Принципы рентгенографии. Техника рентгенографического контроля

Часть 1.

Принципы рентгенографии

Стандартная технология получения рентгенографического изображения включает в себя наличие источника рентгеновского излучения (рентгеновского аппарата) с одной стороны контролируемого объекта и детектора излучения с другой его стороны. Проникающая способность излучения, зависящая от его энергии (или длины волны), должна быть такова, чтобы достаточное количество рентгеновских квантов дошло до детектора, и было им зарегистрировано. В качестве детектора в промышленной рентгенографии практически исключительно и повсеместно используется радиографическая пленка, заключенная в светонепроницаемую кассету или конверт, прозрачные для рентгеновского излучения.

Формирование рентгеновского изображения на пленке подчиняется всем законам геометрической оптики, т.е. происходит полностью аналогично образованию тени в видимом свете. Таким образом, резкость изображения объекта на пленке непосредственно зависит от размера источника излучения и расстояний от него до пленки и от пленки до объекта. Поэтому, для получения максимально резкого изображения, кассету с пленкой располагают как можно ближе к контролируемому объекту. Контролируемый объект и пленка облучаются или, как говорят, экспонируются в течение определенного времени экспозиции, после чего пленка изымается и подвергается фотообработке. Фотообработка включает в себя этапы проявки, фиксации, промывки и сушки. Обработанная пленка (рентгенограмма) помещается затем на подсвечиваемый экран - так называемый негатоскоп, для просмотра. Различия в интенсивностях рентгеновского пучка прошедшего сквозь различные участки образца, наблюдаются на рентгенограмме в виде различия степени почернения или, иначе говоря, оптической плотности разных участков пленки.

Оптическая плотность почернения пленки измеряется в так называемых единицах оптической плотности, представляющих собой логарифм отношения интенсивностей падающего и прошедшего сквозь пленку света. Т.е., например, оптическая плотность 3 означает, что данная пленка ослабит падающий свет в 1000 раз (log 1000 = 3). На глаз такая пленка выглядит очень черной и требует для просмотра сильной лампы или негатоскопа.

Практически, задачей дефектоскописта является получение пленки с плотностью от 1,5 до 3, поскольку расшифровка такой пленки наиболее удобна (снимки с более высокой плотностью с трудом поддаются разглядыванию, а с более низкой - выглядят серыми и не столь информативны), а, главное, в этом диапазоне контрастность большинства типов пленок максимальна.

Контрастность является одной из важнейших характеристик качества изображения и представляет собой разность оптических плотностей участков пленки, содержащего и не содержащего дефект. Чем больший контраст между деталями изображения на рентгенограмме, тем лучше качество изображения или, как говорят, контрастная чувствительность. Последняя полностью характеризует выявляемость дефектов в направлении просвечивания. Вместе с тем, разрешающая способность характеризует выявляемость дефектов в перпендикулярном направлении.

Другим важнейшим фактором, влияющим на контрастную чувствительность и разрешающую способность, является нерезкость изображения. Источниками нерезкости являются несколько причин. Важнейшие из них - геометрическая нерезкость Uг (рис. 2), являющаяся, в сущности, областью полутени от дефекта из-за конечного размера фокусного пятна рентгеновской трубки.

Uг=Ф * d/(F-d)

где:
Ф - размер фокусного пятна трубки, т.е. области на ее аноде, из которой выходит излучение;
F - фокусное расстояние, т.е. расстояние от фокусного пятна до ленки;
d - контролируемая толщина.

Другая важнейшая составляющая нерезкости - собственная или внутренняя нерезкость, обусловленная зернистой структурой бромистого серебра в пленке и люминесцирующего кристалла во флуоресцентном экране.