射线照相质量的影响因素

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1、射线照相质量的影响因素射线照相质量的影响因素 3.1 射线照相灵敏度3.1 射线照相灵敏度3.1.1 射线照相灵敏度3.1.1 射线照相灵敏度 评价射线照相最重要的指标是射线照相灵敏度。所谓射线照相灵敏度，从定量方面来说，是指在射线底片上可以观察到的最小缺陷尺寸或最小细节尺寸，从定性方面来说，是指发现和识别细小影象的难易程度。灵敏度有绝对与相对之分，在射线照相底片上所能发现的沿射线穿透方向上的最小缺陷尺寸称为绝对灵敏度。此最小缺陷尺寸与射线透照厚度百分比称为相对灵敏度。象质计作为底片影像质量的监测工具，由此得到的灵敏度称为象质计灵敏度。需要注意的是，底片显示的象质计最小金属丝直径(或孔径、槽深

2、)，并不等于工件中所能发现的最小缺陷尺寸。即象质计灵敏度并不等于自然缺陷灵敏度。但象质计灵敏度越高，则表示底片影象的质量水平越高，因而也能间接地定性反映出射线照相对最小自然缺陷检出能力。对裂纹类方向性很强的平面状缺陷来说,即使透照底片影像质量很高，黑度、灵敏度、不清晰度均能符合标准要求，有时也有难于检出甚至检不出的情况。这是由于射线透照方向与此类缺陷的平面有一定夹角而造成厚度差减小，以至对比度降低的缘故。要提高对此类缺陷的检出灵敏度，必须很好考虑透照方向及其它有助于提高缺陷显示清晰度和对比度的措施（如选用适当的胶片、增感屏、透照方式、几何布置、曝光条件及暗室处理等）。JB4730 标准中规定采

3、用金属丝透度计相对灵敏度%100TdSAmin (3.1)式中：S相对灵敏度百分数 dmin底片上可识别的最小线径 T透照厚度 JB4730 标准中规定的射线照相灵敏度，是用底片上可以识别的最细金属丝直径或线编号表示影象质量。在给定工件厚度时，底片可识别的金属丝直径越小，象质指数越大，表示达到的象质水平越高，此时可识别最细金属丝直径 dmin或其对应的最大象质计指数 Zmax就称为象质计的绝对灵敏度。3.1.2 射线照相灵敏度的影响因素3.1.2 射线照相灵敏度的影响因素 射线照相灵敏度是射线底片对比度（小缺陷或细节与其周围背景的黑度差），不清晰度（影象轮廓边缘黑度过渡区的宽度），颗粒度（影象

4、黑度的不均匀程度）三大要素的综合结果。射线照相灵敏度的影响因素可归纳为表 3-1。表 3-1 影响射线照相灵敏度的因素射线照相对比度DD=0.434.T/(1+n)射线照相不清晰度 UU=(Ug2+Ui2)1/2主因对比度I/I=.T/(1+n)胶片对比度=D/lgE几何不清晰度Ug=df.L2/L1固有不清晰度Ui射线照相颗粒度 Gr取决于:a.由缺陷成的透照厚度差T(缺陷高度、形状透照方向)b.射线的线质(或，KVp,MeV）c.散射比 n=(Is/Ip)取决于：a.胶片类型b.显影条件（配方、时间、活度、温度、搅动）c.底 片 黑 度 D（D）取决于：a.焦点尺寸 dfb.焦点至工件表面

5、距离 L1c.工 件 表 面 至 胶片距离 L2取决于：a.射线的线质(或，KVp,MeV）b.增感屏种类c.屏-片贴紧程度d.胶片银胶比取决于：a.胶片类型 b.射线的线质（或 ，KVp,MeV）c.显影条件（配方、时间、温度）3.2 射线底片对比度3.2 射线底片对比度3.2.1 射线底片对比度3.2.1 射线底片对比度把底片某一小区域和相邻区域的黑度差称为底片对比度，又叫作底片反差。显然，底片对比度越大，影象越容易被观察到和识别清楚。因此，为检出较小的缺陷，获得较高的灵敏度，就必须设法提高底片对比度。但在提高对比度的同时，也会产生一些不利后果，例如试件能被检出的厚度范围（厚度宽容度）减小

6、，底片上的有效评定区域缩小，曝光时间延长，检测速度下降，检测成本增大等。3.2.2 射线底片对比度公式3.2.2 射线底片对比度公式 射线强度差异是底片产生对比度的根本原因，所以把I/I 称为主因对比度。（如图 4-3 所示）n1III (4.2)式中I-因试件中存在厚度为T 的缺陷而引起的一次透射射线强度之差（I=Ip-Ip）I-无缺陷处的射线总强度，包括一次透射射线和散射线（I=Ip+Is）；-试件材料的线衰减系数；T-缺陷在射线透照方向上的尺寸；n-散射比，散射线强度与一次透射强度之比（n=Is/Ip）。需要说明的是，公式的导出是从以下三个假设为基本前提：1.试件中缺陷厚度相对于试件厚度

7、来说很小（TT），且缺陷中充满空气，其衰减系数忽略不计。2.缺陷的存在不影响到达胶片的散射量（Is=Is）3.缺陷的存在不影响散射比（n=n）在大多数情况下，以上假设引起的误差极小，Ip Ip因此公式是可以成立的。图 4-3 主因对比度 D=0.434.T/(1+n)(4.3)此即射线照相对比度公式3.2.3 射线照相对比度的影响因素3.2.3 射线照相对比度的影响因素 射线底片对比度D 是主因对比度I/I 和胶片对比度共同作用的结果，主因对比度是构成底片对比度的根本原因，而胶片对比度可以看作是主因对比度的放大系数（通常这个系数为 36）。1.影响主因对比度的因素影响因素有：厚度差T，衰减系数

8、，散射比 n。T 与缺陷尺寸有关，某些情况下还与透照方向有关。对于试件中具体存在的缺陷，它的几何尺寸是一定的，但在不同方向上形成的厚度差可能不同,对于具有方向性的面积型缺陷,如裂纹未熔合等,透照方向与T 的关系特别明显，TTI0I0为提高照相对比度，就必须考虑选择适当的透照方向或控制一定的透照角度，以求得到较大的T。例如，为检出坡口未熔合,往往选择沿坡口透照方向,为保证裂纹的检出率,就必须控制射线束与工件表面法线的角度不得过大。衰减系数与试件材质和射线能量有关。在试件材质给定的情况下，透照的射线能量越低，线质越软，值越大，在保证射线穿透力的前提下，选择能量较低的射线进行照相，是增大对比度的常用

9、方法。减小散射比 n 可以提高对比度，因此透照时就必须采取有效措施控制和屏蔽散射线。2.影响胶片对比度的因素影响因素有：胶片种类、底片黑度、显影条件。不同类型的胶片具有不同的衬度。通常,非增感胶片的衬度比增感胶片的衬度大。非增感型胶片中不同种类的胶片有时衬度也不一样，要想提高对比度，可以选择衬度较大的胶片。胶片衬度随黑度的增加而增大，为保证对比度，常对底片的最小黑度提出限制，为增大对比度，射线照相底片往往取较大的黑度值。显影条件的变化可以显著改变胶片特性曲线的形状，显影时间、温度以及显影活度都会景响胶片的衬度。3.3 射线底片清晰度3.3 射线底片清晰度 射线底片清晰度是指底片上影像轮廓的明晰

10、程度，通常用其反义术语“不清晰度”（符号 U）表示。在实际工业射线照相中，造成底片影象不清晰有多种原因，如果排除试件或射源移动、屏一胶片接触不良等偶然因素，不考虑使用盐类增感屏荧光散射引起的屏不清晰度，那么构成射线照相不清晰度主要是两方面因素，即：由于射源有一定尺寸而引起的几何不清晰度 Ug以及由于电子在胶片乳剂中散射而引起的固有有清晰度 Ui。底片上总的不清晰度 U 是 Ug和 Ui的综合结果，U 和 Ug、Ui三者之间的关系有多种表达式，目前比较广泛采用的关系表达式为 U=（Ug2+Ui2）1/2 （4.4）两者不是简单算术相加，而是由两者中较大值决定。3.3.1 几何不清晰度 U3.3.

11、1 几何不清晰度 Ug g由于 x 射线管焦点或射线源都有一定尺寸，所以透照工件时，工件表面轮廓或工件中的缺陷在底片上的影象的边缘会产生一定宽度的半影，这个半影的宽度就是几何不清晰度 Ug,Ug=df.b/(F-b)(4.5)式中：df-焦点尺寸；F-焦点至胶片距离；b-缺陷至胶片距离。通常技术标准中所规定的射线照相必须满足的几何不清晰度。是指工件中可能产生的最大几何不清晰度 Ugmax,相当于射线源侧面缺陷或射线源侧放置的象质计金属丝所产生的几何不清晰度。Ugmax=df.L2/(F-L2)=df.L2/L1 (4.6)式中：L1-焦点至工件表面的距离；L2-工件至胶片的距离。由上式可知，几

12、何不清晰度与焦点尺寸和工件厚度成正比，而与焦点至工件表面的距离成反比。在焦点尺寸和工件厚度给定的情况下，为获得较小的 Ug值，透照时就需要取较大的焦距 F，但由于射线强度与距离平方成反比，如果要保证底片黑度不变，在增大焦距的同时就必须延长曝光时间或提高管电压，所以对此要综合权衡考虑。使用 X 射线照相时，由于透照场中不同位置上的焦点尺寸不同，阴极一侧的焦点尺寸较大，因此相应位置上的几何不清晰度也较大。实际上，由于照相场内光学焦点从阴极到阳极一侧都是变化的。因此，即使是纵焊缝（平板）照相，底片上各点的 Ug值也是不同的,而环焊缝(曲面)照相,由于距离、厚度的变化，故底片上的各点的 Ug值的变化更

13、大，更复杂。3.3.2 固有不清晰度3.3.2 固有不清晰度 在理想的、不存在几何不清晰度和散射线影响和情况下，物体或缺陷影象轮廓由射线能量、胶片和增感屏粒度等因素引起的模糊程度，称“固有不清晰度”，用“Ui”表示。固有不清晰度大小就是散射电子在胶片乳剂层中作用的平均距离。假定不存在几何不清晰度 Ug也不存在散射线 Is，则底片上的影像边缘附近出现的两个黑度（a）和(b)之间的过渡区域，就是固有不清晰度 Ui。固有不清晰度主要取决于射线的能量，Ui 随射线能量的提高而连续递增，在低能区，Ui 增大速率较慢，但在高能区，Ui增大较快。在中低能量射线照相中，使用铅增感屏的底片比不使用铅增感屏的底片的固有不清晰度有所增大；随着铅增感屏厚度的变化，固有不清晰度也将有所改变；在射线和高能 x 射线照相中，使用铜、钽、钨制作的增感屏可以得到比铅屏更小的固不清晰度；在使用增感屏时，如果屏与胶片贴合得不紧，留有间隙，将使固有不清晰度明显增大。