当入射X射线穿过物体时，其光子将与物质发生复杂的相互作用。由于这些相互作用使从物体透射的一次射线强度低于入射射线强度，从而使X射线强度发生衰减。入射射线经过与物质的相互作用后，在出射的射线中包含透射的一次射线，未与物质发生作用而直接穿透物体。也就是说入射光子的能量，除保留在透射一次射线中的一部分外，另有一部分会转移到能量或方向已经改变的光子那里。还有一部分转移到与之相互作用的电子或产生的电子那里，这一过程也被称为散射。转移到电子的这一部分能量，由于电子可以与物质相互作用而有相当一部分损失在物体之中。入射到物体的射线由于一部分能量被吸收，一部分能量被散射而受到减弱使其强度产生衰减。按射线的能量可分为单色射线和连续谱射线，单色射线是指射线的能量是单一的，即射线只含有一种能量的光子是单一波长的。连续谱射线是指射线包含连续分布能量的射线，即射线含有不同能量的光子，射线的波长不是单一的而是一段波长范围。

工业常用的探测器有三种，闪烁体光电倍增管和闪烁体光电二级管及气体电离探测器。采集信号的方法则分为光子计数和电流积分两种，光子计数适合于射线强度较低的场合，电流积分法则适合于射线强度高的场合。因为射线强度增加时，光子计数法不能区分射线光子产生的单个脉冲。闪烁体光电倍增管探测器即可用光子计数也可以采用电流积分，闪烁体光电二极管和气体探测器由于信号弱只能采用电流积分。闪烁体光电倍增管探测器的工作原理是射线使闪烁体发出可见光，光电倍增管的光阴极将可见光转变为电子，电子被加速打到带正电的倍增电极上释放出更多的电子，经过一系列的倍增电极得到低背景噪声下的高电信号。闪烁光体二极管探测器的工作原理与闪烁体光电倍增管探测器相似，只是用光电二极管代替了光电倍增管的光电极，将可见光转变为电流电压转换器将电流信号放大并转换成电压信号。气体电离探测器是射线入射到充有高压气体的电离室内使气体原子电离，其优点是可以做到很高的排列密度，探测器之间的一致性好。

线性二级管阵列是利用X射线闪烁晶体材料，如单晶的或直接与光电二极管相接触制作而成的射线线阵探测器。单晶体被切成很小的小块，形成图像中离散的像素。线性二极管阵列典型的构成是荧光层，一般由磷组成如钆氧硫化物。这层荧光被涂在光电二极管的单一阵列上，被检测的对象以恒定的速度对准X射线束移动。X射线穿透被检测对象到达荧光屏，产生的大量光子撞击屏幕发射出明亮的可见光线。通过光电二极管将这些光线转换为电子信号，图像处理器将电信号进行数字化，累积的数据线被组合成传统的二维物体的图像，显示在X射线检测机的计算机显示器上。线性二极管阵列技术广泛应用于工业异物检测和公共安全检查等领域。线性二极管阵列技术也正朝着快速扫描的方向发展，由于没有瓶颈问题的制约，使其达到了很高的发展水平。随着可编程器件和逻辑电路的应用，为高性能的探测器的出现创造了必要的条件，针对具体的应用和优化也更加容易。

入射射线只随穿透物体的厚度增加而按指数规律迅速衰减，在实际X射线检测中常常都是宽束射线情况。即到达探测器的射线中不仅有入射射线中未与物质作用，沿着直线方向穿透物质的一次射线，还有与物质相互作用过程中产生的散射线二次射线和散射电子。应用宽束射线时，一次透射射线和散射射线同时到达探测器，到达探测器强度减弱程度取决于物质的衰减系数和射线在物质中穿越的厚度。单能X射线只存在理想状态下，实际应用中的单能X射线往往是窄束连续谱射线。不同能量的射线穿过同样厚度的物体时所受到的衰减并不相同，使连续谱射线的衰减规律变得复杂。如果对连续谱射线的各波长分量分别进行计算将相当复杂，因此在讨论连续谱射线的衰减规律时，常会引入一个等效波长也称为平均波长。采用这个波长对连续谱射线的衰减规律进行近似的分析计算，X射线等效波长穿过一定厚度的物体后，连续谱射线的透射射线等效波长与入射射线相比，将发生硬化现象即等效波长减小平均能量提高。
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