Se75射線源的曝光時間計算和透照工藝分析

1、Se75射線源的曝光時間計算和透照工藝分析馮華平(廣州市鍋爐壓力容器監(jiān)察檢驗(yàn)所, 廣州 510050)摘要： 通過對Se75射線源的特性分析，參考曝光時間計算的表格法和公式法，研發(fā)出Se75源曝光時間的快速計算儀器；通過拍片工藝試驗(yàn)，提出獲取優(yōu)化的透照工藝參數(shù)的途徑。關(guān)鍵詞： Se75射線源 曝光時間計算 優(yōu)化透照工藝 EXPOSURE TIME CALCULATION AND TECHNICAL ANALYSIS OF SOURCE Se75Feng Huaping(Guangzhou Institute of Boiler and Pressure Vessel Supervision a

2、nd Inspection,Guangzhou 510050)Keywords: source Se75 , Exposure time calculation , Excellent exposure technical 近年來研制成功的第二代Se75射線源,從原來的單質(zhì)硒改進(jìn)成為熱穩(wěn)定性高、強(qiáng)度高的金屬硒化物；射源形狀從原來的圓柱形改進(jìn)成為準(zhǔn)球形，焦點(diǎn)尺寸比原來小23.5%，從而在幾何不清晰度相同的情況下能使射源更接近被照工件，提高照射量率50%；它的半衰期是118天，是Ir192的1.6倍；它的發(fā)射平均能量為206Kev，接近X射線的能量水平，適宜透照540mm厚度的鋼鐵工件特別是鍋爐受

3、熱面的小口徑鋼管工件，得到靈敏度和寬容度較高的透照影像。因?yàn)橛羞@些優(yōu)點(diǎn)，新一代Se75源推出市場以后就受到探傷工作者的重視和歡迎。1，2，3，4 由于Se75源在我國使用時間還不長，探傷人員對它還有一個認(rèn)識過程。特別是目前未見到關(guān)于它的曝光時間的快速計算工具；另外，由于它的射線能量和輻射水平都較低，因此曝光時間比Ir192源要長（經(jīng)試驗(yàn)，相同條件下，Se75曝光時間約為Ir192的1.83.0倍），有時還比X射線曝光時間要長。如何根據(jù)它的性能特點(diǎn)選擇優(yōu)化的透照工藝參數(shù)，以求得透照質(zhì)量和工作效率的統(tǒng)一，是值得探討的問題。 本文就這方面的內(nèi)容作分析探討。一Se75源對鋼鐵工件的曝光時間計算 根據(jù)文

4、獻(xiàn)3介紹，Se75源的透照厚度與曝光量的關(guān)系見表一所示。 Se75透照厚度與曝光量的對應(yīng)關(guān)系 表一透照厚度Se75曝光系數(shù)CiSec/M2黑度D=2.0黑度D=2.5mm膠片D4膠片D7膠片D4膠片D7844320.2818463.0170242.9129261.90947500.9719783.4775283.9731354.691050909.9321198.3780686.8033597.161154563.5422714.4686477.3836000.001258479.3524338.9992683.5238574.701362676.1826079.7099335.0541333

5、.531467174.2027944.90106463.9344289.681571995.0329943.50114104.4347457.241677161.8332085.03122293.2550851.351782699.4334379.73131069.7654488.211888634.4436838.55140476.1258385.161994995.3839473.22150557.5462560.8320101812.8342296.31161362.4667035.1421109119.5345321.32172942.8171829.4422116950.614856

6、2.66185354.2376966.6423125343.7052035.83198656.3782471.2424134339.1255757.40212913.1688369.5225143980.1159745.13228193.1094689.6526154313.0064018.06244569.62101461.7927165387.4368596.59262121.41108718.2628177256.6473502.57280932.83116493.7229189977.6578759.42301094.28124825.2730203611.5984392.243227

7、02.63133752.6831218223.9990427.91345861.72143318.5832233885.0796895.25370682.86153568.6333250670.08103825.13397285.30164551.7534268659.69111250.64425796.91176320.3835287940.33119207.20456354.67188930.6936308604.68127732.82489105.45202442.8837330752.02136868.18524206.62216921.4538354488.79146656.9056

8、1826.86232435.5239379929.05157145.70602146.96249059.15 由表一的數(shù)據(jù),經(jīng)數(shù)學(xué)整理,得到計算曝光時間的經(jīng)驗(yàn)公式(1)、（2）、（3）、（4）D=2.0： D7膠片： At=0.018F22TA/10 (1) D4膠片： At=0.042F22TA/10 (2)D=2.5： D7膠片： At=0.028F22TA/10 (3) D4膠片： At=0.067F22TA/10 (4) 公式中, A： 射源強(qiáng)度 （ Ci ） t： 曝光時間（ min ） F： 射源至膠片距離 （ cm ） TA： 工件實(shí)際透照厚度 （ mm ） 通過公式(1)(4)

9、，解決了Se75源的曝光時間計算問題。但是，要求探傷人員在生產(chǎn)現(xiàn)場用上述的公式法或表格法計算，也是不現(xiàn)實(shí)的。很有必要研發(fā)出一種快速準(zhǔn)確的計算工具，解決現(xiàn)場生產(chǎn)的曝光時間計算問題。 筆者利用可編程計算器（型號 CASIO fx-4500pA ），在對計算公式整理編程以后，把它內(nèi)存于計算器之中。儀器使用時，首先調(diào)出要求計算的數(shù)學(xué)程序，然后通過人機(jī)對話，根據(jù)儀器的提問，向儀器輸入有關(guān)探傷數(shù)據(jù)，如：膠片達(dá)到一定黑度所需的射線劑量倫琴數(shù)E；透照焦距F；工件穿透厚度D；射源已出廠時間T（天）；射源出廠時的活度居里數(shù)A等，儀器就能根據(jù)公式準(zhǔn)確迅速地計算出曝光時間（用時、分、秒顯示）。由于計算器有體積小、重量

10、輕、攜帶容易、計算速度快、計算結(jié)果數(shù)字顯示等優(yōu)點(diǎn)，故特別適合生產(chǎn)現(xiàn)場的應(yīng)用，成為探傷人員手中一件方便實(shí)用的計算工具。二Se75源對工件透照的工藝試驗(yàn)和結(jié)果分析：通過對Se75源的曝光時間計算，發(fā)現(xiàn)其曝光時間普遍比Ir192和X射線的曝光時間長，當(dāng)射源的活度居里數(shù)越低，或工件透照厚度越大，曝光時間的增加就更明顯。例如，用40居里的Se75源透照10mm厚的工件，透照焦距600mm，使用的是天津型膠片和0.1mm鉛箔增感屏，要求底片黑度為2.5，經(jīng)計算曝光時間約為5分鐘。這與Ir192曝光時間2分40秒相比，曝光時間約增加83%；與X射線曝光時間3分鐘相比，約增加67%。這樣，雖然Se75拍片質(zhì)量

11、比Ir192要好，也接近X射線的拍片效果，但是，由于曝光時間的明顯增加，就使拍片效率顯著降低，這樣對工作是不利的，也大大影響了探傷人員使用Se75源的積極性，這是很值得關(guān)注和解決的問題。為了盡可能縮短Se75的曝光時間，筆者從影響曝光時間的一些因素進(jìn)行了拍片工藝試驗(yàn)和結(jié)果分析，以求得這些因素的影響效果。 1. 不同透照焦距對曝光時間的影響（表二） 表二底片編號工件規(guī)格透照方式前屏厚度(mm)透照焦距(mm)底片黑度曝光時間17610雙壁單影0.15702.62.710276107602.62.8213325183352.42.7710”4426184362.32.613從表二看出，隨著透照焦距

12、的增加，曝光時間也明顯增加，這也驗(yàn)證了曝光量與距離的平方成反比的理論。因此，要減小Se75的曝光時間，盡可能縮短透照焦距是一條重要的途徑。在制定透照工藝時，我們應(yīng)優(yōu)先選用單壁單影外照法或內(nèi)照（偏心內(nèi)照）法，以使射源能盡量靠近被照工件；此外，還應(yīng)根據(jù)有關(guān)探傷參數(shù)，首先確定透照的L1min數(shù)值，透照時盡可能選擇L1等于L1min或稍大于L1min，這樣既滿足標(biāo)準(zhǔn)中對幾何不清晰度的要求，又確保選擇的L1最小，從而大大縮短曝光時間。2 不同底片黑度對曝光時間的影響（表三） 表三底片編號工件規(guī)格透照方式前屏厚度(mm)透照焦距(mm)底片黑度曝光時間51146雙壁單影0.11242.52.6176114

13、61243.43.626776105702.62.710876105703.03.114 從表三看出，底片黑度的增大，對曝光時間的增加也是相當(dāng)明顯的。因此，除非驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)有特別的規(guī)定，我們在根據(jù)底片黑度確定透照曝光量時，都應(yīng)該盡量選取標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的黑度下限值。如國標(biāo)規(guī)定射線拍片底片黑度值為1.83.5，那么，我們制定工藝時就盡量在黑度1.82.0的范圍內(nèi)確定底片曝光量。還有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，用雙片重迭觀察評定時，單一底片的黑度可降到1.3,我們也可以采用這一方法，用較低的底片黑度值來確定曝光量，從而減小曝光時間。3 不同厚度增感屏(前屏)對底片黑度的影響(表四)表四底片編號工件規(guī)格透照方式前屏厚度(mm)透

14、照焦距(mm)曝光時間底片黑度9515雙壁雙影0.03450733”2.73.010515雙壁雙影0.1450733”2.32.5從表四看出，在相同的曝光時間條件下，用0.03mm增感屏所拍的底片，比用0.1mm增感屏所拍的底片其黑度是增加了。換言之，要拍黑度相同的底片，用0.03mm的增感屏比用0.1mm的增感屏其曝光時間就可以縮短，因此，采用較薄的鉛薄增感屏也是減小曝光時間的途徑之一。過去，有些單位習(xí)慣地認(rèn)為，只要是射線拍片，就應(yīng)使用0.1mm厚度的鉛薄增感屏（前屏），其實(shí)這是認(rèn)識的誤區(qū)。由于Se75的能量已接近X射線的能量水平，按照標(biāo)準(zhǔn)要求，X射線能量在120250kv時，前屏厚度是0.

15、0250.125mm，因此Se75源的拍片采用0.03mm鉛薄前屏也是完全符合標(biāo)準(zhǔn)要求的。4 為了減小曝光時間，我們還可從使用的膠片類型來考慮。從公式(1)（4）的理論計算，我們看到，當(dāng)黑度=2.0時，D4膠片曝光時間是D7膠片的2.33倍；當(dāng)黑度=2.5時，D4膠片曝光時間是D7膠片的2.39倍。由此可見，使用感光速度快、粒度較粗的膠片，在相同透照條件下，其曝光時間較短。因此，如果沒有特別的規(guī)定，我們可考慮使用這一類膠片（如標(biāo)準(zhǔn)中的3型膠片），以縮短曝光時間。三結(jié)論1 Se75源射線能量較低，適宜透照較薄的工件，所拍底片質(zhì)量較好，半衰期較長，貯存和防護(hù)容易，是值得推廣應(yīng)用的新一代射線源。2 由于Se75源線質(zhì)較軟，輻射水平較低，因此造成曝光時間較長。當(dāng)射源居里數(shù)越低或透照工件厚度越大時，曝光時間的增加就越明顯。因此應(yīng)該盡可能選擇活度居里數(shù)較高的射源和較薄的工件透照；在選擇透照方式時，應(yīng)盡量采用單壁單影外照法或內(nèi)照法，盡量減小工件的穿透厚度和焦距，以減小曝光時間。3 在滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的情況下，盡量采用減小焦距，減低所要求的底片黑度，采用較薄的增感屏和感光速度較快的膠片等方法來減小透照曝光時間。4 筆者研發(fā)的Se75曝光時間計算儀器，實(shí)踐證明，具有快速