鋼鐵工業(yè)在線X射線測量技術(shù)的應(yīng)用
自 1895 年德國科學(xué)家倫琴(R?ntgen)首先發(fā)現(xiàn)X 射線,通過對X 射線產(chǎn)生機理和與物質(zhì)相互作用的深入研究,使X 射線技術(shù)廣泛地應(yīng)用于國防、工業(yè)、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)。人們還成功地利用X 實驗技術(shù)成功地解析出DNA 的雙螺旋結(jié)構(gòu)。在鋼鐵工業(yè)上,盡管在線X 射線測量技術(shù)的應(yīng)用起步較晚,但隨著核技術(shù)軍轉(zhuǎn)民,半導(dǎo)體工藝、計算機等技術(shù)的快速發(fā)展,該類產(chǎn)品在上個世紀90 年代開始普遍應(yīng)用在鋼鐵生產(chǎn)線上,并因其快速響應(yīng)、高精度、無損測量等優(yōu)點得到了越來越廣泛的應(yīng)用。
1 X 射線產(chǎn)生原理
圖1 X射線管結(jié)構(gòu)圖
由于產(chǎn)生的X 射線是連續(xù)譜,X 射線在穿過射線管窗口材料時,低能部分的射線及低能特征射線容易被吸收,能譜的譜線發(fā)生變化,如圖2 和圖3 所示。
圖2 X射線光管內(nèi)部的能譜圖
圖3 X射線光管外部的能譜
2.1 X 射線測量技術(shù)的優(yōu)點
2.1.1 測量精度和分辨率高,統(tǒng)計噪聲低
無論射線源采用何種方式,射線的產(chǎn)生都是隨機的,并服從統(tǒng)計分布,存在統(tǒng)計漲落,根據(jù)射線衰減公式,可以得到: 式中:μ表示被測物質(zhì)的吸收系數(shù);τ表示探測器的響應(yīng)時間;Ks 表示探測器特征系數(shù);I 表示初級X 射線的強度;T 表示被測材料的厚度。
從式(4)可以知道,厚度的影響與射線的強度I 有關(guān)。對于同位素放射源其強度不能無限制地增加,射線源強度的增加會造成輻射防護難度的增加,電離輻射危險性增大,另一方面放射源本身存在自吸收效應(yīng),射線源強度越大,自吸收效應(yīng)越大。而根據(jù)公式(2),增加X 射線管的高壓和陰極絲電流就可快速地增加射線的強度,來達到降低噪聲的目的,對于相同的噪聲等級,X 射線源的響應(yīng)速度也可以提高。
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