影響射線照相質(zhì)量的因素分析

馮武強

（廣西特種設(shè)備檢驗研究院河池分院（河池市特種設(shè)備檢驗所），廣西 河池 547000）

射線照相檢測是電站鍋爐金屬焊縫最常用的無損檢測方法之一，而射線照相的底片質(zhì)量好壞會直接影響到評片人員對焊縫缺陷的評定。因此，要想準(zhǔn)確評定出焊縫的好壞，射線底片質(zhì)量尤為重要。

射線照相檢測是指使用X射線，γ射線等或其他射線穿透物質(zhì)后并按一定規(guī)律衰減，在穿透物質(zhì)過程中會與物質(zhì)發(fā)生復(fù)雜的物理和化學(xué)作用。而射線強度在工件內(nèi)密度變化區(qū)域（即有缺陷和無缺陷區(qū)域）內(nèi)被不同程度的吸收，放置在工件背面的膠片能記錄透射射線強度的差異，經(jīng)暗室處理后可以得到有可見黑度差的圖像，以供評定人員分析。

射線檢測對焊接缺陷的尺寸和性質(zhì)判定直觀，準(zhǔn)確可靠，可以明顯的顯示缺陷的形狀，數(shù)量平面位置和尺寸的大小，且其底片可以長久的保存。以便后續(xù)的比對檢查，因此，它被廣泛應(yīng)用于工業(yè)檢測，尤其是電站鍋爐金屬焊縫的檢測。但也有其缺點，那就是檢測成本較高，且射線對人體有傷害，尤其對探傷人員有一定的危害。因此，在使用射線照相過程中一定要把握好底片質(zhì)量，最好是一次性就能拍出合格的底片。否則底片質(zhì)量不合格，還得重新拍照，這樣，就大大的浪費人力，物力，財力等更進一步加大了檢測成本費。而這種射線照相檢測技術(shù)受許多相關(guān)變量的影響，檢測缺陷的靈敏度變化范圍很大。只有正確理解并控制好這些變量，才能拍出清晰的優(yōu)質(zhì)射線照片。為此，射線照相過程中一定要嚴(yán)格把握各個參數(shù)。本文對影響射線照相質(zhì)量的各種因素作了簡要的分析。

一、射線照相靈敏度S

評價射線照相質(zhì)量最重要的一個指標(biāo)就是射線照相靈敏度，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(xì)節(jié)尺寸，從定性方面來說，是指發(fā)現(xiàn)和識別細(xì)小影象的難易程度。射線照相靈敏度S是射線照相對比度ΔD，不清晰度U和膠片顆粒度Gr三大因素綜合作用的結(jié)果，對比度反應(yīng)細(xì)節(jié)與背景的黑度差，不清晰度反應(yīng)黑度變化區(qū)域的寬度，膠片顆粒度決定膠片能夠記錄的最小的細(xì)節(jié)尺寸，反應(yīng)背景黑度變化的隨機性[1]。

二、射線照相對比度ΔD

射線透過工件不同厚度或不同密度部分后所產(chǎn)生的不同強度,在射線底片上表現(xiàn)為不同的影象黑度一個區(qū)域與另一個區(qū)域的黑度差就構(gòu)成射線底片對比度，影象中的任何陰影或細(xì)節(jié)即通過與周圍結(jié)構(gòu)的背景反差得以觀察。在適當(dāng)范圍內(nèi)，增大對比度，則各種細(xì)節(jié)顯示越清晰，影象更易于辯認(rèn)，射線照相對比度可用公式表示為：，式中：

ΔD射線照相對比度；

G是膠片對比度；

μ是衰減系數(shù)；

ΔT工件后度差；

n是散射比，即散射線強度與透射線強度之比Is/Ip；

公式中μΔT/（1+n）成為主因?qū)Ρ榷?，因此射線對比度是由主因?qū)Ρ榷群湍z片對比度綜合作用的結(jié)果，主因?qū)Ρ榷仁菢?gòu)成底片對比度的根本原因。而膠片對比度可以看作是主因?qū)Ρ榷鹊姆糯笙禂?shù)，主因?qū)Ρ榷热Q于透過工件后射線強度變化而此強度變化首先取決于工件的厚度差或密度差，其次是射線的質(zhì)和散射比[1,3]。

射線的質(zhì)即透照所使用的射線能量（Kp）。對于一定厚度的試件，如果kp值過低沒有足夠的射線能量照射膠片曝光不足。Kp升高而到達一定值時膠片會在恰當(dāng)時間內(nèi)曝光，用更高的Kp值可以縮短曝光時間，且衰減系數(shù)μ隨Kp值得升高而減小，所以對比度減小了，靈敏度降低了，所以保證穿透力的前提下選低能量射線照射。

散射比隨射線能量，射線濾扳，試件厚度及其幾何形狀而變。散射線會使射線底片增大灰霧黑度會降低對比度和清晰度所以控制散射線是提高射線照相靈敏度的一個極為重要的方面常用的方法有：采用鉛箔增感屏，因其在爆光時能大量吸收散射線，通常在暗袋背面還附一塊后防護鉛板以吸收背散射線；在X射線管窗口處放上一塊簡單的金屬濾片，將那些穿透力小的X射線吸收掉，使線質(zhì)均化；對透照厚度差大的工件還能消除其薄的部分的過爆光；采用鉛光闌和鉛罩將射線照射場限制在盡可能小的范圍內(nèi)；透照時應(yīng)盡量使暗袋緊貼工件減少前方側(cè)向散射線影響。

膠片梯度取決于膠片的類型，顯影條件、底片黑度。隨底片黑度增高，膠片梯度增大，對比度也增加，而在高黑度范圍內(nèi)，最小可見對比度ΔDmin也會隨黑度增高而增大，同時受到觀片燈亮度的限制，底片黑度不能過高。底片黑度一般應(yīng)控制在1.2～3.5范圍內(nèi)。對透照厚度差大的工件和檢查要求高的重要工件常采用雙膠片法，因為雙膠片疊合后觀察使膠片梯度值提高一倍[2]。

三、不清晰度

不清晰度U是用來評價底片上影象輪廓的明銳程度，影響不清晰度的因素有兩個：幾何不清晰度Ug和固有不清晰度Ui。

由于X射線管焦點或γ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(chǎn)生一定寬度的半影，這個半影的寬度就是幾何不清晰度Ugg 幾何不清晰度公式表示為：式中，

df為焦點尺寸；

F 為焦點至膠片的距離；

b為缺陷至膠片的距離；

由此可見，射線透照時選用焦點尺寸較小的射線源，增大透照焦距F，減少距離b將有利于減小幾何不清晰度值。實際探傷中，膠片應(yīng)盡量緊貼工件表面。最小透照焦距應(yīng)滿足幾何不清晰度Ug值要求。

固有不清晰度是由于照射到膠片上的射線在乳劑層中激發(fā)出的電子的散射而產(chǎn)生的。它取決于膠片類型，增感屏類型，射線的質(zhì)。當(dāng)射線能量低于400 時，固有不清晰度Ui遠(yuǎn)小于幾何不清晰度，當(dāng)采用高能量x射線和放射源射線時，固有不清晰度Ui成為重要素。射線能量在100—400kV范圍內(nèi)，表達固有不清晰度的經(jīng)驗公式為：

Ui=0.0013（kV）0.79。

總的不清晰度是由幾何不清晰度和固有不清晰度的綜合結(jié)果，但不是簡單的算術(shù)相加，而是由兩者較大值決定的。目前，描述U和Ug，Ui比較廣泛采用的關(guān)系為： [2,3]。

四、顆粒度

均勻曝光的射線底片上，影象黑度分布不均的視覺印象稱為顆粒性。測光密度計在底片上測出的黑度漲落的客觀量值即為顆粒度。在影響照相靈敏度三大因素中顆粒度是基礎(chǔ)。影響膠片顆粒度的因素有：膠片上原始AgBr粒度、射線能量、顯影配方、活度、溫度。GB/T19384.1-2003根據(jù)膠片顆粒粗細(xì)等將膠片分為四類，即T1，T2，T3和T4類，T1為最高類別的膠片，T4為最低類別的膠片，如果檢查重要工件或需提高射線透照底片質(zhì)量，應(yīng)選用較高類別膠片，如需縮短曝光時同，則可選用粗粒膠片。

五、結(jié)論

綜上所述，影響射線照相底片質(zhì)量的因素較多，在滿足各參數(shù)要求的前提下，工作中應(yīng)該盡可能減低成本一次性拍出合格優(yōu)質(zhì)的清晰底片，為此需要做到以下幾點：

1.對于一些面積型缺陷，如裂紋，未容等透照方向與ΔT關(guān)系比較明顯，為了提高對比度就需要考慮選擇適當(dāng)?shù)姆较蚧蚩刂埔欢ǖ耐刚战嵌?。在保證穿透力的前提下，應(yīng)盡量選用較低能量的射線透照，以增大對比度。同時，在拍片時候還應(yīng)該采取相關(guān)有效措施來控制和屏蔽散射線。

2.由于幾何不清晰度與焦點尺寸，和透照焦距，及工件本身厚度有關(guān)系，為了減小幾何不清晰度可以采取焦點尺寸較小的射線源，同時適當(dāng)?shù)脑龃蠼咕唷?/p>

3.對于一些要求較高的工件，可以采用鉛箔增感屏和高類別的膠片進行拍照，以確保達到相關(guān)技術(shù)要求。