色射线”，把连续波长的射线称为“白色射线”。

16.窄束单色射线在物质中的衰减规律怎样表示？

宽束，连续射线在物质中的衰减规律又怎样表示？

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，其强度衰减公式为：

I=I0e-μT--

（1）,式中：

I--透射线强度；I0--入射线强度；μ--线衰减系数；T--穿透厚度。

对于连续Χ射线，在穿透物质过程中线质会逐渐硬化，线衰减系数μ是个变量，在此情况下可用平均衰减系数μ’代替。

所以，连续射线的强度衰减公式为：

I=I0e-μ'T--

（2）,对宽束射线，必须考虑散射线的影响，透过物质的射线强度Ip包括一次透射线I和散射线Is两个部分，令散射比n=Is/I，宽束射线强度衰减公式推导如下：

Ip=I+Is=I（1+Is/I）=I（1+n）=I0e-μT（1+n）--（3）,综合

（2）、（3）式，宽束连续射线的强度衰减公式为：

Ip=I0e-μ'T（1+n）--（4）

17.什么叫射线的线质？

连续Χ射线的线质怎样表示？

答：

线质是对射线穿透物质能力的度量，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，对连续Χ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。

18.引入剂量当量的目的是什么？

在Χ射线和γ射线防护中，剂量当量和吸收剂量怎样换算？

答：

不同种类的射线（Χ、γ、中子、电子、α、β等），不同类型的照射（内照射、外照射）,即使吸收剂量相同，所产生的生物损伤程度也是不同的，为统一衡量评价不同种类射线在不同照射条件下对生物引起的危害，引入了剂量当量这一物理概念。

剂量当量H是吸收剂量D与品质因素Q及其他修正因素N的乘积，即H=DQN,剂量当量的国际单位是希沃特（Sv），实用单位是雷姆（rem）,1希沃特=1焦耳/千克，1希沃特=100雷姆。

对Χ射线和γ射线，就防护而言，Q和N值均为1，所以可以认为吸收剂量和剂量当量在数值上是相等的。

19.与Χ射线探伤相比，γ射线探伤有哪些优点和缺点？

答：

主要优点为：

（1）射线能量高，穿透力强。

例如60Co在钢中穿透厚度可达180MM，192Ir穿透厚度可达100mm。

（2）设备体积小，重量轻，只需一两个人，小型运输工具可搬运携带。

（3）价格低，运动维修费用低。

（4）不需用电，适宜野外工作。

（5）可用于特殊场合，例如狭小部位和孔洞及高压电场中。

主要缺点为：

（1）射线能量不可调节，在应用的大部厚度范围内，探伤灵敏度低于Χ射线。

（2）由于γ射线源每时每刻都在幅射射线，因此对设备的可靠性和防护方面的要求要高一些。

20.X射线和γ射线有哪些不同点？

答：

X射线和γ射线都属电磁波范畴，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，γ射线是放射性同位素从原子核中发出的。

其他不同点包括：

X射线是连续光谱，γ射线是线状光谱；X射线能量取决于加速电子的电压，γ射线能量取决于放射性同位素种类；X射线强度随管电压的平方和管电流而变，γ射线强度随时间的推移按指数规律减弱。

21.原子核是由什么粒子组成？

这些粒子的特点是什么？

答：

原子核由中子和质子组成。

中子是呈中性，质子带正电。

22.原子核的电荷数是怎样计算的？

答：

Q=Z·eQ电荷数；Z原子序数；ｅ电子电荷绝对值

23.什么叫γ射线？

答：

从某些放射性元素的原子核中自然裂变时辐射出的一种波长很短的电磁波。

24.什么叫中子射线？

答：

中子是组成原子的一种中性粒子，原子核在强大的外力作用下发生核反应时会放射出中子，这种中子流即称为中子射线。

25.X射线的强度是如何