射線理論

1、1?原子構成：原子是元素的具體存在，是體現(xiàn)元素性質的最小微粒，原子是同一個原子核和若干個核外電子組成的。?電子；電子的質量極輕，為9.1091028g等于氫原子質量的11837。電子帶有1個單位負電荷（1.6021019C）?質子和中子:質子的質量為1.67261024g，中子的質量為1.67491024g，兩者的質量幾乎相等。?核素：凡是具有一定質子數(shù)、中子數(shù)并處于特定能量狀態(tài)的原子或原子核稱為核素。?同位素：質子數(shù)相同而中子數(shù)不同（

2、或核電荷數(shù)相同而相對原子質量不同）的各種原子互為同位素。?放射性同位素：核素可分為穩(wěn)定和不穩(wěn)定的兩類，不穩(wěn)定的核素又稱為放射性核素，它能自發(fā)地放出某些射線——α、β或γ射線，而變?yōu)榱硪环N元素。?原子軌道：1913年，丹麥科學家玻爾運用量子論思想對原子有核模型做了進一步的發(fā)展和完善，提出了原子軌道和能級的概念，并對原子發(fā)光機理做出了解釋。玻爾的原子理論假設可概括敘述如下；原子中的電子沿著圓形軌道繞核運行，各條軌道有不同的能量狀態(tài)，叫做能級

3、，各能級的能值都是確定的。正常情況下電子總是在能級最低的軌道上運行，這時的原子狀態(tài)稱作基態(tài)。?能級：原子中的電子沿著圓形軌道繞核運行，各條軌道有不同的能量狀態(tài)，叫做能級。?躍遷發(fā)光；當原子從外界吸收一定能量時，電子就由最低能級跳到較高能級，這一過程稱作躍遷，這時原子的狀態(tài)稱作激發(fā)態(tài)。激發(fā)態(tài)是一種不穩(wěn)定狀態(tài)，所以電子將再次躍遷回較低能級，這樣，先后兩個能級的能值差就會以光能的形式輻射出來。?原子核結構：原子核的半徑為1013—1012cm

4、，約為原子半徑的萬分之一。?核力：在原子核內，帶正電的質子間存著庫侖斥力，但質子和中子仍能非常緊密地結合在一起，這說明核內存在著一個非常大的力，即核力。核力具有以下性質。1、核力與電荷無關，無論中子還是質子都受到核力的作用。2、核力是短程力，只有在相鄰原子核之間發(fā)生作用，因此，一個核子所能相互作用的其他核子數(shù)目是有限的，這稱為核力的飽和性。3、核力比庫侖力約大100倍，是一種相互作用。4、核力能促成粒子的成對結合以及對對結合。?核穩(wěn)定性

5、：根據(jù)以上核力的性質以及核力與庫侖之間的競爭，可以定性了解原子核的穩(wěn)定性。由于核力促成原子核成對結合和對對結合，如果不考慮為庫侖力，最穩(wěn)定的應是中子數(shù)和質子數(shù)相等的那些核，考慮庫侖力后，則應是包含更多中子的核更穩(wěn)定。但中子數(shù)過多的核又是不穩(wěn)定的，因為沒有足夠的質子來與中子配對；質子過多的核也是不穩(wěn)定的，因為庫侖斥力將隨之增大。核穩(wěn)定性與中子數(shù)、質子數(shù)的關系為：對小質量數(shù)的核，NZ=1附近較穩(wěn)定，這個比值隨核質量數(shù)的增大而增加；對大質量數(shù)

6、的核NZ=1.6附近的核較穩(wěn)定。?放射性衰變模式：放射性衰變有多種模式，其中最主要的有1、α衰變，放出帶2個正電荷的氦核，衰變后形成的子核，核電荷數(shù)較母核減2，即在周期表上前移兩位，而質量數(shù)較母核減少4。2、β衰變，包括β衰變、β衰變和軌道電子俘獲，其中：β衰變，母核放出電子，衰變后子核的質量數(shù)不變，而核電荷數(shù)增加1，即在周期表上后移一位。軌道電子俘獲，母核俘獲核外軌道上的一個電子，核中的一個質子轉為中子，即核在周期表上前移一位。3、γ

7、衰變，放出波長很短的電磁輻射。衰變前后核的質量數(shù)和電荷數(shù)均不發(fā)生改變。?X射線和γ射線的性質：1、在真空中以光速直線傳播。2、本身不帶電，不受電場和磁場的影響。3、在媒質界面上只能發(fā)生漫反射，而不能像可見光那樣產生鏡面反射；X射線和γ射線的折射系數(shù)非常接近于1，所以折射的方向改變不明顯。4、可以發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象，但只能在非常小的，5、不可見，能夠穿透可見光不能穿透的物質。6、在穿透物質過程中，會與物質發(fā)生復雜的物理和化學作用。7、具有

8、輻射生物效應，能夠殺傷生物細胞，破壞生物組織。?X射線是在X射線管中產生的，X射線管是一個具有陰陽兩極的真空管，陰極是鎢絲，陽極是金屬制成的靶。在陰陽兩極之間加有很高的直流電壓（管電壓），當陰極加熱到白熾狀態(tài)時釋放出大量電子，這些電子在高壓電場中被加速，從陰極飛向陽極（管電流），最終以很大速度撞擊在金屬靶上，失去所具有的動能，這些動能絕大部分因轉換成為熱能，僅有極少一部分轉換成為X射線向四周輻射。3衰變常數(shù)λ反映了放射性物質的固有屬性，

9、λ值越大，說明該物質越不穩(wěn)定，衰變得越快。放射性同位素衰變掉原有核數(shù)一半所需時間，稱為半衰期，用T12表示。當T=T12時，N=N02，由式N=N0eλT可得：N02=N0eλT12T12=In2=0.693λλT12也反映了放射性物質的固有屬性，λ越大，T12越小。?光電效應原理與發(fā)生幾率：當光子與物質原子的束縛電子作用時，光子把全部能量轉移給某個束縛電子，使之發(fā)射出去，而光子本身則消失掉，這一過程稱為光電效應。光電效應發(fā)射出的電子叫

10、光電子。原子吸收了光子的全部能量，其中一部分消耗于光電子脫離原子束縛所需的電離能（電子在原子中的逸出能），另一部分就作為光電子的動能。所以，發(fā)生光電效應的前提條件是光子能量須大于電子的逸出能。釋放出來的光電子能量Ee與入射光子能量hν以及電子所在殼層的逸出能Ei之間有如下關系：Ee=hνEi光電效應的發(fā)生概率與射能量和物質原子序數(shù)有關，它隨著光子能量增大而減小，隨著原子序數(shù)Z的增大而增大。?康普頓效應原理與發(fā)生幾率：在康普頓效應中，光子

11、與電子發(fā)生非彈性碰撞，一部分能量轉移給電子，使它成為反沖電子，而散射光子的能量和運動方向發(fā)生變化?？灯疹D效應總是發(fā)生在自由電子或原子的束縛最小的外層電子上，入射光子的能量和動量由反沖電子和散射光子兩者之間進行分配，散射角越大，散射光子的能量越小，當散射角為180。時，散射光子能量最不。康普頓效應的發(fā)生概率大致與物質原子序數(shù)成正比，與光子能量成反比。?電子對效應原理與發(fā)生幾率：當光子從原子核旁經過時，在原子核的庫侖場作用下，光子轉化為1個

12、正電子和1個負電子，這種過程稱為電子對效應。根據(jù)能量守恒定律，只有當入射光子能量hν大于2m0c2即hν1.02MeV時，才能發(fā)生電子對效應，入射擊光子的能量一部分轉變?yōu)檎撾娮訉Φ撵o止質量（1.02MeV）外，其余就作為它們的動能。?瑞利散射原理與發(fā)生幾率：瑞利散射是入射光子和束縛較牢固的內層軌道電子發(fā)生的彈性散射過程（也稱為電子的共振散射擊）。在此過程中，1個束縛電子吸收入射光子而躍遷到高能級，隨即又放出1個能量約等于入射光子能量的

13、散射光子，由于束縛電子未脫離原子，故反沖體是整個原子，從而光子的能量損失可忽略不計。瑞利散射擊是相干散射的一種。相干散射是指散射線與入射線具有相同的波長，從而能夠發(fā)生干涉的散射過程。瑞利散射的概率和物質的原子序數(shù)及入射光子的能量有關，大致與物質原子序數(shù)Z的平方成正比，并隨入射光子能量的增大而急劇減小。當入射光子能量在200keV以下時，瑞利散射的影響不可忽略。?半價層定義：半價層是指使入射射線強度減少一半的吸收物質厚度。?射線照相法的原

14、理；射線在穿透物體過程中會與物質發(fā)生相互作用，因吸收和散射而使其強度減弱。強度衰減程度取決于物質的衰減系數(shù)和射線在物質中穿越的厚度。如果被透照物體（試件）的局部存在缺陷，且構成缺陷的物質的衰減系數(shù)又不同于試件，該局部區(qū)域的透過射線強度就會與周圍產生差異。把膠片放在適當位置使其在透過射線的作用下感光，經暗室處理后得到底片。底片上各點的黑化程度取決于射線照射量（又稱曝光量，等于射線強度乘以照射時間），由于缺陷部位和完好部位的透射射線強度不同

15、，底片上相應部位就會出現(xiàn)黑度差異。底片上相鄰區(qū)域的黑度差定義為“對比度”。把底片放在觀片燈光屏上借助透過光線觀察，可以看到由對比度構成的不同形狀的影像，評片人員據(jù)此判斷缺陷情況并評價試件質量。對缺陷引起的射線強度變化情況可作定量分析，在試件內部有一小缺陷，試件厚義為T，線衰減系數(shù)為μ；缺陷在射線透過方向的尺寸為△T，線衰減系數(shù)為μ‘；入射射線強度為I0，一次透射射線強度分別是Ip（完好部位）和Ip‘（缺陷部位），散射比為n，透射射線總強