X射線曝光曲線的教學探討

邢秀文 張國才 鄧建杰

摘要：展示了曝光用試塊新的使用方法;展示了用軟件擬合來制作曝光曲線的過程。通過軟件擬合，可以制作任意電壓或者任意時間的曝光曲線，從而減少膠片的使用，并且達到很好的效果。

關鍵詞：曝光曲線;擬合

一、引言

X射線檢測是最重要的無損檢測方法之一，是無損檢測教學的重要內容。而射線機曝光曲線的使用不僅是重要的教學內容，也是檢測工程師經常查閱的圖表，其重要性不言而喻。

一臺新的射線機，或者是用過一段時間之后的射線機，亦或者是更換膠片拍攝，原則上都需要重新制作曝光曲線。筆者作為一名資歷尚淺的無損檢測教師，在此談一談對制作曝光曲線的一些看法，提出一些不同的方法，供同行批評指正。

二、曝光曲線的原理

三、曝光曲線的制作過程

1. 曝光時間

如果認可曝光曲線是一條直線的結論，那么只需要兩個點就可以畫出一條直線。但是我們認為任何實驗都是有誤差的，所以應該多做幾個點，用“擬合”的方法來畫出這條直線。所以，我們的做法是對每個固定的管電壓，取3個時間點：1分鐘、2分鐘、4分鐘。

2. 曝光電壓

我校的射線機為2505型，電壓范圍150-250kV。我們取值為150、180、210、240 kV四個值，中間的跳躍比較大。

3. 實驗用試塊

我校購買了兩個階梯試塊，臺階厚度為2、4、6……20毫米。但是在完全不知道曝光參數的情況下，我們無法確定用單個試塊是否會曝光過度，或者曝光不足。即便是配合平板鋼板，我們也不知道該增加多厚的鋼板。所以我采取的方案是采取兩個試塊疊加放置（圖1），使得試塊厚度從4毫米——40毫米都有覆蓋，這樣總能找到一個黑度合適的階梯。

4. 黑度設定

6. 尋找黑度2.5的鋼板厚度

在黑度2.5左右取4至5個臺階的黑度數據，以黑度D為自變量，板厚T為函數，擬合多項式

7. 制作初步曲線

四、曝光曲線的擬合擴充

大家會發現，圖2中的曝光曲線的電壓跳躍太大，缺少許多電壓值的曲線。如果我們通過實驗將所有電壓的曝光曲線都做出來，就需要消耗大量的人力物力。那么能否通過軟件擬合的方法來補充任意電壓值的曝光曲線呢？

找到系數，與管電壓的關系之后，令電壓V=150，160，170，…，250 kV，分別計算出它們的系數A，B，可以得到所有電壓的曝光曲線=A*lg（t）+，如圖3所示。在圖3中我們未經驗證的對時間進行了延拓，最小延伸至0.8分鐘，最大延拓至10分鐘。該方法的最大優點是可以繪制任意電壓的曝光曲線。

六、遺留問題

對于等式（10）（11），我們發現，用2次、3次、4次多項式擬合，得到的曝光曲線有較大的差異。但是究竟哪一個更準確，還沒有定論，有待進一步去研究核實。

參考文獻：

[1]張小海，鄔冠華. 射線檢測[M]. 機械工業出版社. 2014.1

[2]夏紀真. 工業無損檢測技術（射線檢測）[M]. 中山大學出版社. 2014.2

[3]中國機械工程學會無損檢測分會編. 射線檢測[M].機械工業出版社. 2010.1