淺談射線曝光曲線的應(yīng)用及注意事項(xiàng)

李先勇

（甘肅眾誠(chéng)工程檢測(cè)有限公司，甘肅 蘭州 730060）

射線曝光曲線是在特定條件下（指定膠片類型、焦距、增感屏、暗室條件和基準(zhǔn)黑度值），經(jīng)過曝光、沖洗、黑度測(cè)定等一系列環(huán)節(jié)后，繪制出的透照參數(shù)與透照厚度之間關(guān)系的曲線。根據(jù)曝光曲線中透照參數(shù)的選取內(nèi)容不同，分為曝光時(shí)間-板厚（t-T）曲線、管電壓-板厚（kV-T）曲線、黑度-板厚（D-T）曲線、曝光量-板厚（E-T）曲線等（見圖1~4）。

圖1 曝光時(shí)間- 板厚（t-T）

圖2 管電壓- 板厚曲線（kV-T）

圖3 黑度- 板厚曲線（D-T）

圖4 曝光量- 板厚曲線（E-T）

1 曝光曲線的應(yīng)用

使用曝光曲線時(shí)，為了滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，應(yīng)控制射線照射率和線質(zhì)，使選取的曝光參數(shù)合理、有效，必要時(shí)對(duì)曝光參數(shù)進(jìn)行修正計(jì)算，并按一定的步驟進(jìn)行。

1.1 對(duì)管電壓和曝光量的要求

控制射線照射率和線質(zhì)的方法就是控制X 射線的管電壓和曝光量。在其它條件一定的情況下，管電壓與曝光量組合的合理與否將直接決定射線的底片質(zhì)量。標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)最高管電壓和曝光量的選取都有明確的規(guī)定。但在實(shí)際工作中，選取結(jié)果不僅要符合標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定，還要滿足工作效率和設(shè)備使用性能的要求，應(yīng)綜合考慮，全面兼顧。（標(biāo)準(zhǔn)對(duì)射線最高管電壓的要求見下圖）。

圖5 不同透照厚度允許的X射線最高透照管電壓

1.2 曝光量的修正和計(jì)算

由于曝光曲線是在特定條件下制作出來的，因此在實(shí)際使用時(shí)，應(yīng)保持實(shí)際使用條件和曝光曲線制作時(shí)條件的一致。若兩者條件相同，可直接采用曝光曲線上透照參數(shù)；而當(dāng)使用條件（如膠片類型、黑度值、材質(zhì)、焦距等）發(fā)生變化時(shí)，則不能直接采用，應(yīng)對(duì)選取的透照參數(shù)在修正計(jì)算后再使用。需要進(jìn)行修正計(jì)算的參數(shù)內(nèi)容包括。

（1）材質(zhì)。制作曝光曲線使用的階梯試塊材質(zhì)通常為碳鋼材料，用其制作的曝光曲線一般適用于碳鋼和合金鋼材料。當(dāng)被檢工件材質(zhì)是鋁、鎂、鈦及其合金材料時(shí)，則需要按照下表中的射線透照等效系數(shù)對(duì)曝光參數(shù)進(jìn)行換算。

（2）膠片類型和黑度值。當(dāng)其發(fā)生改變時(shí)，應(yīng)根據(jù)膠片特性曲線，利用公式對(duì)其進(jìn)行修正計(jì)算；

（3）焦距、管電壓和曝光量。當(dāng)其中任一參數(shù)發(fā)生改變時(shí)，都應(yīng)通過平方反比定律進(jìn)行換算；

1.3 確定曝光量的基本步驟

使用曝光曲線確定曝光量時(shí)，一般采用以下步驟進(jìn)行：

（1）計(jì)算透照厚度T’和焦距F.

（2）暫定管電壓V。

（3）計(jì)算實(shí)際曝光量E。

（4）驗(yàn)證并確定實(shí)際曝光量E ≥15 Am.min。

2 使用曝光曲線的注意事項(xiàng)

在曝光曲線的應(yīng)用過程中，應(yīng)注意以下事項(xiàng)：

（1）在對(duì)曝光量的確定步驟過程中，對(duì)計(jì)算出的實(shí)際曝光量值，應(yīng)驗(yàn)證其是否滿足標(biāo)準(zhǔn)推薦范圍值的要求，否則將無法保證檢測(cè)數(shù)據(jù)的正確性。

圖6 t-T 曝光時(shí)間- 板厚（t-T）曲線

比如利用某臺(tái)XXG 2505 型定向X 射線設(shè)備（曝光曲線見下圖），對(duì)材質(zhì)Q235B，規(guī)格φ426×8（mm），焊縫余高2mm 的管道焊縫，依據(jù)NB/T 47013.2-2015 標(biāo)準(zhǔn)，采用AB 級(jí)射線檢測(cè)技術(shù)，采用雙壁單影方式透照。在實(shí)際透照過程中的使用條件和曝光曲線制作時(shí)條件除焦距不同外，其他條件都相同，確定實(shí)際曝光量的步驟如下：①根據(jù)工件實(shí)際規(guī)格，確定透照厚度T’=18(mm)和焦距F=568(mm) ：②為了加快檢測(cè)進(jìn)度，提高工作效率，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)最高管電壓的限制和設(shè)備使用性能要求，暫定管電壓為210kV ；③依據(jù)暫定的管電壓從本機(jī)曝光曲線上選取曝光時(shí)間2min（見圖中虛線部分），同時(shí)對(duì)焦距進(jìn)行修正，計(jì)算得出實(shí)際透照時(shí)間1.8 min，即實(shí)際曝光量為9 Am.min。④對(duì)以上計(jì)算結(jié)果，用平方反比定律對(duì)標(biāo)準(zhǔn)范圍值進(jìn)行驗(yàn)證：t/7002=9/5682 計(jì)算得實(shí)際曝光量E 約為14Am.min, 低于標(biāo)準(zhǔn)推薦范圍值E ≥15 Am.min，據(jù)此判定選取的管電壓和曝光量不符合標(biāo)準(zhǔn)要求，應(yīng)重新選取，直至實(shí)際曝光量值在標(biāo)準(zhǔn)推薦范圍值內(nèi)。

在上例實(shí)際曝光量的確定過程中，如果對(duì)計(jì)算后的實(shí)際曝光量值不進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)范圍值驗(yàn)證直接使用，就會(huì)導(dǎo)致：即使底片在表征上（黑度、靈敏度）滿足標(biāo)準(zhǔn)值規(guī)定，但采用此數(shù)據(jù)填寫的工藝文件及檢測(cè)記錄、報(bào)告等文件資料內(nèi)容缺乏規(guī)范性和正確性。因此，對(duì)計(jì)算出來的實(shí)際曝光量值，必須要驗(yàn)證其是否滿足標(biāo)準(zhǔn)范圍推薦值要求。

（2）由于曝光曲線是在特定條件下制作出來的，因此對(duì)已經(jīng)確定的管電壓和曝光量組合，在使用過程中應(yīng)隨著暗室使用條件的變化而變化，不能固定不變。因?yàn)榘凳业臎_洗條件會(huì)隨工作量的增加及工作時(shí)間的推移而產(chǎn)生變化，這種變化主要體現(xiàn)在顯影液濃度方面。由于顯影液濃度會(huì)隨著洗片量的增多及長(zhǎng)時(shí)間使用逐漸氧化而降低，進(jìn)而影響底片沖洗質(zhì)量，導(dǎo)致底片灰霧度增大及對(duì)比度降低，甚至底片質(zhì)量不合格。因此在利用曝光曲線透照過程中，應(yīng)隨時(shí)監(jiān)測(cè)顯影液的濃度，必要時(shí)對(duì)顯影液進(jìn)行濃度補(bǔ)充或更換，從而保證底片質(zhì)量滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

（3）不同型號(hào)X 射線機(jī)的曝光曲線不能混用或借用：由于各種型號(hào)X 射線機(jī)的射線管在制作結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、焦點(diǎn)尺寸等方面不盡相同、施加在X 射線管兩極上的電壓波形也不同（全波整流、半波整流、倍壓整流和恒直流），加之對(duì)射線管兩端的管電壓、管電流測(cè)定誤差等原因，都會(huì)使X 射線機(jī)發(fā)出的線質(zhì)和射線照射率不同。制作出來的曝光曲線也是不一樣的；即使是同一臺(tái)設(shè)備，由于長(zhǎng)時(shí)間的使用，X 射線管的燈絲和陽(yáng)極靶會(huì)老化，從而使射線照射率及線質(zhì)發(fā)生變化，尤其是設(shè)備在經(jīng)過大修理及更換主要部件（射線管、高壓包等）后，變化尤為明顯。因此，對(duì)使用中的曝光曲線，每年至少應(yīng)核查一次；在X 射線設(shè)備經(jīng)過較大修理或更換重要部件后，更要及時(shí)對(duì)曝光曲線進(jìn)行核查或重新制作。

3 結(jié)語

綜上所述，只有正確掌握和應(yīng)用曝光曲線，才能使射線檢測(cè)工作變的更為方便、快捷，更加有效的提高工作效率和節(jié)約使用成本，從而讓它在射線檢測(cè)工作中充分發(fā)揮出重要作用。

表1 金屬線透照等效系數(shù)