宽束连续谱射线的衰减规律研究

对于实际的射线检测技术，一般都是宽束射线情况，因此应讨论的是宽束连续谱射线的衰减规律。

对于宽束连续谱射线的处理，一是引入等效波长，将连续谱转化为单色射线；二是引入散射比，处理宽束射线情况。等效波长对应的单色射线，其半值层厚度应与连续谱射线的半值层厚度相同。散射比则定义为到达探测器的散射线强度与一次射线强度的比，记为n，它等于

n=I_S/I_D （1-10）

式中 I_D——一次射线强度；

I_S——散射射线强度。

这样，宽束连续谱射线的衰减规律则可如下导出。

对于宽束连续谱射线，透射射线强度应为一次射线和散射射线强度之和，即

I=I_D+I_S

于是可写

式中 I₀——射线入射强度；

n——散射比；

μ——线衰减系数；

T——吸收体厚度。

其中，线衰减系数μ，是对应于射线等效波长的线衰减系数。在理论研究中，常引入积累因子，记为B，即

B=1+I_S/I_D

这样，又可写出

图1-21是实验得到的宽束连续谱射线穿过一定厚度物体的吸收曲线，图1-22具体给出了宽束连续谱射线穿过一定厚度物体的吸收特点。从图中曲线可以看到，在最初的一段厚度区内，曲线的斜率不断改变，当厚度达到一定值（B点）以后，曲线的斜率几乎不再改变，曲线近似成为直线。吸收曲线的这个变化情况反映的是，宽束连续谱射线穿透物体时，其长波部分（能量较低部分）被更多吸收的情况。因此随着穿透物体厚度增大，连续谱射线的等效能量将逐步增大，这通常称为连续谱射线发生“硬化”。

宽束连续谱射线穿过一定厚度物体的上述吸收特点，可从宽束连续谱射线的衰减规律给出说明。

前面给出，对于连续谱X射线，其强度衰减规律通常简单写成

从此式可以得到(www.xing528.com)

从此式可以看到，对于曲线的每一点，其基本特性可由该点的切线方程表述。该切线方程可写为

显然，切线的斜率与线衰减系数仅相差一个常数-0.434，而切线的截距则可认为由散射比的对数决定。因此吸收曲线反映了宽束连续谱射线吸收过程中线衰减系数和散射比的变化。

图1-21 宽束连续谱射线的吸收曲线

图1-22 宽束连续谱射线的吸收特点

线衰减系数随吸收厚度的变化，就是我们经常所说的宽束连续谱射线穿透物体时的“硬化”。由于硬化，连续谱的等效波长减小，半值层厚度会增大，因此第一半值层将会小于第二半值层。表1-2给出了部分恒压连续谱X射线的第一半值层和第二半值层（同质系数为第一半值层与第二半值层的比值）。

表1-2 部分恒压连续谱X射线的半值层

从宽束连续谱射线吸收曲线，可以求出宽束连续谱射线穿过一定厚度物体时的等效线衰减系数μ。在吸收曲线图中取距离很小的两点，设它们对应的厚度分别为T₁和T₂，对应的透射射线强度分别为I₁和I₂。则按射线的衰减规律有

因此有

两边取对数

因此有

因此如果I₂=I₁/2，则T₁和T₂的厚度差将等于对应的半值层厚度。这样，从半值层厚度即可求出此时的等效线衰减系数。

宽束连续谱射线的吸收规律与特点，是理解射线检测技术中一些具体问题的基础。