射线透照工艺文档格式.docx

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我们把底片上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，影像就越容易被观察和识别。

因此，为检出较小的缺陷，获得较高灵敏度，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，例如透照厚度宽容度（规定条件下，标准允许的黑度范围内，射线底片所能充分记录的厚度范围）减小，底片上有效评定区缩小，曝光时间延长，检测速度下降，检测成本增大等。

1.射线照相对比度公式的推导

在第1章中，我们推导过主因对比度公式：

式中：

——因试件中存在厚度为

的缺陷而引起的一次透射射线强度之差（

）；

——无缺陷处的射线总强度，包括一次透射射线和散射线（

——试件材料的线衰减系数；

——缺陷在射线透照方向上的尺寸；

——散射比，散射线强度与一次透射射线强度之比（

）。

注意，公式的导出有以下三个假设：

①试件中缺陷厚度

相对于试件厚度

来说很小（即

），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线量（即通过有缺陷部位到达胶片的散射线量

=通过无缺陷部位到达胶片的散射线量

）

③缺陷的存在不影响散射比（即通过有缺陷部位的散射比

=通过无缺陷部位的散射线比

在大多数情况下，以上假设引起的误差极小，因此公式是可以成立的。

在2章中，我们给出了胶片对比度公式：

该式可改写为：

由近似公式

，得

将主因对比度公式

代入得

（3-1）

此即射线照相对比度公式。

2.射线照相对比度的影响因素

由式（3-1）可知，射线底片的对比度

是主因对比度（

）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，而胶片对比度则可看作是主因对比度的放大系数（通常这个系数为3～6）。

（1）影响主因对比度的因素

影响主因对比度的因素有：

缺陷在射线透照方向上的尺寸

、衰减系数

和散射比

。

①

与缺陷尺寸有关，某些情况下还与透照方向有关。

试件中的缺陷，其几何尺寸一定，但在不同方向上形成的厚度差可能不同，方向性强的面积型缺陷，如裂纹、未熔合等，透照方向与

的关系特别明显。

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

例如，为检出坡口未熔合，往往选择沿坡口的透照方向。

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。

②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方法。

③减小散射比

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

影响胶片对比度的因素有：

胶片种类、底片黑度和显影条件。

①不同类型的胶片具有不同的梯度，通常，非增感型胶片的梯度比增感型胶片的梯度大。

非增感型胶片中，不同种类的胶片有时梯度也不一样，要想提高对比度，可以选择梯度较大的胶片。

②胶片梯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。

③显影条件（如显影配方、显影时间、温度以及显影液活度）的变化可以显著改变胶片特性曲线的形状，从而影响胶片的梯度。

3．1．3射线照相清晰度

如图3-1所示，用一束垂直于试件表面的射线透照一个金属台阶试块，理论上理想的射线底片将由两部分黑度区域组成，一部分是试件AO部分形成的高黑度均匀区，另一部分是试件OB部分形成的低黑度均匀区，两部分交界处的黑度是突变的，不连续的，如图中（a）所示，但实际上底片上的黑度变化并不是突变的。

试件的“阶边”影像是模糊的，影像的黑度变化如图中（b）或（c）所示，存在着一个黑度过渡区，把黑度在该区域的变化绘成曲线，称之为“黑度分布曲线”或“不清晰度曲线”。

很明显，黑度变化区域的宽度越大，影像的轮廓就越模糊，所以该黑度变化区域的宽度就定义为射线照相不清晰度

将P82图3-4作为该位置图

图3-1阶边影像的射线照相不清晰度（

在实际工业射线照相中，造成底片影像不清晰有多种原因，如果排除试件或射源移动、屏—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

以及由于电子在胶片乳剂中散射而引起的固有不清晰度

底片上总不清晰度

是

和

的综合结果，目前比较广泛采用的关系式为：

（3-2）

1.几何不清晰度

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像边缘会产生一定宽度的半影，此半影宽度就是几何不清晰度

，如图3-2所示。

值（根据相似三角形对应边成比例）可用下式计算：

（3-3）

将P82图3-5作为该位置图，df改为d；

b改为L

图3-2工件中缺陷的几何不清晰度

—射线源尺寸（射线源的有效焦点尺寸）；

—焦点至胶片距离；

—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

，相当于射源侧表面缺陷或射源侧放置的像质计金属丝所产生的几何不清晰度（图3-3）。

将P83图3-6作为该位置图，df改为d；

L1改为f；

L2改为b

图3-3以像质计金属丝或射源测表面的

值作为被检焊接接头的

值

其计算公式为：

（3-4）

—焦点至工件距离（沿射线束中心测定的工件受检部位射线源与受检工件近源测表面之间的距离）；

—工件至胶片距离（沿射线束中心测定的工件受检部位射线源侧表面与胶片之间的距离）。

由上式可知，几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

值，透照时就需要取较大的焦距，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，由于照射场内光学焦点从阴极到阳极一侧都是变化的，因此，即使是纵向焊接接头（平板）照相，底片上各点的

值也是不同的。

而环向焊接接头（曲面）照相，由于距离、厚度的变化，故底片的上各点的

值的变化更大，更复杂。

几何不清晰度的计算举例：

【例】采用双壁双投影法透照φ76×

3mm的管子对接焊缝，已知X射线机焦点尺寸为3mm，透照焦距为600mm，焊缝外表面余高为2mm，根部余高为0mm，求胶片侧焊缝和射源侧焊缝的照相几何不清晰度

已知：

，

求：

、

解：

（1）、胶片侧焊缝的几何不清晰度

（2）、射线源侧焊缝的几何不清晰度

答：

胶片侧焊缝的几何不清晰度

；

射线源侧焊缝的几何不清晰度

2.固有不清晰度

固有不清晰度是由照射到胶片上的射线在乳剂层中激发出的电子的散射所产生的。

当光子穿过乳剂层时，会在乳剂中激发出电子。

射线光量子能量越高，激发出的电子动能就越大，在乳剂层中的射程也越长。

这些电子向各个方向散射，作用于邻近的卤化银颗粒，动能较大的电子甚至可穿过多个卤化银颗粒。

由于电子的作用，会使这些卤化银颗粒产生潜影，因此一个射线光量子不只影响一个卤化银颗粒，而可能在乳剂中产生一小块潜影银，其结果是不仅光量子直接作用的点能被显影，而且该点附近区域也能被显影，这就造成了影像边界的扩散和轮廓的模糊。

而固有不清晰度的大小就是散射电子在胶片乳剂层中作用的平均距离。

固有不清晰度主要取决于射线的能量，在100kV至400kV范围，表达固有不清晰度的经验公式可写为：

（3-5）

表3-1为不同射线能量下的固有不清晰度值。

表3-1与不同射线能量相应的固有不清晰度值

经滤波的射线

固有不清晰度值，mm

50KVX射线

0.03

100KVX射线

0.05

200KVX射线

0.09

300KVX射线

0.12

400KVX射线

0.15

1000KVX射线

0.24

2MVX射线

0.32

5.5MVX射线

0.46

8MVX射线

0.60

18MVX射线

0.80

31MVX射线

0.97

Ir192γ射线

0.17

Cs137γ射线

0.28

Co60γ射线

0.35

Tm170γ射线

0.07～0.1a

a：

数值取决于滤板厚度。

按表3-1的数值可绘制曲线图3-4。

将P85图3-7作为该位置图

图3-4不同射线能量下的射线照相固有不清晰度实验曲线

（微粒胶片，经滤波的射线）

可以看出：

随射线能量的提高而连续递增，在低能区，

增大速率较慢，但在高能区，

增大速率较快。

射线照相使用的金属增感屏能吸收射线能量，发射出电子，作用于胶片的卤化银，增加感光。

由增感屏发射出的电子，在乳剂层中也有一定射程，同样产生固有不清晰度。

有关文献指出，增感屏的材料种