射线物理基础复习题.ppt

1、射线检测物理基础复习题,是非题1.原子序数Z等于原子核中的质子数量。（）2.为了使原子呈中性，原子核中的质子数必须等于核外的电子数。（）3.当原子核内的中子数改变时，它就会变成另外一种元素。（）,4.当一个原子增加一个质子的时，仍可以保持元素的种类不变。（）5.原子序数相同而原子量不同的元素，我们称它为同位素。（）,6.不稳定同位素在衰变过程中，始终要辐射射线。（）7.不同种类的同位素，放射性活度大的总是比放射性活度小的具有更高的辐剂量。（）8.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。（）,9.将元素放在核反应堆中受过量中子轰击，从而变成人造放射性同位素，这一 过程称为“激活”。（）10.与Ir192相比，Se75放射性同位素的半衰期更短，因此其衰变常数也更小一些。（）,11.射线能量越高，传播速度越快，例如射线比X射线传播快。（）12.X射线或射线强度越高，其能量越大。（）13.X射线或射线是以光速传播的微小的物质粒子。（）,14.当X射线经过2个半阶层后，其能量仅仅剩下最初的1/4。（）15.标识X射线具有高能量，那是由于高速电子同靶原子核相碰撞的结果。（）16.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。（）,17.X射线的波长与管电压有关。（）18.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。（）19.同能量的射线和X射线具有完全相同的性质。（）,20.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。（）21.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。（）,22.光电效应的发生几率随原子序数的增大而增加。（）23.光电子又称为反冲电子。（）24.当射线能量在1.02MeV区间，与物质相互作用的主要形式是电子对效应.（）,25.射线通过材料后，其强度的9/10被吸收，该厚度即称作1/10阶层。（）26.当射线穿过三个半阶层后，其强度仅剩下最初的1/8.（）,27.X射线与可见光本质上的区别仅仅是振动频率不同。（）28.高速电子与靶原子的轨道电子相撞发出X射线，这一过程称作韧致辐射。（）29.连续X射线的能量与管电压有关，与管电流无关。（）,30.连续X射线的强度与管电流有关，与管电压无关。（）31.标识X射线的能量与管电压、管电流无关，仅取决于靶材料。（）32.X射线和射线的基本区别是后者具有高能量，可以穿透较厚物质。（）,33.原子核的稳定性与核内中子数有关，核内中子数越小，核就越稳定。（）34.放射性同位素衰变常数越小，意味着该同位素半衰期越长。（）,35.在工业射线探伤中，使胶片感光的主要是连续谱X射线，标识谱X射线不起什么作用。（）36.Ir192射线与物质相互作用，肯定不会发生电子对效应。（）37.高能X射线与物质相互作用的主要形式之一是瑞利散射。（）38.连续X射线穿透物质后，强度减弱，平均波长变短。（）,选择题1.原子的主要组成部分是（D）。A.质子、电子、光子 B.质子、重子、电子 C.光子、电子、X射线 D.质子、中子、电子2.电磁波的频率（f），速度（c）和波长（）之间的关系可用（D）表示。A.c B.C.c D.c,3.原子核的质子数等于（B）。A.中子数 B.原子序数 C.光子数 D.原子量4.在射线探伤中应用最多的三种射线是（A）。A.X射线、射线和中子射线 B.射线、射线和射线 C.X射线、射线和射线 D.X射线、射线和射线,5.原子核外电子能量最高的是（A）。A.外壳层 B.中间壳层 C.内壳层 D.以上均不是6.同位素是指（D）。A.质量数相同而中子数不同的元素 B.质量数相同而质子数不同的元素 C.中子数相同而质子数不同的元素 D.质子数相同而质量数不同的元素,7.在射线检验中采用的能量范围（约100KeV10MeV）射线穿过钢铁强度衰减的最主要原因（C）。A.光电效应 B.汤姆逊效应 C.康普顿效应 D.电子对效应8.通常所说的200KV射线指（A）。A.最大能量为0.2MeV的“白色”X射线 B.平均能量为0.2 MeV的连续射线 C.能量为0.2 MeV的连续射线 D.有效能量为0.2 MeV的连续射线,9.单色射线是指（D）。A.标识X射线 B.工业探伤源产生的射线 C.用来产生高对比度的窄束射线 D.由单一波长的电磁波组成的射线,10.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,11.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12.当光子与物质相互作用时，光子的波长增加，方向改变，这是由于（B）的结果。A.光电效应 B.康普顿散射 C.汤姆逊散射 D.电子对产生,13.康普顿散射的特征是（C）。A.产生光电子 B.产生俄歇电子 C.产生反冲电子 D.产生正负电子对14.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,15.射线通过物质的衰减取决于（A）。A.物质的原子序数、密度和厚度 B.物质的杨氏模量 C.物质的泊松比 D.物质的晶粒度,16.窄束和宽束的区别是（B）。A.窄束是指散射和未散射的射线均到达检测器，而宽束是指只有未散射的射线到达检测器。B.窄束是指只有未散射的射线到达检测器，而宽束是指散射和未散射的射线均到达检测器。C.窄束和宽束区别在于源尺寸大小不同。D.窄束和宽束的区别在于照射场大小不同。,17.散射线的主要成分是低能电磁辐射，它是由光子在那一过程中减弱而产生的。（B）A.光电过程 B.康普顿过程 C.电子对过程 D.电离过程,18.从X射线管发射出的射线包括（D）。A.连续X射线 B.标识X射线 C.射线 D.A和B19.当射线波长一定时，下列哪种物质最大？（D）AFe B.Al C.Ti D.Cu,20.产生X射线的一般方法是在高速电子的运动方向上设置一个障碍物，使高速电子在这个障碍物上突然减速，这个障碍物被叫（C）。A.阳极 B.阴极 C.靶 D.灯丝,21.X射线的穿透能力取决于（B）。A.毫安 B.千伏 C.曝光时间 D.焦点尺寸22.射线的穿透能力取决于（B）。A.源的尺寸 B.源的种类 C.曝光时间 D.焦点尺寸,23.当施加于X射线管两端的管电压不变，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射线波长增加，强度不变,24.X射线管所产生的连续X射线的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,25.活度为80Ci、平均能量为1.66MeV的同位素源，经过三个半衰期后，其平均能量为（D）.A.0.008MeV B.0.22MeV,26.韧致辐射是指高速运动的电子同靶相碰撞时，与靶的什么相互作用而放出电子的能量，产生连续X射线的？（D）A.自由电子 B.原子核的质子或中子 C.壳层电子 D.原子核外库仑场,27.放射性元素Co60转变为Ni60的过程是一次（B）。A.衰变 B.衰变 C.衰变 D.K俘获,28.以下关于光电效应的叙述，那一条是错误的（C）A.光电效应发生几率随光子能量的增大而减小 B.光电效应发生几率随材料的原子序数增大而增大 C.在光电效应过程中除产生电子外，有时还会产生反冲电子 D.光电效应发射出的电子能量肯定小于入射光子的能量,29.以下关于康普顿效应的叙述，那一条是错误的（A）A.散射光子的波长肯定小于入射光子 B.反光子与散射光子的能量为入射量之差 C.散射角越大，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,30.某放射性同位素的衰变常数为0.005371天-1，则其半衰期为（B）A.186天 B.129天 C.53天 D.537天31.下列几种材料中，射线衰减系数较大的是（A）A.铜 B.铝 C.铁 D.碳,32.以下关于瑞利散射的叙述，那一条是错误的（C）A.瑞利散射是相干散射的一种 B.瑞利散射不改变光子能量，只改变光子的运动方向 C.瑞利散射的发生几率随原子序数的增大而减小 D.瑞利散射的发生几率随光子能量的增大而急剧减小,33.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,34.射线照相法对那一种焊接方法不适用（D）A.气焊、电渣焊 B.气体保护焊、增弧自动焊 C.手工电弧焊、等离子弧焊 D.摩擦焊、钎焊,35.以下哪些材料的熔化焊对接焊缝适宜使用射线照相法检测（D）A.钢和不锈钢 B.钛和钛合金 C.铝及铝合金 D.以上都适宜,36.以下关于射线照相特点的叙述，哪些是错误的（B）A.判定缺陷性质、数量、尺寸比较准确 B.检测灵敏度受材料晶粒度的影响较大 C.成本较高，检测速度不快 D.射线对人体有伤害,问答题1、什么叫核素？核素分为哪几类？答：凡是具有一定质子数、中子数并处于特定能量状态的原子或原子核称为核素。核素可分为稳定和不稳定的两类，不稳定的核素又称放射性核素，它能自发地放出某些射线、或射线，而变为另一种元素。,2、什么叫核力？核力具有哪些性质？答：在原子核内，带正电的质子间存在着库仑斥力，但质子和中子仍能非常紧密地结 合在一起，这说明核内存在着一个非常大的力，即核力。核力具有以下性质：、核力与电荷无关，无论中子还是质子都受到核力的作用；、核力是短程力，只是在相邻核子之间发生作用；,、核力约比库仑大100倍，是一种强相互作用；、核力能促成粒子的成对结合（例如两个自旋相反的质子或中子）以及对对结合（即总自旋为零的一对质子和一对中子的结合）。,3、放射性同位素衰变有哪几种模式？答：放射性同位素衰变主要有以下模式 衰变：放出带两个正电荷的氢核；衰变：包括：-衰变：放出电子，同时放出反中微子；+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。衰变：放出波长很短的电磁波。,4、X射线和射线具有哪些性质？答：X射线和射线具有以下性质：在真空中以光速直线传播；本身不带电，不受电场和磁场的影响；具有某些光学特性：反射（漫反射）、折射（折射系数近似1，折射的方向改变不明显）、干涉和衍射；,不可见，能够穿透可见光不能穿透的物质；在穿透物质过程中，回与物质发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；具有辐射生物效应，能够杀伤生物细胞，破坏生物组织。,5、X射线和射线有哪些不同点？答：X射线和射线都属电磁波范畴，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，射线是放射性同位素从原子核中发出的。其他不同点包括：X射线是连续能谱，射线是线状能谱；X射线能量取决于加速电子的电压，射线能量取决于放射性同位素种类；X射线强度随管电压的平方和管电流而变，射线强度随时间的推移按指数规律减弱。,6、产生X射线需要哪些条件？答：产生X射线应具备五个条件：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。电子聚集。用槽型阴极围绕灯丝，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。,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速度。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，同事保证灯丝不被氧化烧毁。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。7、X射线机发出的X射线为什么具有连续波长？,答：施加于X射线管两端的高压是脉动直流电压，由于电压不断变化，到达阳极的电子速度各部相同，只有少数电子经过最高电压的加速。而电子与阳极靶的碰撞情况也各不相同，少数电子经过一次碰撞，运动即被停止，能量全部转换为X射线。波长最短的部分射线就属于这种情况。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射线能量不同，波长也各不相同，有长有短，所以X射线管发出的X射线束波长呈连续分布。,8、连续X射线和标识X射线有哪些不同点？它们在射线探伤中各起什么作用？答：（1）产生机理不同，连续X射线是高速电子与阳极靶原子核的库仑场作用下产生的，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。9、试述光电效应的机理和产生条件。,答：当电子与物质原子钟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的结合能。遵守能量守恒定律，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动能。,10、试述康普顿效应的机理和特点。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，光子自身能量减小，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进行分配，散射光子的能量越小，当散射角为180。时，散射光子能量最小。,11、什么叫电子对效应？电子对效应产生条件是什么？答：当高能光子从原子核旁经过时，在原子核的库仑场作用下，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hv1.02MeV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。,12、什么叫瑞利散射？瑞利散射的特点是什么？、答：瑞利散射是入射光子与原子碰撞时和束缚较牢固的内层轨道电子发生的弹性散射过程。在瑞利散射过程中，1个束缚电子吸收入射光子能量而跃迁到高能级，随即又释放出1个能量约等于入射光子能量的散射光子。瑞利散射的发生几率和物质的原子序数及入射光子的能量有关，大致与物质原子序数Z的平方成正比，并随入射光子能量的增大而急剧减小。当入射光子能量在200KeV以下时，瑞利散射的影响不可忽略。,13、射线与物质相互作用时导致其强度减弱，试叙述四种效应各起了多少作用？答：四种效应（即光电效应、康普顿效应、电子对效应、瑞利散射）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，随着光子能量的增大，光电效应比率逐渐减小，康普顿效应比率逐渐增大，在稍过10KeV后两者相等，此时瑞利散射趋于最大，但其发生率也不到10%，1KeV附件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10KeV附近，电子对效应与康普顿效应作用大致相等；超过10KeV以后，电子对效应对射线强度衰减起主要作用。14、试解释“窄束射线”和“宽束射线”、“单色射线”和“多色射线”的含义。,14、试解释“窄束射线”和“宽束射线”、“单色射线”和“多色射线”的含义。答：窄束射线是指不包括散射成分的射线束，通过物质后的射线束，仅由未与物质发生相互作用的光子组成。宽束射线是指包括散射成分的射线束。单色射线是指由单一波长电磁波组成的射线。或者说，有相同能量光子组成的辐射流，又称为单能辐射。多色射线是指由混合波长组成的射线，束流中的光子往往具有不同的能量。,15、窄束单色射线在物质中的衰减规律怎样表示？宽束连续射线在物质中的衰减规律又怎样表示？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，其强度衰减公式为：I=I0e-T(1)式中：I：透射线强度；I0：入射线强度；：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，线衰减系数是个变量，在此情况下可用平均衰减系数代替，所以，连续射线的强度衰减公式为：I=I0e-T,(2)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推导如下：I=Ip+Is（1+n）=I0e-T(1+n)(3)综合（2）（3）式，宽束连续射线的强度衰减公式为：I=I0e-T（1+n）,16、什么叫半价层？它在检测中有哪些应用？答：使入射射线强度减少一半的吸收物质的厚度称作半价层，用符号表示。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。,17、什么叫放射性同位素的半衰期？它在射线检测中有什么用处？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，称为半衰期，用T1/2符号表示。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，计算源的强度，确定曝光时间。,18、试述射线照相法的原理。答：射线照相的原理为：射线在穿透物体过程中会与物质相互作用，因吸收和散射而 使强度减弱。强度衰减程度取决于物质的衰减系数和射线在物质中穿越的厚度。如果被照物体内存在缺陷，且构成,缺陷的物质的衰减系数又不同于试件，该局部区域的透过射线强度就会与周围产生差异。把胶片放在适当 位置使其在透过射线的作用下感光，经暗室处理后得到底片。底片上各点的黑化程度取决于射线照射量（射线强度照射时间），由于缺陷部位和完好部位的透射射线强度不同，底片上相应部位就会出现黑度差异（对比度），从而构成不同形状的影像，评片人员据此判断缺陷情况并评价试件质量。,计算题1.Co60的衰变常数为0.131/年，求它的半衰期。2.Cs137(半衰期为33年)射线源用了16年以后，放射性强度还剩原来的百分之几？3.能量为250KV的单色射线在钢中的线衰减系数为0.8cm-1,该射线钢的半价层是多少？,4已知某窄束单能射线穿过20mm的钢后，强度减弱到原来的20，求该射线在钢中的线衰减系数。5.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?,计算题答案1、解：已知衰变常数为0.131/年，根据半衰期公式T1/2=0.693/T1/2=0.693/0.131=5.3答：CO60半衰期为5.3年2、解：已知半衰期33年则根据公式T1/2=0.693/，衰变常数=0.021/年所以N/N0=e-t=e-0.02116=0.7146=71.5 答：放射性强度还剩原来的71.5,3、解：已知线衰减系数为0.8cm，根据半价层公式T1/2=0.693/T1/2=0.693/0.8=0.866 cm答：射线在钢中的半价层为0.866 cm4、解：由公式II0e-UT已知I/I00.20 T2 cm则有e-UT 0.20 ln0.2/2=0.80（cm1）答：该射线在钢中的线衰减系数为0.80 cm1,5、解：1/101/2m 2m 10 m 1/0.3所以T 1/10 1/0.33 10cm 1/201/2m 2m 20 m 1.3/0.3所以T 1/20 1.3/0.3 3 13cm答：铅的1/10价层和1/20价层分别是10cm，13cm。,