第三章射线照相的影响质量

1射线检测第三章射线照相的影响质量2投影的基本概念：用一组光线将物体的形状投射到一个平面上去，称为“投影”。投影可分为正投影和斜投影。正投影即是投射线的中心线垂直于投影的平面，其投射中心线不垂直于投射平面的称为斜投影。射线照相就是通过投影把具有三维尺寸的试件（包括其中的缺陷）投射到底片上，转化为只有二维尺寸的图像。由于射线源，物体（含其中缺陷）、胶片三者之间的相对位置、角度变化，会使底片上的影像与实物尺寸、形状、位置有所不同，常见有放大、畸变、重叠等现象。33.1影像形成的简单分析1影像的重叠射线检测所得到的影像是把一个立体物体表现在平面上，因此物体（被检工件）质量、结构等方面的情况在射线检测的影像上重叠在一起。41影像重叠影像的每个点都是物体的一系列点对射线衰减产生的总结果，或者说是物体一系列点的影像的重叠。影像的重叠性使得物体中不同位置的缺陷，在射线检测的影像上可能表现成一个缺陷，这给射线检测影像的判断带来困难。52影像放大影像放大程度与射线源至被透照物体的距离相关，与影像所表示的物体和射线胶片的距离有关。62影像放大影像放大是指在胶片上成像的尺寸大于影像所表示的物体的实际尺寸。当射线源可视为是一点源时，得到的影像将都是一个放大的影像，从投影关系不难理解这一点。简单地说，可以认为，在一般的情况下，影像都存在一定程度的放大。73影像的畸变如果得到的影像的形状与物体在投影方向截面的形状不相似，则称影像发生了畸变。原因物体截面上不同部分在检测器上形成影像时，产生的放大不同。只要物体的投影截面与记录影像的截面不平行，就将发生影像畸变83影像畸变影像畸变是指得到的影像的形状与物体在射线投影方向截面的形状不相似。例如，物体中有一个球孔，当射线中心束不垂直于胶片平面时，所得到的影像将不再是圆形，即发生了影像畸变。在实际射线照相中，缺陷影像畸变是经常发生的，这是由于缺陷总是具有一定的体积，具有一定的空间分布，形状常常是不规则的，这些情况使得透照时总会存在不同部位放大不同，造成了影像畸变。93.2影像质量3.2.1影像质量基本因素的提出在射线照相检验中，影像质量的基本因素，可以从金属边界射线照相的影像导出。影像质量的基本因素10对应金属边界的黑度差称为该影像的对比度，记为D。从一个黑度到另一黑度的缓慢变化区的宽度即是射线照相的不清晰度，一般记为U，它造成了射线照片上影像边界的扩展。黑度不规则变化的统计平均值（统计标准差）称为影像的颗粒度，记为σD。D、U和σD就是影像质量的基本因素，也就是说，射线照片上影像的质量由射线照相影像的对比度、不清晰度、颗粒度决定。11对比度是影像与背景的黑度差，不清晰度是影像边界扩展的宽度，颗粒度是影像黑度的不均匀性程度。影像的对比度决定了在射线透照方向上可识别的细节尺寸，影像的不清晰度决定了在垂直于射线透照方向上可识别的细节尺寸，影像的颗粒度决定了影像可显示的细节最小尺寸。123.2.2影像的射线照相对比度在射线照相中影像的对比度定义为射线照片上两个区域的黑度差，常记为D。即，如果两个区域的黑度分别为：D'、D，则它们的对比度为D＝D'D射线照片上影像的对比度常指影像的黑度与背景的黑度之差。13在窄束、单色射线情况下产生的对比度的公式用宽束连续谱射线的衰减规律对比度公式TGDΔ434.0ΔnTGD1Δ434.0Δ）（14对于一个特定的缺陷，要得到高的射线照相对比度，综合起来，主要是：1）选用适宜的透照布置，使得该缺陷在透照方向具有较大的厚度差T；2）选用可能的较低能量的射线透照—提高线衰减系数；3）采取各种措施，减少到达胶片的散射线强度—降低散射比；4）选用质量优良的胶片，采用良好的暗室处理技术153.2.3影像的射线照相不清晰度不清晰度描述的是影像边界扩展的程度，是影像质量三个因素的另一个重要因素。几何不清晰度产生于射线源总是具有一定的尺寸，而不是一个几何点。这样，当透照一定厚度的物体时，按照几何投影（射线直线传播）成像原理，所成的像总要有一定几何不清晰度形成示意图的半影区，即边界扩展区，这就是几何不清晰度。16几何不清晰度形成示意图17从图中可以看到，几何不清晰度与射线源焦点尺寸大小、射线源至胶片的距离、工件本身的厚度（缺陷与胶片的距离）相关，从相似三角形容易得到几何不清晰度的计算公式式中d——射线源焦点尺寸；F——焦距，即射线源至胶片的距离；T——工件射线源侧表面与胶片的距离，通常取为工件本身的厚度。TFTdUg18胶片固有不清晰度是由于入射到胶片的射线，在乳剂层中激发出的二次电子的散射产生的。因此，在显影时，不仅受到射线照射的曝光区，而且曝光区的周围，都将显现一定的黑度。这就使锐利的边界的影像扩展成为具有一定分布的黑度区，分布区的宽度称为胶片固有不清晰度。分布区的宽度决定于二次电子在乳剂层中能量损失的过程，因此胶片固有不清晰度决定于射线的能量。19总的不清晰度的关系式2i2g2UUU203.2.4影像的颗粒度颗粒度就是描述在均匀的曝光下底片黑度的不均匀性的概念，即将射线照片放大到一定程度，眼睛就可以看到影像的黑度存在起伏的状况，这就是所说的颗粒度。21影像的颗粒度除了与胶片本身的性质相关外，主要与射线能量和曝光量相关，也与显影条件和显影过程相关。不同类别的胶片在射线照相中形成的影像具有不同的颗粒度，感光度高的胶片颗粒度大，感光度低的胶片颗粒度小。感光乳剂的粒度小的胶片，得到的影像的颗粒度也小。对于某种类型的胶片，在较低能量的射线和较大的曝光量下透照，可以得到较小的颗粒度，反之，将增大颗粒度。显影条件与胶片特性不符合，显影过程不足或过度，也将引起颗粒度增大。223.2.5不清晰度对对比度的影响当存在不清晰度时，如果细节影像的宽度尺寸小于射线照相总的不清晰度，那么不清晰度将引起它的影像的对比度降低。这将严重影响宽度尺寸较小的细节的影像的可识别性，也就是将影响细小缺陷（如裂纹、细小孔洞等）的可检验性。U——射线照相总的不清晰度；W——细节影像的宽度，且W＜U；D0——不清晰度为0时影像的对比度；D——不清晰度为U时影像的对比度。UWDD0ΔΔ233.3射线照相灵敏度射线照相灵敏度表示的是射线照片记录细节或缺陷的能力，也就是说，它给出了射线照片显示缺陷的能力。射线照相灵敏度的表示方法有两种，一种称为相对灵敏度，另一种称为绝对灵敏度。相对灵敏度以百分比表示，即以射线照片上可识别的像质计的最小细节的尺寸与被透照工件的厚度之比的百分比表示。绝对灵敏度则以射线照片上可识别的像质计的最小细节尺寸表示。24测定射线照片的射线照相灵敏度采用像质计（像质指示器、透度计），最广泛使用的像质计主要是三种：丝型像质计、阶梯孔型像质计、平板孔型像质计，此外还有槽型像质计等。