射線照相質量的影響因素

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1、射線照相質量的影響因素射線照相質量的影響因素 3.1 射線照相靈敏度3.1 射線照相靈敏度3.1.1 射線照相靈敏度3.1.1 射線照相靈敏度 評價射線照相最重要的指標是射線照相靈敏度。所謂射線照相靈敏度，從定量方面來說，是指在射線底片上可以觀察到的最小缺陷尺寸或最小細節(jié)尺寸，從定性方面來說，是指發(fā)現(xiàn)和識別細小影象的難易程度。靈敏度有絕對與相對之分，在射線照相底片上所能發(fā)現(xiàn)的沿射線穿透方向上的最小缺陷尺寸稱為絕對靈敏度。此最小缺陷尺寸與射線透照厚度百分比稱為相對靈敏度。象質計作為底片影像質量的監(jiān)測工具，由此得到的靈敏度稱為象質計靈敏度。需要注意的是，底片顯示的象質計最小金屬絲直徑(或孔徑、槽深

2、)，并不等于工件中所能發(fā)現(xiàn)的最小缺陷尺寸。即象質計靈敏度并不等于自然缺陷靈敏度。但象質計靈敏度越高，則表示底片影象的質量水平越高，因而也能間接地定性反映出射線照相對最小自然缺陷檢出能力。對裂紋類方向性很強的平面狀缺陷來說,即使透照底片影像質量很高，黑度、靈敏度、不清晰度均能符合標準要求，有時也有難于檢出甚至檢不出的情況。這是由于射線透照方向與此類缺陷的平面有一定夾角而造成厚度差減小，以至對比度降低的緣故。要提高對此類缺陷的檢出靈敏度，必須很好考慮透照方向及其它有助于提高缺陷顯示清晰度和對比度的措施（如選用適當的膠片、增感屏、透照方式、幾何布置、曝光條件及暗室處理等）。JB4730 標準中規(guī)定采

3、用金屬絲透度計相對靈敏度%100TdSAmin (3.1)式中：S相對靈敏度百分數 dmin底片上可識別的最小線徑 T透照厚度 JB4730 標準中規(guī)定的射線照相靈敏度，是用底片上可以識別的最細金屬絲直徑或線編號表示影象質量。在給定工件厚度時，底片可識別的金屬絲直徑越小，象質指數越大，表示達到的象質水平越高，此時可識別最細金屬絲直徑 dmin或其對應的最大象質計指數 Zmax就稱為象質計的絕對靈敏度。3.1.2 射線照相靈敏度的影響因素3.1.2 射線照相靈敏度的影響因素 射線照相靈敏度是射線底片對比度（小缺陷或細節(jié)與其周圍背景的黑度差），不清晰度（影象輪廓邊緣黑度過渡區(qū)的寬度），顆粒度（影象

4、黑度的不均勻程度）三大要素的綜合結果。射線照相靈敏度的影響因素可歸納為表 3-1。表 3-1 影響射線照相靈敏度的因素射線照相對比度DD=0.434.T/(1+n)射線照相不清晰度 UU=(Ug2+Ui2)1/2主因對比度I/I=.T/(1+n)膠片對比度=D/lgE幾何不清晰度Ug=df.L2/L1固有不清晰度Ui射線照相顆粒度 Gr取決于:a.由缺陷成的透照厚度差T(缺陷高度、形狀透照方向)b.射線的線質(或，KVp,MeV）c.散射比 n=(Is/Ip)取決于：a.膠片類型b.顯影條件（配方、時間、活度、溫度、攪動）c.底 片 黑 度 D（D）取決于：a.焦點尺寸 dfb.焦點至工件表面

5、距離 L1c.工 件 表 面 至 膠片距離 L2取決于：a.射線的線質(或，KVp,MeV）b.增感屏種類c.屏-片貼緊程度d.膠片銀膠比取決于：a.膠片類型 b.射線的線質（或 ，KVp,MeV）c.顯影條件（配方、時間、溫度）3.2 射線底片對比度3.2 射線底片對比度3.2.1 射線底片對比度3.2.1 射線底片對比度把底片某一小區(qū)域和相鄰區(qū)域的黑度差稱為底片對比度，又叫作底片反差。顯然，底片對比度越大，影象越容易被觀察到和識別清楚。因此，為檢出較小的缺陷，獲得較高的靈敏度，就必須設法提高底片對比度。但在提高對比度的同時，也會產生一些不利后果，例如試件能被檢出的厚度范圍（厚度寬容度）減小

6、，底片上的有效評定區(qū)域縮小，曝光時間延長，檢測速度下降，檢測成本增大等。3.2.2 射線底片對比度公式3.2.2 射線底片對比度公式 射線強度差異是底片產生對比度的根本原因，所以把I/I 稱為主因對比度。（如圖 4-3 所示）n1III (4.2)式中I-因試件中存在厚度為T 的缺陷而引起的一次透射射線強度之差（I=Ip-Ip）I-無缺陷處的射線總強度，包括一次透射射線和散射線（I=Ip+Is）；-試件材料的線衰減系數；T-缺陷在射線透照方向上的尺寸；n-散射比，散射線強度與一次透射強度之比（n=Is/Ip）。需要說明的是，公式的導出是從以下三個假設為基本前提：1.試件中缺陷厚度相對于試件厚度

7、來說很?。═T），且缺陷中充滿空氣，其衰減系數忽略不計。2.缺陷的存在不影響到達膠片的散射量（Is=Is）3.缺陷的存在不影響散射比（n=n）在大多數情況下，以上假設引起的誤差極小，Ip Ip因此公式是可以成立的。圖 4-3 主因對比度 D=0.434.T/(1+n)(4.3)此即射線照相對比度公式3.2.3 射線照相對比度的影響因素3.2.3 射線照相對比度的影響因素 射線底片對比度D 是主因對比度I/I 和膠片對比度共同作用的結果，主因對比度是構成底片對比度的根本原因，而膠片對比度可以看作是主因對比度的放大系數（通常這個系數為 36）。1.影響主因對比度的因素影響因素有：厚度差T，衰減系數

8、，散射比 n。T 與缺陷尺寸有關，某些情況下還與透照方向有關。對于試件中具體存在的缺陷，它的幾何尺寸是一定的，但在不同方向上形成的厚度差可能不同,對于具有方向性的面積型缺陷,如裂紋未熔合等,透照方向與T 的關系特別明顯，TTI0I0為提高照相對比度，就必須考慮選擇適當的透照方向或控制一定的透照角度，以求得到較大的T。例如，為檢出坡口未熔合,往往選擇沿坡口透照方向,為保證裂紋的檢出率,就必須控制射線束與工件表面法線的角度不得過大。衰減系數與試件材質和射線能量有關。在試件材質給定的情況下，透照的射線能量越低，線質越軟，值越大，在保證射線穿透力的前提下，選擇能量較低的射線進行照相，是增大對比度的常用

9、方法。減小散射比 n 可以提高對比度，因此透照時就必須采取有效措施控制和屏蔽散射線。2.影響膠片對比度的因素影響因素有：膠片種類、底片黑度、顯影條件。不同類型的膠片具有不同的襯度。通常,非增感膠片的襯度比增感膠片的襯度大。非增感型膠片中不同種類的膠片有時襯度也不一樣，要想提高對比度，可以選擇襯度較大的膠片。膠片襯度隨黑度的增加而增大，為保證對比度，常對底片的最小黑度提出限制，為增大對比度，射線照相底片往往取較大的黑度值。顯影條件的變化可以顯著改變膠片特性曲線的形狀，顯影時間、溫度以及顯影活度都會景響膠片的襯度。3.3 射線底片清晰度3.3 射線底片清晰度 射線底片清晰度是指底片上影像輪廓的明晰

10、程度，通常用其反義術語“不清晰度”（符號 U）表示。在實際工業(yè)射線照相中，造成底片影象不清晰有多種原因，如果排除試件或射源移動、屏一膠片接觸不良等偶然因素，不考慮使用鹽類增感屏熒光散射引起的屏不清晰度，那么構成射線照相不清晰度主要是兩方面因素，即：由于射源有一定尺寸而引起的幾何不清晰度 Ug以及由于電子在膠片乳劑中散射而引起的固有有清晰度 Ui。底片上總的不清晰度 U 是 Ug和 Ui的綜合結果，U 和 Ug、Ui三者之間的關系有多種表達式，目前比較廣泛采用的關系表達式為 U=（Ug2+Ui2）1/2 （4.4）兩者不是簡單算術相加，而是由兩者中較大值決定。3.3.1 幾何不清晰度 U3.3.

11、1 幾何不清晰度 Ug g由于 x 射線管焦點或射線源都有一定尺寸，所以透照工件時，工件表面輪廓或工件中的缺陷在底片上的影象的邊緣會產生一定寬度的半影，這個半影的寬度就是幾何不清晰度 Ug,Ug=df.b/(F-b)(4.5)式中：df-焦點尺寸；F-焦點至膠片距離；b-缺陷至膠片距離。通常技術標準中所規(guī)定的射線照相必須滿足的幾何不清晰度。是指工件中可能產生的最大幾何不清晰度 Ugmax,相當于射線源側面缺陷或射線源側放置的象質計金屬絲所產生的幾何不清晰度。Ugmax=df.L2/(F-L2)=df.L2/L1 (4.6)式中：L1-焦點至工件表面的距離；L2-工件至膠片的距離。由上式可知，幾

12、何不清晰度與焦點尺寸和工件厚度成正比，而與焦點至工件表面的距離成反比。在焦點尺寸和工件厚度給定的情況下，為獲得較小的 Ug值，透照時就需要取較大的焦距 F，但由于射線強度與距離平方成反比，如果要保證底片黑度不變，在增大焦距的同時就必須延長曝光時間或提高管電壓，所以對此要綜合權衡考慮。使用 X 射線照相時，由于透照場中不同位置上的焦點尺寸不同，陰極一側的焦點尺寸較大，因此相應位置上的幾何不清晰度也較大。實際上，由于照相場內光學焦點從陰極到陽極一側都是變化的。因此，即使是縱焊縫（平板）照相，底片上各點的 Ug值也是不同的,而環(huán)焊縫(曲面)照相,由于距離、厚度的變化，故底片上的各點的 Ug值的變化更

13、大，更復雜。3.3.2 固有不清晰度3.3.2 固有不清晰度 在理想的、不存在幾何不清晰度和散射線影響和情況下，物體或缺陷影象輪廓由射線能量、膠片和增感屏粒度等因素引起的模糊程度，稱“固有不清晰度”，用“Ui”表示。固有不清晰度大小就是散射電子在膠片乳劑層中作用的平均距離。假定不存在幾何不清晰度 Ug也不存在散射線 Is，則底片上的影像邊緣附近出現(xiàn)的兩個黑度（a）和(b)之間的過渡區(qū)域，就是固有不清晰度 Ui。固有不清晰度主要取決于射線的能量，Ui 隨射線能量的提高而連續(xù)遞增，在低能區(qū)，Ui 增大速率較慢，但在高能區(qū)，Ui增大較快。在中低能量射線照相中，使用鉛增感屏的底片比不使用鉛增感屏的底片的固有不清晰度有所增大；隨著鉛增感屏厚度的變化，固有不清晰度也將有所改變；在射線和高能 x 射線照相中，使用銅、鉭、鎢制作的增感屏可以得到比鉛屏更小的固不清晰度；在使用增感屏時，如果屏與膠片貼合得不緊，留有間隙，將使固有不清晰度明顯增大。