RT基础理论讨论：议ASME V SE-94表1半价层，是怎么来的？

RT基础理论讨论：议ASME V SE-94表1半价层，是怎么来的？
作者/梁金昆

问题的提出
美国以标准形式，公布了钢材不同射线能量(包括管电压)下的半价层，详见ASME V SE-94表1。现抄录为本文表1(删除以in为单位部分)。
表1 常用射线能量下典型的钢半价层厚度
  射线能量        半价层厚度(mm)
     120KV             2.5
     150KV             3.6
     200KV             5.1
     250KV             6.4
  400KV(Ir192)          8.9
     1MV              14.5
   2MV(Co60)          20.3
     略                 略
显然，本文表1列出的半价层，不是笔者日志《〔X射线防护计算讨论资料2〕窄束连续X射线线衰减系数的求法和应用》表1所列的半价层。例如，管电压200KV时，窄束半价层为2.4mm，而本文表1中200KV对应的半价层是5.1mm;再如，400KV，窄束半价层为6.0mm，而本文表1中，400KV对应的半价层为8.9mm。从一些资料中认识到，本文表1是宽束射线的半价层，是来自工件的散射线增大了相应窄束半价层的厚度。然而，我又很奇怪:该表列出的宽束射线半价层数据，究竟是怎么来的呢？因为手中缺乏ASTM或ASME关于此表的条款解释资料，我进行了以下探索，并做出了下述结论。如有不当，请指正。
1 我探索的两种方法
1.1 将管电压转换为光子最大能量，查表确定 μ，再求半价层h
我在日志《关于ASME V SE-94表1半价层的讨论》，曾猜测美国专家可能采取了这个方法。例如，管电压150KV，射线束中光子的最高能量为150KeV=0.15MeV，查日本《射线探伤B》(李衍译本)第177页或《美国无损检测手册.射线卷》(中译本)第1046页，铁，对应射线能量下的线衰减系数 μ=1.54/cm。h=0.693/  μ=0.693cm/1.54=0.45cm=4.5mm。下面将按此方法(有的变换能量不对应，使用了插入法)得到的 μ和计算的h，与表1对比，列入表2。
        表2 不同管电压下的钢半价层计算厚度与表1比较
管电压(KV)   线衰减系数μ(/cm)  计算的h(mm) 表1半价层h(mm)
120               2.77              2.5             2.5
150               1.54              4.5             3.6
200               1.15              6.0             5.1   
250               1.08              6.4             6.4  
400               0.74              9.4             8.9
笔者注:对比表2和表1，我认为，大体接近。
1.2 利用曝光曲线，查钢件的宽束射线的半价层
笔者利用不同黑度下的曝光曲线，去查半价层，发现D=2的曝光曲线与表1相近。比如，我们利用强天鹏先生主编的《射线检测》(2007版)第127页图4—28 RF—250机曝光曲线，查管电压110,210,250KV条件下的半价层h。可以认为:管电压一定的那条斜向上的直线，曝光时间每增加1倍，如1min至2min，或2 min至4min，宽束射线的透照厚度就增加了一个半价层;特别是，这种方法得到的宽束射线的半价层h，不随透照厚度而变化。表3是笔者根据强天鹏先生主编的《射线检测》(2007版)第127页图4—28 RF—250机曝光曲线，查出的钢件不同管电压下的半价层。
表3 利用曝光曲线查出的宽束x射线线的半价层
                     (D=2.0)
管电压(KV)         半价层h(mm)
110               2.6     
210               5.0
250               6.4
笔者注:
1)对比表3和表1，认为在管电压110至250KV时，两表非常接近。
2)表3的底片黑度D=2。请注意，底片黑度D可能对曝光曲线半价层影响很大，我根据自己用的XXQ2005制作的曝光曲线，D=1.5，200KV，半价层h大约为10mm。
2 问题讨论
为什么我探案的第一种方法，得到的表2，与表1，也大体接近呢？这是偶然，还是物理学上的必然？我认为，这似乎物理学上的必然。因为将管电压转变为射线束的能量(注意:不仅是少数光子的最高能量了)，得到表2中“计算半价层”，似乎散射线起了“补偿”作用。这方面，还有一些问题待探索。
3 结论
对比表1、表2和表3，可以看出:在管电压120—250范围内，我探索的第二种方法(即利用D=2曝光曲线，查半价层的方法)，与表1很接近。因此，我认为:ASME SE-94-表1给出的半价层，接近(或就是) 底片黑度D=2时曝光曲线上的宽束射线的半价层。