第3章 射線照相質量的影響因素--葉宇峰

1、射線照相質量的影響因素射線照相質量的影響因素浙江省特種設備檢驗研究院浙江省特種設備檢驗研究院-葉宇峰葉宇峰2013年年3月月8日日第三章的主要內容第三章的主要內容一、射線照相靈敏度的影響因素一、射線照相靈敏度的影響因素1、基本概念及相關定義、基本概念及相關定義2、射線照相、射線照相-對比度對比度D3、射線照相、射線照相-清晰度清晰度U4、射線照相、射線照相-顆粒度顆粒度D二、靈敏度和缺陷檢出的有關研究二、靈敏度和缺陷檢出的有關研究1、最小可見對比度最小可見對比度Dmin Dmin 2、底片黑度與靈敏度、底片黑度與靈敏度3、缺陷檢出試驗、缺陷檢出試驗4、幾何因素對小缺陷對比度的影響、幾何因素對小

2、缺陷對比度的影響5、不同缺陷的靈敏度關系式、不同缺陷的靈敏度關系式6、裂紋檢出的研究裂紋檢出的研究7、信噪比、信噪比一、基本概念及相關定義一、基本概念及相關定義1、射線照相靈敏度：、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節(jié)尺寸。 從定性方面來說，是指發(fā)現和識別細小影像的難易程度。2、絕對靈敏度：、絕對靈敏度：在射線照相底片上所能發(fā)現的沿射線穿透方向上的最小缺陷尺寸。3、相對靈敏度：、相對靈敏度：能發(fā)現的沿射線穿透方向上的最小缺陷尺寸與射線透照厚度的百分比。4、像質計：、像質計：(1)為便于定量評價射線照相靈敏度，常用與被檢工件或焊縫的厚度有一定百分比

3、關系的人工結構，如金屬絲、孔、槽等組成所謂透度計。像質計（像質指示器，透度計）是測定射線照片的射線照相靈敏度的器件，根據在底片上顯示的像質計的影像，可以判斷底片影像的質量，并可評定透照技術、膠片暗室處理情況、缺陷檢驗能力等。(2)最廣泛使用的像質計主要是三種：絲型像質計、階梯孔型像質計、平板孔型像質計，此外還有槽型像質計和雙絲像質計等。像質計應用與被檢驗工件相同或對射線吸收性能相似的材料制做。各種像質計設計了自己特定的結構和細節(jié)形式，規(guī)定了自己的測定射線照相靈敏度的方法 我國相關檢測標準對像質計的選用：我國相關檢測標準對像質計的選用： JB/T 4730-2005標準標準3.6條：底片影像質量

4、采用線型像質計測定。線型像質計的型號和規(guī)格應符合JB/T 7902-1995線型像質計的規(guī)定，未包含的應符合HB 7684-2000射線照相用線型像質計的有關規(guī)定（增加了17號0.100mm，18號0.063mm）。 SY/T 4109-2005石油天然氣鋼質管道無損檢測、 GB/ T 12605-2008無損檢測 金屬管道熔化焊環(huán)向對接接頭射線照相檢測方法等標準與JB/T 4730-2005標準基本一致。 GB3323-2005標準：影像質量應使用JB/T 7902線型像質計或EN 462-1射線照相影像質量及EN 462-2所規(guī)定的像質計來驗證和評定。（采用線型像質計和孔型像質計）5、像質

5、計靈敏度：、像質計靈敏度： 作為底片影像質量的監(jiān)測工具，由此得到靈敏度稱為像質計靈敏度。 線型像質計的相對靈敏度： K=dmin/TA100% 平板孔型像質計的等效像質計靈敏度： 式中：-透照厚度，T-像質計厚度，h-像質計孔徑。 為什么說像質計靈敏度不能等于缺陷靈敏度？為什么說像質計靈敏度不能等于缺陷靈敏度？1）像質計靈敏度是評價射線照相技術質量的一種手段。一般來說，像質計靈敏度和缺陷檢測靈敏度之間不能劃等號，后者的情況要復雜得多，是缺陷自身幾何形狀、吸收系數、位置及取向角度的復合函數。雖然人們設計了各種型式的像質計，但到目前為止，還沒有一種完美的像質計，能恰當反映射線照相技術對各種自然缺陷

6、的檢測能力。2）但像質計靈敏度的提高，表示底片像質水平也相應提高，因而也能間接地反映出射線照相相對于最小自然缺陷檢出能力的提高對裂紋、未熔合之類方向性很強的面積型缺陷，即使底片上顯示的像質計靈敏度很高，黑度、不清晰度均符合標準要求，有時也有難于檢出甚至完全不能檢出的情況。面積型缺陷檢出靈敏度與像質計靈敏度存在著較大差異。造成這種差異的影響因素很多，例如焦點尺寸等幾何因素的影響，射線透照方向與缺陷平面有一定的夾角而造成透照厚度差減小的影響等。要提高此類缺陷的檢出率，就必須很好考慮透照方向及其他有助于提高缺陷檢出靈敏度的措施。缺陷檢出率與哪些因素有關？缺陷檢出率與哪些因素有關？（1）底片像質計靈敏

7、度；（2）工藝參數選擇的正確性（透照方向、焦距、射線源種類等）；（3）良好的觀片條件；（4）評片人員的判斷能力。 射線照相靈敏度是射線照相對比度(小缺陷或細節(jié)與其周圍背景的黑度差)，不清晰度(影像輪廓邊緣黑度過渡區(qū)的寬度)，顆粒度(影像黑度的不均勻程度)三大要素三大要素的綜合結果，而三大要素又分別受到不同因素的影響。 黑度是射線照相影像質量的基礎。二、影響射線照相靈敏度的因素射線照相對比度D射線照相不清晰度U射線照相顆粒度D主因對比度膠片對比度幾何不清晰度固有不清晰度取決于：1）缺陷造成的透照厚度差T（缺陷高度、透照方向）2）射線的質（或、KV、MeV)3）散射比n=Is/Ip取決于：1)膠片

8、類型（或梯度G）2）顯影條件（配方、時間、活度、溫度、攪動）3）底片黑度D取決于：1）焦點尺寸df2）焦點到工件表面距離L13）工件表面至膠片距離 L2取決于：1）射線的質（或、KV、MeV)2）增感屏種類（Pb、Au、Sb等）3）屏一片貼緊程度取決于：1）膠片系統(tǒng)（膠片型號、增感屏、沖洗條件）2）射線的質（或、KV、MeV)3）曝光量（It）和底片黑度DnTII1EDGlg )1 (G434. 0nTD22igUUUbFbdUfg79. 00013. 0kVUi21121)(NiiDNDD三、射線照相對比度1、射線照相對比度： 如果工件中存在厚度差，那么射線穿透工件后，不同厚度部位的透過射線

9、的強度就不同，曝光后經暗室處理得到的底片上不同部位就會產生不同的黑度，射線照相底片上的影像就是由不同黑度的陰影構成的，陰影和背景的黑度差使得影像能夠被觀察和識別。我們把底片上某一小區(qū)域和相鄰區(qū)域的黑度差稱為底片對比度，又叫作底底片反差片反差。射線強度差異是底片產生對比度的根本原因，所以把I/I稱為主因對比度。2、底片對比度越大，影像越容易被觀察到和識別清楚。 3、為檢出較小的缺陷，獲得較高的靈敏度，就必須設法提高底片對比度。但在提高對比度的同時，也會產生一些不利后果，例如試件能被檢出的厚度范圍減?。ê穸葘捜荻?），底片上的有效評定區(qū)域縮小，曝光時間延長，檢測速度下降，檢測成本增大等等。4、射線

10、照相對比度公式推導 ： 主因對比度公式： 式中：I因試件中存在厚度為T的缺陷而引起的一次透射射線強度之差( I = I pIp)； I無缺陷處的射線總強度，包括一次透射射線和散射線(I = I p+ I s)； 試件材料的線衰減系數； T缺陷在射線透照方向上的尺寸； n散射比，散射線強度與一次透射射線強度之比(n= I s / I p)公式的導出是從以下三個假設為基本前提：(1)試件中缺陷厚度相對于試件厚度來說很小(TT)，且缺陷中充滿空氣，其衰減系數忽略不計。(2)缺陷的存在不影響到達膠片的散射線量(IsIs)(3)缺陷的存在不影響散射比(nn)nTII14、射線照相對比度公式推導 ： I(

11、1+n)I0eT IpI0e-T IpI0e-(TT)-T IIp-IpI0e-T(e(-)T-1) 而e(-)T可展為級數 e(-)T-1 =1+（-)T + 近似取級數前兩項代入(5)，得： 如果缺陷介質的值與相比極小，則可以忽略(例如為鋼的衰減系數，而為空氣的衰減系數)，可寫作：nTII1nTII1)( 膠片對比度公式：膠片的梯度即膠片對不同曝光量在底片上映出不同黑度差別的固有能力。可用膠片特性曲線上某一點切線的斜率表示。此斜率稱為膠片梯度G或稱為膠片反差系數。 膠片特性曲線中某點的膠片梯度為： 由于特性曲線上各點的G值不同，所以常用特性曲線上兩點連線的斜率來表示稱為膠片的平均梯度 或平

12、均反差系數 。所以膠片 對比度公式為： 射線照相對比度公式：由近似公式ln(1+x)x ，得：將主因對比度公式 代人得 10ln)1ln()1lg(lglglglg)lg(lglg12121212IIGIIGIIIGIIGtItIGEEGEEGEGDIIGIIGD*434.03.2nTII1)1 (*G*434.0nTD 射線底片的對比度D是主因對比度 和膠片對比度G共同作用的結果 。 主因對比度是構成底片對比度的根本原因。 膠片對比度可以看作是主因對比度的放大系數，(通常這個系數為38)。)1 (G434.0nTD5、射線照相對比度的影響因素A.影響主因對比度的因素： 厚度差厚度差T、衰減系

13、數、衰減系數、散射比、散射比n 1）T與缺陷尺寸有關，某些情況下還與透照方向有關。 缺陷高度： 高度、線狀缺陷截面寬度、點狀體積 缺陷形狀： 圓形、三角形、平面形 5、射線照相對比度的影響因素2）T與缺陷尺寸有關，某些情況下還與透照方向有關。 對于試件中具體存在的缺陷，它的幾何尺寸是一定的，但在不同方向上形成的厚度差可能不同，對于具有方向性的面積型缺陷，如裂紋、未熔合等，透照方向與T的關系特別明顯，為提高照相對比度，就必須考慮選擇適當的透照方向或控制一定的透照角度，以求得到較大的T。例如，為檢出坡口未熔合，往往選擇沿坡口的透照方向，為保證裂紋的檢出率，就必須控制射線束與工件表面法線的角度不得過

14、大。 3）衰減系數與試件材質和射線能量有關。 A. 源的種類：X射線（連續(xù)譜）和射線（線狀譜）的差異 B.能量 D 在試件材質給定的情況下，透照的射線能量越低，線質越軟，值越大，在保證射線穿透力的前提下，選擇能量較低的射線進行照相，是增大對比度的常用方法。同時帶來問題是曝光時間增加。 C.工件材質和缺陷內含物12：取決于物質原子序數和密度： 12 D 4）減小散射比n可以提高對比度。 n的相關因素（源的種類、射線的能量、工件材質、工件形狀、散射線屏蔽） A.源的種類：X射線、高能X射線和射線的差異； B.射線能量：能量與透照厚度； C.工件材質：鋼與輕金屬； D.工件形狀：大厚度差工件、厚而窄

15、的工件、有余高的焊縫； E.散射線屏蔽措施:因此透照時就必須采取有效措施控制和屏蔽散射線，如使用鉛窗口與鉛屏蔽，這些也將降低工作效率，使曝光時間延長。B. 影響膠片對比度的因素 : 膠片種類、底片黑度，顯影條件膠片種類、底片黑度，顯影條件 1)不同類型的膠片具有不同的梯度 通常，非增感膠片的梯度比增感型膠片的梯度大。非增感型膠片中，不同種類的膠片有時梯度也不一樣，要想提高對比度，可以選擇梯度較大的膠片。（梯度：T1T2T3T4） 若要增大G值，可選用G值更高的微粒膠片；由于非增感膠片G值和黑度成正比，也可通過提高底片黑度增大G值。但高G值的微粒膠片感光速度往往較慢，需要增大曝光時間，提高黑度也

16、需要增加曝光時間，此外，黑度的提高會增加最小可見對比度Dmin ，對靈敏度產生不利影響。 2)膠片梯度隨黑度的增加而增大，為保證對比度，常對底片的最小黑度提出限制。為增大對比度，射線照相底片往往取較大的黑度值。 JB/T 4730-2005標準標準規(guī)定：規(guī)定： A級: 1.5D4.0 ； AB級: 2.0D4.0 ； B級: 2.3D4.0 。 標準中規(guī)定底片黑度上下限是為了保證底片具有較高的對比度D和較小的識別界限對比度Dmin ，從而得到較高的靈敏度。3)3)顯影條件的變化可以顯著改變膠片特性曲線的形顯影條件的變化可以顯著改變膠片特性曲線的形狀，顯影配方、顯影時間、溫度以及顯影液活度狀，顯

17、影配方、顯影時間、溫度以及顯影液活度都會影響膠片的梯度。都會影響膠片的梯度。顯影時間延長，黑度和反差增加，但影像顆粒度和灰霧度也增大；顯影時間過短，將導致黑度和反差不足。溫度高時對苯二酚顯影能力增強。其結果使影像反差增大，同時灰霧也增大，顆粒變粗，此時藥膜松軟，容易劃傷或脫落，溫度低時對苯二酚顯影能力減弱，此時顯影主要靠米吐爾作用，因此反差降低。顯影液的活性取決于顯影劑的種類和濃度以及顯影液的PH值。顯影液在使用過程中，顯影劑濃度逐漸減少，顯影劑氧化物逐漸增加，PH值逐漸降低，溶液中鹵化物離子逐漸增加，將導致顯影作用減弱，活性降低，這種現象稱為顯影液老化。使用老化的顯影液，顯影速度變慢，反差減

18、小，灰霧增大。C.小缺陷來說，射線照相的幾何條件也會影響其影像對比度 。1）所謂小缺陷，是指橫向尺寸(垂直于射線束方向的尺寸)遠小于射線源的焦點尺寸的缺陷，包括小的點狀缺陷和細的線狀缺陷。2）影響對比度的照相幾何條件主要是： 射線源尺寸df，（如何計算？JB/T 4730附錄附錄E） 源到缺陷的距離L1 缺陷到膠片的距離L2。 解釋： 正常情況下，底片上缺陷影像由本影和半影組成(圖3.3a)，但隨著df的增大或L2的增大，或L1的減小，缺陷影像的本影區(qū)域將縮小，半影區(qū)域將擴大，圖3.3b表示一種臨界狀態(tài)，即本影縮小為一個點；如果進一步增大df，L2或縮小L1，則情況如圖3.3c所示，缺陷的本影

19、將消失，其影像只由半影構成，對比度將顯著下降。 幾何條件對小缺陷影像對比度的影響可以用系數來修正，考慮幾何條件影響的小缺陷影像對比度公式就變?yōu)?D0.434*G*T/(1+n) 4.幾何因素對小缺陷對比度的影響a對比度修正系數b像質計金屬絲的值的推導 到達膠片上P點的射線會通過金屬絲截面abcd部分，現認為射線近似通過a1b1c1d1部分，并假設焦點尺寸f范圍內各點發(fā)出的射線強度是相同的。 設金屬絲直徑為d，金屬絲圓截面中心為O，b2d2平行于射線中心線，且相隔距離為x，則b2d2 之長度d可由下式給出： d(d242)1/2 連接膠片上的P點與焦點兩端，設兩直線與以O點為原點的橫軸分別交于x

20、1和x2，則x1和x2之間的距離d可用下式表示： ddfL2/(L1+L2) d在d之間的數值是有變化的 射線底片的對比度D與厚度差T成正比，但對膠片上P點起作用的厚度差不應是金屬絲直徑d，而應為d在 d之間的平均值dm，dm由下式給出： 當1和2分別為 時，dm值最大，此時dm與d的比值，就是與焦點尺寸和透照幾何條件有關的對比度修正系數。值由下式確定： 當dd時 當dd時 當d/d1 時，值將急劇減小。因此，計算像質計金屬絲的照相對比度公式應寫為： D0.434Gd/(1+n) 由以上推導過程可知，決定d的三個參數，即焦點尺寸df，焦點到缺陷距離L1，缺陷到膠片距離L2就是影響對比度的幾何因

21、素。三項幾何因素對小缺陷影像對比度的影響見圖3.17，由圖中可以看出，隨著df的增大，小缺陷影像發(fā)生變化：對比度降低，橫向尺寸變寬，邊界變模糊，如果不是df增大，而是L1減小，或是L2增大，也會得到相同的結果。實際影響小缺陷對比度的因素不止以上三項，缺陷截面形狀F，缺陷寬度W也可歸結為影響對比度的幾何因素?！纠}1】從射線照相底片上測得缺陷處的黑度為3.5，無缺陷處的黑度為3，已知n=2，=3cm-1，在1到4的黑度范圍內=4，忽略缺陷對射線的吸收，求缺陷的高度為多少？解：由 得： 【例題2】透照厚度為18mm的鋼焊縫，有氣孔和無氣孔部位的底片黑度分別為1.1和1.0，若延長曝光時間后，無氣孔

22、部位的底片黑度增大到1.4，問此時有氣孔部位的底片黑度為多少？（設黑度0.52.5范圍內，膠片反差系數與黑度D成正比增加。）解：代入： Dx=1.54【例題3】板厚20mm的試件上有一條線切割槽，寬0.2mm，深2mm，第一次采用垂直透照，射線與線切割槽高度方向平行，所得到底片上的影象D1=0.18，第二次采用傾斜透照，射線與槽高度方向夾角為10，求第二次透照線切割槽的影象對比度D2？（假設焦點尺寸對照相對比度無影響，兩次透照射線能量相同，膠片相同，底片相同，散射比無變化）解：根據已知條件 1=2 ; G1=G2; n1=n2; =1; T1=2mm 由公式 得 四、射線照相不清晰度四、射線照

23、相不清晰度 1.射線照相的不清晰度U : 定義：在實際上底片上的黑度變化并不是突變的，試件的“階邊”影象是模糊的，影象的黑度變化如圖中(b)或(c)所示，存在著一個黑度過渡區(qū)，把黑度在該區(qū)域的變化繪成曲線，稱之為“黑度分布曲線”或“不清晰度曲線”，很明顯，黑度變化區(qū)域的寬度越大，影象的輪廓就越模糊，所以該黑度變化區(qū)域的寬度就定義為射線照相的不清晰度U2.構成射線照相不清晰度主要是兩方面因素： 1）由于射源有一定尺寸而引起的幾何不清晰度Ug ,其中Ug構成黑度過渡區(qū)的直線部分。2）由于電子在膠片乳劑中散射而引起的固有不清晰度Ui ， Ui使黑度過渡區(qū)產生趾部和肩部。3)底片上總不清晰度U是Ug和

24、Ui的綜合結果 4）其他已經忽略的因素： 實際照相中試件或射源移動，屏一膠片接觸不良等偶然因素，使用鹽類增感屏熒光散射引起的屏不清晰度 。2/ 122)(igUUU3.幾何不清晰度Ug1）定義及產生原因：由于X射線管焦點或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生一定寬度的半影 ，半影的寬度就是幾何不清晰度Ug2） Ug的數值可用下式計算 式中：df焦點尺寸； F焦點至膠片距離； b缺陷至膠片距離。bFbdUfg3）通常技術標準中所規(guī)定的射線照相必須滿足的幾何不清晰度。是指工件中可能產生的最大幾何不清晰度Ugmax，相當于射源側表面缺陷或射源側放置

25、的像質計金屬絲所產生的幾何不清晰度(圖3.6)，其計算公式為 式中： L1焦點至工件表面的距離； L2工件表面至膠片的距離 1222maxLLdLFLdUffgJB/T4730標準對射線源至工件表面的距離的規(guī)定：標準對射線源至工件表面的距離的規(guī)定：幾何幾何不清晰度不清晰度的影響因素的影響因素 幾何不清晰度與焦點尺寸和工件厚度成正比，而與焦點至工件表面的距離成反比。在焦點尺寸和工件厚度給定的情況下，為獲得較小的Ug值，透照時就需要取較大的焦距F，但由于射線強度與距離平方成反比，如果要保證底片黑度不變，在增大焦距的同時就必須延長曝光時間或提高管電壓，所以對此要綜合權衡考慮。 實際照相中，底片上各點

26、的實際照相中，底片上各點的Ug值是否變化？有何值是否變化？有何規(guī)律？規(guī)律？使用X射線照相時，由于透照場中不同位置上的焦點尺寸不同，陰極一側的焦點尺寸較大，因此相應位置上的幾何不清晰度也較大。實際上，由于照射場內光學焦點從陰極到陽極一側都是變化的，因此，即使是縱焊縫(平板)照相，底片上各點的Ug值也是不同的。而環(huán)焊縫(曲面)照相，由于距離、厚度的變化，故底片的上各點的Ug值的變化更大、更復雜?！纠}1】用3*3mm Ir92源內透中心法透照內徑1200mm，壁厚38mm的容器對接雙面焊環(huán)焊縫，求Ug。解：TA=38+4=42mm；（對接雙面焊考慮雙面余高） df=3mm； L2=Di/2=600

27、mm【例題2】用4*4mmIr92源內透照50mm厚的雙面對接焊縫，欲使Ug0.2mm，求射源至膠片最小距離？解： df=4mm；TA=50+4=54mm4.固有不清晰度固有不清晰度Ui 1)產生原因及定義： 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生的。 固有不清晰度大小就是散射電子在膠片乳劑層中作用的平均距離。2）固有不清晰度的經驗公式：（100400KV） 79. 00013. 0kVUi3）固有不清晰度與射線能量的關系 Ui隨射線能量的提高而連續(xù)遞增，在低能區(qū)， Ui增大速率較慢，但在高能區(qū)， Ui增大速率較快。 射線能量（MeV或管電壓）對Ui的影響300

28、KV：Ui=0.12mmIr192：Ui=0.17mmCo60：Ui=0.35mm2MV：Ui=0.32mm8MV：Ui=0.60mm4）固有不清晰度的其他影響因素 增感屏的材料種類材料種類、厚度厚度以及使用情況使用情況都會影響固有不清晰度 ： 鍋爐壓力容器射線照相通常使用的金屬增感屏能吸收射線能量，發(fā)射出電子，作用于膠片的鹵化銀，增加感光，由增感屏發(fā)射出的電子，在乳劑層中也有一定的射程，同樣產生固有不清晰度。 a.在中低能量射線照相中，使用鉛增感屏的底片比不使用鉛增感屏的底片的固有不清晰度有所增大； b.隨著鉛增感屏厚度的變化，固有不清晰度也將有所改變； c.在射線和高能X射線照相中，使用銅

29、、鉭、鎢制作的增感屏可以得到比鉛屏更小的固有不清晰度； d.在使用增感屏時，如果屏與膠片貼合得不緊，留有間隙，將使固有不清晰度明顯增大。 解釋：由屏發(fā)射出的電子脫離屏表面后，如果未立即進入膠片乳劑層，而是在空氣中經過一段距離后再進入乳劑層，那么，由于電子通過空氣時的動能損失較小，其總的作用距離將大于那些完全在乳劑層中穿行的電子的作用距離。因此導致固有不清晰度增大。 結果：前后屏與膠片不貼緊影響前屏與膠片不貼緊影響后屏與膠片不貼緊影響。 前屏與膠片間隙0.1mm，Ui增加一倍e.射線照相的固有不清晰度可采用鉑一鎢雙絲象質計測定。雙絲型像質計 雙絲型像質計是一種特殊的像質計，它的基本結構是一系列的

30、絲對（分為圓形截面和矩形截面兩種），像質計中的絲對由直徑相等、絲的間距等于絲的直徑的兩根絲組成，這樣的一系列不同直徑的絲對按一定間距封裝起來、并加上適當的標記構成了雙絲型像質計。絲的材料應是鎢等對射線具有高吸收特性的物質，絲徑的值和允許的偏差都有嚴格的規(guī)定。表2-15列出的是ASTM E 200298中關于絲形截面的雙絲像質計的尺寸和對應的不清晰度值。 Ug和Ui的關系以及對照相質量的影響1）射線照相中，通常主要考慮的是幾何不清晰度Ug和固有不清晰度Ui，兩者共同作用形成的總的不清晰度U。2）由于U是Ug和Ui的綜合結果，提高清晰度效果顯著的方法是設法減小Ug和Ui中較大的一個，而不是較小的一

31、個。如，當Ui值遠小于Ug值時，再進一步減小Ui值，以期望減小U，其效果是不顯著的。3）在X射線照相中，Ui值很小，影響照相清晰度的決定因素是Ug值。4）在Co60、Cs137及Ir192射線照相中，Ui值較大，對照相清晰度有顯著影響，為提高清晰度，宜盡量減小Ug，使之不超過Ui值?？紤]提高對細小裂紋的檢出率宜選擇Ug=Ui的條件，必要時可取Ug=Ui/2的透照條件。2/122)(igUUU【例題1】透照板厚為40mm的雙面焊對接焊縫，焦距600mmX射線機焦點尺寸2*2mm，照相幾何不清晰度Ug為多少？如透照管電壓為300KV，又已知固有不清晰度Ui與管電壓千伏值V的關系為Ui=0.0013

32、V0.79，試計算固有不清晰度Ui值，并計算出總的不清晰度U值為多少？解解：（1） Ug=df*TA/(F-TA)=2*(40+4)/600-(40+4)=0.158mm（2） Ui=0.0013V0.79=0.0013*3000.79=0.0013*90.56=0.118mm（3）U=【例題2】透照板厚為34mm的雙面焊對接焊縫，射源尺寸為2*2mm，焦距600mm，透照管電壓280KV，試計算（1）透度計放射源側時的影像幾何不清晰度和總的不清晰度。（2）透度計放膠片側時的影像幾何不清晰度和總的不清晰度（設固有不清晰度Ui與管電壓千伏值V的關系為Ui=0.0013V0.79；透度計放膠片側時

33、，設透度計至膠片距離L2=1mm）。解：由已知條件得出 b=34+4=38mm；F=600mm；df=2mm （1）Ui=0.0013V0.79=0.00132800.79=0.111 Ug=df*b/(F-b)=2*38/(600-38)=0.135 U= （2）由以上已求得Ui=0.111，透度計放膠片側時：b=1mm 則Ug=df*b/(F-b)=2*1/(600-1)=0.00334 U= U=Ui五、射線照相顆粒度五、射線照相顆粒度1.顆粒性：顆粒性： 指均勻曝光的射線底片上、影象黑度分布不均勻的視覺印象。對受到高能量射線照射的快速膠片來說，不用放大鏡，顆粒性就很明顯；而對受低能量射

34、線照射的慢速膠片來說說，可能要經中度放大才能使顆粒性明顯。 2.顆粒度：顆粒度： 是根據測微光密度計測出的數據、按一定方法求出的所謂底片黑度漲落的客觀量值 。用儀器測定各影像不均勻引起的透射光強變化，其測定結果稱為顆粒度。由于顆粒度大小是隨機分布的，所以顆粒度一般采用均方根離差來表示。目前較通用的方法是用直徑24微米的掃描孔測定顆粒度。21121)(NiiDNDD 顆粒性心理顆粒性照相質量主觀評價法 顆粒度顯微密度計照相質量客觀評價法3.顆粒性產生的原因： 是膠片噪聲，相關于銀鹽粒度和感光速度； 是量子噪聲，即光子隨機分布的統(tǒng)計漲落，相關于射線能量、曝光量和底片黑度。 一般來說，顆粒性隨膠片粒

35、度和感光速度的增大而增大，隨射線能量的增大而增大，隨曝光量和底片黑度的增大而減小。另外也與顯影配方、活度、溫度等因素有關。理解：理解： 同樣也易于理解，膠片的顆粒性隨能量的提高而增大。因為在低能量下、吸收一個光子只使一個或幾個溴化銀顆粒感光，而在高能量下，一個光子能使許多個顆粒感光，這樣就使得隨機分布的黑度起伏變大，顯示出顆粒增大的傾向。 對速度很慢的膠片來說，要產生黑度2.0，一個小區(qū)域中可能要吸收10，000個光子。而對快速膠片，產生黑度1.5所需的光子要少得多，考慮光子吸收過程中的迭加作用對吸收隨機性和顆粒性的影響，需要的光子數越多，射線照相影象的顆粒性就越不明顯?？梢娔z片速度會影響膠片

36、顆粒性。一般說來，慢速膠片中的溴化銀晶體比快速膠片中的晶體小，故曝光和顯影后產生的光吸收銀也較少。因此要產生一定的黑度，在慢速膠片中吸收的光子數要比快速膠片多，故膠片顆粒性較弱。4.顆粒度對射線照相的影響： 顆粒度限制了影象能夠記錄的細節(jié)的最小尺寸。一個尺寸很小的細節(jié)，在顆粒度較大的影象中，或者不能形成自己的影象，或者其影象將被黑度的起伏所掩蓋，無法識別出來。5.影像顆粒與膠片鹵化銀顆粒是不同的概念： 影像顆粒大小取決于以下因素：膠片鹵化銀顆粒度、曝光光子能量和顯影條件。5、關于信噪比的討論A 概念1)噪聲D :由于膠片中吸收的光子有隨機分布的特征，在均勻射線束中膠片上任一區(qū)域的曝光，很可能與

37、相同尺寸的另一區(qū)域的曝光量有微小差別，這種差別在處理后的底片上表現為黑度的所謂統(tǒng)計漲落，這種漲落稱“噪聲”。 2)信號 N :由被透工件A區(qū)中的細節(jié)傳到膠片上的“信號”，是指通過細節(jié)到達膠片上的光子數與到達膠片上細節(jié)影象處相似區(qū)域光子平均數之差N 。3)信噪比N/ D :噪聲與信號的比值。 NDNN B 與細節(jié)可見性的關系1)要獲得細節(jié)中的最小可見度，此信噪比至少須達35 。C 與膠片梯度的關系 1)若有關黑度只落在特性曲線趾部，這里膠片梯度很小，細節(jié)影像就會看不見，而不管信噪比是多少。適當增加曝光時間，以使用特性曲線較陡的部分，可得到較高的膠片梯度，從而獲得較好的射線底片。2)只需信噪比始終

38、大于所需要的最小值，提高膠片梯度就易于提高小細節(jié)影像的可見度。 3)若信噪比不夠，即使增加膠片梯度也不會使影像可見。不是通過改變曝光量來提高膠片梯度(即不改變信噪比)，只會增大噪聲引起的黑度變化，以及細節(jié)影像引起的的黑度變化，而不會改善細節(jié)可見度。 六、靈敏度和缺陷檢出的有關研究六、靈敏度和缺陷檢出的有關研究1.最小可見對比度最小可見對比度Dmin 最小可見對比度又稱為識別界限對比度，其定義是在底片上能夠辨認的某一尺寸影象的最小黑度差。注意： Dmin與D是兩個不同的概念 ：D是底片上的客觀存在的量值，而Dmin在很大程度上取決于觀片燈亮度，在合適的觀片條件下， Dmin的數值??；而觀片條件變

39、差，則Dmin數值會變大，觀片條件是適當的而且是固定的。則Dmin與影象大小，底片黑度，顆粒度，人眼敏銳度等諸多因素有關，實質上Dmin反映的是在一定條件下，人眼對底片影象黑度差的辨別能力，即識別靈敏度。Dmin的數值越小，意味著人眼對底片影像的辨別能力越強，對缺陷影像的識別靈敏度越高。D與Dmin的關系為：當DDmin時，影像能夠識別，反之則不能識別。 Dmin與底片黑度，金屬絲影像寬度，以及底片顆粒度的相對變化關系: 1) Dmin隨黑度的增加而增大，且金屬絲寬度越小， Dmin的增大程度越顯著。 2) Dmin與金屬絲影像寬度的關系是：在影像寬度較大時， Dmin不隨寬度變化而變化，但在

40、影像寬度較小時，Dmin隨寬度的減小而增大，且當底片黑度越高時，增大的比例越大。 3)顆粒度對Dmin的影響：對寬度相同的金屬絲影像來說，顆粒較細的膠片與增感屏組合后得到的Dmin要比顆粒較粗的膠片小。2.射線底片黑度與靈敏度1)從右圖可以看出：對于非增感膠片的G值隨黑度的增加而增大，又由射線照相對比度公式得知，G增大時，D也會增大，因此黑度增大會使D增大。另一方面，黑度與Dmin的關系為在低黑度范圍， Dmin大致是一定的，但在高黑度范圍， Dmin隨黑度的增加而增大，綜合以上關系，可得到圖3.11，圖中線徑d所對應的D只有在線徑d所對應的Dmin以上的范圍，該線徑d才能識別。 2)由圖中曲

41、線可知，對于任何材質(p)或散射比(n)的變化，可識別最小線徑d的黑度值大致在2.5左右(即圖中點劃線)，此黑度稱為平板試件照相的最佳黑度。 3) 為使焊縫部位和母材靈敏度相等，就需要在平板試件照相最佳黑度的基礎上，適當增大母材黑度（與D=2.5適當大一些），同時適當減小焊縫黑度。黑度的調節(jié)是通過改變射線能量進而改變和n來實現的，黑度的具體數值大小與射線能量和余高高度等參數有關。此時的黑度稱為有余高焊縫試件照相的最佳黑度 3.缺陷檢出試驗缺陷檢出試驗1)膠片和增感屏組合對裂紋檢出的影響：a.膠片種類對裂紋檢出的影響，隨著膠片的顆粒度增大和梯噪比減小，像質計靈敏度變化雖然不明顯，但裂紋識別度明顯

42、下降。 b.鉛箔增感屏、金屬熒光增感屏和熒光增感屏與不同膠片組合對裂紋識別度的影響：在相同條件下鉛箔增感屏的裂紋識別度大于金屬熒光增感屏和熒光增感屏。 2)不同射源、膠片、增感屏組合對未焊透及未熔合檢出的影響 使用X射線透照時，膠片型號改變時對未焊透檢出的影響不大； 使用射線透照時，膠片型號改變時對未焊透檢出有顯著影響； 使用粗粒膠片與金屬熒光增感屏組合，即使用X射線透照，未焊透也可能漏檢，缺陷檢出率極低 對未熔合缺陷的檢測時，射線照相總體不可靠，底片顯示的缺陷尺寸和實際尺寸存在較大誤差； 使用射線（Ir192）的缺陷檢出率明顯低于X射線3)不同透照角度對裂紋檢出的影響 不同透照角度對裂紋檢出

43、的影響，由于裂紋檢出率還受到板厚，照相靈敏度以及裂紋幾何尺寸的影響 從實驗結果得知：a.照射角度約在10以下時，裂紋的識別情況變化不大；但照射角度超過15時，隨著照射角度的增大，裂紋不能識別的情況就增多，裂紋檢出率顯著降低。 b.裂紋的檢出率對照射角度為0的縱軸來說是大致對稱的。由此可以推斷：在試驗所用的試件中，裂紋大致是在厚度方向的。 5.不同缺陷的靈敏度關系公式1）階邊像質計和厚度靈敏度 使用材質與被檢工件相同的由不同厚度組成的平面階梯塊作為像質計，所謂“階邊”像質計。 階邊像質計靈敏度定義為在射線底片上可檢出的最小厚度變化，并可表示為總厚度的百分比。實際上就是階邊像質計靈敏度而所測得的靈

44、敏度只是射線照相對比度的量值 厚度靈敏度公式：在射線底片上可顯示的最小階樣厚度X與人眼可識別的最小黑度差Dmin之間有下式關系； X2.3Dmin/ （Cs*GD） 式中 Cs主因比襯度 線衰減系數(cm-1)； n散射比(nIs/I)； GD膠片特性曲線上某一黑度處的梯度。 厚度靈敏度公式很好地表達了在射線底片上可識別的最小厚度差與透照工藝因素(包括能量、散射、膠片、顯影，觀片等因素)的關系。 在正常的觀片條件下，Dmin可近似取為0.006，故最小可檢階厚為 X0.014Cs-1GD-1 當Dmin0.01時， X0.023Cs-1GD-1 2）建立不同形狀的缺陷與階邊靈敏度關系式的假設底

45、片上記錄的影像寬度W是點源的投影寬度W與總不清晰度之和，即 WW+Ut缺陷影像的可識別性取決于影像黑度峰值與背景的黑度差。膠片乳劑顆粒性對影像的減弱作用可忽略不計(指用顆粒較細的膠片)。小缺陷影像對比度取決于小缺陷體積V而不是高度T對不同形狀缺陷的影像前沿的黑度變化，需要用形狀系數修正。 3）不同形狀的缺陷的靈敏度關系式）不同形狀的缺陷的靈敏度關系式a.射線底片上剛可識別的小缺陷體積與影像面積和對比靈敏度(最小厚度差)相關性的基本公式。 式中：V-小缺陷體積； A-小缺陷投影的影像面積； -形狀系數； X-可識別最小厚度差， X0.014 GD-1Cs-1 任何一種象質計的靈敏度(絲或小孔)都

46、是這一通用公式的特解。 XAV(1)金屬絲像質計與階邊像質計靈敏度的關系： 式中：min-最小可見金屬絲。 M=0.83X(X-底片上階邊像質計可見厚度)； U-不清晰度 金屬絲象質計實際上是代表一種線性不連續(xù)，其長度引起的靈敏度損失可忽略不計。而要考慮的唯一因素是其寬度。 可求出給定條件下金屬絲象質計靈敏度的絕對值。絲的相對靈敏度則為： 2/12min2/2/MUMM（2）階梯孔像質計（采用AFOR型六角階梯孔像質計，其孔徑與階梯厚度相等）與階邊像質計靈敏度的關系： 式中：min-最小可見金屬絲。 X -底片上階邊像質計可見厚度； U-不清晰度 階梯孔像質計根據小孔的可見性來測量靈敏度。這種

47、像質計的讀數要比金屬絲像質計更多地與清晰度有關。當缺陷形狀近似于垂直的圓柱孔時，這種像質計能對缺陷靈敏度給出很恰當的評價。 3/12/1223/12/122min3223223pqqpqqXUXXP23223227UXUXXq（4）裂紋（兩側面平行的人工裂紋型窄槽）與金屬絲像質計靈敏度的關系： 式中：d-裂紋自身高度； W-裂紋開口寬度； -金屬絲直徑； U-不清晰度UdW1/8 . 02（3）裂紋（兩側面平行的人工裂紋型窄槽）與階邊像質計靈敏度的關系： 式中：d-裂紋自身高度； W-裂紋開口寬度； dsin-裂紋自身高度在膠片上的投影尺寸； Wcos-裂紋開口寬度在膠片上的投影尺寸； X-底片上階邊像質計可見厚度 U-不清晰度 當傾角較小時，此式近似于： dW=X（d+W+U） 當裂紋與X射線方向一致時，則： dW=X（W+U） 當裂紋開口寬度很小時（即WU）且=0時，則： dW=XUUWdXdWcossin6.射線照相裂紋檢出研究射線照相裂紋檢出研究1）裂紋缺陷的特殊性 裂紋的自身特征參數有6個：長度l(長度方向的廷伸可能是曲折的）；走向（對焊接接頭來說，主要走向是縱向和橫向，但也可能發(fā)生在其他任意方向）；裂紋平面對射線束的傾角(此角度可能沿裂紋長度方向有變化)裂紋上端離試件表面的距離，即埋藏深度h