第四章射线照相检验的基本技术

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4．背散射防护
在射线照相检验中，当胶片后方较近的地方存在物 体时，必须注意采用背铅板对背散射线进行防护。 否则，背散射线很可能会使底片无法达到规定的影 像质量要求。背铅板的厚度一般应大于1mm。 背铅板的厚度是否满足防护背散射线的要求，可以 采用下述的方法检验。在胶片暗袋背面贴附铅字 “B”。透照后观察底片，如果底片上未出现这个铅 字B的影像或出现黑度高于背景黑度的铅字B影像， 则说明防护铅板的厚度符合要求。如果出现黑度低 于背景黑度的铅字B的影像，则说明防护不足，应 加大背铅板的厚度。
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4.2.3 焦距 焦距是射线源与胶片之间的距离，通常以F记号表示 焦距是射线照相另一个基本透照参数，确定焦距时 必须考虑的是： 1）所选取的焦距必须满足射线照相对几何不清晰度 的规定； 2）所选取的焦距应给出射线强度比较均匀的适当大 小的透照区。 前者限定了焦距的最小值，后者指导如何确定实际使 用的焦距值。
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4.5 曝光因子 曝光因子给出的是曝光量与X射线机的管电流或放 射性同位素源的活度、曝光时间、焦距的关系。它 指出，在曝光过程中，只要保持曝光因子值不变， 就可以给出相同的曝光量，因此也就可以给出相同 黑度的底片。
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导出曝光因子需要使用平方反比定律和互易律， 导出曝光因子需要使用平方反比定律和互易律，平 方反比定律给出了光线强度与距离变化的规律， 方反比定律给出了光线强度与距离变化的规律，互 易律给出了射线强度与曝光时间在感光时间的感光 易律给出了射线强度与曝光时间在感光时间的感光 作用中的相互关系。 作用中的相互关系。将平方反比定律和互易律结合 在一起， 在一起，就可以得到射线照相中的曝光因子的概念 射线可以写为： 。X射线可以写为：i1t1 = i2t2 射线可以写为
在一些标准中对X射线照相推荐了下面的最小曝光量值 ： 1. 对一般灵敏度技术曝光量应不小于：15 mA · min； 2. 对较高灵敏度技术曝光量应不小于：20 mA · min； 3. 对高灵敏度技术曝光量应不小于：30 mA · min。
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4.3增感
4.3.1增感概念 当射线入射到胶片时，由于射线的穿透能力很强，大部分穿 过胶片，胶片仅吸收入射射线很少的能量。为了更多地吸收射 线的能量，缩短曝光时间，在射线照相检验中，常使用前、后 增感屏贴附在胶片两侧，与胶片一起进行射线照相，利用增感 屏吸收一部分射线能量，达到缩短曝光时间的目的。 描述增感屏增感性能的主要指标是增感系数，它定义为 式中 E0 —— 底片达到一定黑度不用增感屏时所需的曝光 量； E —— 底片达到一定黑度使用增感屏时所需的曝光量； k —— 增感系数。
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实际进行射线照相时确定透照参数经常采用 曝光曲线，从曝光曲线给出的关系可方便地 确定某种材料、某个厚度的工件、满足规定 的质量要求应选用的射线能量、焦距、曝光 量等。
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4.6.2 曝光曲线的典型形式 对X射线照相检验，常用的曝光曲线有两种类型，第 一种类型曝光曲线以透照电压为参数，给出一定焦 距下曝光量对数与透照厚度之间的关系。第二种类 型曝光曲线以曝光量为参数，给出一定焦距下透照 电压与透照厚度之间的关系。图4-11是第一种类型 ，图4-12是第二种类型。
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图4-9 散射比与射线能量和透照厚度的关系
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4.4.2 散射线对影响质量的影响 散射线对影像质量可产生重要的影响，主要表现在两 个方面：降低影像的对比度。 从射线照相对比度的基本公式 0.434µG∆T ∆D = − 1+ n 可以清楚地看到，如果散射比较大，影像的对比 度将降低很多，也就是散射线会严重地影响小缺陷和 裂纹性缺陷的检验。
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4.1.2 射线源、工件、胶片的相对位置
射线源与胶片分别置于工件的两侧，具体考虑： 一是工件和设备的具体情况和特点。 二是可能出现的缺陷类型和特点。
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4.1.3 有效透照区
有效透照区，即一次透照的有效透照范围（因此，也 可称为“一次透照区”），是指透照区内在射线照片 上形成的影像满足下面要求的区域： 1）黑度处于规定的黑度范围； 2）射线照相灵敏度符合规定的要求。
F 1
2
F 2
2
г射线可以写为： 射线可以写为： 射线可以写为
A t1 1 F 1
2
=
A t2 2 F 2
2
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在二次曝光的时候，只要二次曝光满足上面的等式 ，则可以得到相同黑度的底片对于 X射线可以记： it M= 2 F г射线可以记： At M = F2
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4.6 曝光曲线与曝光量计算 4.6.1 曝光曲线概述 曝光曲线是在一定条件下绘制的透照参数（射 线能量、焦距、曝光量）与透照厚度之间的关 系曲线。这些条件主要是 透照工件材料； 射线源； 胶片、暗室处理技术、增感； 射线照相质量要求等。
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4.1.4 中心射线束的方向
一般情况下应指向有效透照区的中心，为了使整个 有效透照区的厚度变化较小，使射线的照射角较少 ，提高检验性。
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4.2 基本透照参数
4.2.1透照参数概念 射线能量、焦距、曝光量
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4.2.2射线能量的确定 射线能量，对于X射线是以X射线管所施加的高压，即管 电压表示，一般称它为透照电压。对于γ射线是γ射线源 辐射的主要γ射线的能量或这些主要能量的等效能量。 射线能量是重要的基本透照参数，它对射线照片的影像 质量和射线照相灵敏度都具有重要影响。主要是随着射 线能量的提高，线衰减系数将减小，胶片固有不清晰度 将增大，此外还将影响散射比。推荐的选取射线能量的 原则是，在保证射线具有一定穿透能力条件下选用较低 的能量。
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1．规定透照厚度比
透照厚度比定义为，有效透照范围内最大透照厚度 与最小透照厚度之比。按图所示，透照厚度比K可 以表示为 K＝T ' / T 式中 T —— 中心射线束的透照厚度； T ' —— 边缘射线束的透照厚度。
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2．规定射线源与工件源侧表面距离和有效透照区 大小的关系 这种规定直接规定射线源与工件源侧表面距离和 有效透照区大小的比，通过此比值的方式规定有 效透照区。常用的规定为： A 级技术：f ≥2L B 级技术：f ≥3L 在射线照相检验技术标准中，A级技术是一般灵敏 度技术，B级技术是高灵敏度技术，此外存在比B 级灵敏度更高的技术。
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4.4.3 散射线防护的主要方法 减少到达胶片的散射线的主要方法是滤波、光阑、遮 蔽、屏蔽等方法，具体的布置示意图如图4-10所示。
1—X射线管 2—滤波板 3—光阑与准直器 4—工件 5—遮蔽铅板 6—前吸收铅板（箔） 7—胶片 8—后屏蔽铅板
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1．铅屏蔽
在实际射线照相检验中，采用铅屏蔽防护散射线是 经常使用的措施。 主要的防护方法是用适当厚度的铅屏蔽板遮盖工件 非透照区，用适当厚度的铅屏蔽板遮盖工件以外的 胶片，采用适当的金属增感屏吸收来自工件的散射 线，或者在工件与胶片之间放置适当厚度的铅屏蔽 板，吸收从被透照工件产生的散射线。
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图4-8 散射线产生示意图 1—射线源 2—工件 3—暗盒 4—胶片
5—地面
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பைடு நூலகம்
对于实际的射线照相检验工作。到达胶片的散射线， 最主要的是来自被透照的工件本身，其次（当对散 射线防护不好时）是工件背面与周围的物体，特别 是原子序数比较低的物体产生的散射线。 从图中可见，对胶片来说，散射线可来自前方、后方 、侧面等各个方向，来自后方和侧面的散射线常被 称为“背散射线”，它们可从暗盒的背面入射到胶 片，产生曝光作用。
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3．规定同一张射线照片的黑度
这种规定是一种间接的规定方式。它规定，同一张 射线照片的黑度必须处于规定的黑度范围之内，超 出的区域，除非另外证明这些区域的射线照相灵敏 度达到了规定的要求，否则不能作为质量评定区。 例如，美国的一些标准常如下规定： 最大黑度应不高于：D0+0.30D0 最小黑度应不低于：D0−0.15D0 其中D0是像质计所在处的黑度。
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3．滤波
在X射线照相中使用的连续谱X射线，其长波（低能 量）部分X射线对射线照相检验不起主要作用，但当 它们直接照射胶片或穿过薄的物体到达射线胶片时 ，可以被强烈吸收并产生散射线。为了减少射线中 的这部分成分，常采用滤波的方法。即在X射线管窗 口附近放置滤波片，射线从窗口出射之后首先要穿 过滤波片，使长波部分的X射线被大量吸收。 滤波片就是适当厚度的某种金属材料平板，它的厚 度应按射线能量选取。
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4.4 散射线的控制
4.4.1 散射线的产生 射线入射到物体后，由于射线量子与物质发生相 互作用，一部分被吸收，一部分被散射，一部分沿 直线穿透物体。因此，在透射射线中总包括下列的 成分：从射线源发出沿直线穿透物体透射的一次射 线，射线与物体相互作用中产生的次级射线，即散 射线。 在常规的射线照相检验中，散射线是有害的射线 ，应采取各种措施进行控制，减少它对底片影像质 量的影响。
射线检测
第四章 射线照相检验的基本技术
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4.1 透照布置
4.1.1基本透照布置 射线照相的基本透照布置如图所示，考虑透照布 置的基本原则是使透照区的透照厚度小，从而使 射线照相能更有效地对缺陷进行检验。在具体进 行透照布置时主要应考虑的方面有： 1）射线源、工件、胶片的相对位置； 2）射线中心束的方向； 3）有效透照区（一次透照区）。
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2．光阑与准直器
减少散射线的另一个主要方法是尽量减少物体被检 验区以外受到射线照射的范围大小，除了采用铅屏 蔽板遮盖外，常用的方法是用光阑或准直器限制射 线束的大小，限制透照的区域。 光阑采用对射线具有强烈吸收性能的材料制做，例 如，采用铅板制做，其厚度应能有效地吸收入射的 射线。光阑的孔径和孔的形状可按照透照区的大小 和形状设计，光阑通常放在靠近射线源的位置。
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所产生的散射线的多少，与射线能量相关，与射线照 射物体的材料、厚度、面积也相关。对散射比来说， 它们之间的关系可简单地概括如下： 1）随着射线能量的提高散射比将降低，应注意的是 这是对能量变化较大的一般结论； 2）随着透照厚度的增大散射比也增大； 3）在较小的面积范围内，随着面积的增大散射线比 也增大，但当面积增大到一定程度后，散射线比不再 增大。
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计算焦距最小值的公式
F in m d = T 1+ Ug
式中 Fmin —— 焦距最小值； d —— 射线源焦点尺寸； T —— 物体的透照厚度； Ug —— 几何不清晰度。 焦距直接关系到射线照相的几何不清晰度，并影响其他透 照参数的确定，对射线照相得到的影像质量，也就是 对射线照相灵敏度具有重要影响。从此式可以看到， 在确定焦距时应同时考虑物体的透照厚度、射线源的 焦点尺寸、限定的几何不清晰度。
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E0 k= E
4.3.2 增感屏的类型与特点
增感屏主要有三种类型：金属增感屏、荧光增感屏、复合增感屏 （金属荧光增感屏）。
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4.3.3．增感屏使用 使用时增感屏常分为前屏和后屏。前屏应置于胶片朝 向射线源一侧，后屏置于另一侧，胶片夹在两屏之间 。使用增感屏时主要应注意： 1）正确选取增感屏的类型和规格； 2）增感物质表面（金属箔、荧光物质）应朝向胶片； 3）增感物质表面与胶片表面之间应直接接触，不能放 置其他物品，如纸张； 4）在向前后屏之间装入胶片或从它们之间取出胶片时 应尽量避免摩擦，以免因摩擦产生荧光或静电，使胶 片感光； 5）使用前应检查增感屏表面是否受到污染或损坏，存 在这些问题的增感屏不能使用。
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图4-1 射线照相的基本透照布置 1—射线源 2—中心束 3—工件 4—胶片 5—像质计
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在图4-1中，射线源与工件源侧表面的距离一般记为f， 有效透照区一般记为L，射线源与工件胶片侧表面的 距离一般记为F，并称为焦距，中心射线束与透照区 边缘射线束的夹角一般记为 θ， 并称为照射角。T是 工件厚度，对于一个具体工件，通常所说的透照厚 度，即是指工件本身的厚度。
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4.2.4曝光量的确定 曝光量是射线照相检验的又一个基本参数，它直接 影响底片的黑度和影像的颗粒度，因此，也将影 响射线照片影像可记录的细节最小尺寸。 曝光量通常用符号 E表示。曝光量本应是透照时曝 光时间（透照时间）与射线强度的乘积，即 H＝It 但在实际射线照相检验中，都采用与射线强度相关 的量代替射线强度来表示曝光量。对于X射线， 采用管电流与曝光时间之积表示曝光量，即 E＝it 对于γ射线，常用γ射线源的放射性活度与曝光时间之 积表示曝光量，即 15 E＝At