CN106124536A - 一种x射线检测的曝光曲线计算方法 - Google Patents

一种x射线检测的曝光曲线计算方法 Download PDF

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Abstract

一种X射线检测的曝光曲线计算方法，所述曝光曲线计算方法是：(一)基础参数获得；利用相关的器材获取基础参数，具体获取基础参数的步骤是：a)分别选定不同管电压，采用较大曝光量和较小曝光量，焦距F0固定，暗室处理过程全部固定，拍摄阶梯试块，获得两组不同管电压的系列底片，用黑度计测定获得透照厚度与对应黑度的两组每个管电压不同曝光量的系列数据，绘制曲线图；b)选定一基准黑度值，从曲线图中查出对应于该黑度的透照厚度，得到每个管电压较大和较小曝光量对应的透照厚度值；(二)曝光曲线计算法理论推导，其中利用X射线的衰减公式及互易律公式，经计算最终得到拍摄的底片的基准黑度值3.0时所需要的曝光时间t3＇。

Description

一种X射线检测的曝光曲线计算方法
技术领域
本发明涉及的是一种X射线检测的曝光曲线计算方法，属于无损检测中的胶片射线检测技术领域。
背景技术
射线检测是使用最为广泛和普遍的一种射线检测方法，也是一种最可靠的无损检测手段，目前已广泛应用于我国经济建设的各个领域，例如特种设备的制造检测和在用检测，以及机械、冶金、石油天然气、化工、航空航天、船舶、铁道、电力、核工业、兵器、煤炭、有色金属、建筑等行业。
胶片射线检测中底片的成影质量完全决定了检测的结果，为了得到较好的底片必须不断的完善射线拍片工艺。射线的拍片工艺主要包括管电压、管电流、曝光时间、焦距、暗室处理等，其中尤其以管电压、管电流、曝光时间、焦距尤为重要。曝光曲线(见图1所示)作为工件和射线检测工艺之间相关性的图示，在指导拍片的过程中起着决定性的作用。
在实际生产过程中，一线的拍片人员理论知识较弱，普通曝光曲线的使用需要具备一定的理论基础，因此造成普通的曝光曲线不能普及使用，拍片完全凭经验感觉，对结构复杂的工件有时需要试拍多次，严重影响了拍片效率、浪费材料，对拍片工艺的改进完全没有作用。
现有技术中的普通曝光曲线使用存在一定的局限性，因普通曝光曲线的使用主要是通过查表和修正计算来实现的；如查表主要是利用图1所示的曝光曲线图，曲线显示在纸上，对应工件的厚度、查找到相应的电压和曝光时间；查曲线都是手工行为，存在一定的偏差；曲线的纵坐标为对数刻度，因不是线性刻度，相应估计时间存在偏差，坐标越往上的时间越密集，查得的时间偏差越大。
实际使用的焦距和曲线中规定值往往不一致，这种情况需要用到曝光因子公式进行修正计算。
普通曝光曲线使用的局限性：
a.曲线为纸质保存携带不便；
b.查询结果存在不确定性；
c.需要进行修正计算，为拍片人员制造了困难；
d.整个查询时间用时较多；
e.不便于推广使用；
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种查询简便、快捷，查询结果准确，方便软件化，便于推广，适应范围广的X射线检测的曝光曲线计算方法。
本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，一种X射线检测的曝光曲线计算方法，所述曝光曲线计算方法是：
(一)基础参数获得；利用如下器材获取基础参数：所需制作曲线的x射线发生器、装有胶片的暗袋若干、射线用阶梯试块1块、垫板(10mm厚为宜)1～3块、卷尺1把、黑度计1台；
获取基础参数的步骤：
a)分别选定不同管电压(V＇、V＇＇、V＇＇＇……)，采用较大曝光量(I1＇t1＇、I1＇＇t1＇＇、I1＇＇＇t1＇＇＇….)和较小曝光量(I2＇t2＇、I2＇＇t2＇＇、I2＇＇＇t2＇＇＇)，焦距F0固定，暗室处理过程全部固定，拍摄阶梯试块，获得两组不同管电压的系列底片，用黑度计测定获得透照厚度与对应黑度的两组每个管电压不同曝光量的系列数据，绘制若干D-T曲线图；
b)选定一基准黑度值，如3.0，从D-T曲线图中查出对应于该黑度的透照厚度，得到每个管电压较大和较小曝光量对应的透照厚度值(T1＇、T2＇；T1＇＇、T2＇＇；T1＇＇＇、T2＇＇＇….)；
(二)曝光曲线计算法理论推导；
曝光曲线是基于射线的衰减公式及互易律公式绘制而成的，其中：
c)衰减公式I＝I0e^(-μT) ……………………①
I……透过工件后的射线强度 I0……初始射线强度
μ……衰减系数 T……透照厚度
注：射线强度只与管电流有关，初始射线强度I0即为管电流
d)互易律公式E＝t1＝I2t2＝I3t3＝…… ……………………②
E……曝光量 I……到达胶片处的射线强度 t……曝光时间
注：互易律是光化学反应的一条基本定律，它指出：决定光化学反应产物质量(对射线照相而言，即为底片的黑度)的条件，当光的辐射能量一定时(对于射线照相而言，既射线的管电压一定)，只与总的曝光量相关，即取决于辐射强度和时间的乘积；
e)对于同一管电压V＇，a)和b)得到的已知的条件有：I1＇t1＇、T1＇、I2＇t2＇、T2；
由式①和式②得：I1＇t1＇e^(-μT1＇)＝I2＇t2＇e^(-μT2＇)＝I3＇t3＇e^(-μT3＇)……③
I3＇t3＇……实际检测时使用的曝光量
T3＇……实际检测时射线的透照厚度
由③式得：μ＝ln(I1＇t1＇/(I2＇t2＇))/(T1＇-T2＇)
t3＇＝I1＇t1＇e^(μ(T3＇-T1＇))/I3＇
＝I1＇t1＇e^(ln(I1＇t1＇/(I2＇t2＇))(T3＇-T1＇)/(T1＇-T2＇))/I3＇
＝I1＇t1＇(I1＇t1＇/(I2＇t2＇))^((T3＇-T1＇)/(T1＇-T2＇))/I3＇
或
t3＇＝I2＇t2＇(I1＇t1＇/(I2＇t2＇))^((T3＇-T2＇)/(T1＇-T2＇))/I3＇
到此得，使用管电压V＇，管电流I3＇，焦距F0，透照厚度为T3＇，为得到拍摄的底片的黑度为选定黑度值3.0时所需要的曝光时间t3＇。
作为优选：所述的曝光时间t3＇使用曝光因子公式Ψ＝At/F2＝A1t1/F1 2＝A2t2/F2 2＝…….进行修正计算，以便消除实际检测中实际使用的焦距F＇和制作曝光曲线时的焦距F0不一致带来的影响；
修正后的：
t3＇＝F2I1＇t1＇(I1＇t1＇/(I2＇t2＇))^((T3＇-T1＇)/(T1＇-T2＇))/(I3＇F0 2)
或
t3＇＝F2I2＇t2＇(I1＇t1＇/(I2＇t2＇))^((T3＇-T2＇)/(T1＇-T2＇))/(I3＇F0 2)
本发明进一步的是：对于其它不同的管电压(V＇＇、V＇＇＇……)下，实际射线照相时所使用的曝光时间分别为：
t3＇＇＝F2I1＇＇t1＇＇(I1＇＇t1＇＇/(I2＇＇t2＇＇))^((T3＇＇-T1＇＇)/(T1＇＇-T2＇＇))/(I3＇＇F0 2)
或
t3＇＇＝F2I2＇＇t2＇＇(I1＇＇t1＇＇/(I2＇＇t2＇＇))^((T3＇＇-T2＇＇)/(T1＇＇-T2＇＇))/(I3＇＇F0 2)
t3＇＇＇＝F2I1＇＇＇t1＇＇＇(I1＇＇＇t1＇＇＇/(I2＇＇＇t2＇＇＇))^((T3＇＇＇-T1＇＇＇)/(T1＇＇＇-T2＇＇＇))/(I3＇＇＇F0 2)
或
t3＇＇＇＝F2I2＇＇＇t2＇＇＇(I1＇＇＇t1＇＇＇/(I2＇＇＇t2＇＇＇))^((T3＇＇＇-T2＇＇＇)/(T1＇＇＇-T2＇＇＇))/(I3＇＇＇F0 2)
…………………。
本发明具有查询简便、耗时极少，查询结果准确，经实际拍片过程中的使用，均能得到想要的黑度，方便软件化，便于推广，如可使用EXCEL软件实现自动计算，可在手机中使用，可以适应各种场所等特点。
附图说明
图1是现有曝光曲线图。
图2是本发明所述的D-T曲线图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作详细的介绍：本发明所述的一种X射线检测的曝光曲线计算方法，所述曝光曲线计算方法是：
(一)基础参数获得；利用如下器材获取基础参数：所需制作曲线的x射线发生器、装有胶片的暗袋若干、射线用阶梯试块1块、垫板(10mm厚为宜)1～3块、卷尺1把、黑度计1台；
获取基础参数的步骤：
a)分别选定不同管电压(V＇、V＇＇、V＇＇＇……)，采用较大曝光量(I1＇t1＇、I1＇＇t1＇＇、I1＇＇＇t1＇＇＇….)和较小曝光量(I2＇t2＇、I2＇＇t2＇＇、I2＇＇＇t2＇＇＇)，焦距F0固定，暗室处理过程全部固定，拍摄阶梯试块，获得两组不同管电压的系列底片，用黑度计测定获得透照厚度与对应黑度的两组每个管电压不同曝光量的系列数据，绘制若干D-T曲线图；
b)选定一基准黑度值，如3.0，从D-T曲线图中查出对应于该黑度的透照厚度，得到每个管电压较大和较小曝光量对应的透照厚度值(T1＇、T2＇；T1＇＇、T2＇＇；T1＇＇＇、T2＇＇＇….)；
(二)曝光曲线计算法理论推导；
曝光曲线是基于射线的衰减公式及互易律公式绘制而成的，其中：
c)衰减公式I＝I0e^(-μT) ……………………①
I……透过工件后的射线强度 I0……初始射线强度
μ……衰减系数 T……透照厚度
注：射线强度只与管电流有关，初始射线强度I0即为管电流
d)互易律公式E＝t1＝I2t2＝I3t3＝…… ……………………②
E……曝光量 I……到达胶片处的射线强度 t……曝光时间
注：互易律是光化学反应的一条基本定律，它指出：决定光化学反应产物质量(对射线照相而言，即为底片的黑度)的条件，当光的辐射能量一定时(对于射线照相而言，既射线的管电压一定)，只与总的曝光量相关，即取决于辐射强度和时间的乘积；
e)对于同一管电压V＇，a)和b)得到的已知的条件有：I1＇t1＇、T1＇、I2＇t2＇、T2；
由式①和式②得：I1＇t1＇e^(-μT1＇)＝I2＇t2＇e^(-μT2＇)＝I3＇t3＇e^(-μT3＇)……③
I3＇t3＇……实际检测时使用的曝光量
T3＇……实际检测时射线的透照厚度
由③式得：μ＝ln(I1＇t1＇/(I2＇t2＇))/(T1＇-T2＇)
t3＇＝I1＇t1＇e^(μ(T3＇-T1＇))/I3＇
＝I1＇t1＇e^(ln(I1＇t1＇/(I2＇t2＇))(T3＇-T1＇)/(T1＇-T2＇))/I3＇
＝I1＇t1＇(I1＇t1＇/(I2＇t2＇))^((T3＇-T1＇)/(T1＇-T2＇))/I3＇
或
t3＇＝I2＇t2＇(I1＇t1＇/(I2＇t2＇))^((T3＇-T2＇)/(T1＇-T2＇))/I3＇
到此得，使用管电压V＇，管电流I3＇，焦距F0，透照厚度为T3＇，为得到拍摄的底片的黑度为选定黑度值3.0时所需要的曝光时间t3＇。
本发明所述的曝光时间t3＇可以使用曝光因子公式Ψ＝At/F2＝A1t1/F1 2＝A2t2/F2 2＝…….进行修正计算，以便消除实际检测中实际使用的焦距F＇和制作曝光曲线时的焦距F0不一致带来的影响；
修正后的：
t3＇＝F2I1＇t1＇(I1＇t1＇/(I2＇t2＇))^((T3＇-T1＇)/(T1＇-T2＇))/(I3＇F0 2)
或
t3＇＝F2I2＇t2＇(I1＇t1＇/(I2＇t2＇))^((T3＇-T2＇)/(T1＇-T2＇))/(I3＇F0 2)
本发明对于其它不同的管电压(V＇＇、V＇＇＇……)下，实际射线照相时所使用的曝光时间分别为：
t3＇＇＝F2I1＇＇t1＇＇(I1＇＇t1＇＇/(I2＇＇t2＇＇))^((T3＇＇-T1＇＇)/(T1＇＇-T2＇＇))/(I3＇＇F0 2)
或
t3＇＇＝F2I2＇＇t2＇＇(I1＇＇t1＇＇/(I2＇＇t2＇＇))^((T3＇＇-T2＇＇)/(T1＇＇-T2＇＇))/(I3＇＇F0 2)
t3＇＇＇＝F2I1＇＇＇t1＇＇＇(I1＇＇＇t1＇＇＇/(I2＇＇＇t2＇＇＇))^((T3＇＇＇-T1＇＇＇)/(T1＇＇＇-T2＇＇＇))/(I3＇＇＇F0 2)
或
t3＇＇＇＝F2I2＇＇＇t2＇＇＇(I1＇＇＇t1＇＇＇/(I2＇＇＇t2＇＇＇))^((T3＇＇＇-T2＇＇＇)/(T1＇＇＇-T2＇＇＇))/(I3＇＇＇F0 2)
…………………。
本发明可以方便的软件化(如使用最常用的excel软件)，便于拍片人员使用，指导各拍片工艺参数的设定，有望得到广泛的运用，从而提高整个行业的拍片质量。

Claims (3)

1.一种X射线检测的曝光曲线计算方法，其特征在于所述曝光曲线计算方法是：
(一)基础参数获得；利用如下器材获取基础参数：所需制作曲线的x射线发生器、装有胶片的暗袋若干、射线用阶梯试块1块、垫板(10mm厚为宜)1～3块、卷尺1把、黑度计1台；
获取基础参数的步骤：
a)分别选定不同管电压(V＇、V″、V″＇……)，采用较大曝光量(I1＇t1＇、I1″t1″、I1″＇t1″＇….)和较小曝光量(I2＇t2＇、I2″t2″、I2″＇t2″＇)，焦距F0固定，暗室处理过程全部固定，拍摄阶梯试块，获得两组不同管电压的系列底片，用黑度计测定获得透照厚度与对应黑度的两组每个管电压不同曝光量的系列数据，绘制若干D-T曲线图；
b)选定一基准黑度值，如3.0，从D-T曲线图中查出对应于该黑度的透照厚度，得到每个管电压较大和较小曝光量对应的透照厚度值(T1＇、T2＇；T1″、T2″；T1″＇、T2″＇….)；
(二)曝光曲线计算法理论推导；
曝光曲线是基于射线的衰减公式及互易律公式绘制而成的，其中：
c)衰减公式I＝I0e^(-μT) ……………………①
I……透过工件后的射线强度 I0……初始射线强度
μ……衰减系数 T……透照厚度
注：射线强度只与管电流有关，初始射线强度I0即为管电流
d)互易律公式E＝t1＝I2t2＝I3t3＝…… ……………………②
E……曝光量 I……到达胶片处的射线强度 t……曝光时间
注：互易律是光化学反应的一条基本定律，它指出：决定光化学反应产物质量(对射线照相而言，即为底片的黑度)的条件，当光的辐射能量一定时(对于射线照相而言，既射线的管电压一定)，只与总的曝光量相关，即取决于辐射强度和时间的乘积；
e)对于同一管电压V＇，a)和b)得到的已知的条件有：I1＇t1＇、T1＇、I2＇t2＇、T2；
由式①和式②得：I1＇t1＇e^(-μT1＇)＝I2＇t2＇e^(-μT2＇)＝I3＇t3＇e^(-μT3＇)……③
I3＇t3＇……实际检测时使用的曝光量
T3＇……实际检测时射线的透照厚度
由③式得：μ＝ln(I1＇t1＇/(I2＇t2＇))/(T1＇-T2＇)
t3＇＝I1＇t1＇e^(μ(T3＇-T1＇))/I3＇
＝I1＇t1＇e^(ln(I1＇t1＇/(I2＇t2＇))(T3＇-T1＇)/(T1＇-T2＇))/I3＇
＝I1＇t1＇(I1＇t1＇/(I2＇t2＇))^((T3＇-T1＇)/(T1＇-T2＇))/I3＇
或
t3＇＝I2＇t2＇(I1＇t1＇/(I2＇t2＇))^((T3＇-T2＇)/(T1＇-T2＇))/I3＇
到此得，使用管电压V＇，管电流I3＇，焦距F0，透照厚度为T3＇，为得到拍摄的底片的黑度为选定黑度值3.0时所需要的曝光时间t3＇。
2.根据权利要求1所述的X射线检测的曝光曲线计算方法，其特征在于所述的曝光时间t3＇使用曝光因子公式Ψ＝At/F2＝A1t1/F1 2＝A2t2/F2 2＝…….进行修正计算，以便消除实际检测中实际使用的焦距F＇和制作曝光曲线时的焦距F0不一致带来的影响；
修正后的：
t3＇＝F2I1＇t1＇(I1＇t1＇/(I2＇t2＇))^((T3＇-T1＇)/(T1＇-T2＇))/(I3＇F0 2)或
t3＇＝F2I2＇t2＇(I1＇t1＇/(I2＇t2＇))^((T3＇-T2＇)/(T1＇-T2＇))/(I3＇F0 2) 。
3.根据权利要求1所述的X射线检测的曝光曲线计算方法，其特征在于：对于其它不同的管电压(V″、V″＇……)下，实际射线照相时所使用的曝光时间分别为：
t3″＝F2I1″t1″(I1″t1″/(I2″t2″))^((T3″-T1″)/(T1″-T2″))/(I3″F0 2)
或
t3″＝F2I2″t2″(I1″t1″/(I2″t2″))^((T3″-T2″)/(T1″-T2″))/(I3″F0 2)
t3″＇＝F2I1″＇t1″＇(I1″＇t1″＇/(I2″＇t2″＇))^((T3″＇-T1″＇)/(T1″＇-T2″′))/(I3″＇F0 2)
或
t3″＇＝F2I2″＇t2″＇(I1″＇t1″＇/(I2″＇t2″＇))^((T3″＇-T2″＇)/(T1″＇-T2″＇))/(I3″＇F0 2)
…………………。
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