6 平均能、当量能或有效能、半价层
射线的能量又被称为射线的“质”或“质量”,或称为射线的“软”或“硬”。
当射线束中,有若干个不同种类单个光子能量时,采用平均能、当量能或有效能量的计算方法,来求有“代表性”的单个光子能量,也可用半价层大小表示能量大小。
6.1 γ射线的平均能
求这种能量的计算方法,类似求一个班学生的平均年龄,不赘述。
6.2 连续X射线的当量能和有效能
连续X射线光子波长从λo(最短波长)至10埃,且各种波长的光子数目(即相对强度)不同,因此计算光子平均波长的难度很大。且连续X射线通过物质后,平均能量会升高。怎么来求有“代表性”的单个电子能量呢?
《美国无损检测手册.射线卷》提出,用“当量能”表示连续X射线能量。设εd为当量能,单位为KeV,U为用KV表示的管电压数值,则
εd=0.4U (4)
日本《射线探伤B》则提出用有效能量表示连续X射线能量。所谓“有效能量”是指线衰减系数与一束连续X射线相当的单一能量。根据笔者的推算,认为均匀化后(大约经过X射线机穿透力的2/3以后),有效能量εj(单位KeV)和管电压(单位KV)有如下关系:
εj=0.54U (5)
公式(4)和(5)所以有差别,在于公式(4)没有“均匀化后”这一限制、且含有散射线。公式(5)表示了被均匀化后窄束连续X射线的有效能量。
6.3用宽束射线半价层间接表示连续X射线的能量
定量的表示射线的硬或软,就是用半价层的大或小。
在以前关于曝光曲线的讨论中,我们得出了这样的结论: X射线管电压一定时,它对应的宽束射线的半价层h,几乎是不随工件厚度变化的,可近似视为常数。
表1 不同管电压下钢的宽束射线半价层
(摘自ASTM E94-04表1,表中“宽束射线”四字系笔者所加)
管电压(KV) 宽束半价层h(mm)
120 2.5
150 3.6
200 5.1
250 6.4
400 8.9
注:类似的情况,GBZ117-2006《工业X射线探伤放射卫生防护标准》
附录B,也有不同管电压下,铅和混凝土宽X射线束的半价层数值。