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窄束连续X射线线衰减系数的求法和应用

来源:无损检测人才网 时间:2012-12-14 作者:梁金昆 浏览量:
1 窄束连续X射线线衰减系数μ的求法
1.1 试验方法---由半价层求线衰减系数μ
这是日本《射线探伤B》推荐的方法:管电压一定,用试验方法,求不同板厚条件下,窄束x射线半价层h(单位为cm);然后,通过下式计算线衰减系数
μ=0.693/h (1)
这种方法,可见《射线探伤B》(李衍先生译本)第8—11页;也可见强天鹏先生主编的《射线检测》(2007版)第23页表1-6和相关内容。由该表可以看出:对250KV管电压射线束,钢件的窄束x射线半价层随其厚度T1变化而变化,T1由0—20mm,半价层T1/2由0.9mm增大为3.8mm,线衰减系数μ从7.7/cm降为1.8/cm,射线束有效能量从64KeV升为135KeV,有效能量εff(如本例135KeV)与射线束光子最大能量εmax(如本例250KeV)之比,即εff/εmax约为0.5(如本例,135/250=0.54)。
笔者认为:这种试验方法太麻烦,线衰减系数因不同管电压,不同工件材质和板厚,而不同。
1.2 当量能---查表估算法
1.2.1 方法
设U为KV表示的管电压,εd为以KeV表示射线束的当量能,则
εd≈0.5U (2)
笔者所以写出公式(2),不但有上述“εff/εmax约为0.5(如本例,135/250=0.54)”为依据,还有《美国无损检测手册.射线卷》〔M〕(1992年中译本)第142页“γ射线的能量”部分有以下叙述:
“由于X射线管所发出的大多数能量(笔者注:应译为‘当量能’)约为最大能量的40%,所以γ射线显示的特征类同于约具有两倍规定能量(笔者注:此处指γ射线能量)的X射线的特性。”
我认为,一般透照,通常按曝光曲线,连续X射线通过了一定板厚,基本均匀化了,所以未取“40%”,而取了“0.5”。
根据公式(2)计算的εd,去查《美国无损检测手册.射线卷》〔M〕(1992年中译本)第1046页表20-16铁,用插入法求出钢(近似看作各类钢)的线衰减系数μ。
1.2.2 举例
如使用XXH3005射线机,用管电压U为290KV透照不锈钢10mm的工件,求线衰减系数μ。
首先,用公式(2)计算εd,εd≈145KeV。
其次去查上述表20-16铁,0.1MeV,μ1=2.93/cm,0.15 MeV,μ2=1.54/cm,对应145KeV,取μ≈1.60/cm。
1.2.3常用管电压下钢的窄束线衰减系数μ及其半价层厚度h
我用上述方法,即用公式(2),求出不同管电压下的当量能 εd≈0.5U ,再查表求出窄束线衰减系数μ,通过公式h=0.693/μ,求出它们对应半价层厚度h ,列入表1,以供读者使用参考。
表1 常用管电压下钢的窄束μ及h
管电压(KV) 当量能(KeV) 窄束μ(/cm) 窄束h(mm)
120 60 9.52 0.7
160 80 4.71 1.5
200 100 2.93 2.4
300 150 1.54 4.5
400 200 1.15 6.0
2 窄束连续X射线线衰减系数μ的应用
当防护计算的讨论点,远离透照工件2米,且讨论点2米内没有其它散射体(除空气或地面之外)时,射线强度衰减律中的线衰减系数μ,应使用x射线当量能查表估算法确定的μ,即窄束连续X射线线衰减系数μ。日本《射线探伤B》认为,试件距计量仪探头将近1米,计量仪已接受不到来自工件的散射线了,见该书第8页图1.7。笔者提出“远离透照工件2米”或“讨论点2米内没有其它散射体”,是考虑留有充分余地。
笔者认为,这种方法虽然粗略,但可以用来进行一些大概计算,因为剂量或剂量率仪器(监测仪器)本身允许的测量误差,可为±30%(见BGZ117-2006《工业X射线探伤放射卫生防护标准》第5.1.2b)。
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