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0 问题的提出
美国以标准形式,公布了钢材不同射线能量(包括管电压)下的半价层,详见ASME V SE-94表1。现抄录为本文表1(删除以in为单位部分)。
表1 常用射线能量下典型的钢半价层厚度
射线能量 半价层厚度(mm)
120KV 2.5
150KV 3.6
200KV 5.1
250KV 6.4
400KV(Ir192) 8.9
1MV 14.5
2MV(Co60) 20.3
略 略
显然,本文表1列出的半价层,不是笔者日志《〔X射线防护计算讨论资料2〕窄束连续X射线线衰减系数的求法和应用》表1所列的半价层。例如,管电压200KV时,窄束半价层为2.4mm,而本文表1中200KV对应的半价层是5.1mm;再如,400KV,窄束半价层为6.0mm,而本文表1中,400KV对应的半价层为8.9mm。从一些资料中认识到,本文表1是宽束射线的半价层,是来自工件的散射线增大了相应窄束半价层的厚度。然而,我又很奇怪:该表列出的宽束射线半价层数据,究竟是怎么来的呢?因为手中缺乏ASTM或ASME关于此表的条款解释资料,我进行了以下探索,并做出了下述结论。如有不当,请指正。
1 我探索的两种方法
1.1 将管电压转换为光子最大能量,查表确定 μ,再求半价层h
我在日志《关于ASME V SE-94表1半价层的讨论》,曾猜测美国专家可能采取了这个方法。例如,管电压150KV,射线束中光子的最高能量为150KeV=0.15MeV,查日本《射线探伤B》(李衍译本)第177页或《美国无损检测手册.射线卷》(中译本)第1046页,铁,对应射线能量下的线衰减系数 μ=1.54/cm。h=0.693/ μ=0.693cm/1.54=0.45cm=4.5mm。下面将按此方法(有的变换能量不对应,使用了插入法)得到的 μ和计算的h,与表1对比,列入表2。
表2 不同管电压下的钢半价层计算厚度与表1比较
管电压(KV) 线衰减系数μ(/cm) 计算的h(mm) 表1半价层h(mm)
120 2.77 2.5 2.5
150 1.54 4.5 3.6
200 1.15 6.0 5.1
250 1.08 6.4 6.4
400 0.74 9.4 8.9
笔者注:对比表2和表1,我认为,大体接近。
1.2 利用曝光曲线,查钢件的宽束射线的半价层
笔者利用不同黑度下的曝光曲线,去查半价层,发现D=2的曝光曲线与表1相近。比如,我们利用强天鹏先生主编的《射线检测》(2007版)第127页图4—28 RF—250机曝光曲线,查管电压110,210,250KV条件下的半价层h。可以认为:管电压一定的那条斜向上的直线,曝光时间每增加1倍,如1min至2min,或2 min至4min,宽束射线的透照厚度就增加了一个半价层;特别是,这种方法得到的宽束射线的半价层h,不随透照厚度而变化。表3是笔者根据强天鹏先生主编的《射线检测》(2007版)第127页图4—28 RF—250机曝光曲线,查出的钢件不同管电压下的半价层。
表3 利用曝光曲线查出的宽束x射线线的半价层
(D=2.0)
管电压(KV) 半价层h(mm)
110 2.6
210 5.0
250 6.4
笔者注:
1)对比表3和表1,认为在管电压110至250KV时,两表非常接近。
2)表3的底片黑度D=2。请注意,底片黑度D可能对曝光曲线半价层影响很大,我根据自己用的XXQ2005制作的曝光曲线,D=1.5,200KV,半价层h大约为10mm。
2 问题讨论
为什么我探案的第一种方法,得到的表2,与表1,也大体接近呢?这是偶然,还是物理学上的必然?我认为,这似乎物理学上的必然。因为将管电压转变为射线束的能量(注意:不仅是少数光子的最高能量了),得到表2中“计算半价层”,似乎散射线起了“补偿”作用。这方面,还有一些问题待探索。
3 结论
对比表1、表2和表3,可以看出:在管电压120—250范围内,我探索的第二种方法(即利用D=2曝光曲线,查半价层的方法),与表1很接近。因此,我认为:ASME SE-94-表1给出的半价层,接近(或就是) 底片黑度D=2时曝光曲线上的宽束射线的半价层。