射线照相的影像质量

射线照相的影像质量无损检测资源网整理3.1 影像形成的简单分析射线检测中的影像质量主要包括照相法时底片反映的影像质量和实时成像时在屏幕上反映的影像质量，这里主要从照相法的方面叙述，实时成像的影像质量考虑因素和评价方法在实时成像检测中有其自己的特点，但是有许多基本考虑因素是相通的。

正确评定底片时应具备的三个最基本的概念：1 影像重叠的概念-有可能使得物体中不同位置（特别是相同射线路径上不同深度）的缺陷在射线照相影像上表现成一个缺陷影像，从而给影像判断带来困难例如一个气孔影像落在一个夹渣影像中-一个黑的小圆点落在一片暗黑色的影像中2 影像放大的概念-影像放大的程度与射源至被透照物体的距离、影像表示的物体与胶片（检测器）的距离相关，焦点尺寸大于缺陷尺寸的情况下影像可能不产生放大，利用微焦点射源做近距离拍摄可得到放大影像特别在较厚工件上同一缺陷靠近射源侧和靠近胶片侧得到的影像尺寸大小不同，前者被放大3 影像畸变的概念-原因是体积形缺陷具有一定的空间分布，形状通常是不规则的，表现为透照时存在多个投影截面，不同投影截面部分在胶片上形成影像时产生的放大不同（二维成像）例如裂纹延伸方向与射线方向相同时表现为一条细线，有倾斜角度时表现为有一定的宽度，容易误判为夹渣3.2 影像质量衡量射线照相检测的影像质量的基本因素：对比度、颗粒度、不清晰度对比度△D（影像与背景的黑度差，决定了在射线透照方向上可识别的细节尺寸）颗粒度σD（影像黑度不均匀性的程度，决定了影像可显示的细节最小尺寸）不清晰度U（影像边界扩展的宽度，决定了垂直于射线透照方向上可识别的细节尺寸）射线照片上影像的质量由对比度、不清晰度、颗粒度决定什么是影响射线照相影象质量的三要素？答：影响射线照相影像质量的三个要素是：对比度、清晰度、颗粒度。

射线照相对比度定义为底片影像中相邻区域的黑度差。

射线照相清晰度定义为底片影像中不同黑度区域间分界线的宽度。

用来定量描述清晰度的量是“不清晰度”。

射线照相颗粒度定义为对视觉产生影响的底片影像黑度的不均匀程度。

名词解释：清晰度答：定性地表示底片或荧光屏图像细节清晰的程度名词解释：对比度答：在射线底片或荧光屏图像上相邻两个区域相对黑度或辉度1 影像的射线照相对比度△D什么叫底片的反差(对比度)？答：底片上相邻两区域之间黑度的差异。

射线照相对比度定义为底片影像中两个相邻区域的黑度差：△D=D’-DD’、D分别为两个区域的黑度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。

射线照相对比度公式：△D=0.434•μ•G•△T/(1+n)（缺陷引起的射线衰减远小于同样大小的工件本身引起的射线衰减，这是大多数情况下最常见的情况），如果因为缺陷对射线具有较大衰减时则必须要考虑缺陷对射线的衰减特性，此时公式变为：△D=0.434•(μ-μ’)•G•△T/(1+n) （μ’为缺陷的线衰减系数）△T –厚度差；G-胶片特性曲线在规定黑度处的斜率，即梯度；μ-被透照材料的线衰减系数；n –散射比，n=I S/I D （I S–透射射线中散射射线强度，I D -透射射线中一次射线强度）为了得到较高的射线照相对比度：1）选用可能的较低能量的射线透照-提高线衰减系数，表现为选用尽量低的管电压2）采取各种措施减少到达胶片的散射线强度-降低散射比，表现为被透照工件周围有较宽敞的空间、无杂物干扰，加设铅板遮挡无需透照的部位等例如某工厂一次把四个工件同时放在一个一米见方的手推平板车上透照，每件50公斤，懒得搬上搬下，中间又不用铅板相隔离，结果相邻工件相互间的散射就容易影响胶片影像的清晰度（画图示意，工件长800，直径约400，立放，透照纵焊缝）3）选用质量优良的胶片和良好的暗室处理技术-获得较高的梯度，表现为选用衬度（对比度）高的胶片和相应的暗室处理条件工业X射线照相检测常用的胶片例如：比利时的AGFA D7 细微粒、高反差和高速度美国的KODAK INDUSTREX AA400 胶片快速、细颗粒、高反差还有日本的富士100国产的天津-Ⅲ型工业射线胶片微粒、高对比度，射线感光速度较快什么叫主因对比度？什么叫胶片对比度？它们与射线照相对比度的关系如何？答：由于不同区域射线强度存在差异所产生的对比度称为主因对比度，其数学表达式为：△I/I p=(μ△T)/(1+n),式中：I p--透过试件到达胶片的射线强度；△I--局部区域射线强度增量；μ--射线的吸收系数；△T--局部区域的透射厚度差；n--散射比。

由上式可以看出，主因对比度取决于透照厚度差、射线的质以及散射比。

胶片对比度就是胶片梯度，用胶片平均反差系数定量表示，数学式为：γ'=△D/△lgE,式中γ'--胶片平均反差系数；△D--底片对比度；△lgE--曝光量对数值的增量。

影响胶片对比度的因素有：胶片类型，底片黑度，显影条件和增感方式。

射线照相底片对比度是主因对比度和胶片对比度的综合结果，主因对比度是构成底片对比度的根本因素，胶片对比度可以看作是主因对比度的放大系数。

试推导射线照相主因对比度（物件对比度）的表达式答：已知宽束射线透过厚度为T的试件,其透过射线强度I p=(1+n)I o e-μT --(1),当试件中某一局部区域厚度有变化,射线穿过的厚度差为△T,该区域透过射线的强度也会发生变化,其强度增量为△I,则有：△I=I o e-μ(T-△T)-I o e-μT = I o e-μT(eμ△T-1) --(2),(2)÷(1)得：△I/I p= [I o e-μT(eμ△T-1)]/[(1+n)I o e-μT]= (eμ△T-1)/(1+n)--(3),而eμ△T可展为级数eμ△T=1+μ△T+(μ△T)2/2！……+(μ△T)n/n！…… --(4),近似取级数前两项代入(3),得：△I/I p=[(1+μ△T)-1]/(1+n)=μ△T/(1+n) --(5)2 影像的射线照相不清晰度：包括几何不清晰度Ug、胶片固有不清晰度Ui、屏不清晰度、运动不清晰度，以前两者为主。

什么叫底片的清晰度？答：底片上影像轮廓的清晰程度,或者说:定性地表示底片或荧光屏图像细节清晰的程度1）几何不清晰度Ug什么叫几何不清晰度？几何不清晰度对射线探伤的主要危害有哪些？答：由于任何射线源（X光源焦点或γ射线源）都不是一点，总有一定大小。

这样在透照一定厚度的物体（如工件或焊缝）时，按照几何投影（射线直线传播）成像原理，所成的像（例如缺陷在底片上的影象）边缘部分，就会有一定的半影区出现，即边界扩展区。

最大半影值定义为几何不清晰度。

几何不清晰度过大将会障碍对缺陷的观察，影响底片灵敏度。

什么是几何不清晰度？它的危害是什么？答：由焦点的几何尺寸所造成的影像边缘模糊区域（或半影），称为几何不清晰度，它降低底片的清晰度，从而降低射线检验灵敏度几何不清晰度的计算公式：Ug=dT/(F-T)d-射源焦点尺寸；T-工件射线源侧到胶片的距离，通常取为工件厚度；F-焦距，即射源到胶片的距离由公式可知：焦点尺寸越小、焦距越大、工件厚度越小，则几何不清晰度越小。

写出计算几何不清晰度和求最小焦距的计算公式，并注明各符号的意义。

答：Ug=(d/f)δ 或Ug=dδ/(F-δ),F min=(dδ/Ug)+δ,式中：Ug-几何不清晰度，d-焦点尺寸，δ-工件厚度，f-焦点至工件表面最近距离，F-焦距实际应用中对几何不清晰度有一定的控制规定，在选用射线源（焦点尺寸）的时候，还要注意对于椭圆形、矩形焦点的情况下，长轴方向与短轴方向得到的几何不清晰度是不同的，亦即要注意选择适当的透照布置；此外，选择调整适当的焦距是很重要的措施。

但是还必须认识到：工件中沿射线投射方向埋藏深度不同的缺陷将具有不同的几何不清晰度。

实际照相中，底片上各点的Ug值是否变化？有何规律？答：实际照相中，底片上不同部位影像的Ug值是不同的，但为了简化计算，便于应用，有关技术标准仅以透照中心部位的最大Ug值作为控制指标。

对不同部位Ug值的变化忽略不计。

底片上不同部位的Ug值变化规律如下：(1)焦点尺寸变化引起Ug值变化，由于Χ射线管的结构原因，沿射线管轴向不同位置焦点投影尺寸是变化的。

阳极侧焦点小，阴极侧焦点大。

因此底片上偏向阳极一侧的部位Ug值小，偏向阴极一侧的部位Ug值大。

(2)L2/L1变化引起Ug值变化，透照纵缝时，被检区域各点的L2/L1值是定值，Ug值不发生变化。

但在透照环缝时，各点的L2/L1值是变化的，因此Ug值也发生变化。

例如，环缝外透法和F≠R的环缝内透法，端部的L2/L1值都比中心部位要大，因此端部的Ug值也会增大。

何谓几何不清晰度？其主要影响因素有哪些？答：由于射线源都具有一定尺寸，所以照相时工件轮廓或缺陷边缘都会在底片上产生半影。

这个半影宽度便是几何不清晰度Ug,缺陷的几何不清晰度Ug值计算公式为：Ug=db/(F-b),式中：d--射源尺寸；F--焦距；b--缺陷至胶片距离。

技术标准中规定的几何不清晰度，通常是指透照中心部位的最大几何不清晰度，计算公式为：U gmax=dL2/L1,式中：L1--射线至工件表面距离；L2--工件表面至胶片距离；d--射源公称有效焦点尺寸。

由以上公式可知，Ug值与射源尺寸和工件厚度或工件表面至胶片距离成正比，与射源至工件表面距离或焦距成反比。

2）胶片固有不清晰度Ui何谓固有不清晰度？答：当射线入射穿过胶片时，会在乳剂层中激发出自由电子（次级电子），这些电子具有一定动能，会向各个方向飞散，并能使途经的卤化银颗粒感光（成为可显影），每个射线光子产生的可显影的卤化银颗粒成为具有一定分布的过渡区域，其结果是使得试件及缺陷在底片上的影像产生一个黑度过渡区，造成影像模糊，这个过渡区的宽度称为胶片固有不清晰度Ui，胶片固有不清晰度决定于射线能量。

固有不清晰度与胶片的类型和粒度无关，与暗室处理条件无关。

3）屏不清晰度Us使用增感屏时，增感物质对射线的散射或次级效应带来的散射而导致射线照片的不清晰度。

在射线实时成像检测中则与监视器显示屏的分辨率指标有关4）运动不清晰度Um射线照相过程中，射源与工件之间发生相对位移（移动），相当于加大了射源的焦点尺寸，导致射线照片的不清晰度。

特别是在射线实时成像检测时工件与射线源是作相对运动的，这时的运动不清晰度就是要重视的因素了！总的影像的射线照相不清晰度主要与几何不清晰度和胶片固有不清晰度相关：U2=Ug2+Ui2或U3=Ug3+Ui3固有不清晰度大小与哪些因素有关？答：固有不清晰度Ui值受以下因素影响：(1)射线的质。

透照射线的光子能量越高，激发的电子在乳剂层中的行程就越长，固有不清晰度也就越大。

简单来说就是与射线能量大小相关！(2)与增感屏相关的屏不清晰度。