射线检测复习题第1章含答案.docx

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射线检测复习题第1章含答案

射线检测复习题

（含参考答案）

第1章

一.是非题

1.当原子核内的中子数改变时，它就会变为另一种元素。

（×）

2.当一个原子增加一个质子时，仍可保持元素的种类不变。

（×）

3.不稳定同位素在衰变过程中，始终要辐射γ射线。

（×）

4.放射性同位素的半衰期是指放射性元素的能量变为原来一半所需要的时间。

（×）

5.射线能量越高，传播速度越快，例如γ射线比X射线传播快。

（×）

6.γ射线或X射线强度越高,其能量就越大。

（×）

7.当X射线经过2个半价层后，其能量仅仅剩下最初的1/4。

（×）

8.连续X射线是高速电子同靶原子的轨道电子相碰撞的结果。

（×）

9.X射线的波长与管电压有关。

（√）

10.X射线机产生X射线的效率比较高，大约有95%的电能转化为X射线的能量。

（×）

11.同能量的γ射线和X射线具有完全相同的性质。

（√）

12.X射线的强度不仅取决于X射线机的管电流而且还取决于X射线机的管电压。

（√）

13.光电效应中光子被完全吸收，而康普顿效应中光子未被完全吸收。

（√）

14.光电效应的发生几率随原子序数的增大而增加。

（√）

15.连续X射线穿透物质后，强度减弱，线质不变。

（×）

16.连续X射线的能量与管电压有关，与管电流无关。

（√）

17.γ射线与X射线的基本区别是后者具有高能量,可以穿透较厚物质。

（×）

18.在管电压、管电流不变的前提下，将X射线的靶材料由钼改为钨，所发生的射线强度会增大。

（√）

19.连续X射线穿透物质后,强度减弱,平均波长变短。

（√）

二.选择题

1.质子和中子的区别是中子没有（A）

A.电荷B.质量C.自旋D半衰期

2.当几种粒子和射线通过空气时,其电离效应最高的是（A）

A.α粒子B.β粒子C.中子D.X和γ粒子

3.在射线探伤中应用最多的三种射线是（A）

A.X射线,γ射线和中子射线B.α射线,β射线和γ射线

C.X射线,β射线和γ射线D.X射线,γ射线和α射线

4.X射线,γ射线和α粒子有一个共同点,即它们都是（D）

A.均质粒子辐射B.电磁辐射

C.微波辐射D.电离辐射

5.通常所说的200kVX射线指（A）

A.最大能量为0.2MeV的白色X射线

B.平均能量为0.2MeV的连续射线

C.能量为0.2MeV的单色射线

D.有效能量为0.2MeV的连续射线

6.在一般的工业探伤中，射线与物质相互作用时,主要产生的二个

效应是（B）

A.光电效应和电子对效应;B.光电效应和康普顿散射;

C.康普顿散射和电子对效应;D.康普顿散射和电离;

7.当光子与物质相互作用时,光子将部分能量用于逐出轨道电子，且剩余的能量变为电子的动能,这就是（B）

A.康普顿散射B.光电效应

C.电子对效应D.电离

8.光电效应的特征是（A）?

A.产生光电子B.发射标识x射线

C.发射二次电子D.以上都是

9.射线通过物质时的衰减取决于（A）

A.物质的原子序数、密度和厚度;B.物质的扬氏模量

C.物质的泊松比D.物质的晶粒度

10.连续X射线穿透厚工件时,有何特点?

（C）

A第二半价层小于第一半价层;B第二半价层等于第一半价层

C.第二半价层大于第一半价层;D.第二半价层与第一半价层关系不确定.

11.X射线的穿透能力取决于（B）

A.毫安B.千伏C.曝光时间C.焦点尺寸

12.当施加于X射线管两端的电压不变,管电流增加时，则（B）

A.产生的X射线波长不变,强度不变.

B产生的X射线波长不变,强度增加。

C产生的X射线波长不变,强度减小。

D产生的X射线波长不变,强度不变。

13.X射线机的管电流不变,管电压减少时,则X射线将会（D）

A.强度不变,波长减小B.强度不变,波长增大

C.波长减小,强度减小D.波长增大,强度减小

14.X射线管所产生的连续X射线强度与管电压的关系是（C）

A.强度与管电压成正比B.强度与管电压成反比

C.强度与管电压平方成正比D.强度与管电压平方成反比

15.放射性元素Co60转变为Ni60的过程是一次（B）

A.α衰变B.β衰变C.γ衰变D.K俘获

16.以下关于康普顿效应的叙述,哪一条是错误的（A）

A.散射光子的波长肯定小于入射光子

B.反冲电子的能量为入射光子与散射光子能量之差

C.散射角α越大,散射光子能量越小

D.康普顿效应发生几率随入射光子能量增大而减小

17.射线照相难以检出的缺陷是（D）

A.未焊透和裂纹B.气孔和未熔合

C.夹渣和咬边D.分层和折叠

三.问答题

1.试述X射线、γ射线、β射线、质子射线、α射线和中子射线的实质，目前广泛用于工业探伤主要是那些射线？

答：

（1）X射线和γ射线：

它们都是波长很短的电磁波，按波粒二相性观点，也可以看作是能量很高的光子流。

X射线是高速运动的电子撞击金属产生的；γ射线是放射性同位素在γ衰变过程中从原子核内发出的。

（2）β射线是放射性同位素在β衰变过程中从原子核内发出的。

（3）质子射线和α射线。

它们都是带正电的粒子流。

（4）中子射线。

它是高速中子流。

目前用于探伤的主要是X射线、γ射线和中子射线，其中X射线、γ射线广泛用于工业探伤，中子射线用于特种检验。

2.X射线和γ射线有何异同？

答：

X射线、γ射线都是电磁辐射，中性不带电。

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。

线质不同：

X射线是连续能谱，γ射线是线状能谱；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。

辐射强度的变化不同：

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。

3.X射线管产生X射线的条件是什么？

答：

X射线管产生X射线应具备五个条件：

（1）发射电子。

将灯丝通电加热到白炽状态，使其原子外围电子离开原子。

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。

用钼圈中罩形阴极围绕灯丝，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，使电子在从阴极飞向阳极过程中获得很高整流速度。

（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X射线。

4.X射线管产生的轫致辐射为什么是连续谱？

答：

高速电子与阳极靶的碰撞情况各不相同，极少数电子经过一次碰撞，运动即被阻止，能量全部转换为X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0，碰撞过程中转换的X射线波长各不相同，有长有短。

整个过程是随机的，所以X射线管发出X射线束波长呈连续分布。

5.试述连续X射线和标识X射线的不同点。

答：

（1）产生机理不同，连续X射线是高速电子与靶原子核的库仑场作用产生的，标识X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X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X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。

6.何谓光电效应？

其发生条件是什么？

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的动能。

7.试述康普顿效应及其发生情况。

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一定角度飞去称作反冲电子，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，入射光子的能量由反冲电子和散射光子两者之间分配，电子反冲角￠在0°～90°之间变化，光子散射角在0～180°之间变化，散射角θ越大，光子的能量损失也就越大。

8.试述电子对效应及其产生条件。

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hv大于2m0C2，即hv≥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。

9.光电效应、康谱顿效应、电子对效应和瑞利散射的发生率与哪些因素有关？

并叙述发生率与射线能量的关系。

答：

四种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，对高能量射线和原子序数高的物质，电子对效应占优势，瑞利散射的影响大大低于上述三个效应。

在钢铁中，当光子能量在10keV时，光电效应占优势，随光子能量的增大，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后两者相等，此时瑞利散射趋于最大，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。

10.何谓窄束射线和宽束射线？

并叙述射线“色”的概念。

答：

让射线束通过狭缝准直后，贯穿物体，又经狭缝准直后到达探测器，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，其辐射强度不受散射线影响，称之为窄束射线。

射线为受准直，贯穿物体后的射线强度受散射线影响，称之为宽束射线。

射线的“色”的概念是从可见光中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“，把多个线谱混合的射线称为“多色射线”把连续波长的射线称为“白色射线”。

11.试分别叙述窄束单色X射线、窄束连续X射线和宽束连续X射线的衰减规律。

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，其强度衰公式为：

I=I0e-μT

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X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μ-代替。

所以，连续射线的强度衰减公式为：

I=I0e-μ-T

对宽束射线，必须考虑散射的影响，透过物质的射线强度I包括一次透射线IP和散射线IS两个部分，令散射比n=IS/IP，宽束射线强度衰减公式如下：

I=IP＋IS=I0e-μ-T（1+n）

12.试述射线线质的概念，线质一般如何表示？

答：

线质是对射线穿透物质能力的变量，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X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。

13.何谓X射线的有效能量？

连续X射线穿透物质后，有效能量有何变化？

答:

如果某一单能射线的吸收系数与X射线在特定厚度范围内平均吸收系数相等，便可用此单能射线的能量来表示连续X射线的平均能量，称作有效能量。

连续X射线包含有能量不同的光子,在穿透物质过程中,能量较低的光子较容易被物质吸收，从而使透过物质后,不同能量射线所占的强度几率发生变化，低能量射线所占几率减少，使透过射线的有效能量增大。

14.放射性同位素衰变有那些模式？

答：

放射性同位素衰变主要有以下模式：

（1）α衰变：

放出带两个正电荷的氢核

（2）β衰变，包括：

β－衰变，放出电子,同时放出反中微子；β+衰变:

放出正电子,同时放出中微子；电子俘获，原子核俘获一个核外电子。

（3）γ衰变：

放出波长很短的电磁波，内转换：

原子核把激发能直接交给核外电子,使电子离开原子.

（4）自发裂变,原子核自发分裂为两个或几个原子核.

15.何谓放射性同位素的半衰期？

在射线检测中，半衰期有何用途？

答：

放射性同位素衰变掉原有核数的一半,也就是说源的放射强度减少到原来一半所需的时间，为半衰期，用符号T1/2表示。

射线检测中，通过半衰期，可以了解放射性同位素的稳定性，放射源可使用时间的长短，计算源的剩余强度，确定曝光时间。

16.何谓半价层？

射线检测中，如何运用半价层？

答：

使入射线强度减少一半的吸收物质的厚度称作半价层，用符号d1/2表示。

射线检测中，通常利用半价层来评价射线的穿透力，表示X射线的有效能量，标定X射线标准源。

四.计算题

1.CO60的衰变常数为0.131/年,求它的半衰期。

解：

T1/2=0.693/λ＝5.3年

2.已知Ir192半衰期为75天，计算它的衰变常数为多少?

解：

T1/2=0.693/λλ＝0.693/T1/2＝0.693/75＝0.00924/天

3.CS137（半衰期为33年）γ线源用了16年以后，射性强度还剩原来的百分之几?

解：

λ＝0.693/T1/2

答：

射性强度还剩原来的75％。

4.求管电压为250KV的X射线机和能量为4MeV的直线加速器辐射连续X射线的效率（设靶材均为钨z=74,比例系数ki=1.2×10-6）

解：

η=KiZV

250kVη=KiZV=1.2×10-6×74×250（kV）=2.22%

4MeV（4000（kv）η=KiZV=1.2×10-6×74×4000（kV）=35.5%

5.已知CO60γ源辐射两种能量的光子,一种是1.17MeV,另一种是1.33MeV,求它的波长分别为多少（nm）?

（0.0011nm;0.0009nm

解：

λ1.17=1.24/V（keV）=1.24/1170（keV）＝0.0011nm

λ1.33=1.24/V（keV）=1.24/1330（keV）＝0.0009nm

6.当X射线管的管电压为150KV时,产生的X射线的最短波长为多少?

假如连续X射线最大强度所对应的波长为最短的波长的1.5倍,求最大强度处的光子能量为多少?

（0.00827nm;100keV）

解：

λmin=1.24/V（kV）=1.24/150（kV）＝0.00827nm

E＝1.24/（1.5λmin）＝1.24/（1.5×0.00827）＝100keV

7.能量为250KV的单色射线在钢中的线衰减系数为0.8cm-1,该射线钢中的半价层是多少?

解T1/2=0.693/µ＝0.693/0.8＝0.87cm

8.用光子能量为1.25MeV的平行窄束γ射线，垂直贯穿铝板,要使贯穿后射线强度为入射线强度的1/20,求铝板的厚度为多少?

（μ铝=0.15cm-1）

解:

1/20=（1/2）nn=4.32

T1/2=0.693/µ=0.693/0.15=4.62cm

3、我们在水中发现了什么微生物呢？

（P18）所求的厚度T1/2×n=4.62×4.32＝19.97cm

9.用光子能量为100MeV的平行窄束γ射线，垂直贯穿30mm厚铝板,已知该射线在铝中的半价层为1.2cm,求穿透射线强度与入射线强度之比?

（0.177）

答：

当地球运行到月球和太阳的中间，如果地球挡住了太阳射向月球的光，便发生月食。

解:

30/12=2.5

16、在北部天空的小熊座上有著名的北极星，可以借助大熊座比较容易地找到北极星。

黑夜可以用北极星辨认方向。

I/I0=1/22.5＝0.177

3、米饭里面的主要成分是淀粉。

米饭淀粉遇到碘酒，颜色变成蓝色，这种蓝色物质是一种不同于米饭和淀粉的新物质。

10.某射线源，铅的半价层3mm,问铅的1/10价层和1/20价层分别为多少?

（10mm,13mm）

解:

（1）1/10价层

答：

月相从新月开始，然后是峨眉月、上弦月、满月、下弦月、峨眉月。

1/10=1/2n2n=10

n=1/0.3

T1/10=n×T1/2=（1/0.3）×3=10（cm）

4、科学家研究表明昆虫头上的触角就是它们的“鼻子”，能分辨出各种气味，比人的鼻子灵敏得多。

（2）1/20价层

1/20=1/2n2n=20

n=1.3/0.3

20、对生活垃圾进行分类、分装，这是我们每个公民的义务。

只要我们人人参与，养成良好的习惯，我们周围的环境一定会变得更加清洁和美丽。

T1/20=n×T1/2=（1.3/0.3）×3=13（cm）

2、你知道哪些昆虫？

11.单色平行宽束入射射线的照射率为30伦/分,贯穿30毫米工件后的照射率为16伦/分,已知工件材料射线的吸收系数为0.693cm-1求散射比n和散射线照射率各为多少?

（3.26;12.24伦/分）

1、世界是由物质构成的。

我们身边的书、橡皮、电灯、大树、动物、植物包括我们自己都是由物质构成的。

解:

12.透过厚钢板后的平行窄束X射线再透过屏蔽好的12mm厚的钢板,若透射线照射率为透过12mm钢板前的1/16,则钢对X射线的半价层和吸收系数各为多少?

（3mm;2.31cm-1）

13.设有一辐射单一波长γ射线的同位素源,某时在离射源200cm处测得其照射率.14天后同一时刻在离射源192cm处测出其照射率与前同,问此射源半衰期为多少?

（119天）

3、你知道月食的形成过程吗？

14.射线透照母材厚度30mm,焊缝余高4mm的试件,若射线线质不因厚度而异,吸收系数均为0.693cm1,求半价层厚度和射线贯穿工件后,母材部位和焊缝部位的射线强度之比.（已知X射线的散射线的散射比对于母材和焊缝分别为2.5和3）（10mm,1.15）

15、X射线源用金属的半价层来标定,已知第一种标准源和第二种标准源的半价层分别为厚1mm和3.5mm的铜,求两种标准源在铜中的衰减系数?

（0.693mm-1,0.198mm-1）