RT-II第3章射線照相質(zhì)量的影響因素

射線照相質(zhì)量的影響因素臺州市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗中心郭黎群2014年07月18日第三章的主要內(nèi)容一、射線照相靈敏度的影響因素1、基本概念及相關(guān)定義2、射線照相--對比度ΔD3、射線照相--清晰度U4、射線照相--顆粒度σD二、靈敏度和缺陷檢出的有關(guān)研究1、最小可見對比度△Dmin2、底片黑度與靈敏度3、缺陷檢出試驗4、幾何因素對小缺陷對比度的影響5、不同缺陷的靈敏度關(guān)系式6、裂紋檢出的研究7、信噪比一、基本概念及相關(guān)定義1、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)小影像的難易程度。2、絕對靈敏度：在射線照相底片上所能發(fā)現(xiàn)的沿射線穿透方向上的最小缺陷尺寸。3、相對靈敏度：能發(fā)現(xiàn)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(zhì)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關(guān)系的人工結(jié)構(gòu)，如金屬絲、孔、槽等組成所謂透度計。像質(zhì)計（像質(zhì)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(jù)在底片上顯示的像質(zhì)計的影像，可以判斷底片影像的質(zhì)量，并可評定透照技術(shù)、膠片暗室處理情況、缺陷檢驗?zāi)芰Φ取?2)最廣泛使用的像質(zhì)計主要是三種：絲型像質(zhì)計、階梯孔型像質(zhì)計、平板孔型像質(zhì)計，此外還有槽型像質(zhì)計和雙絲像質(zhì)計等。像質(zhì)計應(yīng)用與被檢驗工件相同或?qū)ι渚€吸收性能相似的材料制做。各種像質(zhì)計設(shè)計了自己特定的結(jié)構(gòu)和細(xì)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(guān)檢測標(biāo)準(zhǔn)對像質(zhì)計的選用：JB/T4730-2005標(biāo)準(zhǔn)3.6條：底片影像質(zhì)量采用線型像質(zhì)計測定。線型像質(zhì)計的型號和規(guī)格應(yīng)符合JB/T7902-1995《線型像質(zhì)計》的規(guī)定，未包含的應(yīng)符合HB7684-2000《射線照相用線型像質(zhì)計》的有關(guān)規(guī)定（增加了17號0.100mm，18號0.063mm）。SY/T4109-2005《石油天然氣鋼質(zhì)管道無損檢測》、GB/T12605-2008《無損檢測金屬管道熔化焊環(huán)向?qū)咏宇^射線照相檢測方法》等標(biāo)準(zhǔn)與JB/T4730-2005標(biāo)準(zhǔn)基本一致。GB3323-2005標(biāo)準(zhǔn)：影像質(zhì)量應(yīng)使用JB/T7902《線型像質(zhì)計》或EN462-1射線照相影像質(zhì)量及EN462-2所規(guī)定的像質(zhì)計來驗證和評定。（采用線型像質(zhì)計和孔型像質(zhì)計）5、像質(zhì)計靈敏度：

作為底片影像質(zhì)量的監(jiān)測工具，由此得到靈敏度稱為像質(zhì)計靈敏度。線型像質(zhì)計的相對靈敏度：K=dmin/TA×100%

平板孔型像質(zhì)計的等效像質(zhì)計靈敏度：

式中：χ---透照厚度，T---像質(zhì)計厚度，h---像質(zhì)計孔徑。

為什么說像質(zhì)計靈敏度不能等于缺陷靈敏度？1）像質(zhì)計靈敏度是評價射線照相技術(shù)質(zhì)量的一種手段。一般來說，像質(zhì)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(fù)雜得多，是缺陷自身幾何形狀、吸收系數(shù)、位置及取向角度的復(fù)合函數(shù)。雖然人們設(shè)計了各種型式的像質(zhì)計，但到目前為止，還沒有一種完美的像質(zhì)計，能恰當(dāng)反映射線照相技術(shù)對各種自然缺陷的檢測能力。2）但像質(zhì)計靈敏度的提高，表示底片像質(zhì)水平也相應(yīng)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3）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(zhì)計靈敏度很高，黑度、不清晰度均符合標(biāo)準(zhǔn)要求，有時也有難于檢出甚至完全不能檢出的情況。4）面積型缺陷檢出靈敏度與像質(zhì)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(guān)？（1）底片像質(zhì)計靈敏度；（2）工藝參數(shù)選擇的正確性（透照方向、焦距等）；（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(xì)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)三大要素的綜合結(jié)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(zhì)量的基礎(chǔ)。二、影響射線照相靈敏度的因素射線照相對比度ΔD射線照相不清晰度U射線照相顆粒度σD主因?qū)Ρ榷饶z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ΔT（缺陷高度、透照方向）2）射線的質(zhì)μ（或λ、KV、MeV)3）散射比n=Is/Ip取決于：1)膠片類型（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(zhì)μ（或λ、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(zhì)μ（或λ、KV、MeV)3）曝光量（It）和底片黑度D

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的強度就不同，曝光后經(jīng)暗室處理得到的底片上不同部位就會產(chǎn)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(gòu)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，又叫作底片反差。▲射線強度差異是底片產(chǎn)生對比度的根本原因，所以把△I/I稱為主因?qū)Ρ榷取?、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(shè)法提高底片對比度。但在提高對比度的同時，也會產(chǎn)生一些不利后果，例如試件能被檢出的厚度范圍減小（厚度寬容度↓），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、射線照相對比度公式推導(dǎo)：主因?qū)Ρ榷裙剑?/p>

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′p—Ip)；I—無缺陷處的射線總強度，包括一次透射射線和散射線(I=Ip+Is)；

μ—試件材料的線衰減系數(shù)；△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/Ip)公式的導(dǎo)出是從以下三個假設(shè)為基本前提：(1)試件中缺陷厚度相對于試件厚度來說很小(△T<<T)，且缺陷中充滿空氣，其衰減系數(shù)忽略不計。(2)缺陷的存在不影響到達膠片的散射線量(Is＝Is’)(3)缺陷的存在不影響散射比(n＝n’)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?？捎媚z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(shù)γ。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

或平均反差系數(shù)

。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?qū)Ρ榷裙酱说?/p>

射線底片的對比度△D是主因?qū)Ρ榷?/p>

和膠片對比度G共同作用的結(jié)果

。主因?qū)Ρ榷仁菢?gòu)成底片對比度的根本原因。膠片對比度可以看作是主因?qū)Ρ榷鹊姆糯笙禂?shù)，(通常這個系數(shù)為3～8)。5、射線照相對比度的影響因素A.影響主因?qū)Ρ榷鹊囊蛩兀?/p>

厚度差△T、衰減系數(shù)μ、散射比n1）△T與缺陷尺寸有關(guān)，某些情況下還與透照方向有關(guān)。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(guān)，某些情況下還與透照方向有關(guān)。

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(guān)系特別明顯，為提高照相對比度，就必須考慮選擇適當(dāng)?shù)耐刚辗较蚧蚩刂埔欢ǖ耐刚战嵌?，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大。。3）衰減系數(shù)μ與試件材質(zhì)和射線能量有關(guān)。A.源的種類：X射線（連續(xù)譜）和γ射線（線狀譜）的差異B.能量↑→μ↓→ΔD↓

在試件材質(zhì)給定的情況下，透照的射線能量越低，線質(zhì)越軟，μ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(zhì)和缺陷內(nèi)含物│μ1－μ2│：取決于物質(zhì)原子序數(shù)和密度：│μ1－μ2│↑→ΔD↑

4）減小散射比n可以提高對比度。n的相關(guān)因素（源的種類、射線的能量、工件材質(zhì)、工件形狀、散射線屏蔽）A.源的種類：X射線、高能X射線和γ射線的差異；B.射線能量：能量與透照厚度；C.工件材質(zhì)：鋼與輕金屬；D.工件形狀：大厚度差工件、厚而窄的工件、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：T1＞T2＞T3＞T4）

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(chǎn)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/T4730-2005標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：

A級:1.5≤D≤4.0；

AB級:2.0≤D≤4.0；

B級:2.3≤D≤4.0。

標(biāo)準(zhǔn)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)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都會影響膠片的梯度?！@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(dǎo)致黑度和反差不足?！鴾囟雀邥r對苯二酚顯影能力增強。其結(jié)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?！@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(dǎo)致顯影作用減弱，活性降低，這種現(xiàn)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(yuǎn)小于射線源的焦點尺寸的缺陷，包括小的點狀缺陷和細(xì)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/T4730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?qū)⒖s小，半影區(qū)域?qū)U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，缺陷的本影將消失，其影像只由半影構(gòu)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(shù)σ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)?/p>

△D＝0.434*G*μ*σ*△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(shù)σb像質(zhì)計金屬絲的σ值的推導(dǎo)到達膠片上P點的射線會通過金屬絲截面abcd部分，現(xiàn)認(rèn)為射線近似通過a1b1c1d1部分，并假設(shè)焦點尺寸f范圍內(nèi)各點發(fā)出的射線強度是相同的。

設(shè)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″＝(d2－4χ2)1/2

連接膠片上的P點與焦點兩端，設(shè)兩直線與以O(shè)點為原點的橫軸分別交于x1和x2，則x1和x2之間的距離d′可用下式表示：

d′＝dfL2/(L1+L2)

d″在d′之間的數(shù)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(yīng)是金屬絲直徑d，而應(yīng)為d″在d′之間的平均值d″m，d″m由下式給出：當(dāng)χ1和χ2分別為

時，d″m值最大，此時d″m與d的比值，就是與焦點尺寸和透照幾何條件有關(guān)的對比度修正系數(shù)σ。σ值由下式確定：當(dāng)d′≤d時

當(dāng)d′＞d時

當(dāng)d′/d＞1時，σ值將急劇減小。因此，計算像質(zhì)計金屬絲的照相對比度公式應(yīng)寫為：

△D＝—0.434·μ·G·σ·d/(1+n)

▲由以上推導(dǎo)過程可知，決定d′的三個參數(shù)，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(jié)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(jié)為影響對比度的幾何因素。【例題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，μ=3cm-1，在1到4的黑度范圍內(nèi)γ=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(shè)黑度0.5—2.5范圍內(nèi)，膠片反差系數(shù)γ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(shè)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(jù)已知條件

μ1=μ2;G1=G2;n1=n2;σ=1;△T1=2mm

由公式

得

四、射線照相不清晰度

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(gòu)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(gòu)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(chǎn)生趾部和肩部。底片上總不清晰度U是Ug和Ui的綜合結(jié)果

4）其他已經(jīng)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。3.幾何不清晰度Ug1）定義及產(chǎn)生原因：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，半影的寬度就是幾何不清晰度Ug2）Ug的數(shù)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。3）通常技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)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(chǎn)生的最大幾何不清晰度Ugmax，相當(dāng)于射源側(cè)表面缺陷或射源側(cè)放置的像質(zhì)計金屬絲所產(chǎn)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JB/T4730標(biāo)準(zhǔn)對射線源至工件表面的距離的規(guī)定：幾何不清晰度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(quán)衡考慮。

實際照相中，底片上各點的Ug值是否變化？有何規(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(cè)的焦點尺寸較大，因此相應(yīng)位置上的幾何不清晰度也較大?！鴮嶋H上，由于照射場內(nèi)光學(xué)焦點從陰極到陽極一側(cè)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(fù)雜?！纠}1】用φ3*3mmIr92源內(nèi)透中心法透照內(nèi)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=600mm【例題2】用φ4*4mmIr92源內(nèi)透照50mm厚的雙面對接焊縫，欲使Ug≤0.2mm，求射源至膠片最小距離？解：df=4mm；TA=50+4=54mm4.固有不清晰度Ui1)產(chǎn)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(chǎn)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(jīng)驗公式：（100—400KV）

3）固有不清晰度與射線能量的關(guān)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。4）固有不清晰度的其他影響因素增感屏的材料種類、厚度以及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(chǎn)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γ射線和高能X射線照相中，使用銅、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?xí)r，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(jīng)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(dǎo)致固有不清晰度增大。

結(jié)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(zhì)計測定。雙絲型像質(zhì)計雙絲型像質(zhì)計是一種特殊的像質(zhì)計，它的基本結(jié)構(gòu)是一系列的絲對（分為圓形截面和矩形截面兩種），像質(zhì)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(dāng)?shù)臉?biāo)記構(gòu)成了雙絲型像質(zhì)計。絲的材料應(yīng)是鎢等對射線具有高吸收特性的物質(zhì)，絲徑的值和允許的偏差都有嚴(yán)格的規(guī)定。表2-15列出的是ASTME2002—98中關(guān)于絲形截面的雙絲像質(zhì)計的尺寸和對應(yīng)的不清晰度值。Ug和Ui的關(guān)系以及對照相質(zhì)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(jié)果，提高清晰度效果顯著的方法是設(shè)法減小Ug和Ui中較大的一個，而不是較小的一個。如，當(dāng)Ui值遠(yuǎn)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Ir192γ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(xì)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?！纠}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(guān)系為Ui=0.0013V0.79，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：（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(cè)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(cè)時的影像幾何不清晰度和總的不清晰度（設(shè)固有不清晰度Ui與管電壓千伏值V的關(guān)系為Ui=0.0013V0.79；透度計放膠片側(cè)時，設(shè)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=0.111Ug=df*b/(F-b)=2*38/(600-38)=0.135U=

（2）由以上已求得Ui=0.111，透度計放膠片側(cè)時：b=1mm則Ug=df*b/(F-b)=2*1/(600-1)=0.00334U=U=Ui五、射線照相顆粒度1.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；而對受低能量射線照射的慢速膠片來說說，可能要經(jīng)中度放大才能使顆粒性明顯。

2.顆粒度：是根據(jù)測微光密度計測出的數(shù)據(jù)、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(jié)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σ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。顆粒性→心理顆粒性→照相質(zhì)量主觀評價法顆粒度→顯微密度計→照相質(zhì)量客觀評價法3.顆粒性產(chǎn)生的原因：①是膠片噪聲，相關(guān)于銀鹽粒度和感光速度；②是量子噪聲，即光子隨機分布的統(tǒng)計漲落，相關(guān)于射線能量、曝光量和底片黑度。一般來說，顆粒性隨膠片粒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(guān)。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(chǎn)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(chǎn)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(shù)越多，射線照相影象的顆粒性就越不明顯。可見膠片速度會影響膠片顆粒性。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(chǎn)生的光吸收銀也較少。因此要產(chǎn)生一定的黑度，在慢速膠片中吸收的光子數(shù)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(xì)節(jié)的最小尺寸。一個尺寸很小的細(xì)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(guān)于信噪比的討論A概念1)噪聲σD: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(xiàn)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(xì)節(jié)傳到膠片上的“信號”，是指通過細(xì)節(jié)到達膠片上的光子數(shù)與到達膠片上細(xì)節(jié)影象處相似區(qū)域光子平均數(shù)之差△N。3)信噪比△N/σD:噪聲與信號的比值。B與細(xì)節(jié)可見性的關(guān)系1)要獲得細(xì)節(jié)中的最小可見度，此信噪比至少須達3～5。C與膠片梯度的關(guān)系1)若有關(guān)黑度只落在特性曲線趾部，這里膠片梯度很小，細(xì)節(jié)影像就會看不見，而不管信噪比是多少。適當(dāng)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)只需信噪比始終大于所需要的最小值，提高膠片梯度就易于提高小細(xì)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(xì)節(jié)影像引起的的黑度變化，而不會改善細(xì)節(jié)可見度。六、靈敏度和缺陷檢出的有關(guān)研究1.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(rèn)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(shù)值?。欢^片條件變差，則△Dmin數(shù)值會變大，觀片條件是適當(dāng)?shù)亩沂枪潭ǖ?。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(guān)，實質(zhì)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?！簟鱀min的數(shù)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?！鱀與△Dmin的關(guān)系為：當(dāng)△D≥△Dmin時，影像能夠識別，反之則不能識別?！簟鱀min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(guān)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(guān)系是：在影像寬度較大時，△Dmin不隨寬度變化而變化，但在影像寬度較小時，△Dmin隨寬度的減小而增大，且當(dāng)?shù)灼诙仍礁邥r，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(xì)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(guān)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(guān)系，可得到圖3.11，圖中線徑d所對應(yīng)的△D只有在線徑d所對應(yīng)的△Dmin以上的范圍，該線徑d才能識別。

2)由圖中曲線可知，對于任何材質(zhì)(μp)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(chǔ)上，適當(dāng)增大母材黑度（與D=2.5適當(dāng)大一些），同時適當(dāng)減小焊縫黑度。黑度的調(diào)節(jié)是通過改變射線能量進而改變μ和n來實現(xiàn)的，黑度的具體數(shù)值大小與射線能量和余高高度等參數(shù)有關(guān)。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(zhì)計靈敏度變化雖然不明顯，但裂紋識別度明顯下降。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γ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γ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(jié)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(guān)系公式1）階邊像質(zhì)計和厚度靈敏度使用材質(zhì)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(zhì)計，所謂“階邊”像質(zhì)計。階邊像質(zhì)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(zhì)計靈敏度而所測得的靈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(guān)系；

△X＝2.3△Dmin/（Cs*GD）

式中Cs—主因比襯度

μ—線衰減系數(shù)(cm-1)；

n—散射比(n＝Is/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(guān)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

△X＝0.014Cs-1GD-1

當(dāng)△Dmin＝0.01時，

△X＝0.023Cs-1GD-1

2）建立不同形狀的缺陷與階邊靈敏度關(guān)系式的假設(shè)①底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

W″＝W′+Ut②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。③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(xì)的膠片)。④小缺陷影像對比度取決于小缺陷體積△V而不是高度△T⑤對不同形狀缺陷的影像前沿的黑度變化，需要用形狀系數(shù)ζ修正。3）不同形狀的缺陷的靈敏度關(guān)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(guān)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；

ζ-----形狀系數(shù)；△X----可識別最小厚度差，△X＝0.014GD-1Cs-1

任何一種象質(zhì)計的靈敏度(絲或小孔)都是這一通用公式的特解。(1)金屬絲像質(zhì)計與階邊像質(zhì)計靈敏度的關(guān)系：

式中：φmin----最小可見金屬絲。

M=0.83△X(△X---底片上階邊像質(zhì)計可見厚度)；

U----不清晰度金屬絲象質(zhì)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?？汕蟪鼋o定條件下金屬絲象質(zhì)計靈敏度的絕對值。絲的相對靈敏度則為：

（2）階梯孔像質(zhì)計（采用AFOR型六角階梯孔像質(zhì)計，其孔徑與階梯厚度相等）與階邊像質(zhì)計靈敏度的關(guān)系：式中：φmin----最小可見金屬絲。

△X---底片上階邊像質(zhì)計可見厚度；

U---不清晰度

階梯孔像質(zhì)計根據(jù)小孔的可見性來測量靈敏度。這種像質(zhì)計的讀數(shù)要比金屬絲像質(zhì)計更多地與清晰度有關(guān)。當(dāng)缺陷形狀近似于垂直的圓柱孔時，這種像質(zhì)計能對缺陷靈敏度給出很恰當(dāng)?shù)脑u價。

（4）裂紋（兩側(cè)面平行的人工裂紋型窄槽）與金屬絲像質(zhì)計靈敏度的關(guān)系：

式中：d---裂紋自身高度；

W---裂紋開口寬度；

φ---金屬絲直徑；

U---不清晰度（3）裂紋（兩側(cè)面平行的人工裂紋型窄槽）與階邊像質(zhì)計靈敏度的關(guān)系：

式中：d---裂紋自身高度；

W---裂紋開口寬度；

dsinθ---裂紋自身高度在膠片上的投影尺寸；

Wcosθ---裂紋開口寬度在膠片上的投影尺寸；△X---底片上階邊像質(zhì)計可見厚度

U----不清晰度當(dāng)傾角θ較小時，此式近似于：dW=ξ△X（d+W+U）當(dāng)裂紋與X射線方向一致時，則：dW=ξ△X（W+U）當(dāng)裂紋開口寬度很小時（即W<<U）且θ=0°時，則：

dW=ξ