microbik.ru
1
Использование светового источника излучения при оценке эксплуатационных характеристик фотоматериалов для промышленной радиографии

Н.И. Ли, Е.В. Игнатьев

ФГБОУ ВПО «Казанский национальный исследовательский технологический университет, г. Казань
Ранее [1] было показано, что чувствительность фотоматериала зависит от энергии экспонирующего излучения. В условиях практической съемки, в зависимости от цели поставленного исследования, фотоматериал может экспонироваться различными источниками.

При изготовлении радиографических материалов, когда необходимо производить сенситометрический контроль на всех стадиях изготовления, используют рентгеновские сенситометры состоящие из рентгеновского питающего устройства (РПУ), рентгеновской трубки, свинцового кожуха (тубуса), модулятора экспозиций, приспособления для вращения рентгенографической кассеты с моторным приводом, набора рентгенографических кассет и дозиметра типа ДКС-101. Дозиметр – важнейшая часть рентгенсенситометрической установки - предназначен для измерения экспозиционной дозы рентгеновского излучения.

В связи с тем, что количество экспозиций ограничивается дозой ионизирующего излучения, полученной обслуживающим персоналом, а также с целью улучшения условий труда и повышения безопасности, представлялось интересным определить возможность замены рентгеновского излучения на световое при испытаниях радиографической пленки в процессе изготовления и установить соответствующие коэффициенты корреляции между рентгеновским и световым излучением.

Для этого необходимо иметь информацию о чувствительности фотоматериала к источникам излучения различной энергии. В технической литературе отсутствует информация о сравнительном действии различных источников излучения.

Радиографические материалы с различным средним размером микрокристаллов AgHal подвергали испытаниям, при которых определяли чувствительность и контрастность к рентгеновскому излучению и свету.

Сенситометрические свойства материалов при экспонировании этими излучениями определяли по методике, приведенной в ОСТ 6-17-54-80 и ГОСТ 10691.0-84. Проявление осуществляли до значения оптической плотности вуали D0, равной (0,10 ± 0,04) Б. Результаты испытаний приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Чувствительность модельных радиографических материалов к излучениям различных источников

Средний размер микрокристаллов AgHal, мкм

Нанос серебра, г/м2

Чувствительность S0,85

Источник излучения – рентгеновская трубка, 80 кВ

Световое излучение, Тцв.=2850 K

1,76

12,0

19,5

1,90

1,49

12,0

10,5

0,35

0,97

12,0

3,5

0,16

0,71

11,9

2,1

0,09

0,54

12,1

1,3

-


Анализ результатов показал, что во всех случаях наблюдается увеличение чувствительности с увеличением среднего размера микрокристаллов AgHal, и это давно известно [2]. Данная закономерность справедлива как для рентгеновского, так и для светового излучения.

Известно также [1], что фотографическое действие рентгеновского излучения является следствием действия электронов, образующихся при поглощении этого излучения, на микрокристаллы AgHal. При экспонировании рентгеновским излучением, генерируемым трубкой при напряжении 80 кВ, образующиеся электроны имеют относительно низкие энергии и, вероятно, длина их пробега значительно меньше толщины эмульсионного слоя.

Энергия излучения оказывает большое влияние на контраст изображения [2]. По мере повышения энергии излучения контраст уменьшается, вероятно, вследствие одновременного возрастания проникающей способности и рассеяния излучения. С повышением энергии излучения различие коэффициентов поглощения отдельных частей объекта становится меньше.

Изменение интенсивности излучения связано с изменением массового коэффициента поглощения. Этот вывод справедлив для узкого параллельного пучка. При переходе к реально используемым широким пучкам необходимо принимать во внимание рассеяние, снижающее контраст изображения. Для учета этого фактора вводят эмпирически определяемый коэффициент χ [3], представляющий собой отношение интенсивности широкого и узкого пучков за объектом исследования.

При оценке изображения оценка его качества дается по предельно различаемому элементу – тест-объекту (мире).

В предельном случае, представляющем при съемке непосредственный интерес, разница между интенсивностями излучения, соответствующими исследуемому объекту и дефекту в этом объекте, очень мала; поэтому можно принять, что изменение интенсивности пропорционально размеру дефекта. Разность оптических плотностей, наблюдаемых на снимке, можно представить в следующем виде:
(1)
В работе [3] была выведена формула для излучений различной энергии. Эта формула будет справедлива и для одной определенной энергии, но различных интенсивностей излучения. Используя эту формулу, можно представить разность оптических плотностей на снимке в следующем виде:
, (2)
где ΔD = D1 – D2 - разность оптических плотностей на снимке, соответствующем объекту и дефекту; G – средний градиент, численно равный тангенсу угла наклона прямой, проведенной через точки D1 и D2 на характеристической кривой, к оси логарифмов экспозиций; I1 и I2 - интенсивности излучений, соответствующие оптическим плотностям D1 и D2 ; (μ/ρ)1 и (μ/ρ)2 - массовые коэффициенты поглощения, соответствующие объекту и дефекту; h – размер дефекта; χ – фактор накопления, характеризующий соотношение интенсивностей широкого и узкого пучков излучений за объектом исследования.

Это выражение показывает, что контраст изображения дефекта, наблюдаемого на снимке, пропорционален градиенту характеристической кривой, коэффициенту передачи контраста, разности массовых коэффициентов поглощения контролируемого объекта и дефекта, размеру дефекта и обратно пропорционален фактору накопления. При прочих равных условиях, чем выше средний градиент, тем с большей достоверностью выявляется дефект на снимке. Кроме того, это выражение показывает, что чувствительность к излучению не влияет на качество изображения, а является технологическим параметром, определяющим экспозицию. Учитывая вышесказанное замена рентгеновских испытаний при производстве радиографических плёнок на световые не повлияет на выявляемость дефектов в условиях практической радиографии.

Средние градиенты модельных радиографических материалов с различным средним размером микрокристаллов AgHal и наносом серебра (12±0,2) г/м2 (чувствительность образцов приведена в таблице 1), получаемые при экспонировании излучениями с различной энергией, представлены в таблице 2.
Таблица 2 – Средний градиент модельных фотоматериалов к излучению различных источников

Средний размер микрокристаллов AgHal, мкм

Средний градиент G

Источник излучения – рентгеновская трубка. 80 кВ

Световое излучение, Тцв.=2850 K

1,76

3,0

2,7

1,49

3,5

3,1

0,97

3,7

3,3

0,71

4,0

3,6

0,54

4,5

4,0


Результаты экспериментов показали, что максимальные значения среднего градиента фотоматериалов наблюдались при экспонировании рентгеновским излучением. Вероятнее всего, это является следствием уменьшения массового коэффициента поглощения с изменением энергии излучения.

В таблицах 3 и 4 представлены результаты ренгеносенситометрических и сенситометрических испытаний промышленно выпускаемых радиографических пленок РТ-1 и РТ-К, имеющих различные средние размеры микрокристаллов AgHal (1,5 мкм и 0,5 мкм соответственно). Экспонирование осуществляли на рентгеновском сенситометре и световом сенситометре ФСР-41 соответственно.
Таблица 3 – Результаты рентгенсенситометричесих и сенситометрических испытаний пленки РТ-1

Тип пленки

Рентгенсенситометрические показатели (80 кВ, фильтр 4,5 мм Al)


Сенситометрические показатели (Тцв.=2850 K)

Чувствитель-ность, S0,85 Р-1

Средний градиент,

G

Плот-ность вуали

Do, Б

Свето-чувстви-тельность

S0,85, ед. ГОСТ

Средний градиент,

G

Плот-

ность

вуали

Do, Б

РТ-1

(партия №16844, ось №2435)



28


3,5


0,11


29


3,2


0,11

РТ-1

(партия №16844, ось №2529)



30


3,4


0,10


31


3,1


0,11


Таблица 4 - Результаты рентгенсенситометричесих и сенситометрических испытаний пленки РТ-К

Тип пленки

Рентгенсенситометрические показатели (80 кВ, 4,5 мм Al)


Сенситометрические показатели (Тцв.=2850 K)

Чувствитель-ность, S0,85 Р-1

Средний градиент,

G

Плот-ность вуали

Do, Б

Свето-чувстви-тельность

S0,85, ед. ГОСТ

Средний градиент,

G

Плот-

ность

вуали

Do, Б

РТ-К

(партия №16500, ось №942)



9,0


3,7


0,05


2,5


3,3


0,05

РТ-К

(партия №16504, ось №937)



9,5


3,7


0,05


3,0


3,3


0,06


Результаты, приведенные в таблицах 3 и 4, показывают, что между рентгеновскими и световыми испытаниями возможно установить корреляцию. Следует отметить, что каждому типу пленки, имеющему определенный размер микрокристаллов AgHal, соответствует свой коэффициент корреляции, который целесообразно определить набором статистических данных по результатам сравнительных испытаний при экспонировании рентгеновским излучением и светом.
Литература

  1. Ли, Н.И. Особенности формирования радиографических изображений в полимер-желатиновой матрице галогенидосеребряных фотоматериалов / Н.И. Ли, А.С. Хабибуллин // Вестник Казан. технол. ун-та. – 2010. - №10 – С. 39-46

  2. Broadhead, P. Speed-Granularity Relations for X-Ray and Y-Ray Exposures

/ P. Broadhead and G.C. Farnell // The Journal of Photographic Science. -1978. –V. 26. - №1. – P. 7-12.

  1. Румянцев, С.В. Радиационная дефектоскопия / С.В. Румянцев. – М.: Атомиздат, 1974. – 513 с.