x射線最高透照電壓的規(guī)定

x射線最高透照電壓的規(guī)定

在h和t4730-94標(biāo)準(zhǔn)的第二年（焊接成像檢驗(yàn)）中，圖1顯示了x射線的最高透射電壓。修訂后，圖2顯示了x射線的最高透射電壓。圖1是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織標(biāo)準(zhǔn)ISO5579:1985(第1版)的規(guī)定,圖2是ISO5579:1998(第2版)的規(guī)定。以下分析標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定作出此改變的原因。1最高透照電壓的歷史對(duì)于X射線關(guān)于透照管電壓的限定,標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定經(jīng)歷了不斷發(fā)展的過(guò)程。在20世紀(jì)70年代以前,基本的規(guī)定是,在適宜的焦距下,曝光量不小于一定值時(shí),則認(rèn)為所采用的透照電壓并不過(guò)高。進(jìn)入20世紀(jì)70年代,一些標(biāo)準(zhǔn)先后直接規(guī)定了允許的最高透照電壓。后來(lái),隨著經(jīng)驗(yàn)積累和認(rèn)識(shí)理解的深入,不斷改進(jìn)對(duì)允許最高透照電壓的規(guī)定。目前,在標(biāo)準(zhǔn)中出現(xiàn)的規(guī)定可歸結(jié)為下面五類,其出于不同考慮給出了限定最高透照電壓的規(guī)定。1.1鋼作出的量和厚度這種規(guī)定,按(材料)透照厚度限定可以采用的最高透照管電壓,典型的規(guī)定如圖2所示。較早的規(guī)定由DIN54111-1:1977標(biāo)準(zhǔn)給出,圖3是其規(guī)定的情況(僅對(duì)鋼作出)。實(shí)際經(jīng)驗(yàn)證明,這個(gè)規(guī)定對(duì)10mm以下厚度的限制過(guò)嚴(yán)。經(jīng)過(guò)10年,在DIN54111-1:1988標(biāo)準(zhǔn)中,作出了修改和補(bǔ)充,形成圖2所示的規(guī)定,并被許多標(biāo)準(zhǔn)引用,包括歐洲標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織標(biāo)準(zhǔn)。1.2膠片透照厚度這種規(guī)定,按膠片和透照厚度限定最高透照管電壓,典型規(guī)定如圖4所示,較早的規(guī)定由BS2910:1973標(biāo)準(zhǔn)給出(僅對(duì)鋼作出)。其基本規(guī)定是,射線照相檢驗(yàn)技術(shù)對(duì)缺陷的檢驗(yàn)?zāi)芰?與使用的膠片類型相關(guān),不同技術(shù)應(yīng)采用滿足要求的膠片,所允許的最高透照管電壓按所使用的膠片和透照厚度限定。這個(gè)規(guī)定,在英國(guó)的許多標(biāo)準(zhǔn)中很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)未作改變。例如,在BS2610-1:1983標(biāo)準(zhǔn)保持同樣的規(guī)定。1.3astme492-973的規(guī)定這種規(guī)定,按底片黑度限定像質(zhì)計(jì)(平板孔型)本體與背景的黑度差。顯然,這是一種具有間接限定最高透照管電壓作用的規(guī)定。這種規(guī)定方式最早由美國(guó)軍用標(biāo)準(zhǔn)(MILSTD453B-1977)給出,該標(biāo)準(zhǔn)在1995年轉(zhuǎn)換為ASTM標(biāo)準(zhǔn)后(ASTME1742-95)仍保留這樣的規(guī)定,包括該標(biāo)準(zhǔn)的最新版本(ASTME1742-06)未改變這個(gè)規(guī)定。其規(guī)定的情況見圖5,要求其規(guī)定的五個(gè)射線照相質(zhì)量級(jí)別(即:1-1T、1-2T、2-1T、2-2T、2-4T)中的二個(gè)級(jí)別(即:2-1T和2-2T)應(yīng)達(dá)到圖中規(guī)定的要求。按照平板孔型像質(zhì)計(jì)的設(shè)計(jì),對(duì)于2-1T和2-2T,其像質(zhì)計(jì)的本體厚度應(yīng)為透照厚度的2%。因此,這種規(guī)定也就是要求一定比例的厚度差,必須產(chǎn)生一定的黑度差。這個(gè)黑度差限定值與底片的黑度相關(guān)。1.4u3000結(jié)論這種規(guī)定,按透照厚度段限定對(duì)比度計(jì)與背景的黑度差,對(duì)比度計(jì)的基本設(shè)計(jì)是一個(gè)小尺寸的階梯塊形試片或簡(jiǎn)單的正方形試片,日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)從20世紀(jì)70年代以前(JISZ3104-1968)就開始采用此規(guī)定。不同標(biāo)準(zhǔn)采用的對(duì)比度計(jì)設(shè)計(jì)存在一些差異,具體規(guī)定要求也存在一些差異,但直到現(xiàn)在未發(fā)生較大的改變。圖6是對(duì)比度計(jì)的一種典型樣式。表1是一個(gè)具體的規(guī)定值。說(shuō)明(1)其對(duì)比度計(jì)樣式如圖6,每個(gè)階梯的長(zhǎng)和寬均為15mm,Ⅰ型各階梯厚度分別為1mm、2mm、3mm,Ⅱ型各階梯厚度分別為3mm、4mm、5mm。(2)測(cè)定要求是,對(duì)無(wú)余高焊縫,測(cè)Ⅰ型1mm階梯與母材黑度差;單面余高焊縫,測(cè)Ⅰ型2mm與3mm階梯的黑度差;雙面余高焊縫,測(cè)Ⅱ型4mm與5mm階梯的黑度差。JISZ3104-1995版,對(duì)此規(guī)定作了一些修改。第一,對(duì)比度計(jì)樣式改變?yōu)楹?jiǎn)單的正方形單一厚度試片,分為三個(gè)型號(hào),表2列出了其規(guī)格要求和適用厚度。第二,原來(lái)的黑度差要求改變?yōu)楹诙炔钆c底片黑度比例的要求,并且改變了厚度段的劃分。表3列出了其部分規(guī)定情況。JISZ3104-1968版僅規(guī)定到厚度為20mm,JISZ3104-1995版也只是擴(kuò)展到厚度為50mm,且只限于其射線照相質(zhì)量級(jí)別中的A級(jí)和B級(jí),對(duì)其設(shè)定的另外三個(gè)級(jí)別(即:P1、P2、F級(jí))未加規(guī)定。與上面對(duì)美國(guó)軍用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定同樣的考慮,可以認(rèn)為其也是一種具有間接控制透照電壓作用的要求。從1968年版到1995年版,改為要求(黑度差/黑度)的比例,僅是理論上可能具有改進(jìn)的意義,并不發(fā)生規(guī)定本身本質(zhì)的改變。1.5能量選擇規(guī)定的規(guī)定美國(guó)材料試驗(yàn)學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)ASTME94(射線照相檢驗(yàn)導(dǎo)則),從2003年版開始,給出了能量選擇的規(guī)定。關(guān)于透照管電壓,推薦了透照管電壓適宜的透照厚度范圍。對(duì)100kV～500kV的透照管電壓,認(rèn)為當(dāng)材料厚度為2.5～10倍的半值層厚度時(shí),可以得到滿意的射線照相檢驗(yàn)結(jié)果。表4列出的是其給出的不同透照管電壓的鋼半值層厚度值。2透照電壓的確定在射線照相檢驗(yàn)技術(shù)中,如何確定透照電壓,曾經(jīng)是令人十分關(guān)注的問題。文獻(xiàn)[1]對(duì)鋁及其合金材料工件的透照研究后,曾提出存在最佳透照電壓與焦距組合的看法,并給出下列計(jì)算式(膠片:kodak文獻(xiàn)[2]總結(jié)出下列看法:(1)對(duì)低于150kV的透照電壓,由于線衰減系數(shù)隨透照電壓改變而迅速改變,正確確定透照電壓是影響靈敏度的關(guān)鍵因素;對(duì)200kV～400kV的透照電壓,當(dāng)電壓改變約30kV～40kV時(shí),才會(huì)對(duì)靈敏度產(chǎn)生明顯影響。(2)對(duì)低于400kV的透照電壓,確定透照電壓的一個(gè)指導(dǎo)原則是曝光量保持在10mA·min～30mA·min。該文獻(xiàn)還給出了鋼和鋁合金工件的透照電壓計(jì)算式:系數(shù)A和B的值見表5。當(dāng)使用中顆粒膠片時(shí),曝光量約為20mA·min。3最高透照電壓限定的確定標(biāo)準(zhǔn)選擇JB/T4730-2005在確定最高透照電壓限定的規(guī)定時(shí),基于下面三點(diǎn)考慮:(1)對(duì)最高透照電壓限定問題,我們本身未進(jìn)行過(guò)深入研究,提不出有價(jià)值的看法。(2)DIN54111-1:1988版標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,已被歐洲的射線照相通用標(biāo)準(zhǔn)EN444:1994和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織的射線照相通用標(biāo)準(zhǔn)ISO5579:1998采用,我國(guó)的軍用射線照相通用標(biāo)準(zhǔn)GJB1187A-2001也采用了DIN54111-1:1988版標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。(3)從對(duì)方法標(biāo)準(zhǔn)的一般要求考慮,標(biāo)準(zhǔn)的基本思路是:給出技術(shù)要求規(guī)定→得到滿足圖像質(zhì)量要求底片→保證驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)缺陷檢驗(yàn)這樣的基本思路有利于形成技術(shù)規(guī)定的系統(tǒng),也有利于深入理解標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的內(nèi)在系統(tǒng)。同時(shí),將具有比較好的可操作性,有利于標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行?；谏厦嫒c(diǎn)考慮,選擇了采用DIN54111-1:1988版標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于最高透照電壓限定的規(guī)定。此規(guī)定,與我們參考的基本標(biāo)準(zhǔn)EN1435:1997這方面的規(guī)定一致。4關(guān)于最高透照電壓規(guī)定的人目前規(guī)定存在的基本問題是,第一對(duì)于最高透照電壓的限定與技術(shù)級(jí)別不相關(guān)聯(lián),第二僅是最高透照電壓的限定。不同級(jí)別技術(shù),應(yīng)采用不同膠片系統(tǒng)。不同膠片系統(tǒng)的一個(gè)重要差別是感光度存在很大的不同。因此導(dǎo)致的一個(gè)基本問題是,規(guī)定的最高透照電壓,對(duì)于A級(jí)技術(shù)可能高于應(yīng)限定值,而對(duì)于B級(jí)技術(shù),又可能低于應(yīng)限定最高透照電壓值。英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于最高透照電壓限定的規(guī)定,提出了這方面的考慮。也就是說(shuō),目前關(guān)于最高透照電壓限定規(guī)定本身,存在與技術(shù)級(jí)別規(guī)定不完全適應(yīng)性。由于目前僅是最高透照電壓的限定,執(zhí)行此規(guī)定將存在較大的由執(zhí)行者自我確定的范圍,這給可操作性帶來(lái)一定的影響。希望的是減少可選擇的范圍,至少能建立選擇的具體指導(dǎo)原則,從而縮小對(duì)同一問題不同執(zhí)行者可能偏離的程度。這將很大地提高標(biāo)準(zhǔn)的可操作性。在射線照相檢驗(yàn)技術(shù)中,關(guān)于確定透照電壓的基本原則總結(jié)為:(1)不高于標(biāo)準(zhǔn)對(duì)最高透照電壓的限定值,應(yīng)具有適當(dāng)?shù)拇┩噶?(2)盡量采用較低的透照電壓。后者是為了保證檢驗(yàn)的靈敏度,前者是為了保證具有適當(dāng)?shù)墓ぷ餍?。顯然,除了“不高于標(biāo)準(zhǔn)對(duì)最高透照電壓的限定值”外,其他都是一種定性的原則。如何確定“適當(dāng)?shù)拇┩噶Α?如何把握“盡量采用較低的透照電壓”,都將依賴于執(zhí)行者的理解和判斷,這使得執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)時(shí)將產(chǎn)生某種不確定性。ASTME94標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,給出了一個(gè)比較具體的規(guī)定,但其厚度范圍似乎過(guò)寬,值得進(jìn)一步研究。按照射線照相檢驗(yàn)技術(shù)的基本理論,射線照相的圖像質(zhì)量由三個(gè)基本因素組成,即對(duì)比度、(不)清晰度、顆粒度,它們綜合決定了圖像的射線照相靈敏度,也即對(duì)缺陷的檢驗(yàn)?zāi)芰?。由于射線能量將直接關(guān)系到圖像質(zhì)量的三個(gè)基本因素,因此,射線能量成為透照三個(gè)