Конспект_Радиационная_дефектоскопия. Закон радиоактивного распада б Рентгеновское излучение 8 Рентгеновская трубка 8
![]()
|
2.2. Основные свойства рентгеновского и γ-излучения большая проникающая способность; фотохимическое действие; световозбуждающее действие; ионизирующее действие; способность изменять проводимость полупроводников; биохимическое действие. 2.3. Дозы излучения 2.3.1. Поглощенная доза излучения Для оценки величины поглощенной энергии при взаимодействии ионизирующего излучения с веществом вводят понятие поглощенная доза излучения. Это основная универсальная физическая величина, принятая в дозиметрии для оценки меры действия ионизирующего излучения в среде. 7 Поглощенная доза излучения представляет собой энергию любого ионизирующего излучения Е, рассчитанную на единицу массы m любого облученного вещества и поглощенную в нем. ![]() Единица измерения поглощенной дозы излучения в СИ - Грей [Гр], внесистемная единица - рад (1 Гр = 100 рад). Грей - поглощенная доза излучения, измеряемая энергией в 1 Дж любого вида ионизирующего излучения, переданная облученному веществу массой 1 кг. Мощность поглощенной дозы - доза излучения, поглощенная за единицу времени. ![]() 2.3.2. Экспозиционная доза Количественная характеристика рентгеновского и у-излучения, основанная на их ионизирующем действии и выраженная суммарным электрическим зарядом Q ионов одного знака, образованных в единице массы сухого воздуха m при нормальных условиях. ![]() Внесистемная единица измерения - рентген [Р] (1 Р ='2,58.10-4 Кл/кг). ![]() Мощность экспозиционной дозы: 2.3.3. Эквивалентная доза Эквивалентная доза - это произведение поглощенной дозы излучения Д на коэффициент качества Q, отражающий способность излучения повреждать ткани организма. ![]() Единица измерения эквивалентной дозы в СИ - Зиверт [Зв], внесистемная единица- бэр (1 Зв - 100 бэр). Зиверт- единица поглощенной дозы излучения, умноженная на коэффициент качества, учитывающий неодинаковую радиационную опасность для организма ионизирующего излучения различного вида. 1 Зв. соответствует поглощенной энергии в 1 Дж для рентгеновского, у- и р-излучений.
8 2.4. Ослабление рентгеновского и у-излучения веществом При взаимодействии рентгеновского и у-излучения с веществом различают три основных процесса. 2.4.1. Фотоэффект Фотоэффект - процесс вырывания электронов из атомов поглощающего вещества и сообщение им кинетической энергии. При этом рентгеновский или ![]() у- квант передает всю свою энергию вырванному электрону. ![]() где Авых - работа, которую необходимо произвести для вырывания электрона с орбиты. Фотоэффект - эффект малых энергий и больших Z. Величина, характеризующая относительное уменьшение потока рентгеновского или у- излучения «а единице пути в веществе, обусловленное фотоэлектрическим поглощением, называется линейным коэффициентом ослабления фотоэффекта τ [см-1]. Другими словами, τ указывает на долю от первоначальной интенсивности излучения, поглощенной в поглотителе толщиной в 1 ![]() 2.4.2. Комптон - эффект Комптоновское рассеяние - такое взаимодействие кванта рентгеновского или у-излучения с атомами вещества, при котором квант передает электрону не всю энергию, а только ее часть, отклоняясь при этом от своего первоначального направления на некоторый угол. В результате появляется рассеянный квант из лучения с меньшей энергией и электрон отдачи. 9 ![]() ![]() Величина, характеризующая относительное уменьшение потока рентгеновского или γ- излучения на единице пути в веществе за счет процесса комптоновского рассеяния, называется линейным коэффициентом комптоновского рассеяния σ[см-1]. Комптоновское рассеяние является основным механизмом взаимодействия квантов излучения с веществом в широком энергетическом интервале (РЬ -> 0,6...5 МэВ; AI -> 0,05...15 МэВ). 2.4.3. Эффект образования пар При жестком рентгеновском или γ- излучении (h-v>l,02 МэВ) может возникнуть новый вид взаимодействия квантов излучения с веществом, а именно: вблизи атомного ядра в сильном электрическом поле происходит поглощение кванта с образованием пары заряженных частиц позитрон - электрон. Условие возникновения эффекта образования пар: ![]() ![]() Впоследствии электрон теряет свою энергию в процессе ионизации, а позитрон существует короткое время, аннигилируя с одним из электронов среды, что сопровождается излучением двух квантов с энергией 0,51 МэВ. Относительное уменьшение интенсивности потока рентгеновского или γ- излучения за счет эффекта образования пар на единице пути в веществе характеризуется линейным коэффициентом образования пар: П ![]() 2.5. Основной закон радиационной дефектоскопии ![]() г ![]() Jo - первоначальная интенсивность излучения, действующего на поглотитель; J - интенсивность излучения, прошедшего через поглотитель; ˙δ - толщина материала. 10 ![]() Коэффициент μхарактеризует долю от первоначальной интенсивности излучения, поглощенную в поглотителе толщиной в 1 см за счет трех вышеописанных эффектов. Другими словами, коэффициент μпоказывает вероятность поглощения кванта излучения в поглотителе толщиной в 1 см за счет всех трех эффектов. 2.6. Диаграмма Эванса Диаграмма Эванса представляет собой вероятности поглощения рентгеновского и у-излучения веществом за счет фотоэффекта, Комптон-эффекта и эффекта образования пар в зависимости от энергии излучения и числа Z материала поглотителя.Вероятность соседних эффектов (фотоэффекта и Комптон-эффекта; Комптон-эффекта и эффекта образования пар) одинакова по линиям равной вероятности соответственно ![]() ![]() Оптимизация режима контроля означает выбор такой энергии излучения, при которой преобладает фотоэффект. 2.7. Двойная функция усиливающих металлических экранов а) Рентгено-электронное преобразование С помощью металлического экрана происходит преобразование рентгеновского или у-излучения в электронное, которое регистрируется радиографической пленкой более эффективно. ![]() 11 б) Избирательное ослабление рассеянного излучения 2.8. Способы нейтрализации рассеянного излучения ![]() Металлический экран (РЬ) производит фильтрацию рассеянного излучения, за счет того, что расстояние, которое должен пройти рассеянный квант излучения в материале экрана, больше, чем расстояние, проходимое не рассеянным квантом излучения. Кроме того, рассеяный квант обладает и меньшей энергией. ![]() Оптимизация режимов просвечивания (см. диаграмму Эванса). Ограничение пучка рентгеновского излучения (коллимация). Ограничение поля облучения (диафрагмирование). Использование усиливающих металлических экранов. Использование свинцовых защитных экранов. 2.9. Коэффициент рассеянного излучения ![]() ![]() Jnp- интенсивность прямого излучения, прошедшего поглотитель: Jpacc- интенсивность рассеяного оглотителем излучения. 12 2.10. Слой половинного ослабления Для характеристики проникающей способности рентгеновского или у-излучения используется понятие слой половинного ослабления ∆1/2 , представляющий собой толщину δ слоя облучаемого тела, при прохождении которого интенсивность излучения ослабляется в 2 раза. 2.11. Физические и химические эффекты воздействия рентгеновского и у-излучения на вещество 2.11.1. Ионизация Под действием рентгеновского и γ-излучения вещества ионизируются и становятся электропроводящими. Особенно этот эффект проявляется в газах и полупроводниках. На его основе разработаны датчики излучения, основанные, соответственно на пропорциональности ионизационного тока интенсивности излучения и на зависимости удельного сопротивления полупроводника от мощности дозы излучения. 19 2.11.2. Световозбуждающий эффект Основан на явлении люминесценции, возникающей в результате взаимодействия квантов рентгеновского или γ -излучения с электронами, находящимися на внешних электронных оболочках вещества. Такие вещества называются сцинтилляторами, или фосфорами. Яркость свечения сцинтилляторов характеризует интенсивность излучения. В качестве люминесцирующих веществ используются неорганические монокристаллы (Nal (Tl), KI (Tl), Csl (Tl)), органические монокристаллы (нафталин), жидкие вещества (керосин) а также экраны из материалов CaW04, CdWO4, CdS, ZnS. 2.11.3.Фотохимический эффект Радиографическая пленка состоит из мелкодисперсных кристаллов бромистого серебра (AgBr), распределенных в желатиновой основе. Причем в кристалле всегда есть малое количество ионов серебра Ag . Под воздействием рентгеновского или у-излучения: а) Энергия одного или нескольких электронов увеличивается настолько,что они становятся свободными; б) Ион серебра Ag+ притягивает электрон и нейтрализуется, образуя нейтральный атом серебра Ag + e- = Ag; в) За время экспозиции такие атомы серебра образуются в различных участках кристалла (внутри и на поверхности). Образуется так называемое скрытое изображение, являющееся катализатором или, другими словами, центрами осаждения для дальнейшего восстановления ионов серебра до металлов в процессе проявления изображения. Процесс проявления представляет собой усиление изображения в 1012 раз. Закрепление представляет собой процесс удаления из эмульсии остатков невосстановленного серебра с целью сделать ее нечувствительной к действию излучения. Интенсивность рентгеновского или γ -излучения определяет степень почернения негатива 13 3. Способы регистрации ионизирующего излучения Прибор для регистрации ионизирующего излучения состоит в общем случае из: а) детектора - чувствительного элемента, преобразующего энергию излучения в другой, удобный для регистрации вид энергии; б) измерительной схемы или аппаратуры. ![]() Детектором может служить: а) Ионизационная камера; б) Счетчики (газоразрядные, Гейгера-Мюллера, полупроводниковые, пропорциональные). ![]() а) область работы в режиме ионизационной камеры; б) - область пропорциональной работы; в) область ограниченной пропорциональности; г) область счетчика Гейгера-Мюллера; д) область непрерывных разрядов. б-д) - область ударной ионизации - область несамостоятельного разряда; - область самостоятельного разряда. |