射线之照相对比度

从上文得知：射线照相灵敏度是射线照相对比度（缺陷影像与其周围背景的黑度差）、不清晰度（影像轮廓边缘黑度过渡区的宽度）和颗粒度（影像黑度的不均匀程度）三大要素的综合结果，而此三大要素又分别受到不同工艺因素的影响。三大要素的定义图示如图3-1所示。

如果工件中存在厚度差，那么射线穿透工件后，不同厚度部位的透过射线的强度就不同，曝光后经暗室处理得到的底片上不同部位就会产生不同的黑度，射线照相底片上的影像就是由不同黑度的阴影构成的，阴影和背景的黑度差使得影像能够被观察和识别。

把底片上某一小区域和相邻区域的黑度差称为底片对比度，又叫底片反差。

显然，底片对比度越大，影像就越容易被观察和识别。

因此，为检出较小的缺陷，获得较高灵敏度，就必须设法提高底片对比度。

但在提高对比度的同时，也会产生一些不利后果，例如，试件能被检出的厚度范围（厚度宽容度）减小，底片上有效评定区缩小，曝光时间延长，检测速度下降，检测成本增大等。

1.射线照相对比度公式的推导

在1.4节中，推导过主因对比度公式：

△I/I=μ△T/（1+n）

式中 △I——因试件中存在厚度为△T的缺陷而引起的一次透射射线强度差（△I=Ip´-Ip）；

I——无缺陷处的射线总强度，包括一次透射射线和散射线（I=Ip+Is）；

μ——试件材料的线衰减系数；

△T——缺陷在射线透照方向上的尺寸；

n——散射比，散射线强度与一次透射射线强度之比（n=Is/Ip）。

公式的导出基于以下三个假设：

（1）试件中缺陷厚度相对于试件厚度来说很小，且缺陷中充满空气，其衰减系数忽略不计；

（2）缺陷的存在不影响到达胶片的散射线量；

（3）缺陷的存在不影响散射比。

在大多数情况下，以上假设引起的误差极小，因此，公式是可以成立的。

此即射线照相对比度公式。

2.射线照相对比度的影响因素

由式（3-1）可知，射线底片的对比度△D是主因对比度μ△T/（1+n）和胶片对比度G共同作用的结果，主因对比度是构成底片对比度的根本原因，而胶片对比度可看做是主因对比度的放大系数，通常这个系数为3~8。

（1）影响主因对比度的因素有厚度差△T、衰减系数μ和散射比n。

1）△T与缺陷尺寸有关，某些情况下还与透照方向有关。对试件中的给定缺陷，其几何尺寸是一定的，但在不同方向上形成的厚度差却可能不同，对一些面积型缺陷，如裂纹、未熔合等，透照方向与△T的关系特别明显。

为提高照相对比度，就必须考虑选择适当的透照方向或控制一定的透照角度，以求得到较大的△T。

例如，为检出坡口未熔合，往往选择沿坡口的透照方向。为保证裂纹的检出率，就必须控制射线束的角度，使之与裂纹的夹角不得过大。

2）衰减系数μ与试件材质和射线能量有关。在试件材质给定的情况下，透照的射线能量越低，线质越软，μ值越大。在保证射线穿透力的前提下，选择能量较低的射线进行照相，是增大对比度的常用方法。

3）减小散射比n可以提高对比度，因此，透照时就必须采用有效措施控制盒屏蔽散射线。

（2）影响胶片对比度的因素有胶片种类、底片黑度和显影条件。

1）不同类型的胶片具有不同的梯度。通常，非增感胶片的梯度比增感性胶片的梯度大。非增感型胶片中，不同种类的胶片有时梯度也不一样，要想提高对比度，可以选择梯度较大的胶片。

2）胶片梯度随黑度的增大而增加，为保证对比度，常对底片的最小黑度提出限制，为增大对比度，射线照相底片往往取较大的黑度值。

3）显影条件的变化可以显著改变胶片特性曲线的形状，显影配方、显影时间、温度以及显影液活度都会影响胶片的梯度。

此外，对小缺陷来说，射线照相几何条件也会影响其影像对比度。所谓小缺陷，是指横向尺寸（垂直于射线线束方向的尺寸）远小于射线源尺寸的缺陷，包括小的点状缺陷和细的线状缺陷。

影响对比度的照相几何条件主要是指射线源尺寸df、源到缺陷的距离L1、缺陷到胶片的距离L2。

结合图3-2可对几何条件影响小缺陷影像对比度问题做简明解释：

正常情况下，底片上缺陷影像由本影和半影组成，如图3-2a所示，但随着df的增大或L2的增大，或L1的减小，缺陷影像的本影区将缩小，半影区将扩大，图3-2b表示一种临界状态，即本影缩小为一个点；

如果进一步增大df、L2、或缩小L1，则情况如图3-2c所示，缺陷的本影将消失，其影像只由半影构成，对比度显著下降。

资料来源：NDT全国特种设备无损检测人员资格考核统编教材——射线检测