控制射線底片黑度的研究

王金友

福建福清核電有限公司 福建福州 350318

射線穿透被檢試件后照射在膠片上。使膠片產(chǎn)生潛影，經(jīng)過(guò)顯影、定影化學(xué)處理后，膠片上的潛影成為永久性的可見(jiàn)圖像，稱為射線底片（簡(jiǎn)稱為底片）。底片上的影像是由許多微小的黑色金屬銀微粒所組成，影像各部位黑化程度大小與該部位被還原的銀量多少有關(guān)，被還原的銀量多的部位比銀量少的部位難于透光，底片黑化程度通常用黑度（或稱光學(xué)密度）D 表示[1]。

黑度D 定義為照射光強(qiáng)與穿過(guò)底片的透射光強(qiáng)之比的常用對(duì)數(shù)值，即：

D=lg Lo/L

式中：L。---照射光強(qiáng)；

L---透射光強(qiáng)；

Lo/L 又稱為阻光率。底片的對(duì)比度（反差）是指底片上相鄰兩個(gè)區(qū)域黑度的差異，對(duì)比度愈大，則缺陷與焊縫金屬之間的輪廓界線愈分明，就愈容易判“傷”，因此探傷靈敏度愈高。

1 影響底片黑度的因素

圖1 影響底片黑度的因素

每一種規(guī)范都對(duì)相應(yīng)的底片黑度進(jìn)行了限值，所以控制底片的黑度在合理的區(qū)間范圍至關(guān)重要，由圖1可以看出，除滿足規(guī)范要求的合格的設(shè)備、滿足要求的材料和環(huán)境等客觀因素，目前最常用控制底片黑度的手段多采用曝光量控制、工藝控制、暗室顯影時(shí)間顯影溫度在規(guī)程規(guī)定的范圍內(nèi)的控制；底片的黑度要求是把控底片質(zhì)量的基本要素，所以下文對(duì)曝光量的控制、工藝控制、暗室控制以及數(shù)字化控制分別進(jìn)行分析研究，并提出合理的解決辦法。

2 曝光量控制

圖2 增感型膠片的特性曲線

曝光量是影響黑度值大小的決定性因素，一般來(lái)說(shuō)，曝光量的控制是決定實(shí)施透照的關(guān)鍵，也是整個(gè)射線活動(dòng)的關(guān)鍵一步，對(duì)不同的部件曝光量的控制一直作為一項(xiàng)長(zhǎng)久地課題在研究，而往往研究的基礎(chǔ)多數(shù)依靠實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與現(xiàn)場(chǎng)透照經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，多數(shù)人選擇用第一次的曝光作為參考量，透照不同厚度的工件通過(guò)曝光時(shí)間來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。曝光量大，底片黑度大，但是底片黑度與曝光量之間關(guān)系不是簡(jiǎn)單的遞增關(guān)系，僅是在某一定范圍內(nèi)才依值線關(guān)系遞增，圖2膠片特性曲線。

通過(guò)經(jīng)驗(yàn)積累和實(shí)驗(yàn)證明，對(duì)不同壁厚的工件透照曝光量成一定的函數(shù)關(guān)系，因此曝光曲線、曝光尺應(yīng)運(yùn)而生，下述通過(guò)公式、曝光曲線及專用曝光尺分別對(duì)曝光量的控制進(jìn)行了描述[2]。

2.1 曝光量的選擇

曝光量是射線透照工藝中的一項(xiàng)重要參數(shù)，射線照相影像的黑度取決于膠片感光乳劑吸收的射線量，在透照時(shí)，如果固定各項(xiàng)透照條件（試件尺寸、源、膠片的相對(duì)位置、膠片和增感屏、給定的放射源），則底片黑度與曝光量有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此，可以通過(guò)改變曝光量了控制底片黑度。

曝光量不只影響影像的黑度，也影響影像的對(duì)比度、顆粒度以及信噪比，從而影響底片上可記錄的最小細(xì)節(jié)尺寸，為保證射線照相質(zhì)量，曝光量應(yīng)不低于某一最小值。

采用r射線源透照時(shí)，總的曝光時(shí)間應(yīng)不少于輸送源往返所需時(shí)間的10倍。

使用 Ir-192源時(shí)，曝光時(shí)間不應(yīng)超過(guò)8h；使用Co-60源時(shí)，曝光時(shí)間應(yīng)不超過(guò)12h。且不得采用多個(gè)射線源捆綁方式進(jìn)行透照。

表1為雙底片所測(cè)黑度，通過(guò)逐漸增加曝光量得到相應(yīng)底片黑度數(shù)據(jù)。

表1 曝光參數(shù)表

2.2 曝光尺計(jì)算曝光量

曝光尺使用是根據(jù)不同放射源的衰減系數(shù)及所需要的對(duì)應(yīng)黑度，選取不同的倫琴值，一般曝光尺的說(shuō)明書都會(huì)列出相對(duì)應(yīng)的倫琴數(shù)值，再根據(jù)不同的膠片類型、透照厚度、焦距來(lái)拉出相應(yīng)的曝光量，通過(guò)放射源的大小來(lái)計(jì)算曝光時(shí)間。

另外，曝光尺是對(duì)于增感屏的組合方式和厚度在一特定值下考慮的，事實(shí)上增感屏厚度不同，增感系數(shù)不一樣，導(dǎo)致底片的黑度也不一樣，計(jì)算出來(lái)的曝光量也就誤差比較大，濾光板的材質(zhì)和厚度也不能簡(jiǎn)單地等效成被檢測(cè)材料厚度來(lái)考慮曝光量。常見(jiàn)的曝光尺所要求采用的增感屏為厚度前后屏0.1mm的鉛制增感屏，沒(méi)有考慮中屏及濾光板。

3 工藝控制

為保證射線底片滿足評(píng)片人員識(shí)別及規(guī)范的要求，就必須有統(tǒng)一生效的工藝要求，在相同的工藝要求下多次透照進(jìn)行調(diào)整合適的曝光量，實(shí)現(xiàn)底片黑度的可控?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)際透照工藝多采用一個(gè)暗盒使用三片或雙片的方式進(jìn)行透照，為了保證底片質(zhì)量，大多應(yīng)用曝光曲線以利于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施，曝光曲線是預(yù)先做試驗(yàn)已得到最佳的底片黑度，曲線橫坐標(biāo)設(shè)為黑度，取一個(gè)基準(zhǔn)黑度范圍2.70～4.50（參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的雙片黑度），縱坐標(biāo)表示曝光量，找出此黑度值下不同壁厚所對(duì)應(yīng)的曝光量，斜線既是不同厚度條件下的透照參數(shù)[3]。

4 暗室控制

暗室處理是影響底片質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，所以程序和規(guī)范對(duì)暗室的操作要求相當(dāng)嚴(yán)格。特別是對(duì)顯影溫度和洗片時(shí)間的控制，一般我們通過(guò)合理的調(diào)節(jié)顯影溫度和顯影時(shí)間來(lái)適當(dāng)控制底片黑度，但為了使底片長(zhǎng)期保存而不至于老化，規(guī)范和程序?qū)ο雌瑴囟群蜁r(shí)間都有硬性的規(guī)定，正常顯影時(shí)間約5～8分鐘，顯影溫度為20±1℃，延長(zhǎng)顯影時(shí)間通常能增加底片黑度并輕微提高對(duì)比度，在確定顯影時(shí)間時(shí)，應(yīng)遵循制造商推薦的時(shí)間，在溫度稍偏高或偏低的情況下，適當(dāng)調(diào)整顯影時(shí)間，調(diào)整值應(yīng)依據(jù)顯影液廠商的推薦數(shù)據(jù)。

5 顯影溫度對(duì)底片黑度的影響

顯影溫度對(duì)底片黑度的影響見(jiàn)表2，顯影時(shí)間和膠片一定（顯影時(shí)間5min，膠片AGFA D3），逐步增加顯影溫度，按正常步驟對(duì)曝光膠片進(jìn)行處理，記錄當(dāng)時(shí)的底片黑度，記錄相鄰差并找出其有關(guān)規(guī)律。

表2 顯影溫度對(duì)底片黑度的影響

通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析：顯影溫度每增加1℃，黑度增加10%左右，但顯影時(shí)間、顯影溫度的增加和黑度的影響不是線性關(guān)系，根據(jù)膠片的特性曲線以及膠片的片基成分，當(dāng)顯影時(shí)間和顯影溫度達(dá)到一個(gè)峰值，對(duì)黑度的影響急速降低，并逐漸消失，因此如果曝光量不足，光靠一味的提高顯影時(shí)間和顯影溫度是不能夠?qū)Φ灼诙扔行Э刂频摹?/p>

6 存在的問(wèn)題及應(yīng)對(duì)措施

（1）散射線會(huì)使射線底片的灰霧度增大，影像對(duì)比度降低，對(duì)射線底片質(zhì)量是有害的，但實(shí)際射線探傷工作中散射線是存在的，也是無(wú)法回避的問(wèn)題，只能盡可能減少散射線，控制散射線的措施有許多種，如選擇合適的射線能量、使用鉛箔增感屏（厚工件也可采用不銹鋼或銅屏）前置濾光板、背防護(hù)鉛板等；

（2）現(xiàn)有使用的曝光曲線、曝光尺僅為參考數(shù)據(jù)，在日常作業(yè)中仍要參考首次曝光的結(jié)論進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整；

（3）對(duì)于不規(guī)則部件或存在厚度差的部件進(jìn)行射線透照，曝光量的選擇采用工藝控制，背防護(hù)控制散射線，如何避免邊蝕效應(yīng)加補(bǔ)嘗塊或者分段透照的方式進(jìn)行，對(duì)于管徑與厚度比較小的部件，可參考幾何不清晰度的要求進(jìn)行多次透照來(lái)實(shí)現(xiàn)底片黑度差范圍可控。

（4）不同材質(zhì)的變化，如焊縫加鎳基堆焊層的黑度變化，只能從工藝角度控制黑度差的范圍滿足規(guī)范要求。

7 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)影響底片黑度的因素分析，提出針對(duì)各種控制底片黑度的辦法，并對(duì)目前存在的問(wèn)題及應(yīng)對(duì)措施進(jìn)行歸納總結(jié)，其實(shí)影響底片黑度的因素還有很多，只要涉及射線作業(yè)的每個(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)底片都會(huì)造成相應(yīng)的影響，我們只有通過(guò)培訓(xùn)合格的人員、使用合格的設(shè)備、嚴(yán)控篩選合格的材料、優(yōu)化檢測(cè)工藝參數(shù)、熟練了解工作環(huán)境、開(kāi)發(fā)新技術(shù)，才能更好使底片黑度可控，滿足程序法規(guī)的要求。