硬射线

X射线工业CT技术已经成为许多工业领域中不可或缺的无损检测工具。然而，由于它涉及到X射线的使用，人们往往对其辐射安全性存在疑虑。本文旨在科普X射线工业CT的放射安全知识，帮助大家了解其安全性，消除不必要的担忧。 X射线和工业CT X射线在工业CT中扮演着至关重要的角色。首先，X射线是一种波长极短的电离辐射，具有穿透质的能力，这使得它能够穿透被检测物体，获取其内部的结构信息。其次，X射线与物质相互作用时，会发生吸收、散射等现象，这些现象与物质的密度、厚度等特性有关。通过检测透射的X射线强度，可以获取物体内部不同位置的材料分布信息。 工业CT，即工业计算机断层成像技术，正是利用X射线的穿透性来实现对物体内部结构的三维成像。它通过从不同角度对物体进行X射线投影，获取多个截面图像，然后利用计算机技术将这些截面图像重建为三维立体图像。这种技术能够清晰、准确、直观地展示被检测物体的内部结构、组成、材质及缺损状况，被誉为当今最佳的无损检测和无损评估技术之一。 图片来源网络 X射线的辐射来源 X射线之所以会有辐射，是因为它是一种电磁波，具有波粒二象性。在X射线产生的过程中，高速运动的电子与靶物质相碰撞并被靶物质原子内层电子所阻止，导致电子突然减速并释放出能量。这些能量以X射线的形式辐射出去，形成了我们所说的X射线辐射。 X射线的辐射特性与其波长和能量有关。由于X射线的波长很短，能量很大，因此它具有很高的穿透能力和电离作用。这使得X射线能够穿透物质，并在穿透过程中与物质发生相互作用，导致物质原子内层电子的跃迁和电离。 X射线对人体具有多层次影响，涉及生物学、医学和物理学等领域。它可直接穿透细胞，损伤DNA，增加患癌和遗传疾病风险；同时，与体内水分子相互作用产生自由基，导致细胞损伤和氧化应激反应。长期接触低剂量X射线，其辐射效应具有累积性，可能逐渐损害细胞并增加疾病风险。因此，对X射线的防护与合理使用至关重要。 X射线放射的防护措施 为避免在使用X射线设备时受到放射伤害，在过往的研究和使用过程中，人们总结出一些常用的防护措施： 1.距离防护：距离是减少辐射暴露的有效方法。在使用X射线设备做检测时，确保与设备保持一定的安全距离，可以显著减少辐射剂量。 2.屏蔽防护：使用屏蔽材料来阻挡X射线辐射是常见的防护措施。常见的屏蔽材料包括铅、铅玻璃、铅橡胶等。在X射线设备周围设置屏蔽墙、屏蔽门等，可以有效减少辐射泄漏。 3.时间防护：尽量缩短暴露在X射线辐射下的时间。在使用X射线设备时，尽量减少不必要的曝光时间，避免重复照射。 4.设施防护：X射线设备的固有防护设施也是重要的防护措施。确保设备的辐射安全性能符合相关标准和规范，如X线管壳、遮光筒和光圈、滤过板、荧屏后铅玻璃、铅屏、铅橡皮围裙、铅手套以及墙壁等。 5.个人防护：对于从事与X射线相关的工作人员，应穿戴适当的防护用品，如铅围裙、铅围脖、铅帽、铅眼镜、铅手套等，以减少辐射对身体的直接接触。 6.安全管理：建立健全的辐射安全管理制度和操作规程，确保X射线设备的安全使用。定期进行辐射安全检测和维护，及时发现和处理潜在的安全隐患。 工业CT的辐射安全措施 1.屏蔽防护：工业CT设备的墙体和所有入口处的防护门应具有足够的屏蔽防护，以确保在射线束处于开启状态时，防护墙和防护门外30cm处的空气比释动能率不超过安全标准。此外，设备内部也应设置屏蔽装置，如铅钢结构的保护形式，以有效屏蔽射线。 2.监控装置：工业CT检测室内应设置监视装置，以便在控制室的操作台观察检测室内人员的活动和CT设备的运行情况。这样，如果发生任何异常情况，操作人员可以迅速作出反应，采取措施减少辐射暴露。 3.警示装置：为了直观地提示工业CT的工作状态，应在设备、检测室的所有入口处、源塔及其必要的地方设置电离辐射警示标志和工作状态指示灯。同时，检测室内及其入口处应设置声光警示装置，以便在开机前发出持续警告，提醒人员注意辐射风险。 4.通风设施：工业CT检测室应配备机械通风设施，确保每小时换气次数达到4-5次，以便及时排除有害气体，如臭氧和氮氧化物等。这有助于减少工作人员吸入有害气体的风险。 5.电气安全设施：对于以加速器为放射源的工业CT设备，应采取一系列电气安全设施，如主动接地联锁、高压屏蔽网、高压放电棒、高压过载保护、独立设备接地和警告说明等，以防止高压对工作人员造成危害。 6.分区管理：检测室内应划分为控制区和监督区。在射线束处于开启状态时，任何人不得进入控制区。控制室以及与检测室入口相连的过道、走廊等区域应划为监督区，无关人员不得擅自进入。这有助于限制人员接触辐射的风险。 国标中对工业CT设备的安全防护要求 在国家标准《工业X射线探伤放射防护要求》（GBZ117—2015）中，对X射线工业CT设备的放射防护做出了明确规定。例如： 4.1.3X射线探伤室墙和入口门的辐射屏蔽应同时满足：a)人员在关注点的周剂量参考控制水平，对职业工作人员不大于100μSv/周，对公众不大于5μSv/周；b)关注点最高周围剂量当量率参考控制水平不大于2.5μSv/h。4.1.4探伤室顶的辐射屏蔽应满足：a)探伤室上方已建、拟建建筑物或探伤室旁邻近建筑物在自辐射源点到探伤室顶内表面边缘所张立体角区域内时，探伤室顶的辐射屏蔽要求同4.1.3；b)对不需要人员到达的探伤室顶，探伤室顶外表面30cm处的剂量率参考控制水平通常可取为100μSv/h。 4.1.5探伤室应设置门-机联锁装置，并保证在门(包括人员门和货物门)关闭后X射线装置才能进行探伤作业。门打开时应立即停止X射线照射，关上门不能自动开始X射线照射。门-机联锁装置的设置应方便探伤室内部的人员在紧急情况下离开探伤室。 此外，《X射线计算机断层摄影装置放射卫生防护标准》 (GBZ 130-2020)、《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》 (GB 18871-2002)等相关标准也对使用相关设备的放射防护作出了明确要求和指导。这些国标内容都是为了确保X射线设备在使用过程中的安全性和保护人员免受不必要的辐射照射。在使用X射线设备时，应遵循这些标准的要求，并采取必要的防护措施，以最大程度地减少辐射对人体的影响。同时，对于违反这些标准的行为，也应依法进行处罚和纠正。 尽管X射线工业CT设备在使用时会产生一定的辐射，但只有当辐射剂量达到一定程度时，才可能对人体造成危害。而且，X射线工业CT设备的辐射剂量通常较低，远低于可能对人体造成危害的剂量水平。因此，只要我们遵循正确的操作方法和安全规定，就可以有效地降低辐射风险。当然，为了最大程度地保护人体免受辐射的危害，我们仍然需要加强对辐射安全知识的了解和学习，提高自己的安全意识和防护能力。

据美国物理学家组织网近日报道，英国科技设施委员会(STFC)将和格拉斯哥大学合作，建造迄今为止拍摄速度最快的X射线摄影机：每秒450万帧，可记录瞬间爆发的图像。将它安装于大型研究设备上，有助于从分子和原子水平揭示物质内部结构，开发新型药物及用于其他重要研究领域。 　　该摄影机也是英国科技设施委员会与欧洲X射线自由电子激光仪(X射线自由电子a激光仪)合作的首批实验终端设备之一，将于明年交付欧洲X射线自由电子激光仪委员会，并于2015年开始运行。欧洲X射线自由电子激光仪委员会代表团在参观了英国科技设施委员会之后，已经签订了300万英镑的样机建造合约。 　　欧洲X射线自由电子激光仪位于德国北部汉堡附近，由德国牵头，欧洲11个国家共同合作建造，总耗资达10亿欧元，设施长约3.4公里。利用超导加速技术给电子加速，其产生的X射线闪光比传统X光源要亮10亿倍，每次闪光持续不到10亿亿分之一秒。利用这一激光高强度、短脉冲的属性，使拍摄单个分子三维结构的X射线图像成为可能。而目前最先进的X光摄影机只有通过X光束持续不断地轰击物体才能拍摄，X射线自由电子激光仪产生的极短暂而高强度闪光并不适合。 　　新的摄影机专为X射线自由电子激光仪超短超强的X光而设计，为欧洲X射线自由电子激光仪进一步发挥其强大的探测功能提供了用武之地，有助于理解物质属性，从原子水平绘制病毒结构，精确定位单个细胞的分子组成等。 　　英国科技设施委员会蒂姆尼古拉斯博士指出，为X射线自由电子激光仪建造尖端摄影机设备，表明了英国在先进微电子学和高技术成像设备设计方面的能力，也将给人们的生活带来巨大变化。 　　欧洲X射线自由电子激光仪开发公司领导马库斯库斯特博士表示，X射线自由电子激光仪代表了欧洲研究设备的主要进步，加上英国科技设施委员会在成像设备制造方面的先进技术，将帮助X射线自由电子激光仪发挥它最大的潜力。

p 　　上海张江综合性国家科学中心又一重大装置项目——“硬X射线自由电子激光装置”日前获批启动。据悉，该项目作为《国家重大科技基础设施建设“十三五”规划》优先布局的、国内迄今为止投资最大的重大科技基础设施项目，在国家发展改革委、上海市和中科院的共同关心与支持下，在项目各参建单位的共同努力下，取得了阶段性成果。 /p p 　　该装置选址在上海张江综合性国家科学中心核心区域，总长约3.1公里，将建设埋深29米的地下隧道，包含超导直线加速器隧道、波荡器隧道、光束线隧道等10条隧道及5个工作井。装置主要由四部分组成：超导加速器、光束线、实验站和配套的公用设施。加速器装置包括一台能量达到100兆电子伏特的电子注入器、一台能量8为兆电子伏特的连续波超导直线加速器，以及3条产生的X射线光子能量范围为0.4~25千电子伏特的高重复频率自由电子激光放大器。 /p p 　　据了解，硬X射线自由电子激光具有更高的亮度、更短的脉冲结构和更好的相干性，提供的X射线峰值亮度比第三代同步辐射光源高109倍。同时，其具备纳米级的超高空间分辨能力和飞秒级的超快时间分辨能力，可将对微观世界的研究从拍“分子照片”提升到拍“分子电影”的水平，同时满足面向物质、单分子、超强超短单颗粒成像以及极端光物理等多个实验站的需求。 /p p 　　专家表示，该装置建成后，将成为世界上最高效和最先进的自由电子激光用户装置之一，为物理、化学、生命科学、材料科学、能源科学等多学科提供高分辨成像、超快过程探索、先进结构解析等尖端研究手段。张江地区也将成为集聚同步辐射光源、软X射线自由电子激光、硬X射线自由电子激光和超强超短激光于同一区域的国际光子科学研究高地。 /p p /p