曝光曲线的制作及应用

曝光曲线的制作及应用
在实际工作中，通常根据工件的材质与厚度来选取射线能量，曝光量以及焦距等工艺参数，上述参数一般是通过查曝光曲线来确定的。

曝光曲线是表示工件（材质、厚度）与工艺规范（管电压、管电流、曝光时间，焦距、暗室处理条件等）之间相关性的曲线图示。

但通常只选择工件厚度、管电压和曝光量作为可变参数，其他条件必须相对固定。

曝光曲线必须通过试验制作，且每台X射线机的曝光曲线各不相同，不能通用，因为即使管电压、管电流相同，如果不是同一台X射线机，其线质和照射率是不同的。

原因是：
（1）加在X射线管两端的电压波形不同（半波整流、全波整流、倍压整流及直流恒压等），会影响管内电子飞向阳极的速度和数量。

（2）X射线管本身的结构、材质不同，会影响射线从窗口出射时的固有吸收；
（3）管电压和管电流的测定有误差。

此外，即使是同一台X射线机，随着使用时间的增加，管子的灯丝和靶也可能老化，从而引起射线照射率的变化。

因此，每台X射线机都应有曝光曲线，作为日常透照控制线质和照射率，即控制能量和曝光量的依据，并且在实际使用中还要根据具体情况作适当修正。

对每台在用射线设备均应做出经常检测材料的曝光曲线，依据曝光曲线确定曝光参数。

制作曝光曲线所采用的胶片、增感屏、焦距、射线能量等条件以及底片应达到的灵敏度、黑度等参数均应符合规定。

对使用中的曝光曲线，每年至少应校验一次。

射线设备更换重要部件或经较大修理后应及时对曝光曲线进行校验或重新制作。

4.4.1曝光曲线的构成和使用条件
横座标表示工件的厚度，纵座标表示管电压、曝光量为变化参数的曲线称为厚度——管电压（T—KV）曝光曲线；若纵座标用对数刻度表示曝光量，管电压为变化参数，所构成的曲线则称为厚度——曝光量（T—E）曲线。

几种典型的曝光曲线图例见图4-7～4-10。

图4-8 曝光曲线图例
图4-9 曝光曲线图例
图4-10 曝光曲线图例（3）：γ射线源，
任何曝光曲线只适用于一组特定的条件、这些条件包括：
1．所使用的X射线机（相关条件、高压发生线路及施加波形、射源焦点尺寸及固有滤波）；
2．一定的焦距（常取700或800mm）；
3．一定的胶片类型；
4．一定的增感方式（屏型及前后屏厚度）；
5．所使用的冲洗条件（显影配方、温度、时间）；
6．基准黑度（通常取2.0）。

上述条件必须在曝光曲线图上予以注明。

当实际拍片所使用的条件与制作曝光曲线的条件不一致时，必须对曝光量作相应修正。

这类曝光曲线一般只适用于透照厚度均匀的平板工件，而对厚度变化较大的工件如形状复杂的铸件等，只能作为参考。

4.4.2曝光曲线的制作
曝光曲线是在机型、胶片、增感屏、焦距等条件一定的前提下，通过改变曝光参数（固定KV、改变mA·min或固定mA·min，改变KV）透照由不同厚度组成的钢阶梯试块，根据给定冲洗条件洗出的底片所达到的某一基准黑度（如2.0），来求得KV、mA·min、T三者之间关系的曲线。

所使用的阶梯试块面积不可太小，其最小尺寸应为阶梯试块厚度的5倍，否则散射线将明显不同于均匀厚度平板中的情况。

另外阶梯试块的尺寸应明显大于胶片尺寸，否则要作适当遮边（图4-11）。

图4-11 曝光用阶梯试块
按有关透照结果绘制T—E曝光曲线的过程如下：
1．绘制D—T曲线
采用较小曝光量，不同管电压拍摄阶梯试块，获得第一组底片。

再采用较大曝光量不同管电压拍摄阶梯试块，获得第二组底片，用黑度计测定获得透照厚度与对应黑度的两组数据，绘制出D—T曲线图（4-12）。

2．绘制E—T曲线
选定一基准黑度值，从两张D—T曲线图中分别查出某一管电压下对应于该黑度的透照厚度值。

在E—T图上标出这两点，并以直线连线即得该管电压的曝光曲线（图4-13）。

a)小曝光量D—T曲线b)大曝光量D—T曲线
图14-12 D—T曲线
图4-13 E—T曝光曲线
4.4.3曝光曲线的使用
从E-T曝光曲线上求取透照给定厚度所需要的曝光量，一般都应采用所谓“一点法”，即按射线中心透照最大厚度确定与某一kv 相对应的E，此时透检区最小厚度所产生的黑度能否落在标准规定的范围未作考虑。

当需考虑厚度宽容度时，可用“两点法”或“对角线法”确定透照一定厚度范围达到规定黑度范围的曝光量。

用“两点法”取值的要点如下（参阅图5-7）
1．由被检焊缝确定透照最小厚度T和最大厚度TA;
2．在E—T曝光曲线图横座标上找出T、TA两点，由此作垂线与各kv线相交；
3．由斜线上各交点作出横轴平行线与纵轴相交；
4．由纵标各交点求出与各kv值相应的达到同一基准黑度Di（如Di=2.0）的曝光量比值ψ’；
5．由使用胶片特征曲线找出与标准规定的黑度上下限值D2、D1相应的曝光量比值ψ（=10ΔlgE）；
6．比较ψ’与ψ的值，务使ψ’≤ψ；
7．取ψ’最接近ψ的kv值作为满足厚度宽容度的管电压。

所谓“对角线法”就是按图5-7取曝光曲线图中特征矩形对角线的指示值，此时ψ’=ψ(ψ’D=D1=E.TA/ET=ψ=10ΔlgE)若图中无现成对角线，可按插入法近似求出。

图4-14 按两点法确定可用KV和mA.min
4.4.4曝光曲线的特殊用途
1、利用曝光曲线求非钢材的曝光量
要使一种材料的曝光曲线适用其它材料的透照，可利用射线透照等效系数进行厚度换算。

所谓射线等效系数（φm表示），是指在一定管电压下，达到相同射线吸收效果（或者说获得相同底片黑度）的基准材料厚度T o与被检材料厚度T m之比，即：
φm=T T m 0
以钢为基准材料（φm=1.0）时，几种常用金属材料不同管电压和能量下的射线透照等效系数的近似值见JB/T 4730表5-1。

. 例：管电压为250KVP时，铜和钢的等效系数分别为1.4和1.0，问透照30mm 铜时需要用多厚钢的曝光量？
∵φCu=T T cu
∴T o=φCu·T Cu=1.4×30=42mm
2、利用曝光曲线大致确定底片黑度范围
透照钢焊缝时，由于有焊缝余高的存在，要使整个评定区Dmim（焊缝处）和Dmax (母材处）都符合射线检测标准规定黑度范围，可利用曝光曲线和胶片特性曲线大致确定射线底片的黑度范围。

例：按图5-21（a）的曝光曲线和（b）胶片特性曲线所提供的条件透照（c）的焊缝，问母材黑度（Dmax）会否超过3.5？为什么？
图5-21
解：由曝光曲线得：当厚度13mm达到D=1.8时，曝光量为25mA·min，此时8mm厚度处的曝光量也为：25mA·min，曝光量增加的倍数为：
φ供=E
E
13
8
25
10
25
==.
由胶片特性曲线可知：黑度由1.8增加到3.5时，胶片需要的曝光量增加
的倍数为：φ需=E
E
35
18
.
.=104.0-3..6=2.1
φ供＞φ需，所以D材＞3.5
3、求半价层和衰减系数
假设散射线量小到可忽略不计（n=0），利用ET曝光曲线（窄束法制作），确定某一管电压下的H和μ
T1=E1 T2=E2 E2=E1 H=T2-T1
μ=0.693/H。