简介

自动射线照相术是指用X射线或伽玛射线来检测材料和工件、并以射线照相胶片作为记录介质和显示方法的一种方法2。射线照相检测是利用X射线和伽玛射线的众多特性（如感光），通过观察记录（感光）在射线照相胶片（底片）上的有关X射线或伽玛射线在被检材料或工件中发生的衰减变化，来判定被检材料和工件的内部是否存在缺陷，从而在不破坏或不损害被检材料和工件的情况下，评估其质量和使用价值。

X射线简介X射线和伽玛射线都是电磁波。X射线和伽玛射线具有众多与众不同的特性，如：折射系数接近于1，几乎无折射；穿透能力强；仅在晶体光栅中才产生干涉和衍射现象；与某些物质会发生电离作用、荧光作用、热作用和光化学作用；较易衰减，并对不同物质和密度，衰减系数明显不同；易杀伤生物细胞，破坏生物组织等。

X射线是高速带电粒子撞击金属时，在金属原子核的库仑场作用下急剧减速而伴随发射的一种辐射。利用此原理制成的X射线管和加速器，就可以生产出射线照相检测用的X射线和高能X射线（能量在1Mev以上）。X射线的强度与X射线管的管电压（kV）有关，管电压越大，X射线的强度就越大，其穿透能力也就越强。加速器的情况亦如此。简而言之，X射线的强度是可以控制的。

伽玛射线简介伽玛射线（即γ射线）是放射性同位素自发衰变而伴随发射的一种辐射3。射线照相检测用的伽玛射线，主要来自于钴60（Co-60）、铯137（Cs-137）、铱192（Ir-192）、铥170（Tm-170）等放射性同位素源。伽玛射线的强度与放射性同位素源的体积有关，源体积越大，伽玛射线的强度就越大，其穿透能力也就越强。由于放射性同位素源的体积是随衰变而变化的，因此，伽玛射线的强度是不能控制的。

根据射线产生的方式不同，射线照相术可分为：以X射线管为射线源的X射线照相术测和以放射性同位素为射线源的伽玛射线照相术。

自动射线照相术发展历史X射线照相的发展历史1896年，在伦琴宣布新发现后不到两个月时间，英伦敦的康倍尔·斯温顿首先用X射线透检金属发现了内部缺陷。同年，美国耶鲁大学的赖特也用X射线透检板厚4nm的钢焊缝，成功地检出了焊接缺陷；德国则对海底电缆拍出了射线底片。当时所用的X射线管都是冷阴极式的所谓克鲁克斯管。这是用泵将内部抽成低压的玻璃泡，有两个电极，通过感应线圈施加有限的高电压，故穿透力很小。1908年康倍尔讨论了用X射线打出的电子来成像的可能性，墨辛第尔拍出了蛙腿动作的射线活动影片，原片至今还保存着。

1913年， 美国威廉·柯立奇宣布发现了一种新型X射线管（称为柯立奇管，即热阴极电子射线管） 。同一年，盖特真空泵出现，射线管真空度才达要求4。1916年美纽约通用电气公司研究所（柯立奇管发明地）尝试用增感胶片+荧光增感屏透照板厚12.7nm的氧乙炔气焊焊缝，在底片上发现了未熔合、未焊透和气孔等缺陷。射线照相作为质量评价手段，初露锋芒，为焊接方法、技术的发展起了推波助澜作用。

1932年，美国在市场上又推出了一种新的柯立奇管，能在300kV、20mA下连续工作。1933年英国制成了400kV、20mA的射线机，这使常规用变压器加速电子的X射线机，在使用两种增感方式———铅箔增感和荧光增感时，对钢能分别获得75mm和110mm的穿透力。

工业射线照相的新腾飞约始于1933年。此年，美国通用电气公司推出第一代工业用超高能X射线设备。先是1MV共振式变压器配以多电极射线管，而后是2MV射线机。1942年英购到四台1MV机，其中一台装在武尔威奇，一直运转到1979年。连续使用36年间，射线管只更换了一次。跨国的巴勃考克-威尔考克斯公司在英只有2MV机，而40-50台兆伏设备则装在美国。1941年凯斯特研制出第一代电子回旋加速器（简称“回加”），其中一台于次年供给英武尔威奇作实验。此机能在4.5MeV下工作，但X射线输出甚小。过后不久，美国和瑞典又制成更大功率的“回加”，其中有些就用于工业射线照相。

50年代初，范德格拉夫研制出静电起电加速器（简称“静加”），其中有很多台在美国用于射线照相，而英国只有几台。与此同时，美瓦里安公司和英地那米克斯公司推出1-25MeV的电子直线加速器（简称“直加”），因X射线输出较强，使“回加”逐渐被淘汰。大多数是固定式的，也有便携式的 。

γ射线照相的发展历史说起γ射线照相，就要从γ射线的发现开始说起。就在X射线发现才6个星期，法物理学家亨利·贝克勒尔, 发现某些重元素会放出有穿透力的射线。起先他在实验室里研究铀盐的化学特性时，对放在抽斗里的感光材料会发灰总是感到困惑不解。他曾参加了“伦琴射线”的验证，并用荧光物质重复了伦琴的实验。他发现放在此荧光屏附近的照相感光板会产生灰雾，即使伦琴射线切断亦然。最后他确信了我们现在称之为放射性的事实。此发现直接触发了居里夫妇的研究和镭的发现。贝克勒尔很快认识到，由铀盐放出的射线具有伦琴发现的X射线相同的物理性质和类似特性。据悉，贝克勒尔曾用" 射线拍了铝质徽章的射线底片，而居里夫人则透照了她的一个钱包，随后30年间，对γ射线的发现基本上没有作新的探索，可能是因为自然界中的镭只能少量获得。

第一篇有关γ射线进行工业射线照相的科学报告是1925年由帕依龙和拉卜特发表的，检测对象是有损伤的汽轮机铸件。1929-1930年，英、美、法、德的射线检测工作者差不多是在同时分别用镭源对大厚度的铸钢件和焊缝进行γ射线照相检验，并公布了实验结果。英武尔威奇使用的是装在管中的242mg镭盐源，其有效直径3.5mm，长14mm。那时镭的代价是每mg10英磅，这样一个源在当时可谓是天价。曝光时间通常至少1小时。1938年武尔威奇拥有3个镭源。据称，1940年美海军部拥有11个镭源，总重2.8g。1941年美国镭和X射线学会成立，其主要目的是交流有关工业射线照相的信息。后来此社团改名为美国无损检测学会。1952-1953年，当英哈威尔原子能研究中心 推出人造放射性同位素源时，氡源制造厂即告倒闭。

20世纪50年代，伴随着人造放射源的出现，工业射线照相技术得到了长足的发展，各个公司分别寻找不同的放射源用于射线照相检测技术。γ射线可用于X射线无法透照或透照不经济的部位。尽管其透照质量难得如X射线底片一样好，但有许多应用仍被认可5。

X射线照相术工作原理当X射线在穿透被检物时，射线被吸收的程度也将不同。若射线的原始强度为I0,通过线吸收系数为的材料至距离后，强度因被吸收而衰减为I，其关系为6

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若将受到不同程度吸收的射线投射在X射线胶片上,经显影后可得到显示物体厚度变化和内部缺陷情况的照片。（X射线底片）。这种方法称为X射线照相法，示意图如下图所示。

通常自动射线照相的过程是：由X射线管、加速器或放射性同位素源发射出X射线或伽玛射线；射线透射进入并穿越被检材料或工件；穿越而出的射线随后与放置于被检材料和工件后的射线照相胶片发生光化学作用（即胶片感光）；然后将已感光的射线照相胶片进行处理，得到一张以不同光学密度（图像）的方式记录和显示被检材料和工件内部质量密度的射线照相底片。

数字化X射线照相组成1）X射线源7：X射线源是一种比较精密的高压电源，可以分为高压电源和灯丝电源两部分，其中灯丝电源用于为X光管的灯丝加热，高压电源的高压输出端分别加在阴极灯丝和阳极靶两端，提供一个高压的电场使灯丝上活跃的电子加速流向阳极靶，形成一个高速的电子流，当高速电子流撞击原子和外围轨道上电子，使之游离并释放出能量，产生X射线。

2）数字平板探测器：数字平板探测器的主要作用是利用电子技术将X射线信息转化为数字化的电子载体，形成衰减后的X射线能量分布数字矩阵，从而得到数字图像。由于是一次直接成像，系统的成像速度一般比较快，而且图像质量也比较高；射线准直器包括前准直器和后准直器，其作用是使X射线最大效率的耦合进入所需的器件中或者接受X射线的最大效率。

3）数据采集系统：数据采集系统是探测器和计算机之间的电路接口。探测器输出的电流或电压信号一般很弱，可先对探测信号进行放大，然后通过A/D转换器将模拟量转换成二进制数字信号，送入计算机进行图像处理。主要性能包括灵敏度，低噪声，动态范围，高稳定性等。

4）计算机系统：工业DR系统中计算机有存储容量大，运算速度快，显示分辨率高等特点。可以通过计算机对图像进行相关处理，操作方便，是后续处理过程中的重要环节之一。

5）机械运动系统：机械运动系统要完成被检工件的平动，旋转以及上升和下降，同时，在扫描过程中，还要实时反馈运动位置脉冲，用于实际位置校正和数据采集的控制。机械运动系统一般根据被检测工件的长，宽，高尺寸及分辨率的要求专门设计，被检工件的最大重量也是设计机械系统时必须考虑的因素。

伽马射线照相术工作原理与X射线照相术相似，当伽马射线在穿透被检物时,射线被吸收的程度也将不同。若射线的原始强度为I0,通过线吸收系数为的材料至距离后，强度因被吸收而衰减为I，其关系为

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若将受到不同程度吸收的射线投射在伽马射线胶片上,经显影后可得到显示物体厚度变化和内部缺陷情况的照片。（伽马射线底片）。这种方法称为伽马射线照相法。

伽马射线照相设备组成常用器材有胶片、增感屏、像质计等8。

（1）胶片

射线胶片与普通胶片除了感光乳剂成分有所不同外，其他的主要不同是射线胶片一般是双面涂布感光乳剂层，普通胶片是单面涂布感光乳剂层；射线胶片的感光乳剂层厚度远大于普通胶片的感光乳剂层厚度。这主要是为了能更多地吸收射线的能量。但感光最慢、颗粒最细的射线胶片也是单面涂布乳剂层。

（2）增感屏

当射线入射到胶片时，由于射线的穿透能力很强，大部分穿过胶片，胶片仅吸收入射射线很少的能量。为了更多地吸收射线的能量，缩短曝光时间，在射线照相检验中，常使用前、后增感屏贴附在胶片两侧，与胶片一起进行射线照相，利用增感屏吸收一部分射线能量，达到缩短曝光时间的目的。

（3）像质计

像质计（像质指示器，透度计）是测定射线照片的射线照相灵敏度的器件，根据在底片上显示的像质计的影像，可以判断底片影像的质量，并可评定透照技术、胶片暗室处理情况、缺陷检验能力等。目前，最广泛使用的像质计主要是三种：丝型像质计、阶梯孔型像质计、平板孔型像质计，此外还有槽型像质计和双丝像质计等。像质计应用与被检验工件相同或对射线吸收性能相似的材料制做。

（4）观片灯

观片灯是识别底片缺陷影像所需要的基本设备。对观片灯的主要要求包括三个方面，即光的颜色、光源亮度、照明方式与范围。

射线照相术防护（1）X射线和Y射线对人体健康有不良影响，应尽量避免射线的直接照射和散射线的影响2。

（2） 应根据GB 4792-1984第2章对射线照相人员进行剂量监督。

（3）从事射线照相的人员应备有剂量仪或其他剂量测试设备，以测定工作环境中的射线照射量和个人所受到的累积剂量。在伽马射线探伤操作中，每次都应测定工作场所和伽马射线源容器附近的射线照射量.以便r解射线源位置，避免受到意外的照射。

（4） 在探伤现场进行射线照相检验时应设置安全线。在安全线上应有明显标志，夜间应设置红灯。在1卜探伤人员易于达到安全线的通道上应设置警告牌，说明射线照相正在进行，非探伤人员请勿进人安全线，并写明在安全线上的射线照射量。

（5）根据GB 4792--1984第3章的规定，非探伤人员每年允许接受的最大剂量当量为5毫希沃特(MSv)[即 0.5雷姆(rem)] 。据此，可计算出非探伤人员在安全线附近工作或停留的时间。