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关于工业用X射线的细节介绍

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关于工业用X射线的细节介绍

发布日期:2019-07-18 作者:青岛发现检验技术咨询有限公司 点击:

辐射,这个可以引起人可怕联想的词汇,常常出现在果壳问答,同时也是许多谣言所涉及话题:辐射的危害。 


未知带来恐惧,我们需要了解辐射的本质,这样许多谣言不攻自破。


我们所说广义辐射分为两种:


第一种是非电离辐射,可见光和无线电波等都属于这个范畴。


第二种是电离辐射,这类辐射具有足够的动能并能直接或间接引起物质电离,电离辐射包括带电粒子辐射(如正、负电子和β粒子,质子和α粒子等)和不带电粒子辐射(如X、γ光子和中子等)。


(Ps:物质原子或分子受外界影响失去或得到电子从而成为带电离子的过程称作电离。)


X射线和γ射线本质上也是属于电磁辐射,但是具有引起物质电离能力,因此划归为电离辐射,简称辐射。


许多谣言往往是混淆科学概念,造成理解上误差,例如把电磁辐射里的非电离辐射和电离辐射混淆(见下图,来源于中国之声新浪微博)。 

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X射线和γ射线与无线电波、红外线、可见光、紫外线等都属于电磁波,本质上是由微观粒子--光子组成的束流,其区别只是在于波长不同以及产生方法不同,因此X射线和γ射线这类电离辐射具有电磁波的共性,同时也具有不同于可见光和无线电波等其他电磁辐射的特性。


X射线和γ射线具有以下性质:


1.在真空中以光速直线传播。


2.本身不带电,不受电场和磁场影响。


3.在媒质界面上只能发生漫反射,而不能像可见光那样产生镜面反射;X射线和γ射线的折射系数非常接近于1,所以折射的方向改变不明显。


4.可以发生干涉和衍射现象,但只能在非常小的,例如,晶体组成的光阑中才能发生这样现象。


5.不可见,能够穿透可见光不能穿透的物质。


6.在穿透物质过程中,会与物质产生复杂的物理和化学作用,例如,电离作用、荧光作用、热作用以及光化学作用。


7.具有辐射生物效应,能够杀伤生物细胞,破坏生物组织。


正是X射线和γ射线具有第6、7点如此凶残的能力,而可见光和无线电波等其他电磁辐射不具有这类性质,简直弱爆了。

接下来,我们一起来详解X射线和γ射线,把他们“剥皮解剖”。


X射线的产生以及其特点

X射线是在1895年,由德国物理学家伦琴(1845--1923)发现的,当年这哥们还给老婆拍了人类历史上第一张X光照片(PS:当科学家的家属可以免费感受前沿科技)。


当时还不知道这种能引起底片曝光的射线本质是什么,所以特意命名为“X”射线,X代表未知、待定。


1901年,首届诺贝尔物理学奖授予伦琴以表彰他为人类作出的卓著贡献。


X射线的产生:


射线无损检测中所使用的X射线是在X射线管中产生的,X射线管是一个具有阴阳两极的真空管,阴极是钨丝,阳极是金属制成的靶。


在阴阳两极之间加有很高的直流电压(管电压),当阴极加热到白炽状态时释放出大量电子,这些电子在高压电场中被加速,从阴极飞向阳极,最终以很大速度撞击在金属靶上,失去所具有的动能,这些动能绝大部分转换为热能,仅有极少一部分转换为X射线向四周辐射。


X射线的能量是由X射线管的管电压决定的。


大学教射线检测的老师归纳: 


高速运动的电子,被阳极靶刹车,产生的加速度导致辐射,辐射由光子的形式发出,该光子就是X射线。


目前常规的X射线设备产生X射线的原理都是如此,包括机场等场合所用的X光安检设备、医疗领域所用的X光诊断设备等。


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X射线特点:


当带电粒子与原子碰撞(更确切地说是与原子核的库伦场相互作用)发生遽然减速时,由此伴随产生的电磁辐射称为韧致辐射,从X射线的产生机制看,正是属于这种类型的电磁辐射:


大量电子与靶相撞,少量电子经一次撞击就失去全部动能,而大部分电子经过多次制动逐步丧失动能,因此,X射线具有各种波长,波谱呈连续分布。


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