CN106125496B - 一种γ射线检测的曝光曲线计算方法 - Google Patents

一种γ射线检测的曝光曲线计算方法 Download PDF

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Abstract

一种γ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)采用较长时间t1和较短时间t2，焦距F0固定，暗室处理过程全部固定，拍摄阶梯试块，获得两张不同时间的底片，用黑度计测定获得透照厚度与对应黑度的两个时间曝光下的数据，绘制两张D‑T曲线图；b)选定一基准黑度值，从D‑T曲线图中查出对应于该黑度的透照厚度。得到较长时间t1和较短时间t2曝光量对应的透照厚度值T1、T2；(二)曝光曲线计算法理论推导，其中利用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黑度为基准黑度值3.0时所需要的曝光时间t3。

Description

一种γ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γ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。γ射线的拍片工艺主要包括源种类、源活度、焦距、胶片、暗室处理等。
在实际生产过程中，现有曝光参数选择的方法一般有两种：a.普通曝光曲线法；b.专业计算器计算法。
a.普通曝光曲线法
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。查表的数据准确性不能得到保证，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。需要对查得的结果进行修正计算：根据源的种类、初始源活度、初始时间计算出当前源的活度，利用曝光因子公式对结果进行修正计算；实际使用的焦距和曲线中规定值往往不一致，这种情况也需要用到曝光因子公式对结果进行修正计算。
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；
b.专业计算器计算法
拍片人员需要在如图2所示的专业计算器中输入源种类、初始日期、当前日期、初始源活度、实际透照厚度、实际焦距和期望底片黑度值等信息，每次选择曝光参数时均需输入上述信息，输入过程较繁琐。专用计算器，没有考虑不同的胶片、暗室处理等对底片的影响，计算的结果与实际情况必然存在一定偏差，还需操作人员凭经验进行修正，一般通过改变期望底片黑度值的方法进行修正。
专业计算器计算法的局限性：
a)需要预先知道初始源活度、初始时间等信息；
b)计算结果必然存在偏差，需要凭实际工作经验进行修正；
c)操作较繁琐，整个查询时间用时较多；
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γ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γ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γ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)采用较长时间t1和较短时间t2，焦距F0固定，暗室处理过程全部固定，拍摄阶梯试块，获得两张不同时间的底片，用黑度计测定获得透照厚度与对应黑度的两个时间曝光下的数据，绘制两张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，得到较长时间t1和较短时间t2曝光量对应的透照厚度值T1、T2；
(二)曝光曲线计算法理论推导；
类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)……………………④
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：射线强度只与源活度关
d)互易律公式E＝t1＝I2t2＝I3t3＝…………………………⑤
由④式和⑤式得，I0t1e^(-μT1＇)＝I0t2e^(-μT2)＝I3t3e^(-μT3)……⑥
I3……实际检测时源强度
t3……实际检测时使用的曝光时间
T3……实际检测时射线的透照厚度
e)由⑥式得：μ＝ln(t1/t2)/(T1-T2)
t3＝I0t1e^(μ(T3-T1))/I3
＝I0t1e^(ln(t1/t2)(T3-T1)/(T1-T2))/I3
＝I0t1(t1/t2)^((T3-T1)/(T1-T2))/I3
或
t3＝I0t2(t1/t2)^((T3-T2)/(T1-T2))/I3
γ射线源活度衰减服从指数规律：N＝N0e^(-λT)，
T……实际检测距制作曝光曲线时经过的时间，
N0……制作曝光曲线时的原子核数目，
N……实际检测时的原子核数目，
λ……γ射线源衰变常数，为已知条件，
I0/I3＝N0/N＝e^(λT)
从而得t3＝e^(λT)t1(t1/t2)^((T3-T1)/(T1-T2))，
或
t3＝e^(λT)t2(t1/t2)^((T3-T2)/(T1-T2))，
作为优选：本发明所述的曝光时间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，
t3＝F2e^(λT)t1(t1/t2)^((T3-T1)/(T1-T2))/F0 2；
或
t3＝F2e^(λT)t2(t1/t2)^((T3-T2)/(T1-T2))/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是专业计算器。
图3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γ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γ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)采用较长时间t1和较短时间t2，焦距F0固定，暗室处理过程全部固定，拍摄阶梯试块，获得两张不同时间的底片，用黑度计测定获得透照厚度与对应黑度的两个时间曝光下的数据，绘制两张D-T曲线图，见图2所示；
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，得到较长时间t1和较短时间t2曝光量对应的透照厚度值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)……………………④
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：射线强度只与源活度关，初始射线强度I0即在制作曝光曲线时看做相同
d)互易律公式E＝t1＝I2t2＝I3t3＝…………………………⑤
由④式和⑤式得，I0t1e^(-μT1＇)＝I0t2e^(-μT2)＝I3t3e^(-μT3)……⑥
I3……实际检测时源强度
t3……实际检测时使用的曝光时间
T3……实际检测时射线的透照厚度
e)由⑥式得：μ＝ln(t1/t2)/(T1-T2)
t3＝I0t1e^(μ(T3-T1))/I3
＝I0t1e^(ln(t1/t2)(T3-T1)/(T1-T2))/I3
＝I0t1(t1/t2)^((T3-T1)/(T1-T2))/I3
或
t3＝I0t2(t1/t2)^((T3-T2)/(T1-T2))/I3
γ射线源活度衰减服从实数规律：N＝N0e^(-λT)
T……实际检测距制作曝光曲线时经过的时间
N0……制作曝光曲线时的原子核数目
N……实际检测时的原子核数目
λ……γ射线源衰变常数，为已知条件
I0/I3＝N0/N＝e^(λT)
从而得t3＝e^(λT)t1(t1/t2)^((T3-T1)/(T1-T2))
或
t3＝e^(λT)t2(t1/t2)^((T3-T2)/(T1-T2))
本发明所述的曝光时间t3还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，
t3＝F2e^(λT)t1(t1/t2)^((T3-T1)/(T1-T2))/F0 2
或
t3＝F2e^(λT)t2(t1/t2)^((T3-T2)/(T1-T2))/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 (1)

1.一种γ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γ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1～3块、卷尺1把、黑度计1台；
获取基础参数的步骤：
a)采用较长时间t1和较短时间t2，焦距F0固定，暗室处理过程全部固定，拍摄阶梯试块，获得两张不同时间的底片，用黑度计测定获得透照厚度与对应黑度的两个时间曝光下的数据，绘制两张D-T曲线图；
b)选定一基准黑度，从D-T曲线图中查出对应于该基准黑度的透照厚度，得到较长时间t1和较短时间t2曝光量对应的透照厚度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)……………………④
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：射线强度只与源活度有关；
d)互易律公式E＝t1＝I2t2＝I3t3＝…………………………⑤
由④式和⑤式得，I0t1e^(-μT1＇)＝I0t2e^(-μT2)＝I3t3e^(-μT3)……⑥
I3……实际检测时源强度；
t3……实际检测时使用的曝光时间；
T3……实际检测时射线的透照厚度；
e)由⑥式得：μ＝ln(t1/t2)/(T1-T2)
t3＝I0t1e^(μ(T3-T1))/I3
＝I0t1e^(ln(t1/t2)(T3-T1)/(T1-T2))/I3
＝I0t1(t1/t2)^((T3-T1)/(T1-T2))/I3；
或
t3＝I0t2(t1/t2)^((T3-T2)/(T1-T2))/I3；
γ射线源活度衰减服从实数规律：N＝N0e^(-λT)；
T……实际检测距制作曝光曲线时经过的时间；
N0……制作曝光曲线时的原子核数目；
N……实际检测时的原子核数目；
λ……γ射线源衰变常数，为已知条件；
I0/I3＝N0/N＝e^(λT)；
从而得t3＝e^(λT)t1(t1/t2)^((T3-T1)/(T1-T2))；
或
t3＝e^(λT)t2(t1/t2)^((T3-T2)/(T1-T2))；
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，
t3＝F2e^(λT)t1(t1/t2)^((T3-T1)/(T1-T2))/F0 2；
或
t3＝F2e^(λT)t2(t1/t2)^((T3-T2)/(T1-T2))/F0 2。
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RU2437080C1 (ru) * 2010-05-25 2011-12-20 Открытое акционерное общество "Ижорские заводы" Способ радиографирования изделий
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黑度_透照厚度曲线及其在射线探伤中的应用;吴群;《抚顺石油学院学报》;19981231;第29-33页 *

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