ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Физические основы радиационных методов контроля из "Неразрушающие методы контроля сварных соединений " Строение ядра. В основе радиационных методов контроля качества сварных, паяных и клееных соединений лежит применение ионизирующих излучений, прохождение которых через вещество сопровождается ионизацией атомов и молекул среды. [c.76] В результате непосредственного или косвенного воздействия ионизирующего излучения электрону или ядру, находящимся в атоме (молекуле) в связанном состоянии, может быть сообщена дополнительная энергия, достаточная для разрыва этой связи и образования положительно и отрицательно заряженных ионов. В нейтральном атоме содержатся электроны, число которых равно порядковому номеру соответствующего химического элемента в периодической системе Д. И. Менделеева, т. е. атомному номеру Z. [c.76] Следовательно, общий заряд электронов составляет — 1, а ядра -t-Z. Заряд ядра обеспечивается присутствием в нем положительно заряженных частиц — протонов р. В ядре содержатся также нейтральные элементарные частицы — нейтроны п. [c.76] Суммарное число протонов и нейтронов называют массовым числом А. При этом число нейтронов (Л—Z) у ядер атомов одного и того же химического элемента может быть различно. Такие разновидности атомов называют изотопами соответствующих элементов. Заряд ядра и массовое число обозначают индексами. Например, ядро Ше содержит 2 протона (заряд ядра 2 равен 2, индекс ставят внизу слева от символа химического элемента) и 2 нейтрона (А—2 = 4 — 2=2, массовое число ставят вверху слева). Ядра Ше принято называть также а-частицами.. Нижний индекс в обозначении изотопов зачастую не пишут, так как заряд ядра задается одновременно символом химического элемента. [c.76] Ядра некоторых изотопов неустойчивы, перестраиваясь, они изменяют соотношение между протонами и нейтронами в ядре и испускают различные частицы и электромагнитное излучение, иначе говоря, происходит спонтанный (самопроизвольный) распад ядер. [c.77] У ионизирующего электромагнитного излучения заметно проявляются корпускулярные свойства его можно рассматривать как совокупность незаряженных частиц — фотонов, движущихся со скоростью света с и обладающих энергией /IV = Нс/К (где Л — постоянная Планка, равна 6,625-10 Дж-с V—частота электромагнитных колебаний, с К — длина волны электромагнитного излучения, см). [c.77] Гамма-излучение. Самопроизвольный распад неустойчивых ядер называют радиоактивностью, а сами ядра (или изотопы) — радиоактивными. Существует несколько типов ядерных превращений радиоактивных изотопов альфа-распад (а-распад), при котором ядро испускает а-частицы гНе определенных энергий бета-распад (Р-распад), при котором ядро испускает р-частицы— электроны или позитроны, обладающие энергиями от нулевого до некоторого, характерного для данного изотопа значения электронный захват, при котором ядро захватывает электрон, принадлежащий оболочке собственного атома изомерный пере.ход, при котором возбужденное ядро спускает элeктpoмaгн тнoe злу-чение, не сопровождаемое вылетом других частиц. Ядерные превращения испытывают некоторые изотопы, присутствующие в естественном составе химических элементов, а также большое число изотопов, получаемых искусственным путем в ускорителях частиц и ядерных реакторах. [c.77] Электромагнитное излучение, испускаемое при распаде ядер, называют гамма-излучением (у-излучение). Энергетическое спектральное распределение этого излучения носит дискретный характер, поэтому значения энергий фотонов называют также линиями у-излучения. Энергия 7-фотонов у различных радиоактивных изотопов находится ориентировочно в диапазоне (10 —1) пДж. Энергия 1 электронвольт (эВ) соответствует той кинетической энергии, которую приобретает электрон, пройдя разность потенциалов в 1 В (1 эВ = 1,6.10- Дж, 1 МэВ = 10 кэВ= 10 эВ). [c.77] Значения t и Т /2 необходимо подставлять в одних и тех же единицах. [c.78] Форма спектра тормозного излучения не зависит от величины энергии электронов или Р-частиц (табл. 7). Эффективная энергия тормозного излучения при энергии электронов меньше 1 МэВ равна примерно V., энергии электронов или, что то же самое, максимальной энергии фотонов. [c.78] Единицы измерения ионизирующих излучений. Распространяясь в воздухе и различных объектах, ионизирующие излучения создают в пространстве вокруг источников излучения поле, полную характеристику которого дает так называемая функция про-странственно-энергетического и углового распределения плотности потока частиц или фотонов. Эта функция позволяет определить для любой точки пространства количество частиц или фотонов, распространяющихся в заданном направлении и имеющих заданную энер1ию. В радиационной дефектоскопии пользу ются также такими интегральными характеристиками поля излучения, как плотность потока и доза излучения. [c.79] В частном случае направленного излучения под плотностью потока понимают число частиц или фотонов, падающих в единицу времени на единицу поверхности, расположенной перпендикулярно направлению распространения излучения. [c.79] Мощность поглощенной дозы излучения (мощность дозы излучения)— это доза, поглощаемая в единицу времени. За единицу мощности поглощенной дозы принят ватт на килограмм (Вт/кг) или рад в секунду (рад/с) 1 рад/с = 10 Дж/(кг-с). [c.80] Для характеристики рентгеновского и гамма-излучения принято также понятие экспозиционной дозы, как количественная характеристика, основанная на ионизирующем действии этих излучений в сухом атмосферном воздухе, а характеристика выражается отношением суммарного электрического заряда ионов одного знака, образованного излучением, поглощенным в воздухе, к массе этого воздуха. За единицу измерения экспозиционной дозы принят кулон на килограмм (Кл/кг). Допускается также применение внесистемной единицы рентген 1Р = 2,57976-10 Кл/кг. Экспозиционная доза в 1Р создает при нормальных условиях в 1 см ионы, несущие одну электростатическую единицу количества электричества каждого знака (2,08-10 пар ионов). Поглощенная энергия в воздухе, соответствующая экспозиционной дозе 1Р, будет равна 0,88-10 Дж/кг. [c.80] Мощность экспозиционной дозы измеряется в амперах на килограмм (А/кг). Кроме того, применяется внесистемная единица рентген в секунду (1 Р/с = 2,57976-10 А/кг). [c.80] Взаимодействие фотонов с веществом [36]. В настоящее время известно около 12 типов процессов взаимодействия фотонов с веществом. Наибольшее значение среди них имеют следующие процессы фотоэлектрическое поглощение, рассеяние, образование пар электрон — позитрон и фотоядерные реакции. [c.80] Фотоэлектрическим эффектом называют процесс поглощения фотона атомом вещества. Он сопровождается вырыванием из оболочки атома одного из электронов. В связи с тем, что электроны в атоме располагаются на оболочках и имеют вполне определенные дискретные значения энергий, сечение фотоэлектрического эффекта имеет скачки при тех минимальных энергиях, которые еще обеспечивают вырыв электрона с данной оболочки. В порядке уменьшения энергии различают один К-край поглощения, три Ь-края и т. д. Энергия возникающих при переходе атома в нормальном состоянии так называемых серий характеристического излучения немного меньше, чем энергия соответствующего края фотопоглощения, иначе говоря, излучение, например К-серии, не может вызвать фотоэффект на К-оболочке атомов и т. д. [c.81] Линейный коэффициент фотоэлектрического поглощения т включает в себя фотоэффект на всех оболочках. Вся энергия фотона в процессе фотоэлектрического поглощения расходуется на вырыв электрона из атома и его кинетическую энергию, фотон же свое существование прекращает. Фотоэлектрическое поглощение — основной процесс взаимодействия фотонов с энергией ориентировочно менее 0,2—0,5 МэВ, вероятность его пропорциональна и растет с уменьшением энергии примерно как (1//гу) при hv 0,2МэВ и как lhv при /IV 0,5 МэВ. [c.81] В результате рассеяния фотонов в среде они меняют направление своего движения, и таким образом происходит ослабление первоначального излучения. Сам же фотон в процессе рассеяния меняет свою энергию и (или) направление движения. Фотоны рассеиваются главным образом на электронах. В процессе компто-новского рассеяния фотон передает часть своей энергии электрону. [c.81] Линейный коэффициент комптоновского рассеяния а пропорционален атомному номеру 2 атомов поглощающего вещества и уменьшается с ростом энергии излучения. При этом массовый коэффициент комптоновского рассеяния пропорционален Е/А, т. е. слабо зависит от рода вещества (для водорода 2/Л = 1, а для остальных химических элементов 1/А = 0,39—0,5). Комптонов-ское рассеяние является основным процессом взаимодействия в широком интервале энергий фотонов например, для свинца в области 0,6—5 МэВ, для алюминия 0,05—15 МэВ. [c.82] Вернуться к основной статье