基于胶片密度的X射线透照强度分布
射线照相检测技术中,底片黑度是一个重要参数。影响射线照相检测灵敏度的关键参数,如对比度、清晰度、颗粒度、最小可见对比度等都是以黑度为基 本物理量来定义的[1]。射线照相有效辐射场的黑度分布决定了缺陷的可检出性。从射线检测的原理可知,一定强度的射线穿过工件后,存在缺陷与无缺陷处对应 的底片黑度是不一样的,这个黑度差( 即对比度) 越大,缺陷越易检出[2]。只有较均匀的背景黑度分布,才能使缺陷黑度差更明显,才不会漏检。因此,研究辐射场的黑度分布及影响因素,从而进行控制,对射 线照相检测具有重要意义。
1 黑度分布曲线及影响因素
由黑度分布公式可以知道,黑度的分布会受焦距、管电压、管电流、透照厚度的影响。对于 1 台射线机来说,比例系数和靶物质原子系数是固定的。由
可知,随着管电压的提高、焦距的减小、管电流( 曝光量) 的增大、透照厚度的减小,有效辐射场中的黑度值将增大,但分布曲线的形状和变化趋势则不变,仍服从指数规律[3]。为了不失一般性,绘制相对黑度分布曲线 可更直接地看出这种变化规律[4]。假设V0= 150 kV、F0= 1 000 mm、i0= 10 A、t0= 3 in 条件下的底片黑度为 D0,并以此作为计算相对黑度的基准黑度,分别绘制改变管电压、管电流、焦距、透照厚度的相对黑度分布 D/D0曲线,如图1 ~ 4 所示( 由于辐射场的对称性,图中只绘制 θ 在 0° ~ 20° 的曲线) 。在绘制分布曲线时,不同管电压的射线衰减系数可以查表获得[5]。从曲线图中可获得有效辐射场中的黑度分布变化曲线及透照参数对其的影响。
由图 1 ~ 4 中曲线的变化趋势可知,角度越大,相对黑度越小,电压增大、电流增大、焦距减小或透照厚度减小,都会使相对黑度值增大,DV/ D0增大,黑度分布变得越不均匀[6]。因此,实验时电压不能太大,否则会影响黑度分布的均匀性。
2 实验验证
本实验主要是为了验证改变管电压、焦距、管电流对有效辐射场黑度分布的影响。使用的射线机是 X2515 型,胶片类型为柯达 AA400,选取的胶片长 280 × 40 mm,1 000 mm 焦距时辐射场的半长度约为 364 mm,胶片基本上可以覆盖,工件为钢板[7]。分别改变管电压、管电流、焦距、透照厚度对工件进行透照,所得黑度分布曲线图如图 5 ~8 所示。
3 结束语
从辐射场均匀性角度来讲,进行透照参数的选择时,在能够保证底片质量符合标准的情况下,应尽量选择较低的透照电压、较大的焦距和较小的曝光量, 此时将获得比较好的底片图像质量。通过加滤板对散射线进行控制,也可获得比较均匀的辐射场。辐射场的黑度分布具有非均匀性,尤其是高能射线检测时,由于高 管电压或高能量,黑度分布曲线变得更陡,均匀性将变差。因此,对高能射线检测,应设计补偿块对辐射场黑度进行均化处理。
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