射線(xiàn)照相質(zhì)量的影響因素

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1、射線(xiàn)照相質(zhì)量的影響因素射線(xiàn)照相質(zhì)量的影響因素 3.1 射線(xiàn)照相靈敏度3.1 射線(xiàn)照相靈敏度3.1.1 射線(xiàn)照相靈敏度3.1.1 射線(xiàn)照相靈敏度 評(píng)價(jià)射線(xiàn)照相最重要的指標(biāo)是射線(xiàn)照相靈敏度。所謂射線(xiàn)照相靈敏度，從定量方面來(lái)說(shuō)，是指在射線(xiàn)底片上可以觀察到的最小缺陷尺寸或最小細(xì)節(jié)尺寸，從定性方面來(lái)說(shuō)，是指發(fā)現(xiàn)和識(shí)別細(xì)小影象的難易程度。靈敏度有絕對(duì)與相對(duì)之分，在射線(xiàn)照相底片上所能發(fā)現(xiàn)的沿射線(xiàn)穿透方向上的最小缺陷尺寸稱(chēng)為絕對(duì)靈敏度。此最小缺陷尺寸與射線(xiàn)透照厚度百分比稱(chēng)為相對(duì)靈敏度。象質(zhì)計(jì)作為底片影像質(zhì)量的監(jiān)測(cè)工具，由此得到的靈敏度稱(chēng)為象質(zhì)計(jì)靈敏度。需要注意的是，底片顯示的象質(zhì)計(jì)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(zhì)計(jì)靈敏度并不等于自然缺陷靈敏度。但象質(zhì)計(jì)靈敏度越高，則表示底片影象的質(zhì)量水平越高，因而也能間接地定性反映出射線(xiàn)照相對(duì)最小自然缺陷檢出能力。對(duì)裂紋類(lèi)方向性很強(qiáng)的平面狀缺陷來(lái)說(shuō),即使透照底片影像質(zhì)量很高，黑度、靈敏度、不清晰度均能符合標(biāo)準(zhǔn)要求，有時(shí)也有難于檢出甚至檢不出的情況。這是由于射線(xiàn)透照方向與此類(lèi)缺陷的平面有一定夾角而造成厚度差減小，以至對(duì)比度降低的緣故。要提高對(duì)此類(lèi)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(duì)比度的措施（如選用適當(dāng)?shù)哪z片、增感屏、透照方式、幾何布置、曝光條件及暗室處理等）。JB4730 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定采

3、用金屬絲透度計(jì)相對(duì)靈敏度%100TdSAmin (3.1)式中：S相對(duì)靈敏度百分?jǐn)?shù) dmin底片上可識(shí)別的最小線(xiàn)徑 T透照厚度 JB4730 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的射線(xiàn)照相靈敏度，是用底片上可以識(shí)別的最細(xì)金屬絲直徑或線(xiàn)編號(hào)表示影象質(zhì)量。在給定工件厚度時(shí)，底片可識(shí)別的金屬絲直徑越小，象質(zhì)指數(shù)越大，表示達(dá)到的象質(zhì)水平越高，此時(shí)可識(shí)別最細(xì)金屬絲直徑 dmin或其對(duì)應(yīng)的最大象質(zhì)計(jì)指數(shù) Zmax就稱(chēng)為象質(zhì)計(jì)的絕對(duì)靈敏度。3.1.2 射線(xiàn)照相靈敏度的影響因素3.1.2 射線(xiàn)照相靈敏度的影響因素 射線(xiàn)照相靈敏度是射線(xiàn)底片對(duì)比度（小缺陷或細(xì)節(jié)與其周?chē)尘暗暮诙炔睿?，不清晰度（影象輪廓邊緣黑度過(guò)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(jié)果。射線(xiàn)照相靈敏度的影響因素可歸納為表 3-1。表 3-1 影響射線(xiàn)照相靈敏度的因素射線(xiàn)照相對(duì)比度DD=0.434.T/(1+n)射線(xiàn)照相不清晰度 UU=(Ug2+Ui2)1/2主因?qū)Ρ榷菼/I=.T/(1+n)膠片對(duì)比度=D/lgE幾何不清晰度Ug=df.L2/L1固有不清晰度Ui射線(xiàn)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(xiàn)的線(xiàn)質(zhì)(或，KVp,MeV）c.散射比 n=(Is/Ip)取決于：a.膠片類(lèi)型b.顯影條件（配方、時(shí)間、活度、溫度、攪動(dòng)）c.底 片 黑 度 D（D）取決于：a.焦點(diǎn)尺寸 dfb.焦點(diǎn)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(xiàn)的線(xiàn)質(zhì)(或，KVp,MeV）b.增感屏種類(lèi)c.屏-片貼緊程度d.膠片銀膠比取決于：a.膠片類(lèi)型 b.射線(xiàn)的線(xiàn)質(zhì)（或 ，KVp,MeV）c.顯影條件（配方、時(shí)間、溫度）3.2 射線(xiàn)底片對(duì)比度3.2 射線(xiàn)底片對(duì)比度3.2.1 射線(xiàn)底片對(duì)比度3.2.1 射線(xiàn)底片對(duì)比度把底片某一小區(qū)域和相鄰區(qū)域的黑度差稱(chēng)為底片對(duì)比度，又叫作底片反差。顯然，底片對(duì)比度越大，影象越容易被觀察到和識(shí)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(shè)法提高底片對(duì)比度。但在提高對(duì)比度的同時(shí)，也會(huì)產(chǎn)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(píng)定區(qū)域縮小，曝光時(shí)間延長(zhǎng)，檢測(cè)速度下降，檢測(cè)成本增大等。3.2.2 射線(xiàn)底片對(duì)比度公式3.2.2 射線(xiàn)底片對(duì)比度公式 射線(xiàn)強(qiáng)度差異是底片產(chǎn)生對(duì)比度的根本原因，所以把I/I 稱(chēng)為主因?qū)Ρ榷?。（如圖 4-3 所示）n1III (4.2)式中I-因試件中存在厚度為T(mén) 的缺陷而引起的一次透射射線(xiàn)強(qiáng)度之差（I=Ip-Ip）I-無(wú)缺陷處的射線(xiàn)總強(qiáng)度，包括一次透射射線(xiàn)和散射線(xiàn)（I=Ip+Is）；-試件材料的線(xiàn)衰減系數(shù)；T-缺陷在射線(xiàn)透照方向上的尺寸；n-散射比，散射線(xiàn)強(qiáng)度與一次透射強(qiáng)度之比（n=Is/Ip）。需要說(shuō)明的是，公式的導(dǎo)出是從以下三個(gè)假設(shè)為基本前提：1.試件中缺陷厚度相對(duì)于試件厚度

7、來(lái)說(shuō)很?。═T），且缺陷中充滿(mǎn)空氣，其衰減系數(shù)忽略不計(jì)。2.缺陷的存在不影響到達(dá)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(shù)情況下，以上假設(shè)引起的誤差極小，Ip Ip因此公式是可以成立的。圖 4-3 主因?qū)Ρ榷?D=0.434.T/(1+n)(4.3)此即射線(xiàn)照相對(duì)比度公式3.2.3 射線(xiàn)照相對(duì)比度的影響因素3.2.3 射線(xiàn)照相對(duì)比度的影響因素 射線(xiàn)底片對(duì)比度D 是主因?qū)Ρ榷菼/I 和膠片對(duì)比度共同作用的結(jié)果，主因?qū)Ρ榷仁菢?gòu)成底片對(duì)比度的根本原因，而膠片對(duì)比度可以看作是主因?qū)Ρ榷鹊姆糯笙禂?shù)（通常這個(gè)系數(shù)為 36）。1.影響主因?qū)Ρ榷鹊囊蛩赜绊懸蛩赜校汉穸炔頣，衰減系數(shù)

8、，散射比 n。T 與缺陷尺寸有關(guān)，某些情況下還與透照方向有關(guān)。對(duì)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(duì)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(guān)系特別明顯，TTI0I0為提高照相對(duì)比度，就必須考慮選擇適當(dāng)?shù)耐刚辗较蚧蚩刂埔欢ǖ耐刚战嵌?，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(xiàn)束與工件表面法線(xiàn)的角度不得過(guò)大。衰減系數(shù)與試件材質(zhì)和射線(xiàn)能量有關(guān)。在試件材質(zhì)給定的情況下，透照的射線(xiàn)能量越低，線(xiàn)質(zhì)越軟，值越大，在保證射線(xiàn)穿透力的前提下，選擇能量較低的射線(xiàn)進(jìn)行照相，是增大對(duì)比度的常用

9、方法。減小散射比 n 可以提高對(duì)比度，因此透照時(shí)就必須采取有效措施控制和屏蔽散射線(xiàn)。2.影響膠片對(duì)比度的因素影響因素有：膠片種類(lèi)、底片黑度、顯影條件。不同類(lèi)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(lèi)的膠片有時(shí)襯度也不一樣，要想提高對(duì)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(duì)比度，常對(duì)底片的最小黑度提出限制，為增大對(duì)比度，射線(xiàn)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(xiàn)的形狀，顯影時(shí)間、溫度以及顯影活度都會(huì)景響膠片的襯度。3.3 射線(xiàn)底片清晰度3.3 射線(xiàn)底片清晰度 射線(xiàn)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(shù)語(yǔ)“不清晰度”（符號(hào) U）表示。在實(shí)際工業(yè)射線(xiàn)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(dòng)、屏一膠片接觸不良等偶然因素，不考慮使用鹽類(lèi)增感屏熒光散射引起的屏不清晰度，那么構(gòu)成射線(xiàn)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(jié)果，U 和 Ug、Ui三者之間的關(guān)系有多種表達(dá)式，目前比較廣泛采用的關(guān)系表達(dá)式為 U=（Ug2+Ui2）1/2 （4.4）兩者不是簡(jiǎn)單算術(shù)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(xiàn)管焦點(diǎn)或射線(xiàn)源都有一定尺寸，所以透照工件時(shí)，工件表面輪廓或工件中的缺陷在底片上的影象的邊緣會(huì)產(chǎn)生一定寬度的半影，這個(gè)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(diǎn)尺寸；F-焦點(diǎn)至膠片距離；b-缺陷至膠片距離。通常技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的射線(xiàn)照相必須滿(mǎn)足的幾何不清晰度。是指工件中可能產(chǎn)生的最大幾何不清晰度 Ugmax,相當(dāng)于射線(xiàn)源側(cè)面缺陷或射線(xiàn)源側(cè)放置的象質(zhì)計(jì)金屬絲所產(chǎn)生的幾何不清晰度。Ugmax=df.L2/(F-L2)=df.L2/L1 (4.6)式中：L1-焦點(diǎn)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(diǎn)尺寸和工件厚度成正比，而與焦點(diǎn)至工件表面的距離成反比。在焦點(diǎn)尺寸和工件厚度給定的情況下，為獲得較小的 Ug值，透照時(shí)就需要取較大的焦距 F，但由于射線(xiàn)強(qiáng)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(shí)就必須延長(zhǎng)曝光時(shí)間或提高管電壓，所以對(duì)此要綜合權(quán)衡考慮。使用 X 射線(xiàn)照相時(shí)，由于透照?qǐng)鲋胁煌恢蒙系慕裹c(diǎn)尺寸不同，陰極一側(cè)的焦點(diǎn)尺寸較大，因此相應(yīng)位置上的幾何不清晰度也較大。實(shí)際上，由于照相場(chǎng)內(nèi)光學(xué)焦點(diǎn)從陰極到陽(yáng)極一側(cè)都是變化的。因此，即使是縱焊縫（平板）照相，底片上各點(diǎn)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(diǎn)的 Ug值的變化更

13、大，更復(fù)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(xiàn)影響和情況下，物體或缺陷影象輪廓由射線(xiàn)能量、膠片和增感屏粒度等因素引起的模糊程度，稱(chēng)“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(xiàn) Is，則底片上的影像邊緣附近出現(xiàn)的兩個(gè)黑度（a）和(b)之間的過(guò)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(xiàn)的能量，Ui 隨射線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)和高能 x 射線(xiàn)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?xí)r，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。