射線照相檢驗設(shè)備與器材

第2章射線照相檢驗設(shè)備與器材2.1X射線機2.1.1X射線機的基本結(jié)構(gòu)與類型工業(yè)射線照相探傷中使用的低能X射線機，簡單地說是由四部分組成：射線發(fā)生器（X射線管）、高壓發(fā)生器、冷卻系統(tǒng)、控制系統(tǒng)。當各部分獨立時，高壓發(fā)生器與射線發(fā)生器之間應(yīng)采用高壓電纜連接。X射線機可以從不同方面進行分類。按照X射線機的結(jié)構(gòu)，X射線機通常分為三類，便攜式X射線機、移動式X射線機、固定式X射線機。便攜式X射線機采用組合式射線發(fā)生器，其X射線管、高壓發(fā)生器、冷卻系統(tǒng)共同安裝在一個機殼中，也簡單地稱為射線發(fā)生器，在射線發(fā)生器中充滿絕緣介質(zhì)。整機由兩個單元構(gòu)成，即控制器和射線發(fā)生器，它們之間由低壓電纜連接。在射線發(fā)生器中所充的絕緣介質(zhì)，較早時為高抗電強度的變壓器油，其抗電強度應(yīng)不小于30～50kV/2.5mm?，F(xiàn)在多數(shù)充填的絕緣介質(zhì)是六氟化硫（SF6），以減輕射線發(fā)生器的重量。充填的SF6氣體的氣壓應(yīng)不低于0.34MPa（3.5kg/cm2），但也不能過高，以防機殼爆裂，通常不應(yīng)超過0.49MPa（5.0kg/cm2）。采用充氣絕緣的便攜式X射線機，體積小、重量輕，便于攜帶，利于現(xiàn)場進行射線照相檢驗。便攜式X射線機的管電壓一般不超過320kV，管電流經(jīng)常固定為5mA，連續(xù)工作時間一般為5min。移動式X射線機具有分立的各個組成部分，但它們共同安裝在一個小車上，可以方便地移動到現(xiàn)場、車間，進行射線檢驗。冷卻系統(tǒng)為良好的水循環(huán)冷卻系統(tǒng)。X射線管采用金屬陶瓷X射線管，管電壓不高于160kV（或150kV），尺寸小，射線發(fā)生器通常就是X射線管，它與高壓發(fā)生器之間采用一長達15m左右的高壓電纜連接，以便于現(xiàn)場的防護和操作。固定式X射線機采用結(jié)構(gòu)完善、功能強的分立射線發(fā)生器、高壓發(fā)生器、冷卻系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，射線發(fā)生器與高壓發(fā)生器之間采用高壓電纜連接，高壓電纜的長度一般為2m。其體積大、重量也大，不便移動，因此固定安裝在X射線機房內(nèi)。這類X射線機已形成150kV、250kV（225kV）、320kV、450kV（420kV）等系列，其管電流可用到30mA甚至更大的值，系統(tǒng)完善，工作效率高，它是檢驗實驗室應(yīng)優(yōu)先選用的X射線機。X射線機也可以按其他方面分類，例如按照X射線機的工作電壓可分為恒壓X射線機和脈沖X射線機，按照加在X射線管上的電壓脈沖頻率可分為恒頻X射線機和變頻X射線機，按照所使用的X射線管可分為玻璃管X射線機和陶瓷管X射線機，按照X射線管的輻射角可分為定向X射線機和周向X射線機，按照X射線管焦點尺寸可分為微焦點、小焦點和常規(guī)焦點X射線機等，但目前較多采用的是按照結(jié)構(gòu)進行分類。2.1.2X射線管X射線機的核心器件是X射線管，普通X射線管的基本結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。它主要由陽極、陰極和管殼構(gòu)成。圖2-1X射線管結(jié)構(gòu)示意圖圖2-2陽極的基本結(jié)構(gòu)示意圖

1—陽極罩2—陽極體3—放射窗口4—陽極靶陽極是產(chǎn)生X射線的部位。主要由陽極體、陽極靶和陽極罩組成。陽極的基本結(jié)構(gòu)如圖2-2所示。陽極體為具有高熱傳導(dǎo)性的金屬電極，典型的陽極體由無氧銅制做。其作用是支承陽極靶，并將陽極靶上產(chǎn)生的熱量傳送出去，避免靶面燒毀。陽極靶的作用是承受高速電子的撞擊，產(chǎn)生X射線。陽極靶緊密鑲嵌在陽極體上，與陽極體具有良好的接觸。由于工作時陽極靶直接承受高速電子的撞擊，電子大部分動能在它上面轉(zhuǎn)換為熱，因此陽極靶必須耐高溫。此外，陽極靶應(yīng)具有高原子序數(shù)，才能具有較高的X射線轉(zhuǎn)換效率。所以，對工業(yè)射線照相檢驗用的X射線管，其陽極靶采用鎢制做。陽極靶的表面應(yīng)磨成鏡面，并與X射線管軸成一定角度，靶面與管軸垂線所成的角度常稱為靶面角。陽極靶可以采用不同的結(jié)構(gòu)，以產(chǎn)生不同的輻射。例如，常用錐形靶和平面形靶產(chǎn)生周向輻射X射線，也有的X射線機采用特殊的旋轉(zhuǎn)陽極靶，它不僅可以改善散熱狀況，而且可以獲得更高的管電流。高速電子撞擊陽極靶時會產(chǎn)生二次電子，二次電子可集聚在管殼上，形成一定電位，影響飛向陽極靶的電子束，陽極罩就是用來吸收高速電子撞擊陽極靶時產(chǎn)生的二次電子。陽極罩常用銅制做，在朝向陰極方向有一小孔，陰極發(fā)射的電子從這個小孔進入，撞擊陽極靶；陽極罩的側(cè)面也有一個小孔，常用原子序數(shù)很低的薄鈹板覆蓋，稱為窗口，陽極靶產(chǎn)生的X射線從此窗口輻射出來。圖2-3X射線管的陽極特性曲線X射線管的陽極特性是指，在一定的陰極燈絲電流下，管電流與管電壓的關(guān)系。圖2-3是X射線管的陽極特性曲線。從圖中可以看到，管電流在最初隨著管電壓升高而增加，但當管電壓達到一定值以后，管電流趨于飽和。產(chǎn)生這種飽和特點的原因是，燈絲發(fā)射的電子已接近全部到達陽極靶。當X射線管施加的管電壓較低時，為了得到較大的管電流，只能采用更大的燈絲電流。但實際上燈絲電流也只能在一定范圍內(nèi)調(diào)整，這也就限定了低管電壓下可使用的最大管電流。陰極是X射線管中發(fā)射電子的部位，它由燈絲和一定形狀的金屬電極－聚焦杯（陰極頭）構(gòu)成。燈絲由鎢絲繞成一定形狀，聚焦杯包圍著燈絲。燈絲在燈絲電流加熱下可發(fā)射熱電子，這些電子在X射線管的管電壓作用下，高速飛向陽極靶，最終通過軔致輻射在陽極靶產(chǎn)生X射線。燈絲發(fā)射電子的能力隨燈絲溫度，也就是燈絲的加熱電流而改變。當燈絲溫度增高時，發(fā)射電子的能力也增大。由于鎢的熔點高（3370℃），且蒸發(fā)率低，所以工業(yè)探傷用X射線管的燈絲采用鎢制做。燈絲的主要形狀有圓形、線形、矩形等，燈絲的形狀、尺寸及聚焦杯的形狀、尺寸、與燈絲的相對位置等，都直接影響X射線管的焦點。燈絲溫度通過調(diào)節(jié)燈絲變壓器的電壓改變燈絲電流進行調(diào)節(jié)，過高的燈絲電流將會燒毀燈絲。X射線管的陰極特性是指，在一定管電壓下，管電流與燈絲電流之間的關(guān)系。圖2-4是X射線管的陰極特性曲線。X射線管的管殼封出一個高真空腔體，并在腔內(nèi)封裝陽極和陰極。管內(nèi)的真空度應(yīng)達到1.33×（103～105）Pa。管殼必須具有足夠高的機械強度和電絕緣強度。工業(yè)射線檢測常用的X射線管的管殼主要采用玻璃與金屬或陶瓷與金屬制做。采用玻璃與金屬制做管殼的X射線管稱為玻璃X射線管。采用陶瓷與金屬制做管殼的X射線管分為兩類，一類是金屬陶瓷X射線管，另一類是波紋陶瓷X射線管。圖2-5是波紋陶瓷X射線管的結(jié)構(gòu)示意圖。金屬陶瓷X射線管以不銹鋼管代替玻璃管殼，用陶瓷材料絕緣，與玻璃管殼的X射線管比較，它的主要特點是結(jié)構(gòu)牢固、壽命長，現(xiàn)在已經(jīng)是X射線管的重要類型。波紋陶瓷X射線管是廣泛應(yīng)用在的另一類X射線管，它與金屬陶瓷X射線管具有類似的特點。普通玻璃X射線管的壽命一般為400～500h，陶瓷X射線管的壽命一般在1000h以上。這里所說的壽命是指X射線管的輻射量降低到規(guī)定值的80%以下，并不是指X射線管本身損壞。目前，在工業(yè)射線檢測中還使用的另一種X射線管是微焦點X射線管。這是一類特殊結(jié)構(gòu)的X射線管，管的焦點尺寸現(xiàn)在可小到幾微米，它采用了一套電子聚焦系統(tǒng)，以便形成很細的電子束。這種X射線管的工作電壓較低，一般不超過160kV，管電流也遠小于普通X射線管，一般不超過數(shù)百微安。圖2-4X射線管的陰極特性曲線圖2-5波紋陶瓷X射線管結(jié)構(gòu)示意圖在X射線管中產(chǎn)生X射線的基本過程如下。X射線管的陰極燈絲通過電流，被加熱到2000℃以上后發(fā)射電子，這些電子聚集在燈絲附近。當X射線管的陽極和陰極間施加上高壓后，電子在這個高壓作用下被加速，高速飛向陽極靶，穿過陽極和陰極之間的空間后撞擊到陽極靶上。通過軔致輻射，電子的一部分動能轉(zhuǎn)化為X射線，從X射線管窗口輻射出來。電子的大部分動能傳給了陽極靶，使它迅速升溫。圖2-6油浸200kVX射線

機射線發(fā)生器結(jié)構(gòu)示意圖從這個過程可以看出，為了保證X射線管能夠正常地工作，產(chǎn)生一定能量和強度的X射線，X射線管必須具有足夠的真空度、足夠的絕緣強度和足夠的散熱能力。X射線管的結(jié)構(gòu)、所達到的絕緣強度和真空度，限定了在陽極和陰極間所能施加的最高高壓。由于氣體分子在電子的撞擊下可以發(fā)生電離，產(chǎn)生附加的電流，真空度同時還將影響X射線管管電流的穩(wěn)定性，這也直接關(guān)系到X射線管的正常工作和壽命。顯然，如果不能很好地散熱，X射線管的陽極將迅速升到很高的溫度，不僅會使陽極靶燒毀，而且也會導(dǎo)致X射線管整體損壞。使用時，X射線管置于一定的外殼中，X射線管與此外殼和外殼中充填的絕緣介質(zhì)等構(gòu)成一個整體，通常稱為射線發(fā)生器（機頭）。對便攜式X射線機，射線發(fā)生器還會包括高壓部分。外殼由具有一定強度的金屬制做，外殼上有一系列的插座，包括可能有的高壓電纜插座和冷卻循環(huán)用的接管等。在外殼內(nèi)應(yīng)有一定厚度的鉛屏蔽層，使漏泄輻射量降低到規(guī)定的要求。內(nèi)部充填的絕緣介質(zhì)主要是高抗電強度的變壓器油或六氟化硫氣體。圖2-6是一射線發(fā)生器內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。2.1.3高壓發(fā)生器高壓發(fā)生器由高壓變壓器、高壓整流管、燈絲變壓器和高壓整流電路組成，它們共同裝在一個機殼中，里面充滿了耐高壓的絕緣介質(zhì)。高壓發(fā)生器提供X射線管的加速電壓－陽極與陰極之間的電位差和X射線管的燈絲電壓。高壓發(fā)生器中注滿高壓絕緣介質(zhì)，目前主要是高抗電強度的變壓器油，其抗電強度應(yīng)不小于30～50kV/2.5mm。高壓變壓器的結(jié)構(gòu)與一般變壓器相同，其特點是二次電壓很高、但功率不大。為保證高壓變壓器具有足夠的絕緣強度，在制造過程中應(yīng)進行嚴格絕緣處理，以防止以后發(fā)生擊穿。燈絲變壓器的一次電壓一般為100～200V，二次電壓常為5～20V，必須解決的問題是一次繞組與二次繞組之間的絕緣問題。由于X射線管的陰極處于高壓之中，而燈絲變壓器的一次繞組處在低壓線路之中，所以必須防止它們之間的高壓擊穿。正是由于這個原因，燈絲變壓器必須置于高壓絕緣介質(zhì)之中。高壓整流電路有多種形式，一些典型電路是半波自整流電路、全波整流電路、恒壓整流電路。半波自整流電路是最簡單的高壓整流電路，其基本電路如圖2-7所示，得到的電壓波形如圖2-8所示。在這種電路中X射線管本身起著整流二極管的作用。當X射線管施加交流電壓時，利用自整流作用，在陽極電位為正半周時電流通過，X射線管工作，發(fā)射X射線。在陽極電位為負半周時電流不能通過，X射線管不工作，不發(fā)射X射線。即半波自整流電路只在半周的時間內(nèi)發(fā)射X射線。圖2-7半波自整流電路圖2-8半波自整流電路的電壓波形半波自整流電路的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、部件少、體積小，多用于攜帶式X射線機。但半波自整流電路也存在明顯的缺點，主要是僅在半周發(fā)射X射線，電源利用率低；此外，在高壓的負半周，X射線管要承受很高的反向電壓，如果陽極溫度很高，可能會因發(fā)射電子而出現(xiàn)反向電流。為避免這一問題，電路中長采用逆電壓降低電路，這樣一來，在負半周僅有較低的電壓加在X射線管上。全波整流電路其基本電路如圖2-9所示。當交流電處在不同半周時，可分別通過不同的整流二極管將電壓施加在X射線管上，使X射線管工作，發(fā)射X射線。此電路電源利用率高，X射線管不存在需要承受反向高壓問題。電路存在的主要缺點是，輸出的電壓波形不穩(wěn)定，也即輸出的X射線不穩(wěn)定。圖2-9全波整流電路全波恒壓整流電路其基本電路如圖2-10所示，得到的電壓波形如圖2-11所示。為了提高X射線管的輻射強度，必須采用波動很小的直流電對X射線管供電，全波恒壓整流電路就是這樣的一種整流電路。按圖2-10的標示，在正半周時，交流電對電容C1充電，電容C2放電；在負半周時，交流電對電容C2充電，電容C1放電。正半周時電流的路徑是高壓變壓器→整流二極管D1→X射線管→電容器C2→高壓變壓器。負半周時電流的路徑是高壓變壓器→電容器C1→X射線管→整流二極管D2→高壓變壓器。X射線管上的高壓是高壓變壓器上的電壓與電容器上的電壓的和，即實際施加到X射線管上的電壓近似比高壓變壓器二次電壓高一倍。由于電容的充電時間遠小于放電時間，因此，X射線管上的電壓變化較小。圖2-10全波恒壓整流電路圖2-11全波恒壓整流電路波形全波恒壓整流電路，不僅減少了X射線管輸出X射線強度的波動，而且具有倍壓作用，因此，這種電路受到了廣泛的重視。2.1.4冷卻系統(tǒng)對常用的低壓X射線機，X射線管只能將1%左右的電子能量轉(zhuǎn)換為X射線，絕大部分的能量在陽極靶上轉(zhuǎn)換為熱量，加熱陽極靶和陽極體。因此，為了使X射線管能正常工作，X射線機必須有良好的冷卻系統(tǒng)，否則，陽極靶將被高熱損壞。X射線機采用的冷卻方式粗略地可分為三種：1）油循環(huán)冷卻。這種方式采用油循環(huán)系統(tǒng)，冷卻油從油箱泵進入射線發(fā)生器（X射線管的陽極端），從射線發(fā)生器的另一端（X射線管的陰極端）離開，帶走熱量，返回油箱。為了增強冷卻效果，常又采用流動水冷卻循環(huán)油。這種方式主要應(yīng)用在固定式X射線機。2）水循環(huán)冷卻。這種方式采用循環(huán)水直接進入射線發(fā)生器中X射線管的陽極空腔，水流出時帶走熱量。這種冷卻方式只能用于陽極接地電路的情況，主要應(yīng)用在移動式X射線機。也應(yīng)用于油絕緣的便攜式X射線機。3）輻射散熱冷卻。這種方式主要應(yīng)用在便攜式X射線機。對氣絕緣的便攜式X射線機，這種方式是在射線發(fā)生器的陽極端裝上散熱器，一般還裝備風(fēng)扇。通過散熱器輻射和射線發(fā)生器外殼散熱冷卻。對油絕緣的便攜式X射線機，這種方式是依靠射線發(fā)生器內(nèi)部的溫差和攪拌油泵使油產(chǎn)生流動帶走熱量，通過機殼把熱量散出。*2.1.5控制和保護系統(tǒng)圖2-12X射線機的基本控制電路原理圖

1—高壓變壓器2—燈絲變壓器

3、4—高壓發(fā)生通斷按鈕

5、6—燈絲加熱通斷按鈕

K—高壓發(fā)生繼電器H—燈絲加熱繼電器X射線機的控制和保護系統(tǒng)主要包括基本電路、電壓和電流調(diào)整部分、冷卻和時間等的控制部分、保護裝置等。X射線機電路接通的基本步驟是：接通電源和冷卻系統(tǒng)→接通X射線管的燈絲加熱電路和整流加熱電路→接通高壓電路。其中基本控制電路電原理圖如圖2-12所示。這個基本控制電路保證了X射線機必須按上述過程接通，從而保證了X射線機安全正常的工作。在實際的X射線機電路中，還必須包括一系列其他電路，其中至少包括高壓調(diào)整電路、燈絲加熱調(diào)整電路、曝光時間控制電路和保護電路與裝置。高壓調(diào)整一般是在高壓變壓器的一次線路上接上自耦變壓器，通過調(diào)整自耦變壓器調(diào)節(jié)高壓變壓器的二次電壓，實現(xiàn)對X射線管高壓的調(diào)整。燈絲加熱調(diào)整電路主要是在燈絲加熱變壓器的一次繞組上串聯(lián)一個可變電阻器，通過改變電阻器的阻值改變燈絲變壓器二次的電壓和燈絲加熱電流，實現(xiàn)對X射線管管電流的控制。曝光時間一般采用電動時間控制器完成。為了保證X射線機安全工作，在X射線機的電路中還設(shè)置了一系列的保護電路和裝置，其中最主要是下面這些。過流保護。采用過流繼電器實現(xiàn)保護，即當X射線管的管電流超過規(guī)定的限值后，過流繼電器將切斷它的常閉觸點，從而切斷保護電路，切斷高壓。過壓保護。采用過壓繼電器實現(xiàn)保護，即當高壓變壓器一次電壓超過規(guī)定的限值后，過壓繼電器將切斷它的常閉觸點，從而切斷保護電路，切斷高壓。油溫保護。一般油溫繼電器置于射線發(fā)生器中，即當油溫超過規(guī)定的限值（通常是60℃±5℃），油溫繼電器將切斷保護電路，切斷高壓。此外還有零位接觸器、水壓開關(guān)、氣壓開關(guān)、油壓開關(guān)、時鐘零位開關(guān)等，一旦X射線機中出現(xiàn)異常情況或出現(xiàn)工作條件不符合要求，這些保護裝置也將動作，這時X射線機將不能加上高壓或高壓將被切斷。2.1.6高壓電纜移動式和固定式X射線機的高壓發(fā)生器與射線發(fā)生器之間，應(yīng)采用高壓電纜連接。高壓電纜的結(jié)構(gòu)大體包括同軸芯線、絕緣層、半導(dǎo)體層、金屬網(wǎng)、保護層，它的基本結(jié)構(gòu)如圖2-13所示。高壓電纜在使用中最常見的故障是電纜端頭處發(fā)生擊穿。圖2-13高壓電纜結(jié)構(gòu)示意圖

1—保護層2—金屬網(wǎng)3—半導(dǎo)體層4、6—絕緣層5—同軸芯線*2.1.7X射線機的技術(shù)性能、使用與維護從射線檢驗工作角度，X射線機的主要技術(shù)性能可歸納為五個：工作負載特性、輻射強度、焦點尺寸、輻射角、漏泄輻射劑量，此外還有其他一些重要指標，如工作方式、重量等，這些性能都直接相關(guān)于射線照相工作，在選取X射線機時應(yīng)考慮上述性能是否適應(yīng)所進行的工作。1．工作負載特性X射線機的工作負載特性，即X射線機可使用的管電壓、管電流等特性，完整的特性常以工作負載特性曲線形式給出，典型的工作負載特性曲線如圖2-14所示。X射線機的工作負載特性，實際上是由三方面的工作極限因素決定的。一是X射線機所采用的X射線管和高壓發(fā)生器系統(tǒng)等所限定的高壓范圍，二是X射線管陽極特性曲線的限定，三是由X射線管陽極能承受的最大容許功率的限制。這些限制作用共同決定了X射線機的工作負載特性。圖2-15給出了工作極限曲線。在實際工作中，X射線管的管電流受到陽極所承受最大容許功率的限制，所以燈絲加熱電流、管電流和管電壓都有一個極限值。X射線管在使用中，應(yīng)控制在曲線的陰影區(qū)域內(nèi)。Ⅰ區(qū)為燈絲加熱電流限制區(qū)，此時管電壓低，管電流趨于飽和。如仍追求提高管電流，勢必要增大燈絲加熱電流而超過其允許值。輕者使其壽命縮短，重者可能燒毀燈絲。Ⅱ區(qū)是最大管電流限制區(qū)，此時管電壓沒有達到最高值，但管電流已經(jīng)很大了，再提高管電流就有可能燒毀陽極。Ⅲ區(qū)是額定功率限制區(qū)，在Ⅲ區(qū)已經(jīng)達到了額定的管功率，若再提高管電壓，則必須相應(yīng)降低管電流；管電壓的極限只能到D點，這是X射線管的額定管電壓，如果超過這個數(shù)值，X射線管就有被擊穿的危險。圖2-14X射線機工作負載特性曲線圖2-15X射線機工作極限曲線X射線機的工作負載特性曲線給出了X射線機的工作特性，因此也就給出了其適宜檢驗的材料、厚度范圍和工作的應(yīng)用特點。從X射線機的工作負載特性曲線還可以看到，所能使用的管電流與所施加的管電壓相關(guān)，也受到焦點尺寸的限制。2．輻射強度實驗研究指出，X射線管輻射的X射線強度近似與管電壓的平方成正比、與管電流成正比、與靶物質(zhì)的原子序數(shù)成正比，這個關(guān)系可以表示成下式 （2-1）式中IX射線強度；i管電流（mA）；Z靶物質(zhì)的原子序數(shù)；圖2-16X射線管輻射的側(cè)傾效應(yīng)V管電壓（kV）；比例系數(shù)，（1.1～1.4）×106。輸入X射線管的功率為，所以X射線管的轉(zhuǎn)換效率為 （2-2）從此式可以看到，對低壓X射線機，輸入X射線管的能量只有很少部分轉(zhuǎn)換為X射線，大部分轉(zhuǎn)換成熱。例如，鎢靶X射線管在管電壓為100kV時，其轉(zhuǎn)換效率僅為1%左右。X射線管輻射的X射線強度，在空間不同方向是不同的，X射線管軸線上相對強度的分布如圖2-16所示。這常稱為“側(cè)傾效應(yīng)”。在距離X射線管焦點F處空間一點的X射線強度可按下式計算 （2-3）X射線管的焦點也就是X射線機的焦點，焦點是陽極靶上產(chǎn)生X射線的區(qū)域。由于焦點的形狀、尺寸直接相關(guān)于射線照相所得到的影像的質(zhì)量，所以它是X射線機的一個重要技術(shù)指標。圖2-17給出了X射線機的焦點。X射線機的實際焦點是指電子束所撞擊的陽極靶的面積，如果從不同方向觀察X射線機的實際焦點，則可以看到不同的形狀和大小。在射線照相中通常所說的焦點并不是實際焦點，而是所謂的“有效焦點”。有效焦點是指X射線機的實際焦點在輻射的射線束的中心方向觀察到的焦點形狀和尺寸，也就是實際焦點在垂直于管軸方向的投影。顯然，有效焦點的形狀和大小取決于實際焦點的形狀和大小。在射線照相檢驗中，通常簡稱有效焦點為焦點。a）b）圖2-17X射線機的焦點

a）有效焦點與實際焦點的關(guān)系b）焦點形狀焦點的形狀取決于燈絲繞制的形狀，如果燈絲為圓形焦點也為圓形，如果燈絲為長條螺旋管形，則焦點將為長方形。國際標準化組織把常用的X射線機的焦點形狀歸納為四種基本形狀，即正方形、長方形、圓形、橢圓形，各種形狀焦點的有效焦點尺寸d的計算式如下：正方形：d＝a長方形：d＝圓形：d＝a橢圓形：d＝式中各值的意義如圖2-17所式。測定焦點的尺寸有兩種方法：針孔法和幾何不清晰度法。針孔法采用針孔板利用小孔成像方法測定焦點的尺寸。幾何不清晰度法是利用計算的方法，從測量得到的幾何不清晰度計算焦點的尺寸。針孔法所用的針孔板基本結(jié)構(gòu)如圖2-18所示，有關(guān)標準均規(guī)定，針孔板應(yīng)采用特殊材料制做，如鎢、鉭、鉑銥合金等。針孔法測定時選擇適當?shù)慕裹c與膠片距離，按規(guī)定將針孔板置于X射線管于膠片之間適當位置，并按規(guī)定的透照參數(shù)透照，從得到的底片影像測量焦點尺寸。不同的標準對測定方法的具體規(guī)定存在一些差異，表2-1和表2-2是常見的規(guī)定。圖2-19是采用針孔法測得的一般定向X射線機焦點的實際形貌。表2-1針孔板尺寸的主要規(guī)定焦點尺寸/mm針孔板孔徑/mm針孔板孔高度h/mm≤1.00.030±0.0050.075±0.010≥1.10.100±0.0050.500±0.010表2-2針孔法透照參數(shù)的主要規(guī)定（X射線機額定管電壓為V，額定管流為I）焦點尺寸/mm測試布置放大倍數(shù)測試管流i測試透照電壓U／kV≤1.0≥2i=I/2V≤75，U=V75～150，U=75V>150，U=V/2≥1.1≥1圖2-18針孔板基本結(jié)構(gòu)圖2-19定向X射線機焦點形貌示意圖3．輻射角輻射角直接決定了X射線機可使用的輻照場，它由陽極靶的形狀和陽極的設(shè)計決定。在現(xiàn)在使用的X射線機中，定向輻射X射線機的輻射角一般為40°錐形輻射角，周向輻射X射線機一般為24°×360°或25°×360°的扇形周向輻射角，或者是12°×360°的半扇形周向輻射角。定向輻射X射線機的陽極靶為平面靶，靶面角（即靶面與X射線管軸垂線的夾角）為20°。周向輻射X射線機的陽極靶常采用錐形靶或平面靶，采用平面靶時靶面角為0°。簡單的測定輻射角時，可把膠片垂直于窗口平面放置，用很短的時間曝光，從得到的底片影像測量。一般應(yīng)在十字交叉的兩個方位完成上面的測量。為了測定輻照場，可在預(yù)計的輻照區(qū)的不同位置放置適當大小的膠片，曝光后從底片的黑度情況判斷輻照場的均勻性和具體情況?；蛘咭部蓪⒛z片直接貼放在X射線機的窗口上，曝光后從得到的底片影像粗略估計輻照場情況。以上所說的“膠片”，均是指裝入暗袋后的膠片。4．漏泄輻射劑量我國輻射防護標準，對X射線機的漏泄輻射劑量作出了具體規(guī)定，表2-3是GB16357—1996對500kV以下X射線機的規(guī)定。表2-3GB16357—1996對X射線機漏泄輻射劑量的規(guī)定額定管電壓/kV距X射線機焦點1m處的漏泄空氣比釋動能率＜150≤1mGy/h150～200≤2.5mGy/h＞200≤5mGy/hX射線機在日常使用中應(yīng)嚴格遵守X射線機的使用說明，認真進行各項維護工作，其中應(yīng)特別注意的是下列各項:1．不能超負荷使用X射線機X射線機都規(guī)定了額定電壓、額定電流（管電流）、工作方式，工作方式指的是加載與冷卻交替循環(huán)時間的規(guī)定，在正常開機工作時必須遵守這些規(guī)定。2．注意X射線管的老化訓(xùn)練X射線管是一個高真空度的器件，如果真空度降低，一是可能引起高壓擊穿損壞X射線管，二是高速電子可將管中的氣體電離，產(chǎn)生很大的管電流，造成X射線管損壞。X射線管在制造過程中，管殼、電極都經(jīng)過嚴格的排氣處理，但X射線管內(nèi)的材料析出氣體和X射線管本身的漏泄等，都會導(dǎo)致真空度降低。為了保證X射線管的真空度，新安裝的X射線管，或關(guān)機一段時間再啟用的X射線機，在開機后都應(yīng)進行X射線管的老化訓(xùn)練（訓(xùn)機），吸收X射線管內(nèi)的氣體，提高X射線管的真空度。老化訓(xùn)練就是按照一定的程序，從低電壓、低管電流逐步升壓，直到達到X射線機的工作所需的最高管電壓或額定工作電壓。不同的X射線機均有自己的具體規(guī)定，表2-4和表2-5列出了X射線機老化訓(xùn)練的主要規(guī)定。在老化訓(xùn)練中應(yīng)注意觀察管電流，如果在某一管電壓下管電流不穩(wěn)定，則應(yīng)降回原管電壓，重新在原管電壓下工作一段時間，再升高管電壓。表2-4玻璃管X射線機的老化訓(xùn)練規(guī)定停用時間8～16h2～3d3～21d＞21d升壓速度10kV/30s10kV/min10kV/2.5min10kV/5min表2-5金屬陶瓷管X射線機的老化訓(xùn)練規(guī)定停用時間老化訓(xùn)練方法1d可自動訓(xùn)機到使用電壓，更高時可手動按10kV/min訓(xùn)機2～7d手動從最低值按10kV/min訓(xùn)機，中間應(yīng)按規(guī)定休息7～30d手動從最低值按10kV/5min—休息5min方式訓(xùn)機現(xiàn)代的X射線機內(nèi)常安裝了保護裝置，其保證在未完成必要的老化訓(xùn)練之前，無法向X射線管送上高壓。有的X射線機裝備了自動老化訓(xùn)練程序，只要停放時間在規(guī)定的時間內(nèi)，可以采用自動老化訓(xùn)練程序完成老化訓(xùn)練。3．充分預(yù)熱與冷卻X射線管的燈絲和陽極靶，工作在高溫高壓下，燈絲金屬會揮發(fā)，由于在X射線管中電子動能的絕大部分轉(zhuǎn)換為熱，陽極急劇升溫，如果不注意充分冷卻，將導(dǎo)致陽極過熱，陽極靶面蒸發(fā)或熔化，并會加大氣體的釋放，最終使X射線管損壞。因此，在使用X射線機時，除了限定在額定工作電壓和工作電流外，還必須注意預(yù)熱和冷卻。在開機后，應(yīng)使燈絲經(jīng)歷一定的加熱時間后，再將高壓送到X射線管。關(guān)機前，應(yīng)使X射線管的燈絲在無高壓下保持加熱一段時間。這將減小X射線管燈絲不發(fā)射電子狀態(tài)與強烈發(fā)射電子狀態(tài)之間的突然變化，這種突然變化將加速燈絲的老化，減少X射線管的壽命。為了達到充分冷卻，除了保證冷卻系統(tǒng)正常工作外，還必須遵守X射線機的工作方式規(guī)定，在高壓加載一定時間后必須按照規(guī)定間歇一定的時間，防止X射線機因冷卻不足造成事實上的工作，形成了超負載的過度使用，這將很快損壞X射線管或嚴重損傷X射線管。不同X射線機對工作方式都有明確的規(guī)定，一般都規(guī)定了允許的最長連續(xù)工作時間，同時規(guī)定了相等的高壓加載時間和間歇冷卻時間。便攜式X射線機經(jīng)常采用高壓加載5min、間歇冷卻5min的工作方式；移動式和固定式X射線機，由于冷卻系統(tǒng)較好，最長連續(xù)工作時間可達30min或更長，工作方式一般也是采用相等的高壓加載時間和間歇冷卻時間。4．日常定期維護做好日常定期維護工作，對于保證X射線機長期處于正常工作狀態(tài)和延長使用壽命都具有重要意義。主要的日常維護工作是定期校驗指示儀表和清潔控制系統(tǒng)的元器件，定期檢驗絕緣油、冷卻油的耐壓強度和充氣絕緣X射線機的氣壓，定期檢驗連接部分和緊固部分的狀況，特別是高壓電纜連接處的密封和緊固螺栓，保證它們都處于良好、有效的狀態(tài)，防止泄漏、滲入?，F(xiàn)在許多X射線機已改為高壓、管電流可以預(yù)置，接通高壓開關(guān)后，X射線機的控制部分自動調(diào)節(jié)、逐步達到所需要的高壓和管電流，不需要再進行人工調(diào)節(jié)。多數(shù)控制箱已改為數(shù)字顯示和數(shù)字式調(diào)節(jié)方式調(diào)節(jié)。這從設(shè)備本身避免了一些不正確的操作。由于制造質(zhì)量不良、操作不當、維護不佳等原因，X射線機可能發(fā)生各種故障。在日常使用中常出現(xiàn)的故障，主要發(fā)生在X射線管、高壓發(fā)生器和高壓電纜等部分，在低壓電路中，由于元器件的損壞或老化，也會出現(xiàn)故障。X射線管的主要故障是真空度降低、X射線管漏氣，由此造成X射線管擊穿?；蛘遆射線管燈絲燒斷，造成X射線管損壞。高壓發(fā)生器部分的故障主要是高壓電路中局部絕緣降低、高壓變壓器對地擊穿、高壓變壓器層間擊穿、燈絲變壓器對地擊穿等。高壓電纜的故障主要是擊穿，擊穿的部位經(jīng)常出現(xiàn)的位置是插頭部位，主要原因是這個部位經(jīng)?；顒樱斐闪鸭y，進入氣體或水分，或者此部位原已存在氣孔或裂紋。低壓電路部分的故障主要是電路元器件失效、電接觸不良、存在短路或擊穿等。發(fā)生故障時應(yīng)立即停止X射線機的工作，查明原因，排除故障。2.2射線機射線機用放射性同位素作為射線源輻射射線，它與X射線機的一個重要不同是，射線源始終都在不斷地輻射射線，而X射線機僅僅在開機并加上高壓后才產(chǎn)生X射線，這就使射線機的結(jié)構(gòu)具有了不同于X射線機的特點。2.2.1射線機的類型我國有關(guān)標準（GB/T14058—1993等）將射線探傷機分為三種類型：手提式、移動式、固定式。手提式射線機輕便，體積小、重量小，便于攜帶，使用方便。但從輻射防護的角度，其不能裝備能量高的射線源。移動式和固定式射線機，體積較大，重量也較大，移動需借助適當?shù)难b置。由于容許采用更多材料進行輻射防護設(shè)計，因此可以裝備能量高和活度較大的射線源。我國輻射防護標準GB18465—2001對這三類射線機的源容器的防護性能規(guī)定了具體的要求，如表2-6所示。表2-7列出的是我國生產(chǎn)的部分射線機的主要數(shù)據(jù)。表2-6GB18465—2001對射線機源容器漏泄比釋動能率的規(guī)定源容器類別源容器外表面距外表面50mm處距外表面1m處手提式≤2mGy/h≤0.5mGy/h≤0.02mGy/h移動式≤2mGy/h≤1mGy/h≤0.05mGy/h固定式≤2mGy/h≤1mGy/h≤0.10mGy/h表2-7射線機的主要技術(shù)參數(shù)射線機型號CTS—IYTS—ISETS—I外形尺寸/mm530×390×310421×242×287240×110×180主機重量/kg200288.5屏蔽材料與重量貧化鈾，135kg貧化鈾，19kg貧化鈾，3.2kg射線源60Co192Ir75Se額定源活度/Bq3.7×1012（100Ci）3.7×1012（100Ci）2.96×1012（80Ci）通道型式S通道S通道直通道輸源方式自動/手動自動/手動自動/手動驅(qū)動機構(gòu)長度/m111010輸源管長度3×2.1m3×2.1m3×2.1m2.2.2射線機的基本構(gòu)成射線機主要由五部分構(gòu)成：源組件（密封射線源）、源容器（主機體）、輸源（導(dǎo)）管、驅(qū)動機構(gòu)和附件。圖2-20是彎通道設(shè)計的射線機源容器結(jié)構(gòu)示意圖。源容器是射線源的儲存裝置，是射線機的主機。在不曝光時射線源被收回置于源容器中，為了減少射線輻射的外泄，源容器內(nèi)部都裝備了屏蔽材料，近年來主要采用貧化鈾代替鉛作為屏蔽材料。屏蔽體內(nèi)的設(shè)計主要是兩種形式：“S通道”和“直通道”。S通道結(jié)構(gòu)比較簡單，在各方向具有近似相等的屏蔽厚度。直通道結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，需利用適當?shù)慕Y(jié)構(gòu)，使射線源在存放到源容器中時，不存在直接向外輻射的通道。圖2-20S通道射線機源容器的基本結(jié)構(gòu)示意圖

1—外殼2—聚氨酯填料3—貧化鈾屏蔽層4—源（源組件）

5—源托6—安全接插器7—快速連接器8—密封盒源容器的通道端口都設(shè)計有可快速連接的接口，源容器上還都設(shè)計有一套安全連鎖機構(gòu)。這些裝置和機構(gòu)用以保證正確和安全操作射線機，避免意外事故。源組件由射線源、外殼、源辮子、屏蔽桿構(gòu)成。射線源密封在外殼中。外殼由內(nèi)外兩層構(gòu)成，內(nèi)層是鋁殼，外層一般由不銹鋼制做，通過等離子焊將一定形狀和尺寸的放射性同位素密封在外殼之中，防止放射性同位素散失。對外殼的結(jié)構(gòu)和強度有嚴格要求，它必須在一定的溫度、壓力、振動、沖擊等的作用下不發(fā)生損壞，不會導(dǎo)致放射性同位素外泄。圖2-21是源組件的結(jié)構(gòu)示意圖。源組件與源托連接，通過源托與驅(qū)動部件連接在一起。圖2-21源組件結(jié)構(gòu)示意圖驅(qū)動機構(gòu)由一套控制部件、控制導(dǎo)管、驅(qū)動部件構(gòu)成，在使用時它與源容器連接，用來送出和收回射線源，其行程記錄裝置可以指示射線源所處的位置。驅(qū)動方式可分為自動（電動）方式和手動方式兩種。手動方式是通過手搖動驅(qū)動手柄使射線源在輸源管中移動，完成射線源的送出和收回。為了減少現(xiàn)場操作人員受到的輻射照射，可采用電動驅(qū)動方式。電動驅(qū)動方式可設(shè)置一定的射線源移動速度、預(yù)置適當?shù)乃驮囱訒r時間、預(yù)置一定的曝光時間等，它可以在一定的距離外進行遙控操作。輸源管是一種軟管，它由包塑的不銹鋼管制成，使用時，根據(jù)現(xiàn)場情況，可將一根或多根相連，構(gòu)成一端開口另一端封閉的輸源管。開口一端與源容器連接，封閉一端與照射頭連接，照射頭固定在曝光位置，射線源沿輸源導(dǎo)管送到預(yù)定的曝光位置。附件主要是照射頭、定向架等，利用照射頭限定射線源的照射場，利用定向架固定照射頭，保證射線照相過程按設(shè)定的方式進行。目前，在工業(yè)射線照相探傷中使用的射線源主要是人工放射性同位素：60Co；192Ir；75Se；170Tm等，它們的主要特性列于表2-8中。對于工業(yè)射線探傷來說，在選擇射線源時應(yīng)考慮的射線源的主要特性是能量、放射性比活度、半衰期、源尺寸。由于不同的射線源的能量是固定的，所以應(yīng)按照被檢驗工件的材料和厚度，選擇適當?shù)纳渚€源，射線源的能量是否適當直接關(guān)系到檢驗的靈敏度。表2-8常用射線源的主要特性射線源60Co192Ir75Se170Tm主要能量/MeV1.17，1.330.30，0.31，0.47，0.600.13，0.260.052，0.084半衰期5.3a74d120d128dKr[（R·m2／（h·Ci））]1.300.48（0.55）0.20（0.125）0.0014C·m2/（kg·h·Bq）9.2×10―53.3×10―151.4×10―150.01×10―15等效能量1.25MeV400keV217keV84keV適宜厚度（鋼，mm）40～20020～10010～40≤5表中的Kr稱為照射量率常數(shù)，由于采用法定計量單位的值比較復(fù)雜，因此也用帶括號形式給出非法定計量單位的值，這時它表示活度為1Ci的源、在無濾波下、在距源1m處1h時間內(nèi)給出的照射量的倫琴數(shù)值。2.2.3射線機使用射線機與X射線機比較具有設(shè)備簡單、便于操作、不用水電等特點，但射線機操作錯誤所引起的后果將是十分嚴重，因此，必須注意射線機的操作和使用。按照國家的有關(guān)規(guī)定，使用射線機的單位涉及到放射性同位素，因此，單位必須申領(lǐng)放射性同位素使用許可證，操作人員，應(yīng)經(jīng)過專門的培訓(xùn)，并應(yīng)取得放射工作人員證。射線機的操作一般應(yīng)按下列程序進行。1．準備工作檢查射線機的有關(guān)部分是否完好正常，例如，驅(qū)動機構(gòu)是否可正常工作，輸源導(dǎo)管是否存在損壞，主機的漏泄輻射是否處于規(guī)定范圍之內(nèi)等。在確認射線機處于完好后方可進行安裝應(yīng)用。2．主機安裝將主機牢固地安放在適當位置，并應(yīng)采取必須的輻射防護措施和設(shè)置必測。3．組裝射線機按根據(jù)檢驗工作的具體情況和特點設(shè)計的透照布置，組裝輸源導(dǎo)管、連接驅(qū)動機構(gòu)、固定準直器和定向架等。輸源導(dǎo)管應(yīng)盡量平直，彎曲半徑應(yīng)不合。4．設(shè)定控制區(qū)和監(jiān)督區(qū)通過監(jiān)測（和理論計算），設(shè)定控制區(qū)邊界和監(jiān)督區(qū)邊界，控制區(qū)邊界處的空氣比釋動能率應(yīng)為40Gy/h處，監(jiān)督區(qū)邊界處的空氣比釋動能率應(yīng)為2.5Gy/h處，并按國家標準的規(guī)定設(shè)置警告標志。操作人員應(yīng)在控制區(qū)邊界外工作，公眾人員不應(yīng)進入監(jiān)督區(qū)。需要時，應(yīng)設(shè)專門的監(jiān)督管理人員。5．完成曝光過程按射線機的操作說明、有關(guān)的操作規(guī)程和檢驗工藝卡的規(guī)定，完成曝光過程。輸源導(dǎo)管變形、源座脫開等，造成射線源不能送出或收回；安全聯(lián)鎖機構(gòu)失靈等。如果出現(xiàn)射線源不能收回到源容器貯存位置的故障，不能盲目處理，應(yīng)對現(xiàn)場采取必要的措施，并報告有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和部門，請專門人員進行處理，排除故障。在使用中，應(yīng)特別防范“掉源”事故，防止由此造成的嚴重危害。射線機使用時必須嚴格遵守國家、衛(wèi)生、公安等部門的有關(guān)法規(guī)、規(guī)章和制度，操作人員必須經(jīng)過有關(guān)培訓(xùn)，注意防止射線機操作失誤，嚴格防止因射線源未收回或遺失等可能造成的輻射事故。*2.3加速器在工業(yè)射線照相探傷中產(chǎn)生更高能量射線一般采用加速器。加速器是帶電粒子加速器的簡稱，其基本原理是利用電磁場加速帶電粒子，從而獲得高能X射線。適合工業(yè)射線照相探傷的加速器主要是電子感應(yīng)加速器、電子直線加速器、電子回旋加速器。1．電子感應(yīng)加速器

1—環(huán)形加速器管2—陽極3—陰極

4、5—磁場6—磁化線圈7—輔助線圈電子感應(yīng)加速器的主體結(jié)構(gòu)是一環(huán)形真空室和巨大的電磁鐵，環(huán)形真空室，即環(huán)形真空加速管，放置在電磁鐵之間。其主要結(jié)構(gòu)示意圖如圖2-22所示。這種加速器利用隨時間變化的磁場及其產(chǎn)生的感應(yīng)電場，使電子在環(huán)形真空室內(nèi)沿圓形軌道運動，進行加速。主要勵磁線圈上通常加上幾千伏的低頻交流電，電子在環(huán)形真空室中需運轉(zhuǎn)很多圈才能獲得數(shù)百萬電子伏的能量。當電子達到需要的能量時，在輔助勵磁線圈的磁場作用下，脫離圓形加速軌道，撞擊在靶上，產(chǎn)生X射線。電子感應(yīng)加速器結(jié)構(gòu)簡單，造價比較低，能量范圍比較寬，對工業(yè)射線照相探傷它的能量多為15～35MeV，焦點尺寸小，產(chǎn)生的錐形X射線束的頂角約為5～6°，但它的電子束流強度小，一般不超過1A，因此產(chǎn)生的射線強度低。2．行波電子直線加速器行波電子直線加速器的主體結(jié)構(gòu)是圓柱形金屬波導(dǎo)管，波導(dǎo)管中每隔一定距離安放一個金屬圓盤，圓盤中心有一圓孔，它是行波電磁場和電子的通路。這種加速器采用電磁場在波導(dǎo)管內(nèi)不斷供給電子能量，使電子加速，電子每前進1cm可獲得約60×103eV的能量。電子在加速管內(nèi)沿直線運動，加速到一定能量后撞擊在靶上產(chǎn)生X射線。圖2-23是行波電子直線加速器結(jié)構(gòu)示意圖。電子直線加速器是性能更適合于工業(yè)射線照相探傷的加速器，對工業(yè)射線照相探傷，其能量多為1～15MeV，在這個能量范圍它可以制造得輕巧、操作方便，其焦點約2mm～3mm。與電子感應(yīng)加速器相比，它的體積大些，但它的電子束流強度大，產(chǎn)生的X射線強度大，約為電子感應(yīng)加速器的10～100倍。3．電子回旋加速器電子回旋加速器是利用恒定的磁場和高頻電場，使電子沿具有公切點的逐漸加大的圓運動，不斷加速的電子加速器。這種加速器的主體結(jié)構(gòu)是安放在兩個磁極之間的一個扁圓盒形真空室，圖2-24是其結(jié)構(gòu)的示意圖。當電子被加速到所需要的能量時，從圓周軌道將電子引出，使其撞擊在靶上產(chǎn)生X射線。圖2-23行波電子直線加速器結(jié)構(gòu)示意圖圖2-24電子回旋加速器結(jié)構(gòu)示意圖

1—電子槍2—加速管3—離子泵1—真空室2—磁鐵3—諧振腔4—波導(dǎo)管5—鐵氧體

4—吸收負載5—隔離器6—磁控管6—磁控管7—電子發(fā)射極8—高真空泵9—引出管電子回旋加速器的能量可在較寬的范圍變化，對工業(yè)射線照相探傷多為6～25MeV，能量的分散度小，焦點尺寸也小，束流強度比較大，束流的準直性好。表2-9列出了一些牌號加速器的主要性能。表2-9部分牌號加速器的主要性能類型電子感應(yīng)加速器電子直線加速器電子回旋加速器牌號KBc-8-25ML-15RⅡMД-10最大能量/MeV2512101m處照射量率/R·min140070002000焦點尺寸/mm1.5×0.312～31m處照射范圍/mm2403001502.4工業(yè)射線膠片圖2-25射線膠片的結(jié)構(gòu)

1—保護層2—感光乳劑層

3—結(jié)合層4—片基2.4.1射線膠片的結(jié)構(gòu)射線膠片的結(jié)構(gòu)如圖2-25所示，射線膠片與普通膠片除了感光乳劑成分有所不同外，其他的主要不同是射線膠片一般是雙面涂布感光乳劑層，普通膠片是單面涂布感光乳劑層；射線膠片的感光乳劑層厚度遠大于普通膠片的感光乳劑層厚度。這主要是為了能更多地吸收射線的能量。但感光最慢、顆粒最細的射線膠片也是單面涂布乳劑層。片基為透明塑料，它是感光乳劑層的支持體，厚度約為0.175mm～0.30mm。感光乳劑層的主要成分是鹵化銀感光物質(zhì)極細顆粒和明膠，此外還有其他一些成分，如增感劑等，感光乳劑層的厚度約為10～20m。鹵化銀主要采用的是溴化銀，其顆粒尺寸一般不超過1m。明膠可以使鹵化銀顆粒均勻地懸浮在感光乳劑層中，它具有多孔性，對水有極大的親合力，使暗室處理藥液能均勻地滲透到感光乳劑層中，完成處理。結(jié)合層是一層膠質(zhì)膜，它將感光乳劑層牢固地粘結(jié)在片基上。保護層主要是一層極薄的明膠層，厚度約為1～2m，它涂在感光乳劑層上，避免感光乳劑層直接與外界接觸，產(chǎn)生損壞。核心部分是感光乳劑層，它決定了膠片的感光性能。2.4.2膠片的主要感光特性與感光特性曲線膠片的感光特性是指膠片曝光后（經(jīng)暗室處理）得到的底片黑度（光學(xué)密度）與曝光量的關(guān)系。主要的感光特性包括感光度（S）、梯度（G）、灰霧度（D0）及寬容度等，感光特性曲線集中反應(yīng)了這些感光特性。膠片的感光特性曲線，給出的是膠片曝光后（經(jīng)暗室處理）得到的底片黑度（光學(xué)密度）與（相對）曝光量對數(shù)的關(guān)系。在描述這個特性曲線之前，首先建立光學(xué)密度和曝光量概念。圖2-26光學(xué)密度定義膠片經(jīng)過曝光和暗室處理后稱為底片，對射線照相則常稱為射線照片。底片上各處的金屬銀密度不同，所以各處透光的程度也不同。底片的光學(xué)密度就是底片的不透明程度，它表示了金屬銀使底片變黑的程度，所以光學(xué)密度通常簡稱為黑度。如圖2-26所示，設(shè)入射到底片的光強度為I0，透過底片的光強度為I，記光學(xué)密度為D，則光學(xué)密度定義為 D＝lg（I0／I） （2-4）即光學(xué)密度為入射光強度與透射光強度之比的常用對數(shù)之值。曝光量是在曝光期間膠片所接收的光能量，記，光（射線）強度為I，曝光時間為t，曝光量為H，則曝光量可以用下式定義 H＝It （2-5）在射線照相中通常所說的曝光量（常用E表示），與這里的定義不完全相同，例如，對X射線采用管電流與曝光時間的乘積，而對射線則常采用源的放射性活度與曝光時間的積，并沒有直接采用射線強度與曝光時間的積。但對于同一管電壓下的X射線或同一射線源的射線，它們之間存在固定的關(guān)系，即僅相差一個常數(shù)倍數(shù)。圖2-27是一般膠片的感光特性曲線的典型樣式。特性曲線的縱坐標表示底片的黑度，橫坐標表示曝光量的常用對數(shù)。圖2-27膠片的特性曲線膠片的感光特性曲線一般可分為下面幾個部分。（1）趾部即曲線中的AC部分，也稱為曝光不足區(qū)。在這部分，對應(yīng)于曝光量的增加黑度的增加很慢。（2）正常曝光部分即曲線中的CD部分，這部分曲線近似為直線，在這一部分，黑度與曝光量的對數(shù)近似成正比。工業(yè)射線照相檢驗中規(guī)定的射線照片黑度都在這個范圍之內(nèi)。（3）肩部即曲線的DE部分，也稱為曝光過度區(qū)，在這部分當曝光量增加時，黑度的增加很緩慢。（4）反轉(zhuǎn)部分即曲線中E以后的部分，以前這部分常稱為負感區(qū)。在這部分黑度隨曝光量的增加不僅不增加反而減少。對特性曲線的正常曝光部分，黑度與曝光量對數(shù)之間近似滿足下面的關(guān)系： D＝GlgH+k （2-6）式中D底片黑度；G特性曲線的斜率，也即梯度；H曝光量；k常數(shù)。這個關(guān)系式在討論射線照相檢驗技術(shù)的理論時，經(jīng)常要加以引用。圖2-28是工業(yè)射線膠片的感光特性曲線，顯然，在常用的黑度范圍它不同于一般膠片的感光特性曲線。圖2-28工業(yè)射線膠片的感光特性曲線從膠片感光特性曲線，容易定義和理解膠片的主要感光特性。（1）感光度（S）感光度也稱為感光速度，它表示膠片感光的快慢。通常定義，使底片產(chǎn)生一定黑度所需的曝光量的倒數(shù)為感光度，即 S＝1/ＨS 其中HS為產(chǎn)生一定黑度所需要的曝光量。不同膠片得到同樣的黑度所需的曝光量不同，所需曝光量少的感光度高，或說感光速度快。對工業(yè)射線膠片，我國標準GB9582—1988和ISO7004標準均規(guī)定，HS為產(chǎn)生片基加上灰霧黑度再加上2.0的黑度所需要的曝光量，曝光量的單位為Gy。不同國家、不同標準在不同時期曾經(jīng)作出過不同的規(guī)定。（2）梯度（G）膠片特性曲線上任一點的切線的斜率稱為梯度，以前常稱為反差系數(shù)。特性曲線上不同點的梯度是不同的，即使在正常曝光部分，由于曲線只是近似直線，因此各點的梯度也存在一些小的差別。對可見光，膠片特性曲線的正常曝光部分，梯度可以認為是常數(shù)。對非增感型射線膠片，在一定黑度范圍內(nèi)（至少到黑度為12～16），梯度隨著黑度的增加連續(xù)增大，為了簡單化，常也近似地認為梯度近似是常數(shù)。為了表示膠片這方面的特性，引入了特性曲線的平均斜率，記成。它是在特性曲線上選擇兩個特定的點，以這兩點連線的斜率作為膠片特性曲線的平均斜率。GB/T9582—1988標準規(guī)定如下計算平均斜率： 式中D1片基加灰霧度再加1.50的黑度；D2片基加灰霧度再加3.50的黑度；H1產(chǎn)生黑度D1所需的曝光量；H2產(chǎn)生黑度D2所需的曝光量。梯度與膠片的類型、增感方式、顯影過程等相關(guān)。（3）寬容度（L）寬容度定義為特性曲線上直線部分對應(yīng)的曝光量對數(shù)之差，即 在這個范圍內(nèi)，由于黑度與曝光量對數(shù)近似成正比關(guān)系，因此在射線照相檢驗中不同厚度或厚度差將以相應(yīng)的不同黑度記錄在射線照片上。（4）灰霧度（D0）它表示膠片即使不經(jīng)曝光在顯影后也能得到的黑度。在膠片感光特性曲線上是曲線起點對應(yīng)的黑度。膠片的感光度、梯度（或說平均斜率）、灰霧度與存放時間和顯影條件都相關(guān)，隨著時間的延長，膠片的感光性能將要衰退，這稱為感光材料的“老化”。研究指出，感光材料對不同波長（不同能量）的光或射線的敏感性不同，也就是感光度不同，因而要達到同一黑度，采用不同波長（能量）的光或射線曝光將需要不同的曝光量。圖2-29是膠片對不同能量的感光靈敏度特性，常稱為膠片的譜響應(yīng)靈敏度曲線。由于這樣一個特性，所制作的膠片感光特性曲線，都是在規(guī)定的能量下的結(jié)果，在討論一些具體問題時，應(yīng)注意這個前提條件。影響膠片感光特性的一個重要方面是鹵化銀顆粒的粒度，即感光乳劑中鹵化銀顆粒的平均尺寸。鹵化銀顆粒尺寸一般不超過1m，但不同的鹵化銀顆粒尺寸不同，因此，不同的鹵化銀顆粒其尺寸總存在與平均尺寸的偏差。此外，在感光乳劑中，鹵化銀顆粒的隨機分布將使得在不同區(qū)域鹵化銀顆粒的密度也會不同。這些情況使得均勻的曝光過程也會產(chǎn)生感光的不均勻性。膠片的感光特性還將受到暗室處理的影響。一般說來，隨著粒度增大，膠片的感光度也增高，梯度降低，灰霧度也會增大。感光材料的粒度限制了膠片所能記錄的細節(jié)最小尺寸。圖2-29膠片的譜響應(yīng)靈敏度曲線*2.4.3潛影形成與射線照相效應(yīng)特點在可見光或射線照射下，膠片感光乳劑層中可以形成眼睛看不見的潛在的影像，稱為“潛影”，經(jīng)過顯影處理，潛影可轉(zhuǎn)化為可見的影像。在照相乳劑的制備過程中，在感光乳劑層中將形成“感光中心”—鹵化銀微粒表面的一些部分，由于存在中性銀原子和硫化銀而提高了對光的反應(yīng)能力，它是潛影形成的基礎(chǔ)。潛影形成可分為四個階段。1）在射線或可見光照射時，在光子作用下，鹵化銀微粒吸收光子，激發(fā)溴離子產(chǎn)生電子。2）產(chǎn)生的電子移動，到達感光中心。3）帶負電荷的感光中心吸引鹵化銀晶格之間的銀離子。4）銀離子與電子結(jié)合產(chǎn)生銀原子。上述過程是潛影形成的基本過程。感光中心具有一個銀原子后基本過程再度重復(fù)，直至曝光結(jié)束。這樣產(chǎn)生的銀原子團稱為“潛影中心”，潛影中心的總和就是潛影。研究指出，潛影隨著時間可以變化，通常是減弱，這稱為“潛影衰退”。潛影衰退實際是構(gòu)成潛影中心的銀原子被空氣氧化后又變成了銀離子。在較高的溫度和較大的濕度下，氧化作用加劇，將促進潛影衰退。其化學(xué)反應(yīng)為 2Ag+O2+H2O→2Ag++2OH― 射線與可見光相比，一個基本的差別是射線光子的能量遠大于可見光，感光乳劑在射線照射下，每吸收一個射線光子就能夠產(chǎn)生多個銀原子，而可見光的量子產(chǎn)率約為1。因此，一個射線光子就能夠使一個或多個鹵化銀顆粒成為可顯影的，這稱為“一次撞擊”本領(lǐng)。這導(dǎo)致射線照相效應(yīng)與可見光照相效應(yīng)的明顯不同是：射線照相效應(yīng)不存在曝光量閾值，可見光照相效應(yīng)存在曝光量閾值；射線照相效應(yīng)（直接對射線曝光）不存在互易律失效，可見光照相效應(yīng)在低照度和高照度時都存在互易律失效。2.4.4射線膠片的分類與選用在工業(yè)射線照相中使用的膠片，從大的方面分為兩種類型：增感型膠片；非增感型膠片（直接型膠片）。增感型膠片是指適宜與熒光增感屏配合使用的膠片，非增感型膠片適于與金屬增感屏一起使用或不用增感屏直接使用。增感型膠片當不與熒光增感屏配合使用時，其感光度將比使用熒光增感屏?xí)r低很多。增感型膠片也可與金屬增感屏一起使用，這時與感光度近似的非增感型膠片相比，它所得到的影像的對比度要低一些。非增感型膠片不適宜與熒光增感屏配合。按照近年來射線照相技術(shù)發(fā)展的情況，在射線照相中一般不使用增感型膠片。按照膠片感光乳劑的粒度和主要的感光特性，射線膠片定性地劃分為四類。表2-10是各類膠片的基本性能的要求，表中數(shù)據(jù)是一種牌號膠片給出的參考值。表2-10射線膠片分類性能要求類型粒度/m感光度S梯度G要求尺寸要求相對值要求D=2.0D=4.0G1微粒0.1～0.3很低7.0很高>4.0>8.0G2細粒0.3～0.5低3.0高>3.7>7.5G3中粒0.5～0.7中1.0高>3.5>6.8G4粗粒0.7～1.1高0.5中>3.0>6.0圖2-30膠片的梯度與黑度關(guān)系圖2-30是不同類型膠片的梯度與黑度之間的關(guān)系。圖中曲線A為細顆粒非增感型膠片的結(jié)果，曲線B為中等感光度的非增感型膠片的結(jié)果，曲線C為增感型膠片與熒光增感屏一起使用的結(jié)果。從圖中可見，對增感型膠片，在黑度為1.5左右可以得到最大的梯度值，所以對增感型膠片在使用時才規(guī)定黑度應(yīng)為1.5左右。非增感型膠片的梯度隨黑度的增加持續(xù)增加，至少可以延續(xù)到黑度為12～16左右，特別是對細顆粒的膠片。正是因為這樣，近年來對射線照片的黑度都傾向于提高。近幾年，國外標準關(guān)于工業(yè)射線照相膠片提出了“膠片系統(tǒng)”概念，并按膠片系統(tǒng)進行新的分類。我國已等效采用了這些新的標準。所謂膠片系統(tǒng)，是指把膠片、鉛增感屏、暗室處理的藥品配方和程序（方法）結(jié)合在一起作為一個整體，并按這時表現(xiàn)出的感光特性和影像性能進行分類。膠片系統(tǒng)按下列三個性能指標進行分類:1）梯度G，即膠片特性曲線在規(guī)定黑度處的斜率；2）顆粒度D，射線照片黑度在規(guī)定黑度下的隨機偏差；3）梯度/噪聲比，在規(guī)定黑度下的G/D值，它直接相關(guān)于信噪比。表2-11列出了膠片系統(tǒng)分類的具體指標。應(yīng)注意的是，這些指標都是在特殊規(guī)定的X射線管電壓、靶材料、增感屏材料和厚度、黑度范圍等條件下測定的數(shù)據(jù)。表2-11膠片系統(tǒng)的主要特性指標系統(tǒng)類別梯度最小值Gmin顆粒度最大值（D）max（梯度/顆粒度）最小值（G/D）minD=2.0D=4.0D=2.0D=2.0T14.37.40.018270T24.16.80.028150T33.86.40.032120T43.55.00.039100注:表中的黑度均指灰霧度以上的黑度。在射線照相檢驗工作中，應(yīng)按照射線照相檢驗標準的規(guī)定選用膠片。一般說，采用中等靈敏度的射線照相檢驗技術(shù)時，應(yīng)選用T3（G3）類或性能更好的膠片，采用高靈敏度射線照相檢驗技術(shù)時，應(yīng)選用T2（G2）或性能更好的膠片。當特別注意檢驗裂紋性缺陷時，一定應(yīng)選用性能好的膠片。在射線照相檢驗技術(shù)中，一般不允許選用T4（G4）類膠片，也就是一般不允許選用增感型膠片。2.5射線照相檢驗常用的其他設(shè)備和器材2.5.1增感屏1．增感概念當射線入射到膠片時，由于射線的穿透能力很強，大部分穿過膠片，膠片僅吸收入射射線很少的能量。為了更多地吸收射線的能量，縮短曝光時間，在射線照相檢驗中，常使用前、后增感屏貼附在膠片兩側(cè)，與膠片一起進行射線照相，利用增感屏吸收一部分射線能量，達到縮短曝光時間的目的。描述增感屏增感性能的主要指標是增感系數(shù)，它定義為 （2-7）式中E底片達到一定黑度不用增感屏?xí)r所需的曝光量；E底片達到一定黑度使用增感屏?xí)r所需的曝光量；k增感系數(shù)。即，增感系數(shù)是在同樣的透照條件下（和同樣的暗室處理條件下），底片得到同一黑度所需的曝光量之比。不同類型的增感屏增感機理不同，增感系數(shù)不同，同一類型增感屏在不同能量的射線下使用，增感系數(shù)也不同。2．增感屏的類型與特點圖2-31金屬增感屏增感過程增感屏主要有三種類型：金屬增感屏、熒光增感屏、復(fù)合增感屏（金屬熒光增感屏）。金屬增感屏是將厚度均勻、平整的金屬箔粘接在一定的支持物（如紙片、膠片片基等）上構(gòu)成的。金屬箔目前主要是采用鉛合金箔。金屬箔增感屏主要與非增感型膠片一起使用。金屬箔增感屏在射線照射下可以發(fā)射電子，這些電子被膠片吸收也產(chǎn)生照相作用，從而增加了射線的照相效應(yīng)，產(chǎn)生增感作用。圖2-31是增感過程示意圖。金屬增感屏的另一個重要作用是，它還具有濾波作用，能夠吸收散射線。一次射線能量較高，能夠穿透金屬箔并激發(fā)金屬箔發(fā)射電子，實現(xiàn)增感，但工件中產(chǎn)生的散射線能量較低，大部分被金屬箔吸收，這將大大地降低散射比，提高底片的影像質(zhì)量。金屬增感屏的增感系數(shù)與金屬箔的原子序數(shù)、金屬箔厚度和使用的射線能量都相關(guān)。圖2-32是增感系數(shù)與射線能量、金屬物質(zhì)的原子序數(shù)、金屬箔的厚度的關(guān)系曲線。從圖中可見，對X射線，金屬增感屏在300kV以下管電壓時，增感系數(shù)隨管電壓的增高而增大；在管電壓較高時，增感系數(shù)隨增感屏物質(zhì)的原子序數(shù)的增大而增大，但在管電壓較低時，在原子序數(shù)為50左右存在增感系數(shù)的較大值。試驗指出，對X射線，當管電壓低于80～90kV時鉛箔增感屏的增感系數(shù)不大于1，即無增感作用。金屬箔增感屏的增感系數(shù)都較小，一般為2～7左右。表2-12列出了常用金屬增感屏的規(guī)格和它們適用的能量，可作使用參考。圖2-32增感系數(shù)與射線能量、原子序數(shù)、屏的厚度的關(guān)系表2-12常用金屬增感屏材料與厚度射線源前屏后屏材料厚度/mm材料厚度/mmX射線，≤100kV鉛不用或≤0.03鉛≤0.03X射線，100～150kV鉛≤0.15鉛≤0.15X射線，150～250kV鉛0.02～0.15鉛0.02～0.15X射線，250～500kV鉛0.02～0.2鉛0.02～0.275Se鉛0.1～0.2鉛0.1～0.2192Ir鉛A級0.02～0.2

B級0.1～0.2鉛A級0.02～0.2

B級0.1～0.260Co鋼或銅

鉛（A級）0.25～0.70.5～2.0鋼或銅

鉛（A級）0.25～0.7

0.5～2.0X射線，1～4MeV鋼或銅

鉛（A級）0.25～0.7

0.5～2.0鋼或銅

鉛（A級）0.25～0.7

0.5～2.0X射線，4～12MeV

銅，鋼或鉭

鉛（A級）≤1

0.5～1.0銅，鋼

鉭

鉛（A級）≤1

≤0.5

0.5～1.0X射線，＞12MeV鉭≤1不用后屏熒光增感屏也稱為鹽增感屏，它是在支持物上均勻涂布一層熒光物質(zhì)，上面再涂布一薄層保護物質(zhì)層構(gòu)成的。熒光增感屏與增感型膠片一起使用。當受到射線照射時，熒光物質(zhì)被激發(fā)，輻射熒光，膠片吸收熒光實現(xiàn)增感作用。熒光增感屏常用的熒光物質(zhì)是鎢酸鈣，在射線照射時它可以發(fā)出峰值波長為425nm的藍紫光，這與增感型膠片的主要感光區(qū)一致。熒光增感屏的增感系數(shù)較大，通?？蛇_10～60或更高。增感系數(shù)主要取決于熒光物質(zhì)的顆粒大小，在一定的范圍內(nèi)，顆粒越大發(fā)射的熒光越強，增感系數(shù)也越大。增感系數(shù)與射線能量相關(guān)，也與增感屏的厚度相關(guān)。熒光增感屏的主要缺點是熒光物質(zhì)的顆粒性將產(chǎn)生一個新的不清晰度—屏不清晰度，其值常常都大于其他不清晰度；熒光增感屏本身還將產(chǎn)生較強的散射線，這些將嚴重損害射線照相的影像質(zhì)量。正是由于熒光增感屏存在上述缺點，近年來的絕大多數(shù)射線照相標準都規(guī)定不采用熒光增感屏。金屬熒光增感屏是金屬增感屏和熒光增感屏的組合，其結(jié)構(gòu)是在金屬增感屏的金屬箔外再附加一層熒光物質(zhì)，在最初設(shè)計時的考慮是，金屬箔的作用是吸收散射線，熒光物質(zhì)發(fā)射熒光產(chǎn)生增感作用。因此，金屬熒光增感屏除了能夠吸收工件中產(chǎn)生的散射線外，并不能克服熒光增感屏的其他缺點，所以在射線照相中也未得到應(yīng)用。3．增感屏使用增感屏具有增感作用，但必須注意正確使用。使用時增感屏常分為前屏和后屏。前屏應(yīng)置于膠片朝向射線源一側(cè)，后屏置于另一側(cè)，膠片夾在兩屏之間。前屏應(yīng)采用適于射線能量的厚度，后屏厚度經(jīng)常較大，以便同時具有吸收背景產(chǎn)生的散射線的作用。為了操作的方便，實際上經(jīng)常選用同樣厚度的前屏和后屏，而另外在暗袋外面附加一定厚度的鉛板屏蔽環(huán)境產(chǎn)生的散射線。使用增感屏?xí)r主要應(yīng)注意：1）正確選取增感屏的類型和規(guī)格；2）增感物質(zhì)表面（金屬箔、熒光物質(zhì)）應(yīng)朝向膠片；3）增感物質(zhì)表面與膠片表面之間應(yīng)直接接觸，不能放置其他物品，如紙張；4）射線照相過程中應(yīng)保證增感屏與膠片緊密接觸，但不能過分彎曲和擠壓；5）在向前后屏之間裝入膠片或從它們之間取出膠片時應(yīng)盡量避免摩擦，以免因摩擦產(chǎn)生熒光或靜電，使膠片感光；6）使用前應(yīng)檢查增感屏表面是否受到污染或損壞，存在這些問題的增感屏不能使用。日常應(yīng)經(jīng)常對增感屏進行清潔，定期檢查增感屏是否受到損壞，防止存在問題的增感屏投入使用，造成不必要的返工、浪費。三種類型增感屏具有不同的特點，適應(yīng)不同的要求。對一般技術(shù)和較高技術(shù)都應(yīng)采用金屬增感屏，只有在特殊的情況下，當采用熒光增感屏或金屬熒光增感屏也能達到檢驗質(zhì)量要求時，才能使用熒光增感屏或金屬熒光增感屏。2.5.2像質(zhì)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Ｄ壳?，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)和細節(jié)形式，規(guī)定了自己的測定射線照相靈敏度的方法。1．絲型像質(zhì)計（線型像質(zhì)計）絲型像質(zhì)計是國內(nèi)外使用最多的像質(zhì)計。它結(jié)構(gòu)簡單、易于制做，已被世界各國廣泛采用，國際標準化組織也將絲型像質(zhì)計納入其制訂的射線照相標準中。絲型像質(zhì)計的型式、規(guī)格已基本統(tǒng)一。圖2-33絲型像質(zhì)計樣式絲型像質(zhì)計的基本樣式如圖2-33所示。它采用與被透照工件材料相同或相近的材料制做的金屬絲，按照直徑大小的順序、以規(guī)定的間距平行排列、封裝在對射線吸收系數(shù)很低的透明材料中，或直接安裝在一定的框架上，并配備一定的標志說明字母和數(shù)字。一般在排列的金屬絲的兩端還放置金屬絲對應(yīng)的號數(shù)，以識別該絲型像質(zhì)計。不同國家的標準對絲的直徑與允許的偏差、長度、間距、一個像質(zhì)計中絲的根數(shù)及標志說明等都作出了各自的規(guī)定，對絲的材料有的標準作出了比較具體的規(guī)定。絲型像質(zhì)計主要應(yīng)用在金屬材料。關(guān)于絲的直徑，現(xiàn)在各個國家一般都采用公比為（近似為1.25）的等比數(shù)列決定的一個優(yōu)選數(shù)列（ISO/R10化整值系列），并對絲徑給以編號，我國有關(guān)標準對絲徑的規(guī)定如表2-13所示。我國的有些標準中，按照原西德標準的規(guī)定，又稱每根絲的編號為“像質(zhì)指數(shù)”，記為Z 式中的d為以毫米為單位的絲徑值，像質(zhì)指數(shù)Z為按此式計算的值取整后的整數(shù)。表2-13我國有關(guān)標準關(guān)于絲型像質(zhì)計的規(guī)定（CSB02—1333－2000）絲號12345678絲徑/mm3.202.502.001.601.251.000.800.63偏差/mm±0.03±0.02絲號910111213141516171819絲徑/mm0.500/400.320.250.200.160.1250.1000.0800.0630.050偏差/mm±0.01±0.005±0.003我國的絲型像質(zhì)計，將表2-13中列出的19根絲分成五組：1～7、6～12、10～16、12～18、13～19，每個像質(zhì)計包含其中一組絲，適用于不同的厚度。在制做成絲型像質(zhì)計時，絲長一般為50mm，間距一般為5mm。經(jīng)常見到的是前面三組，并常分別稱為第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ號線型像質(zhì)計。在射線照相中究竟選用哪一組的像質(zhì)計，應(yīng)按照透照厚度和技術(shù)要求決定，所應(yīng)識別的絲不應(yīng)處于所在組的邊緣。例如，要求識別第7號絲，則應(yīng)選用6～12號這組，而不應(yīng)選取1～7號這組。使用時，絲型像質(zhì)計放置的數(shù)量、位置和具體的安放方法等應(yīng)符合有關(guān)標準的規(guī)定。一般的規(guī)定主要是，原則上每張底片上都應(yīng)有像質(zhì)計的影像，像質(zhì)計應(yīng)放置在工件射線源側(cè)的表面上，且應(yīng)放置在透照區(qū)中靈敏度度差的部位。當像質(zhì)計放置在工件膠片側(cè)表面時，應(yīng)附加標記（一般是字母“F”）。多數(shù)標準對絲型像質(zhì)計的識別性都是規(guī)定，在底片上至少可清晰看到連續(xù)10mm長的絲狀影像時，則該絲認為是可識別的。除了上面的常規(guī)樣式的絲型像質(zhì)計外，針對不同的應(yīng)用，我國標準也規(guī)定了一些非常規(guī)或?qū)Ｓ眯偷慕z型像質(zhì)計，如等徑型絲型像質(zhì)計、雙絲或三絲型絲型像質(zhì)計等。絲型像質(zhì)計的相對靈敏度規(guī)定為，在射線照片上可識別的金屬絲最小直徑與工件的透照厚度的百分比，即 ＝（d/T）×100% 式中絲型像質(zhì)計射線照相靈敏度；d射線照片上可識別的金屬絲最小直徑；T工件的透照厚度。但目前的射線照相檢驗標準已很少采用這種規(guī)定的靈敏度了。我國的少數(shù)標準還采用象質(zhì)指數(shù)規(guī)定靈敏度。實際上得到的值就是絲徑對應(yīng)的絲號，并沒有帶來新的意義。2．階梯孔型像質(zhì)計階梯孔型像質(zhì)計的基本結(jié)構(gòu)是在階梯塊上鉆上直徑等于階梯厚度的通孔，孔應(yīng)垂直于階梯表面、不做倒角。常用的階梯形狀是矩形和正六邊形，典型的設(shè)計如圖2-34所示。為了克服小孔識別的不確定性，常在薄的階梯上鉆上兩個孔。a）b）圖2-34階梯孔型像質(zhì)計的典型樣式與絲型像質(zhì)計一樣，階梯的材料應(yīng)與被檢工件的材料相同或相近，階梯的厚度尺寸與絲型像質(zhì)計的金屬絲直徑尺寸相同。階梯孔型像質(zhì)計的射線照相靈敏度規(guī)定為，在射線照片上可識別的最小孔所在的階梯的階梯厚度與工件的透照厚度的百分比，即 ×100% 式中階梯孔型像質(zhì)計的射線照相靈敏度；h可識別的最小孔所在的階梯的厚度；T工件的透照厚度。由于在射線照片上絲的可識別性與孔的可識別性并不相同，因此，即使絲型像質(zhì)計靈敏度與階梯孔型像質(zhì)計靈敏度相同，也并不表示射線照相靈敏度相同。階梯孔型像質(zhì)計主要在歐洲地區(qū)應(yīng)用，有試驗報告顯示，在顯示射線照相技術(shù)變化對影像質(zhì)量的影響方面它比絲型像質(zhì)計更靈敏一些。3．平板孔型像質(zhì)計在美國廣泛使用一種特殊型式的像質(zhì)計，并且仍稱為透度計，這就是平板孔型像質(zhì)計。也可以認為它是一種特殊的階梯孔型像質(zhì)計。平板孔型像質(zhì)計是在均勻厚度的平板上鉆上三個通孔，如果記板的厚度為Ｔ，則三個孔的直徑分別為1T、2T、4T，1T孔位于中間。板厚應(yīng)選為透照厚度的1%、2%或4%，板的材料應(yīng)與被透照工件的材料相同或相近。平板孔型像質(zhì)計的典型樣式如圖2-35所示。圖a）適于較小透照厚度，圖b）適于較大透照厚度。a）b）圖2-35平板孔型像質(zhì)計的樣式平板孔型像質(zhì)計以下面的方式規(guī)定靈敏度級別： 其中、為兩個數(shù)字，是以透照物體厚度的百分數(shù)表示的像質(zhì)計板厚，是應(yīng)識別的最小孔徑為像質(zhì)計板厚T的倍數(shù)。、都只取1、2或4。例如 42T 這個靈敏度級別表示，所使用的像質(zhì)計板厚T應(yīng)是透照厚度的4%（即＝4），至少應(yīng)能識別像質(zhì)計上直徑為像質(zhì)計板厚2倍的孔（即＝2）。由于、都只取1、2或4三個數(shù)中的一個，所以平板孔型像質(zhì)計共可以規(guī)定出9個靈敏度級別，即 1-1T；1-2T；1-4T； 2-1T；2-2T；2-4T； 4-1T；4-2T；4-4T。在射線照相檢驗中，以規(guī)定應(yīng)達到的靈敏度級別規(guī)定技術(shù)級別要求。經(jīng)常設(shè)立五個級別，即 1-1T、1-2T、2-1T、2-2T、2-4T。對于平板孔型像質(zhì)計在美國還規(guī)定了一個特殊的靈敏度－“等效透度計靈敏度”，簡記為EPS。所謂等效透度計靈敏度是指，對于每個靈敏度級別，采用與達到這個靈敏度級別相同的射線照相技術(shù)時，2T孔是可識別的最小孔的像質(zhì)計板厚與透照厚度的百分比。這是類似于階梯孔型像質(zhì)計靈敏度的一種規(guī)定，但是，兩者之間存在很大的不同。表2-14列出了平板孔型像質(zhì)計各個靈敏度級別對應(yīng)的等效透度計靈敏度值。表2-14各靈敏度級別的等效透度計靈敏度靈敏度級別1-1T1-2T1-4T2-1T2-2T2-4T4-1T4-2T4-4TEPS（%）0.71.01.41.42.02.82.84.05.6EPS靈敏度可按下式計算 （%） （2-8）式中為透照厚度；像質(zhì)計上可識別的最小孔徑；T像質(zhì)計板厚度。應(yīng)該注意的是EPS靈敏度既不等于階梯孔型像質(zhì)計靈敏度，也不等于絲型像質(zhì)計靈敏度。例如，對2-1T靈敏度級別，其EPS靈敏度為1.4%，而對應(yīng)的階梯孔型像質(zhì)計靈敏度卻是2.0%。4．槽式像質(zhì)計槽式像質(zhì)計的基本結(jié)構(gòu)是在矩形塊上制做出深度不等、寬度相等或不等的矩形槽（縫）。這些槽作為細節(jié)，利用它們在底片上顯示的影像，判斷底片的射線照相靈敏度和缺陷的情況。例如，通過顯示的槽的深度評定缺陷的深度尺寸。槽式像質(zhì)計制作時，應(yīng)主要規(guī)定適當?shù)耐庑纬叽纾ㄩL度、寬度、高度）、槽的尺寸（寬度、深度、間距）等。槽式像質(zhì)計在我國還沒有統(tǒng)一的規(guī)定。5．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），圖2-36是圓形截面的雙絲像質(zhì)計的樣式，矩形截面的雙絲像質(zhì)計僅是截面不同。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?shù)臉擞洏?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。圖2-36雙絲型像質(zhì)計樣式（圓形截面）表2-15雙絲像質(zhì)計的絲徑和不清晰度