X射线的主要性质

X射线的发现源于1895年，物理学家伦琴在研究阴极射线时首次揭示了其存在。随后，科学家们通过深入研究发现，X射线与光一样是一种电磁波。根据量子理论，X射线由光（量）子组成，其能量由以下公式表示：

ε=hν

式中 h——普朗克常数，值为6.626×10-34J·s；

ν——电磁波的频率，Hz。

X射线既具有波动性也具有粒子性，即具有波粒二象性。

电磁波谱

相比可见光，X射线具有更高的能量，从而在性质上与可见光存在显著差异：

1. 传播方式：X射线在真空中以光速传播，不受电场或磁场的影响，这使得它在复杂环境中仍能保持传播方向的稳定性。
2. 反射与折射特性：尽管X射线在媒质界面也会发生反射和折射，但与可见光不同，X射线的反射和折射不遵循普通镜面反射的规律，且折射率几乎等于1。
3. 干涉与衍射：由于X射线的波长远小于可见光的波长，其干涉和衍射现象只有在非常小的孔隙或狭缝中才能观察到，这非常适合在高精度的工业检测中应用。
4. 穿透能力：X射线能够穿透可见光无法穿透的物体，特别是硬X射线，其能量大，穿透力强；而软X射线的穿透力相对较弱。
5. 物质反应：X射线可以引发物质的电离、荧光发射或光化学反应，这些效应在材料检测和分析中尤为重要。
6. 生物效应：X射线会对生物组织产生辐射效应，因此在工业应用中必须采取严格的防护措施，保障操作安全。

X射线谱的特征

当高速电子撞击X射线管中的阳极靶时，会产生X射线。根据X射线的波长分布，它可以分为连续谱和特征谱。
钼靶的X射线谱

连续谱是指强度随波长连续分布的辐射，产生于电子与靶物质的轫致辐射过程中，其强度与管电压、管电流、阳极靶物质的原子序数等因素相关。X射线强度与这些变量的关系可以由以下经验公式表示：

I=αiZV^m

式中 I——连续谱X射线总强度；

i——管电流；

Z——阳极靶物质的原子序数；

V——管电压；

α——比例常数，当管电压的单位取kV、管电流的单位取mA时，其值约为（1.1～1.4）×10-6；

m——常数，值约为2。
连续谱X射线强度空间分布
曲线从里到外依次为：16.4keV，24.0keV，31.0keV，37.8keV

该式表明，特征谱的频率与靶物质原子序数和屏蔽效应常数之间的关系密切。这些特征谱对于物质成分的定量和定性分析具有重要意义。

采购X射线设备时的关键考量

1. X射线的穿透能力与产品特性的匹配

X射线的穿透能力取决于其波长和能量，硬X射线能够穿透厚重的金属材料，而软X射线适用于较轻质材料的检测（硬X射线能够穿透厚重金属、密度较大的材料，常用于工业无损检测如焊接接头、铸件内部缺陷等。软X射线能量相对较低，通常用于检测塑料、薄膜、纸张等轻质材料，因为它们对厚重材料的穿透能力不足）。对于制造行业而言，了解X射线设备的波长范围与自身产品材料的匹配至关重要。选择合适的X射线设备不仅可以提高检测效率，还能避免因穿透不足或过度穿透导致的误检。

2. 连续谱和特征谱的应用价值

X射线谱中的连续谱和特征谱在工业检测中起着不同的作用。连续谱X射线用于宏观检测，如大范围缺陷检测和轮廓扫描；而特征谱的精确检测则适合识别微小的材料成分或检测物体内部的隐秘缺陷。所以应重点关注设备的调控能力，以确保在特定的应用场景中，设备能够优化这两种谱的强度和分布。例如，对于材料厚度较大的工件，调节X射线的管电压和电流，以增强连续谱的强度，从而提高宏观检测的效果。而在高精度应用中，设备需提供清晰的特征谱，以识别特定元素或微小缺陷。