射线照相

用X射线或γ射线来检测材料和工件、并以射线照相胶片作为记录介质和显示方法的无损检方法

射线照相，是指用X射线或γ射线来检测材料和工件、并以射线照相胶片作为记录介质和显示方法的一种无损检方法。射线照相检测是利用X射线和γ射线的众多特性（如感光），通过观察记录（感光）在射线照相胶片（底片）上的有关X射线或γ射线在被检材料或工件中发生的衰减变化，来判定被检材料和工件的内部是否存在缺陷，从而在不破坏或不损害被检材料和工件的情况下，评估其质量和使用价值。

简介

技术级别

至少从20世纪六十年代以来，国内外重要射线照相方法标准已明确地提出了射线照相技术级别，多数标准中射线照相技术级别分为二个级别：A级－一般灵敏度技术和B级－高灵敏度技术

技术规定

标准中关于射线照相技术级别主要是从下面三个方面进行规定的：（1）射线照相技术选用的射线胶片类型；（2）射线照相的透照参数；（3）射线照片影像质量。

技术分类

根据射线产生的方式不同，射线照相检测可分为：以X射线管为射线源的X射线照相检测、以放射性同位素为射线源的伽玛射线照相检测、以加速器为射线源的高能X射线照相检测。

射线分类

射线按其产生和特点常分为二类:电磁辐射和粒子辐射。而这里所指的射线照相检验技术用的是X,γ射线。

虽然X射线、γ射线产生的机制不同,能量也可以不同,但它们的量子都是光量

子(光子),都是电磁辐射。而α粒子、电子、中子和质子等都是粒子辐射。

电磁辐射

电磁辐射通过光量子和物质相互作用。光量子不带电,在与物质相互作用过程中,光量子的能量转移给物质原子的电子或转化为其它粒子。在与物质原子的一次碰撞中,损失其大部分能量或全部能量。在穿过物质时,其强度按指数规律减弱。对一定能区的电磁辐射,与物质的相互作用主要有光电效应、康普顿效应、电子对效应和瑞利散射。

粒子辐射

粒子辐射与物质的相互作用与粒子的特性密切相关。例如,带电粒子与物质的相互作用主要有与核外电子发生非弹性碰撞、与原子核发生非弹性碰撞、与原子核发生弹性碰撞和与核外电子发生弹性碰撞。这些作用都是带电粒子与库仑场的作用,它们引起电离、激发、散射和各种形式的辐射损失。在带电粒子与物质的相互作用中,主要是通过与物质原子的核外电子的多次非弹性碰撞逐渐损失能量,在一次碰撞中所转移的能量很小。因此,一定能量的带电粒子在物质中有确定的射程。显然,电磁辐射和粒子辐射具有明显区别。

基本原理

综述

X射线和γ射线都是电磁波。X射线和γ射线具有众多与众不同的特性，如：折射系数接近于1，几乎无折射；穿透能力强；仅在晶体光栅中才产生干涉和衍射现象；与某些物质会发生电离作用、荧光作用、热作用和光化学作用；较易衰减，并对不同物质和密度，衰减系数明显不同；易杀伤生物细胞，破坏生物组织等。

X射线

X射线是高速带电粒子撞击金属时，在金属原子核的库仑场作用下急剧减速而伴随发射的一种辐射。利用此原理制成的X射线管和加速器，就可以生产出射线照相检测用的X射线和高能X射线（能量在 1 Mev 以上）。X射线的强度与X射线管的管电压（kV）有关，管电压越大，X射线的强度就越大，其穿透能力也就越强。加速器的情况亦如此。简而言之，X射线的强度是可以控制的。

γ射线

γ射线是放射性同位素自发衰变而伴随发射的一种辐射。射线照相检测用的伽玛射线，主要来自于钴 60（Co-60）、铯 137（Cs-137）、铱 192（Ir-192）、铥 170（Tm-170）等放射性同位素源。伽玛射线的强度与放射性同位素源的体积有关，源体积越大，伽玛射线的强度就越大，其穿透能力也就越强。由于放射性同位素源的体积是随衰变而变化的，因此，伽玛射线的强度是不能控制的。

通常，射线照相检测的过程是：由X射线管、加速器或放射性同位素源发射出X射线或伽玛射线；射线透射进入并穿越被检材料或工件；穿越而出的射线随后与放置于被检材料和工件后的射线照相胶片发生光化学作用（即胶片感光）；然后将已感光的射线照相胶片进行处理，得到一张以不同光学密度（图像）的方式记录和显示被检材料和工件内部质量密度的射线照相底片；最后，通过对射线照相底片进行观察，来分析和评价被检材料或工件的内部质量。

发展简史

X射线照相的发展历史

1896年，在伦琴宣布新发现后不到两个月时间，英伦敦的康倍尔·斯温顿首先用X射线透检金属发现了内部缺陷。同年，美国耶鲁大学的赖特也用X射线透检板厚4nm的钢焊缝，成功地检出了焊接缺陷；德国则对海底电缆拍出了射线底片。当时所用的X射线管都是冷阴极式的所谓克鲁克斯管。这是用泵将内部抽成低压的玻璃泡，有两个电极，通过感应线圈施加有限的高电压，故穿透力很小。1908年康倍尔讨论了用X射线打出的电子来成像的可能性，墨辛第尔拍出了蛙腿动作的射线活动影片，原片仍然还保存着。

1913年，美国威廉·柯立奇宣布发现了一种新型X射线管（称为柯立奇管，即热阴极电子射线管）。同一年，盖特真空泵出现，射线管真空度才达要求。1916年美纽约通用电气公司研究所（柯立奇管发明地）尝试用增感胶片+荧光增感屏透照板厚12.7nm的氧乙炔气焊焊缝，在底片上发现了未熔合、未焊透和气孔等缺陷。射线照相作为质量评价手段，初露锋芒，为焊接方法、技术的发展起了推波助澜作用。

1932年，美国在市场上又推出了一种新的柯立奇管，能在300kV、20mA下连续工作。1933年英国制成了400kV、20mA的射线机，这使常规用变压器加速电子的X射线机，在使用两种增感方式———铅箔增感和荧光增感时，对钢能分别获得75mm和110mm的穿透力。

工业射线照相的新腾飞约始于1933年。此年，美国通用电气公司推出第一代工业用超高能X射线设备。先是1MV共振式变压器配以多电极射线管，而后是2MV射线机。1942年英购到四台1MV机，其中一台装在武尔威奇，一直运转到1979年。连续使用36年间，射线管只更换了一次。跨国的巴勃考克-威尔考克斯公司在英只有2MV机，而40-50台兆伏设备则装在美国。1941年凯斯特研制出第一代电子回旋加速器（简称“回加”），其中一台于次年供给英武尔威奇作实验。此机能在4.5MeV下工作，但X射线输出甚小。过后不久，美国和瑞典又制成更大功率的“回加”，其中有些就用于工业射线照相。

20年代初，范德格拉夫研制出静电起电加速器（简称“静加”），其中有很多台在美国用于射线照相，而英国只有几台。与此同时，美瓦里安公司和英地那米克斯公司推出1-25MeV的电子直线加速器（简称“直加”），因X射线输出较强，使“回加”逐渐被淘汰。大多数是固定式的，也有便携式的。

γ射线照相的发展历史

说起γ射线照相，就要从γ射线的发现开始说起。就在X射线发现才6个星期，法物理学家亨利·贝克勒尔, 发现某些重元素会放出有穿透力的射线。起先他在实验室里研究铀盐的化学特性时，对放在抽斗里的感光材料会发灰总是感到困惑不解。他曾参加了“伦琴射线”的验证，并用荧光物质重复了伦琴的实验。他发现放在此荧光屏附近的照相感光板会产生灰雾，即使伦琴射线切断亦然。最后他确信了我们称之为放射性的事实。此发现直接触发了居里夫妇的研究和镭的发现。贝克勒尔很快认识到，由铀盐放出的射线具有伦琴发现的X射线相同的物理性质和类似特性。据悉，贝克勒尔曾用射线拍了铝质徽章的射线底片，而居里夫人则透照了她的一个钱包，随后30年间，对γ射线的发现基本上没有作新的探索，可能是因为自然界中的镭只能少量获得。

第一篇有关γ射线进行工业射线照相的科学报告是1925年由帕依龙和拉卜特发表的，检测对象是有损伤的汽轮机铸件。1929-1930年，英、美、法、德的射线检测工作者差不多是在同时分别用镭源对大厚度的铸钢件和焊缝进行γ射线照相检验，并公布了实验结果。英武尔威奇使用的是装在管中的242mg镭盐源，其有效直径3.5mm，长14mm。那时镭的代价是每mg10英磅，这样一个源在当时可谓是天价。曝光时间通常至少1小时。1938年武尔威奇拥有3个镭源。据称，1940年美海军部拥有11个镭源，总重2.8g。1941年美国镭和X射线学会成立，其主要目的是交流有关工业射线照相的信息。后来此社团改名为美国无损检测学会。1952-1953年，当英哈威尔原子能研究中心推出人造放射性同位素源时，氡源制造厂即告倒闭。

20世纪50年代，伴随着人造放射源的出现，工业射线照相技术得到了长足的发展，各个公司分别寻找不同的放射源用于射线照相检测技术。γ射线可用于X射线无法透照或透照不经济的部位。尽管其透照质量难得如X射线底片一样好，但有许多应用仍被认可。

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