Рентгенографические пленки. 
Неразрушающий контроль сварных соединений в машиностроении

Рентгенографические пленки представляют собой бесцветную или подкрашенную нитроцеллулоидную основу с нанесенным на нее с двух сторон светочувствительным слоем. Структура рентгеновской фотопленки показана на рис. 3.21. Главная ее часть — эмульсионный слой, представляющий желатиновую матрицу с взвешенными в ней мельчайшими кристалликами галогенида серебра. Обычно прозрачная основа (подложка) пленки, изготовленная из ацетата целлюлозы, покрыта эмульсией с обеих сторон, что позволяет увеличить квантовый выход пленки без увеличения времени на ее химико-фотографическую обработку.

За время экспозиции из галогенидов фотоэлектрически высвобождаются электроны, которые захватываются центрами кристаллов галоидного серебра. Здесь они нейтрализуются подвижными ионами.

Рис. 3.20. Схема фотометода:

• 1 — контролируемый объект; 2 — светонепроницаемая кассета;
• 3 — рентгеновская пленка (2 шт.); 4 — усиливающие экраны (металлические или флуоресцирующие); 5 — защитный экран; 6 — маркировочный знак; 7 — эталон чувствительности; 8 — дефект

серебра в зернах галогенидов, что приводит к осаждению очень малого количества металлического серебра, распределенного в эмульсии. После обработки пленки те зерна, которые содержали серебра больше некоторого количества (обычно больше четырех атомов), полностью переводятся в металлическое серебро, а те, которые содержали серебра меньше этого количества, удаляются в процессе фиксации. Таким образом осаждается чистое серебро, распределение которого в эмульсии соответствует радиационному изображению.

Это распределение поглощающих кванты ионизирующего излучения частиц серебра образует фотографическое (негативное) изображение. Процесс обработки пленки способствует усилению изображения, при котором несколько квантов (фотонов) в конечном итоге обеспечивают восстановление кристалла серебра, содержащего 10^ю атомов серебра. Обработка пленки, в свою очередь, усиливает фотодетектирование получаемого изображения. Такие же процессы в эмульсионном слое происходят при воздействии на рентгеновскую пленку уи п°-излучения.

Размеры кристаллов (зерен) и степень однородности их распределения в эмульсии определяют зернистость пленки. По этому признаку пленки могут быть:

• — мелкозернистые;
• — со средней величиной зерна;
• — крупнозернистые.

Рентгеновские пленки реагируют на прошедшее через контролируемый объект излучение изменением параметров фотоэмульсии во время процесса экспонирования, обеспечивая регистрацию изменения интенсивности излучения. Фотоэмульсия содержит чувствительное к излучению вещество — галоидную соль серебра, распределенную равномерно в виде зерен в тонком слое желатина. При облучении пленки в кристаллах AgBr или AgCl происходит восстановление кристаллов серебра: или.

В результате этого на пленке появляются отдельные центры в виде мельчайших частичек металлического серебра, которые являются центрами проявления. Центров проявления больше там, где выше интенсивность ионизирующего излучения.

Фотообработка рентгеновской пленки осуществляется по обычной схеме: проявление, промывка, закрепление, просушка.

Итак, при рентгенои гаммаграфировании пленку в кассете помещают за контролируемым объектом. Ионизирующее излучение интенсивностью /₀ проходит через контролируемый объект с дефектом и трансформируется в излучение разной интенсивности (см. рис. 3.18): /₍5_")_ ^на участке с дефектом, /₅—на участке без дефекта. Под действием излучения с интенсивностью I_(i__x) почернение на пленке будет больше, чем под действием излучения с интенсивностью /₅, в е*" раз.

Для определения отношения /_(&_^//₈ = е>" при фотометоде регистрации изображения пользуются понятием плотность почернения пленки (D). Это безразмерная величина, которая определяется логарифмом отношения яркости падающего на пленку света при ее расшифровке L₀ (измеряется в канделах на м²; ранее эта единица измерения называлась нит, 1 нт = 1 кд/м²) к яркости прошедшего через пленку света L_n

• 3.21. Структура рентгеновской фотопленки:
• 1 — желатин (защитное покрытие — 10—20 мкм); 2 — фотоэмульсия (желатин с равномерно распредеченными кристаллами AgBr или AgCl — 200 мкм); 3 — клей; 4 — основа (целлюлоза — 200 мкм); 5 — кристаллы AgBr или AgCl

Практический интерес представляет зависимость D от логарифма относительной экспозиции IgA'(рис. 3.22). При использовании рентгеновского излучения.

где АТ—экспозиционная доза рентгеновского излучения (тАмин); / — анодный ток рентгеновской трубки, тА; t₃ — время экспозиции, мин. При использовании у-излучения А’определяется активностью источника излучения А_и или его гамма-эквиваленгом Л/ (г-экв. Ra). Одинаковую степень почернения пленки можно получить, если одинаково значение х. Регулировать ее можно изменяя /_аили /_э при рентгенографии, либо изменяя количество активного элемента в капсуле у-дефектоскопа при гаммаграфии.

Рис. 3.22. Характеристическая кривая радиографической пленки

Если построить зависимость плотности почернения пленки D от логарифма относительной экспозиции IgA", то при данных условиях фотообработки, можно получить характеристическую кривую пленки (см. рис. 3.22). Характеристическая кривая делится на несколько участков. Участок ОА — участок вуальной плотности почернения (D = 0,1—0,3), образующийся до экспонирования пленки вследствие способности некоторого числа зерен галоидного серебра самопроизвольно восстанавливаться без воздействия на них излучения. АБ — участок недодержек. БВ — участок нормальных (оптимальных) экспозиций, когда при относительно небольшом увеличении экспозиционной дозы X можно получить значительное приращение D. Это очень удобно при выявлении мелких дефектов. Этот участок практически прямой. Чем круче участок БВ, тем более пригодна пленка для выявления мелких дефектов, тем она чувствительнее к их выявлению. ВГ — участок передержек. ГД — участок соляризации (полного почернения пленки).

Участок нормальных экспозиций (БВ) в первом приближении имеет прямолинейный вид; для него справедливо уравнение:

где y_D — тангенс угла наклона прямолинейного участка характеристической кривой, называемый контрастностью пленки; Х₇ и X_t — экспозиционные дозы, вызывающие плотности почернения пленки D₂ и D, соответственно.

Таким образом, контрастность — это функция плотности почернения и экспозиции; для пленок различного типа эта зависимость будет разной (рис. 3.23). Для безэкранных пленок (РТ-1, РТ-3, РТ-4М, РТ-5) контрастность пленки с ростом плотности почернения увеличивается, поэтому для них наиболее выгодна та плотность почернения или тот верхний предел интервала плотностей почернения, при которых возможен ее просмотр на существующем расшифровочном оборудовании. Использование больших плотностей почернения позволяет увеличить диапазон интенсивностей, который может быть передан на одном снимке, а также просвечивать при меньших энергиях излучения, что влечет за собой увеличение контрастности в изображении объекта и радиографической чувствительности. Максимальная контрастность пленок экранного типа (РТ-2) получается при плотности почернения D = 2, т. е. лучшая радиографическая чувствительность может быть получена именно при этой плотности почернения.

Рис. 3.23. Зависимость контрастности от плотности почернения радиографических пленок.

Спектральная чувствительность Q пленки определяется ее способностью получать различные плотности почернения при проявлении после облучения ионизирующими излучениями различной энергии с одинаковой экспозиционной дозой. На практике спектральная чувствительность характеризуется величиной, обратной отношению дозы X, необходимой для получения одинаковой плотности почернения D.

Радиографическая пленка обладает наивысшей спектральной чувствительностью в диапазоне энергий 40—50 кэВ, а при энергиях свыше 300 кэВ — чувствительность практически постоянна. Для безэкранных пленок чувствительность определяется соотношением.

где к — постоянная чувствительности пленки, зависящая от ее типа, энергии излучения и времени проявления, (Р^_|); D_max — максимальная плотность почернения при условии перехода всех микрокристаллов галоидного серебра в металлическое серебро (зависит от типа пленки и времени проявления).

Одна из важнейших характеристик радиографических пленок—разрешающая способность, которая характеризуется количеством раздельно различимых линий одинаковой толщины на длине 1 мм. Мелкозернистые пленки (РТ-4М, РТ-5) имеют более высокую разрешающую способность в отличие от крупнозернистых пленок (РТ-1, РТ-2 и РТ-3).

В общем случае рентгеновские пленки можно классифицировать:

• — особомелкозернистые (ОМЗ) и высококонтрастные (ВК) — РТ-5, РТ-5Д;
• — мелкозернистые (М3) и высококонтрастные (ВК) — РТ-4М, РИТМ;
• — высокочувствительные к ионизирующему излучению (ВНИИ) — РТ-1, РТ-1Д;

высокочувствительные к любому излучению (ВЧИ) — РТ-2, РМ-1, РМ-2, РМ-3.

Рентгеновские пленки РТ-1, РТ-3, РТ-4М, РТ-5 рекомендуется использовать с металлическими усиливающими экранами или без них, а пленку РТ-2 — с флуоресцирующим усиливающим экраном. Пленки РТ-5 и РТ-5Д в 2—3 раза дороже остальных и требуют значительно больших экспозиций. Общая характеристика рентгеновских пленок представлена в таблицах 3.12 и 3.13.