射線照相輔助設(shè)備器材

1、射線照相輔助設(shè)備器材一、黑度計(jì)（光學(xué)密度計(jì)）黑度計(jì)又名光學(xué)密度計(jì)，或簡(jiǎn)稱密度計(jì)。射線照相底片的黑度均用透射式黑度計(jì)測(cè)量。早期的黑度計(jì)是模擬電路指針顯示的光電直讀式黑度計(jì)，現(xiàn)今已很少使用，此處不做介紹。目前廣泛使用的是數(shù)字顯示黑度計(jì)，其結(jié)構(gòu)原理與指針式不同，該類儀器將接收到的模擬光信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字電信號(hào)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后直接在數(shù)碼顯示器顯示出底片黑度數(shù)值。數(shù)顯式黑度計(jì)有便攜式和臺(tái)式兩種，前者比后者體積更小，質(zhì)量更輕。圖1所示為一種臺(tái)式黑度計(jì)。圖1 數(shù)顯式黑度計(jì)黑度計(jì)使用前應(yīng)進(jìn)行“校零”：光欄上不放底片，按下測(cè)量臂，入射光直接照到光傳感器，按校零“ZERO”鈕，顯示0.00，此時(shí)微處理器記下入射光通量

2、0。即完成“校零”。在完成“校零”后，即可正式測(cè)量黑度：將底片放于光闌上按下測(cè)量臂，入射光透過(guò)底片照到傳感器，測(cè)量出透射光通量0最后由微處理器計(jì)算出黑度D，并驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示出D值。由黑度公式可知，底片的黑度測(cè)量范圍內(nèi)光通量變化很大，當(dāng)要求黑度測(cè)量范圍D從0到5時(shí)，光傳感器接收的光通量變化從0到10-50知。為保證精度，需要采用線性好的傳感器，偏置電流非常小的高輸入阻抗運(yùn)放及可編程放大器，以及高分辨率的A/D轉(zhuǎn)換器。此外，在電路設(shè)計(jì)時(shí)還需考慮解決減少背景光影響，消除50Hz交流電源干擾，抑制直流放大器的零點(diǎn)漂移等問題。目前數(shù)顯式密度計(jì)產(chǎn)品的測(cè)量精度可達(dá)到在全量程范圍內(nèi)的誤差均小于0.02。二、增

3、感屏目前常用的增感屏有金屬增感屏、熒光增感屏和金屬熒光增感屏三種。其中以使用金屬增感屏所得底片像質(zhì)最佳，金屬熒光增感屏次之，熒光增感屏最差，但增感系數(shù)以熒光增感屏最高，金屬增減屏最低。1增感作用及増感系數(shù)Q射線底片上的影像主要是靠膠片乳劑層吸收射線產(chǎn)生光化學(xué)作用形成的。為了能吸收較多的射線，射線照相用的感光膠片采用了雙面藥膜和較厚的乳劑層，但即使如此，通常也只有不到1%的射線被膠片所吸收，而99%以上的射線透射過(guò)膠片被浪費(fèi)。使用增感屏可增強(qiáng)射線對(duì)膠片的感光作用，從而達(dá)到縮短曝光時(shí)間提高工效的目的。增感屏的增感性能用增感系數(shù)Q表示，亦稱增感率或增感因子。所謂增感系數(shù)是指膠片一定、線質(zhì)一定、暗室處

4、理?xiàng)l件一定時(shí)，得到同一黑度底片，不用增感屏的曝光量E0與使用增感屏?xí)r的曝光量E之間的比值，即：Q=E0/E通常用“mA·min”來(lái)表示X射線的曝光量，用“Ci·min”來(lái)表示射線的曝光量，如果管電流相同或源活度相同，那么曝光量取決于曝光時(shí)間。增感系數(shù)也可用不用增感屏?xí)r的曝光時(shí)間t0與使用增感屏?xí)r的曝光時(shí)間t之比來(lái)表示，即： Q=t0/t2金屬增感屏金屬增感屏一般是將薄薄的金屬箔黏合在優(yōu)質(zhì)紙基或膠片片基（滌綸片基）上制成。金屬增感屏的構(gòu)造和作用如圖2所示。常用的金屬箔材質(zhì)有鉛Pb、鎢W、鉭Ta、鉬Mo、銅Cu、鐵Fe等。金屬材質(zhì)與增感系數(shù)的關(guān)系如圖3所示。綜合增感效果、價(jià)格、

5、壓延性、表面光整度和柔韌性等因素，應(yīng)用得最普遍的是用鉛合金（含5%左右的銻和錫）制作的鉛箔增感屏。在射線照相中，與膠片直接接觸的金屬增感屏有兩個(gè)基本效應(yīng)：（1）增感效應(yīng)金屬屏受透射射線激發(fā)產(chǎn)生二次電子和二次射線，二次電子與二次射線能量很低，極易被膠片吸收，從而能增加對(duì)膠片的感光作用； 圖2 金屬箔增感屏的構(gòu)造和作用圖 圖3 金屬箔的材質(zhì)和增感率的關(guān)系（2）吸收效應(yīng)對(duì)波長(zhǎng)較長(zhǎng)的散射線有吸收作用，從而減少散射線引起的灰霧度，提高影像對(duì)比度。從圖3中可見，管電壓較髙時(shí)，增感系數(shù)隨屏金屬材料的原子序數(shù)的增大而增大。在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，金（Au，Z=79）最大。而在管電壓較低時(shí)，錫（Sn，Z=50）的增感系數(shù)

6、最大。在圖3中還可見，對(duì)于同一金屬屏材質(zhì)時(shí)，在300kVp以下，管電壓越高，則增感系數(shù)越大。但射線的增感系數(shù)出現(xiàn)反常情況。Irl92的能量比300kVp的X射線高，但增感系數(shù)卻小（透照鋼板厚度40mm），而Co60的增感系數(shù)又比Irl92小。金屬增感屏的散射線消除率由下式給出：=(l-Sm/S0)×100%式中 S0不用金屬增感屏?xí)r的散射線率； Sm使用金屬增感屏?xí)r的散射線率。對(duì)鉛箔增感屏來(lái)說(shuō)，鉛箔厚度、增感系數(shù)、散射線消除率之間的關(guān)系如圖4所示，散射線消除率是鉛箔厚的高，而增感系數(shù)是鉛箔厚的小。圖4 鉛箔增感屏的增感率和散射線消除率的關(guān)系3熒光增感屏某些物質(zhì)在射線的照射下，能產(chǎn)生波

7、長(zhǎng)較長(zhǎng)的可見光，這些物質(zhì)包括鎢酸鈣CaW04、氟化鈣CaF2、硫化鋅ZnS、鉑氰化鉀K2Pt(CN)6、鈾氰化鋇BaPt(CN)6、鉑氰化鈣CaPt(CN)6等。熒光增感屏通常使用的是鎢酸鈣。鎢酸鈣在射線的照射下，能產(chǎn)生熒光，其最強(qiáng)波長(zhǎng)為425nm的藍(lán)紫光。熒光增感屏的構(gòu)造和作用如圖5所示。熒光增感屏與增感型膠片聯(lián)用時(shí)，增感系數(shù)達(dá)100300，因此，使用熒光增感屏與增感型膠片組合可大大地縮短曝光時(shí)間，或用較低的管電壓檢査較厚的工件。用鎢酸鈣制作的熒光增感屏按熒光物質(zhì)的粒度分為粗、中、細(xì)三類，其增感性能對(duì)應(yīng)為高速、中速、低速。也有用稀土材料作熒光體的稀土熒光增感屏，這種增感屏與感綠膠片配合使用，

8、其增感系數(shù)比鎢酸鈣又高310倍。在較低的管電壓條件下熒光增感屏有較大的增感系數(shù)。當(dāng)管電壓大于200kV時(shí)，增感系數(shù)降低。由于熒光增感屏的熒光體顆粒粗，熒光會(huì)發(fā)生擴(kuò)展和散亂傳播，加之熒光增感屏不能截止散射線，故所得底片的影像模糊，清晰度差，靈敏度低，缺陷分辨力差，細(xì)小裂紋易漏檢，因此，在射線照相中的使用范圍越來(lái)越小，為避免危險(xiǎn)性缺陷漏檢，承壓設(shè)備的焊射線照相不允許使用熒光增感屏。4金屬熒光增感屏這種增感屏兼有熒光增感屏的高增感特性和鉛箔增感屏的散射線吸收作用。其構(gòu)造和作用如圖6所示：將鉛箔黏合在紙基上，再在鉛箔上涂布熒光物質(zhì)制成。金屬熒光增感屏與非增感型膠片配合使用，其像質(zhì)要優(yōu)于熒光增感時(shí)的底片

9、，但由于清晰度和分辨力的局限性，金屬熒光感屏一般還是不用于質(zhì)量要求高的工件的透照。 圖5 熒光增感屏的構(gòu)造和作用 圖6 金屬熒光增感的構(gòu)造和作用5.增感屏的使用注意事項(xiàng)增感屏在使用過(guò)程中，其表面應(yīng)保持光滑、清潔，無(wú)污穢、損傷、變形。裝片后要求增感屏與膠片能緊密貼合，膠片與增感屏之間不能夾雜異物鉛箔增感屏卷曲、受折后，會(huì)引起膠片與增感屏接觸不良，使底片影像模糊。鉛箔的表面比較柔軟，如有劃傷或者開裂，由于發(fā)射二次電子的表面積增大，會(huì)使底片上出現(xiàn)類似裂紋的細(xì)黑線其形狀與增感屏上劃痕或開裂形狀相同。鉛箔表面有了油污，會(huì)吸收二次電子，形成減感現(xiàn)象，使底片上產(chǎn)生白影。對(duì)于鉛箔表面附著的污物，可用干凈紗布蘸

10、乙醚、四氯化碳擦去。對(duì)于鉛箔增感屏上比較輕微的折痕、劃痕和黏合不良引起的鼓泡，可將鉛箔增感屏放置在光滑的桌面上，用紗布將其抹平。鉛箔極易受顯影液和定影液的腐蝕，鉛箔增感屏沾上了顯影液和定影液后如未能及時(shí)揩抹干凈，則會(huì)在增感屏表面產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕斑痕，這種增感屏只能廢棄不用。鉛箔增感屏保管時(shí)要注意防潮，防止有害氣體的侵蝕。鉛箔增感屏保存時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)產(chǎn)生鉛箔與基材之間的脫膠和合金成分錫、銻在表面呈線狀析出現(xiàn)象，此時(shí)，在增感屏表面出現(xiàn)黑線條，在底片上則產(chǎn)生白線條。檢查鉛箔增感屏黏合好壞和是否脫膠，可將增感屏輕輕地反復(fù)彎曲后，看看增感屏邊緣鉛箔是否翹起和增感屏上的鉛箔是否鼓起。三、像質(zhì)計(jì)1像質(zhì)計(jì)的作用與

11、分類像質(zhì)計(jì)是用來(lái)檢查和定量評(píng)價(jià)射線底片影像質(zhì)量的工具。又稱為影像質(zhì)量指示器，或簡(jiǎn)稱IQI、透度計(jì)。像質(zhì)計(jì)通常用與被檢工件材質(zhì)相同或?qū)ι渚€吸收性能相似的材料制作。像質(zhì)計(jì)中設(shè)有一些人為的有厚度差的結(jié)構(gòu)（如槽、孔、金屬絲等），其尺寸與被檢工件的厚度有一定的數(shù)值 系。射線底片上的像質(zhì)計(jì)影像可以作為一種永久性的證據(jù)，表明射線透照檢測(cè)是在適當(dāng)條件下進(jìn)行的，但像質(zhì)計(jì)的指示數(shù)值并不等于被檢工件中可以發(fā)現(xiàn)的自然缺陷的實(shí)際尺寸。工業(yè)射線照相用的像質(zhì)計(jì)有金屬絲型、孔型和槽型三種。其中金屬絲型應(yīng)用最廣，中國(guó)、日本、德國(guó)、英國(guó)、美國(guó)，以及國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)均采用此種像質(zhì)計(jì)。此外，美國(guó)還采用平板孔型像質(zhì)計(jì)，英國(guó)、法國(guó)還采用階梯孔型

12、像質(zhì)計(jì)。如使用的像質(zhì)計(jì)類型不同，即使照相方法相同，一般所得的像質(zhì)計(jì)靈敏度也是不同的。除上述像質(zhì)計(jì)外，還有一種雙絲型像質(zhì)計(jì)，這種像質(zhì)計(jì)不是用來(lái)測(cè)量射線照相靈敏度，而是用來(lái)測(cè)量射線照相不清晰度的。以下著重介紹絲型和孔型兩種像質(zhì)計(jì)的構(gòu)造與特點(diǎn)。2金屬絲型像質(zhì)計(jì)按金屬絲的直徑變化規(guī)律，金屬絲型像質(zhì)計(jì)分為等差數(shù)列、等比數(shù)列、等徑、單絲等幾種形式。我國(guó)最早曾使用過(guò)等差數(shù)列像質(zhì)計(jì)，目前世界上則以等比數(shù)列像質(zhì)計(jì)應(yīng)用最為普遍。等比數(shù)列像質(zhì)計(jì)的線徑公比有兩種：一種為1010 (R10系列），一種為2010（R20系列）。通常使用公比為1010系列像質(zhì)計(jì)，其相鄰金屬絲的直徑之比為1.25或者為0.8。金屬絲型像質(zhì)計(jì)

13、結(jié)構(gòu)如圖7所示。以七根編號(hào)相連接的金屬線為一組，每個(gè)像質(zhì)計(jì)中所有金屬線應(yīng)由相同材料構(gòu)成，并固定在弱吸收材料（以不影響成像質(zhì)量為原則）制成的包殼中。像質(zhì)計(jì)金屬線應(yīng)相互平行排列，其長(zhǎng)度l有三種規(guī)格分別為10mm、25mm和50mm。圖7 金屬絲型像質(zhì)計(jì)結(jié)構(gòu)像質(zhì)計(jì)標(biāo)志由最大直徑的線號(hào)、線的材料和標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)組成。標(biāo)識(shí)中的最大直徑的線號(hào)應(yīng)放置在最大直徑線的一側(cè)；最大直徑的線號(hào)同時(shí)表示像質(zhì)計(jì)號(hào)。按線徑不同，像質(zhì)計(jì)分為4個(gè)型號(hào)，見表1。表1 像質(zhì)計(jì)型號(hào)和對(duì)應(yīng)線號(hào)像質(zhì)計(jì)按材料不同可分為：鋼質(zhì)像質(zhì)計(jì)；鋁質(zhì)像質(zhì)計(jì)；鈦質(zhì)像質(zhì)計(jì)；銅質(zhì)像質(zhì)計(jì)等，分別用代號(hào)FE、AL、TI、CU代表。照相時(shí)像質(zhì)計(jì)材質(zhì)應(yīng)與試件相同，當(dāng)缺少同

14、材質(zhì)像質(zhì)計(jì)時(shí)，也可用原子序數(shù)低的材料制作的像質(zhì)計(jì)代替，幾種像質(zhì)計(jì)的適用材料范圍見表2。表2 不同線材像質(zhì)計(jì)適用的材料范圍以絲型像質(zhì)計(jì)表示的射線照相的相對(duì)靈敏度K按：K=d/T×100%式中 K絲型像質(zhì)計(jì)的射線照相的相對(duì)靈敏度； T被檢工件的穿透厚度，mm； d射線照相底片上可辨認(rèn)到的最細(xì)線的直徑，mm。3平板孔型像質(zhì)計(jì)平板孔型像質(zhì)計(jì)是在均勻厚度的平板上鉆一定尺寸的小孔制成，美國(guó)ASME規(guī)范、ASTM規(guī)范、MIL標(biāo)準(zhǔn)，以及歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN1435，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)GB3323均采用此種像質(zhì)計(jì)。平板孔型像質(zhì)計(jì)的形狀和尺寸如圖8所示。像質(zhì)計(jì)厚度了的選擇有三種，分別為透照厚度的1%，2%，4%。所鉆的通

15、孔的直徑分別為1T、2T、4T。像質(zhì)計(jì)有矩形和圓形兩種，后者適用于大厚度工件。圖8 平板孔型像質(zhì)計(jì)結(jié)構(gòu)平板孔型像質(zhì)計(jì)的靈敏度級(jí)別用“厚度孔徑”表示。例如21T表示厚度2%的像質(zhì)計(jì)上直徑1T的孔能夠識(shí)別；12T表示厚度1%的像質(zhì)計(jì)上直徑2T的孔能夠識(shí)別。按照上述表示方法，每種厚度的平板孔型像質(zhì)計(jì)可以顯示3個(gè)靈敏度級(jí)別，三種厚度的平板孔型像質(zhì)計(jì)可以顯示9個(gè)靈敏度級(jí)別，即：1IT、12T、14T，21T、22T、24T，4IT、42T、44T。實(shí)際射線照相檢測(cè)中，通常采用其中5個(gè)靈敏度級(jí)別：11T、12T、21T、22T、24T。平板孔型像質(zhì)計(jì)應(yīng)選用與被透照材料相同組別或級(jí)別的材料制作，也可選用比被

16、透照材料射線吸收性能低的組別或級(jí)別的材料制作。平板孔型像質(zhì)計(jì)的等效像質(zhì)計(jì)靈敏度EPS的計(jì)算公式如下： 式中 x透照厚度； T像質(zhì)計(jì)厚度； h像質(zhì)計(jì)孔徑。各靈敏度級(jí)別的等效像質(zhì)計(jì)靈敏度見表3。表3 等效像質(zhì)計(jì)靈敏度EPS等效靈敏度EPS與以絲型像質(zhì)計(jì)表示的相對(duì)靈敏度K有類似作用。由等效像質(zhì)計(jì)靈敏度EPS的數(shù)值可比較不同透照厚度下，不同“厚度一孔徑”顯示的靈敏度高低。EPS的另一用途是：如透照某一厚度工件沒有正好適合的像質(zhì)計(jì)，只要EPS值相同或更小，可以用稍厚的像質(zhì)計(jì)或稍薄的像質(zhì)計(jì)代替。還需要指出，絲型像質(zhì)計(jì)受透照方向影響小，而孔型像質(zhì)計(jì)靈敏度受射線的透照方向影響大，當(dāng)射線入射傾角較大時(shí)，底片上透

17、度計(jì)的小孔影像往往就無(wú)法分辨了。4像質(zhì)計(jì)的擺放不管使用何種類型的像質(zhì)計(jì)，像質(zhì)計(jì)的擺放位置會(huì)直接影響像質(zhì)計(jì)靈敏度的指示值，因此，在擺放像質(zhì)計(jì)時(shí)，擺放位置一般是在射線透照區(qū)內(nèi)顯示靈敏度較低部位，如離膠片遠(yuǎn)的工件表面、透照厚度較大部位。若不利部位能達(dá)到規(guī)定的靈敏度，一般認(rèn)為有利部位就更能達(dá)到。透照焊縫時(shí)，金屬絲像質(zhì)計(jì)應(yīng)放在被檢焊縫射源一側(cè)，被檢區(qū)的一端，并使金屬線橫貫焊縫并與焊縫方向垂直，像質(zhì)計(jì)上直徑小的金屬線應(yīng)在被檢區(qū)外側(cè)。采用射源置于圓心位置的周向曝光技術(shù)時(shí)，像質(zhì)計(jì)可每隔120°放一個(gè)。在一些特殊情況下，像質(zhì)計(jì)無(wú)法放在射源側(cè)的表面，此時(shí)應(yīng)做對(duì)比試驗(yàn)。其方法是：做一個(gè)與被檢工件材質(zhì)、直徑

18、、壁厚相同的短試樣，在被檢部位內(nèi)外表面各放一個(gè)像質(zhì)計(jì)，膠片側(cè)像質(zhì)計(jì)上應(yīng)加放“F”標(biāo)記，然后采用與工件相同的透照條件透照。在所得底片上，以射源側(cè)像質(zhì)計(jì)所達(dá)到的規(guī)定像質(zhì)指數(shù)或相對(duì)靈敏度來(lái)確定膠片一側(cè)像質(zhì)計(jì)所應(yīng)達(dá)到的相應(yīng)像質(zhì)指數(shù)或相對(duì)靈敏度。圖9所示為管環(huán)縫雙壁單影透照法對(duì)比試驗(yàn)布置圖。在雙壁單影法像質(zhì)計(jì)放在膠片側(cè)時(shí)，像質(zhì)計(jì)上要加放“F”以表示像質(zhì)計(jì)擺放位置是在膠片側(cè)。平板孔型像質(zhì)計(jì)的擺放，要求放在離被檢焊縫邊緣5mm以上的母材表面，且像質(zhì)計(jì)下應(yīng)放置一定厚度的墊片，墊片厚度大致等于被檢焊縫的總余高，其目的是使得受檢區(qū)域的黑度不低于像質(zhì)計(jì)黑度范圍的15%，墊片的尺寸應(yīng)超過(guò)像質(zhì)計(jì)尺寸，使得至少有3條像質(zhì)

19、指示器輪廓線可在照片上看清楚，如圖10所示。圖9雙壁單影法中像質(zhì)計(jì)的對(duì)比試驗(yàn) 圖10平板孔形像質(zhì)計(jì)的放置四、其他照相輔助器材1暗袋（暗盒）裝膠片的暗袋可采用對(duì)射線吸收少而遮光性好的黑色塑料膜或合成革制作，要求材料薄、軟、滑。用黑塑料膜制作的暗袋比較容易老化，天冷時(shí)發(fā)硬，熱壓合的暗袋邊容易破裂，用黑色合成革縫制成的暗袋則可避免上述弊端。如采用以尼龍綢上涂布塑料的合成革縫制暗袋，由于暗袋內(nèi)壁較為光滑，裝片時(shí)，膠片、增感屏較易插人暗袋。暗袋的尺寸，尤其寬度要與增感屏、膠片尺寸相匹配，即能方便地出片、裝片，又能使膠片、增感屏與暗袋很好貼合。暗袋的外面劃上中心標(biāo)記線，可以在貼片時(shí)方便地對(duì)準(zhǔn)透照中心。暗袋背面還應(yīng)貼上鉛質(zhì)“B”標(biāo)記，以此作為監(jiān)測(cè)背散射線的附件。由于暗袋經(jīng)常接觸工件，極易弄臟，因此，要經(jīng)常清理暗袋表面，如發(fā)現(xiàn)破損，應(yīng)及時(shí)更換。國(guó)外還生產(chǎn)一種真空包裝的膠片，可直接用于拍片。真空包裝膠片的暗袋由鉛箔、黑紙復(fù)合而成，暗袋只能一次性使用。由于真空包裝，無(wú)論膠片是否彎曲，增感屏、暗袋受大氣壓力作用，始終與膠片密切地貼合。2標(biāo)記帶為使每張射線底片與工件部位始終可以對(duì)照，在透照過(guò)程中應(yīng)將鉛質(zhì)識(shí)別標(biāo)記和定位標(biāo)記與被檢區(qū)域同時(shí)透照在底片上。識(shí)別標(biāo)記包括工件編號(hào)（或探傷編號(hào)）、焊縫編號(hào)（縱縫、環(huán)縫或封頭拼接縫等）、部位編號(hào)（或片