Изложены принципы классифика­ции рентгеновских пленочных систем по Евростандарту EN 584-1. Дано сравнение классификации по EN 584-1 с другими классификационными схемами промышленных рентгеновских пленок: ISO, CEN, DIN, ASTM, AGFA, FUJI, KODAK, FOMA.

Об авторе

  

 

Соснин Феликс Рубенович 

 Директор Международного учебно-научного центра МНПО "Спектр". Доктор технических наук, профессор. Лауреат премии Совета Министров СССР.

 

 

Классификационная система для промышленных рентгеновских пленок по ЕМ 584-1

Пленочная система - это комбинация пленки, свинцовой фольги и процесса химико-фотографической обработки пленки, который выполняется в соответствии с инструкцией изготовителя пленки и/или изготовителя химикатов для ее обработки.

Экспонирование пленок для оценки их характеристик. Пленки должны экспонироваться излучением рентгеновской трубки с вольфрамовым анодом. Собственная фильтрация излу­чения трубкой и расположенным как можно ближе к окну трубки медным фильтром суммарно должна быть эквивалентна ослабле­нию слоем (8 ± 0,05) мм Си. Напряжение на трубке следует устанавливать так, чтобы слой (3,5 ± 0,2) мм Си ослаблял плотность потока излучения в 2 раза. Обычно это реализуется при напряжении около 220 кВ. Пленка должна быть заключена между двумя свин­цовыми усиливающими экранами толщиной от 0,02 до 0,04 мм. При использовании пленки с односторонней эмульсией, она должна быть обращена эмульсией к трубке. Между пленкой и экранами следует обеспечить хороший контакт.

Коэффициент пропускания радиографической пленки (t) есть отношение светового потока Ф, прошедшего через область почернения пленки на прозрачной основе, к световому потоку Ф₀, падающему на нее: t = Ф/Ф₀.

Оптическая плотность почернения (D) радиографической пленки характеризует радиографическое изображение и опреде­ляется как десятичный логарифм величины, обратной коэффици­енту пропускания: D = lg (1/t).

Максимальная оптическая плотность почернения на радиографических пленках может достигать 10 или 11. В радиа­ционном контроле оптическая плотность составляет, как правило, 2 ÷ 4. На элементах снимка размером 1 ÷ 3 мм эту характеристику обычно измеряют с помощью денситометров, а на элементах сним­ка площадью до 0,01 мм² - с помощью микроденситометров и микрофотометров.

Экспозиция (доза излучения), К_s - отношение средней энер­гии, переданной излучением веществу в элементарном объеме, к массе вещества в этом объеме. В системе СИ измеряется в грэях (1 Гр = 1 Дж/кг).

Характеристическая кривая пленки представляет графичес­кую зависимость оптической плотности почернения от логарифма экспозиции. Чтобы получить достоверную кривую, необходимо сделать, по крайней мере, 12 снимков, оптическая плотность которых равномерно распределена в диапазоне 1,0 ÷ 5,0 без учета составля­ющей плотности D₀, вызванной наличием вуали и подложки пленки.

Чувствительность (S) - величина, обрат­ная значению дозы K_s в грэях: S =MK_s, необходимой для достижения заданного значения оптической плотности D обработанной пленки. Например, D=2 без учета составляющей плотности D₀.

Гэадиент (G) - локальная крутизна характе­ристической кривой D = f(lg₁₀K) - является мерой достижимого значения контраста. Определяется как производная оптической плотности по логарифму экспозиции: G = dD/d(lgK)= (K/lg е) (dD/dK) при заданном значении оптической плотности (D-D₀), где K, Гр - доза для получения плотно­сти D- D₀, и D₀ - оптическая плотность неэкспонированной обработанной пленки, включая подложку (оптическая плотность вуали и подложки). Градиент G должен измеряться с по­грешностью не более 5 % при доверительной вероятности 0,95.

Гоанулярность (σ_D) - это флуктуации опти­ческой плотности равномерно экспонированного и проявленного фотоматериала, оцениваемые инструментальными методами, например, с по­мощью микроденситометра.

Оптическая плотность пленки при оценке ее структурометрических характеристик должна составлять D = (2,00 ± 0,05) + D₀, диапазон ска­нирования - не менее 100 мм при диаметре диафрагмы микроденситометра (100 ±5) мкм.

Для отсечки низкочастотных шумов данные, поступа­ющие с микроденситометра, должны фильтроваться фильт­рами нижних частот с граничной пространственной частотой 0,1 пар линий/мм. Погрешность измерения s_D допускается не более 10 % при доверительной вероятности 0,95. Необхо­димо осуществить минимум 6 измерений на разных пленках.

С увеличением размеров зерен фотоэмульсии, энергии ионизирующего излучения и времени проявления гранулярность возрастает.

Отношение градиент/шум - это частное от деления градиента G на σ_D. Достаточно низкое значение этого отношения для промышленных пленок является необходимым следствием требования низкой плотности вуали при длитель­ном хранении пленок.

Класс пленок по EN 584-1 зависит от гра­ничных значений градиента G, гранулярности  σ_D и отношения G/ σ_D (табл. 1).

Таблица 1

Класс	Gmin		(G/ σD)min	(σD)max
пленки	D = 2	D=4	при D = 2	при D = 2
C1  C2  C3  C4  C5  C6	4,5 4,3 4,1  4,1 3,8  3,5	7,5 7,4 6,8 6,8 6,4 5,0	300 270 180 150 120 100	0,018 0,018 0,023 0,028 0,032 0,039

Примечание: значения оптической плотности D указаны без учета составляющей D₀.

Взаимосвязь ЕМ 584-1 с другими классификационными системами

В табл. 2-4 приводится информация об условном (приближенном) соответствии широко известных в мире классификационных классов пленочных систем.

Таблица 2

Фирма	Тип	Ручная обработка				Машинная обработка
		1	2	3	4	5	6	7	8
AGFA	D2  D3  D4  D5  D7  D8		C1  C2  C3  C4  C5  C6				C1  C2  C3  C4  C5  C6
FUJI	IX25  IX29  IX50  IX59  IX 80  IX100  IX150	C2  C5  C2  C6  C3  C4  C6				C1 C5 C2 C6 C3 C5 C5	C1  C5  C2  C6  C3  C5  C6
FOMA	R4  R5  R7  R8			C3  C4  C5  C6				C3 C4 C6 C6
Kodak (пленка INDUSTREX)	DR  M MX125  T200  AA400  CX				C1  C2  C3  C4  C5  C6				C1  C2  C3  C4  C5  C6

Реактивы: 1- FUJI Hi-rendol 1; 2-AGFA G 128, G 328; 3 - FOMADUX LP-T; 4 - KODAK INDUSTREX; 5 - FUJI Superdol 1; 6-AGFA G 135, G 335; 7-FOMADUX LP-D; 8 – KODAK

Таблица 3

Класс по		Типы пленок
DIN 54111	AGFA	FOMA	Kodak
G I  G II  G III  G IV	D2, D3  D4, D5  D7 D8	- R4, R5  R7  R8	DR, M, MX125  T200 AA400, CX В

 

В США разрабатывается новый стандарт ASTM Е07-01, в котором качество радиографических промышленных пле­нок классифицируется в зависимости от значений их сенситометрических и структурометрических параметров. Классификация пленок по этому стандарту (табл. 4) основывается на значениях величин, используемых в Евро-стандарте EN 584-1 и ISO CD.

Таблица 4

CEN	DRAFT ISO	ASTM
C6  C5  C4, C3 C2, C1	T1 T2 T3 T4	TYPE 3 TYPE 2 TYPE 1 SPECIAL

 

Выбор рентгеновских пленок

Выбор специалистом той или иной пленки определя­ется необходимостью получения рентгеновского снимка с определенной контрастностью и четкостью изображения. Контрастность пленки, ее чувствительность и грануляр­ность взаимосвязаны между собой: высокочувствительные пленки имеют крупные зерна и низкий предел разрешения, а низкочувствительные - мелкие зерна и высокий предел разрешения. С экономической точки зрения желательно, чтобы время экспонирования пленки было как можно ко­роче, однако использование высокочувствительной пленки ограничивается ее зернистостью, которая в значительной мере определяет качество изображения мелких дефектов. Заводы-изготовители пленок выпускают их с достаточно ши­роким диапазоном по чувствительности, контрастности и гранулярности.

На основании табл. 1 можно составить ка­чественную классификационную таблицу (табл. 5) с учетом того, что чувствительность пленок хотя и не является классификационным параметром, но непосредственно зависит от значений G, σ_D, G/ σ_D.

Таблица 5

Класс	Тип зернистости	Качество снимка	Чувстви­тельность
C1; C2 C3; C4  C5 C6	Очень мелкодисперсная  Мелкозернистая Средняя Крупнозернистая	Очень высокое  Высокое  Среднее  Низкое	Очень низкая  Низкая  Средняя Высокая

 

Относительная чувствительность пленочных систем со свинцовыми усиливающими экранами различных классов по ЕN 584 представлена в табл. 6, где за стандартную пленку выбрана пленка класса С5. Для других пленок значение экспозиции оценивается произведением экспо­зиции для пленки класса С5 на указанный в таб­лице коэффициент.

Выбор пленок и металлических экранов для просве­чивания сварных швов объектов контроля из сплавов на основе железа, меди и никеля Европейский комитет по стан­дартизации (ЕN 444) рекомендует делать в соответствии с табл. 7, а из сплавов на основе алюминия и титана ис­пользовать пленки соответственно класса СЗ (табл. 8).

Таблица 6

Коэффициенты относительной экспозиционной эквивалентности для пленок по EN 584

Класс	Источники иpлучения
	100 кВ	200 кВ	192Ir	60Co	LINAC/8 MeV
C1  C2  C3  C4  C5  C6	10,6  4,1  3,1  1,8 1,0  0,7	8,7 4,2 2,6 1,6 1,0 0,7	9,0 5,0  3,0  1,5  1,0  0,7	10,0 5,1 3,1 1,5 1,0 0,7	10,0 5,1 3,1 1,5 1,0 0,7

Классы пленок и типы металлических усиливающих экранов для радиографии стали и сплавов на основе меди и никеля

Таблица 7

Источник излучения			Просве­чиваемая толщина	Класс пленок 1	Тип и толщина (T) металлических экранов
Рентгеновское		<100 кВ   100ч150 кВ 150ч250 кВ		C3   C3  C4	Без экранов или между Рb-экранами, T <0,03 мм Между РЬ-экранами, T <0,15 мм То же
69Yb			< 5 мм	C3	Без экранов или между РЬ-экранами, T < 0,03 мм
1170Tm			≥ 5 мм	C4	Между РЬ-экранами,  0,02 < T < 0,15 мм
Рентгеновская трубка при напряжении 250 ч 500 кВ			≤ 50 мм   > 50 мм	C4    C4	Между РЬ-экранами, 0,02 < T < 0,2 мм Передний экран из РЬ,  0,1 < T <0,2 мм1)
75Se				C4	Передний экран из РЬ,  0,1 < T <0,2 мм 2)
192Ir				C4	То же. Задний экран из РЬ, 0,02 < T <0,2 мм
60Со			< 100 мм > 100 мм	C4 C5	Между экранами из стали или Си,  0,25 < T <0,7 мм3)
Ускоритель электронов	1 ч 4 МэВ    4 ч12 МэВ      > 12 МэВ		≤ 100 мм > 100 мм ≤ 300 мм > 300 мм   ≤ 300 мм > 300 мм	C3 C5 C4 C5   C4 C5	То же   Передний экран из Си, стали или T а, T < 1 мм. Задний экран из Си или стали, T < 0,5 мм4) Между экранами из T а, T < 1 мм (передний)5), T < 0,5 мм (задний)

 

Могут быть также использованы:

¹⁾ лучшие классы пленок;

²⁾ готовые упаковки пленок с передним экраном с Т< 0,03 мм, если между объектом контроля и пленкой размещен до­полнительный РЬ-экран толщиной около 1 мм;

³⁾ свинцовые экраны толщиной от 0,1 до 0,5 мм;

⁴⁾ свинцовые экраны толщиной от 0,5 до 1 мм;

⁵⁾ экраны из вольфрама.

Таблица 8

Классы и типы металлических усиливающих экранов для радиографии алюминия и титана

Источник излучения		Класс пленок1	Тип и толщина (T) металлических экранов
Рентгеновская трубка	< I50 кВ     I50 ч 250 кВ 250 ч 500 кВ	СЗ     СЗ СЗ	Без экранов или между РЬ-экранами,  Т <0,03 мм (передний) и Т < 0,15 мм (задний) Между РЬ-экранами, 0,02 < T < 0,15 мм Между РЬ-экранами, 0,1 < T < 0,2 мм
69Yb 75Se		СЗ СЗ	Между РЬ-экранами, 0,02 < T < 0,15 мм Между РЬ-экранами, 0,1 < Т < 0,2 мм

¹ Могут быть использованы и лучшие классы пленок.

Таблица 9

Материал	Рентгеновское излучение			Гамма-излучение
	100 кВ	200 кВ	4-25 МэВ	192lr	60Со
Магний Алюминий Титан Сталь Медь Цинк Латунь Цирконий Свинец Уран	0,6  1,0  8,0  12,0  18,0 - - - - -	0,08 0,18  0,35  1,0  1,4  1,З  1,З  2,0  12,0  25,0	- - - 1,0 1,З  1,2 1,1 - З,0  З,9	- 0,З5 - 1,0 1,1 1,1 1,1 - 4,0 12,6	- 0,З5 - 1,0 1.0 1,0 1,1 - 2,З З,4

Коэффициенты радиографической эквивалентности

Примечание. При напряжении на рентгеновских трубках 100 кВ за стандартный материал принимается алю­миний, а при более высоких напряжениях и при использова­нии гамма-излучения - сталь.

Основная часть табличного и графического материала, используемого при подготовке технологических документов для проведения эф­фективного контроля, дается для объектов, выполненных из сплавов на основе алюминия и железа. Коэффициенты радиографической эквивалентности для объектов контроля из других материалов приведены в табл. 9. Значение эквивалентной толщины оценивается произведе­нием толщины объекта контроля на указанный в табл. 9 коэффициент.

Собственная нерезкость изображений де­фектов на пленках определяется микрострук­турой пленки (экрана) и физикой взаимодейст­вия фотонов первичного излучения с веществом пленки (экрана). На нерезкость преобразования влияет не только средний размер зерна пленки, но и энергия фотонов, поскольку она определя­ет длину пробега электронов в эмульсии.

В табл. 10 представлены усредненные по экспериментальным данным значения нерез­кости преобразования для мелкозернистых и крупнозернистых пленок при различных энер­гиях фотонов.

Таблица 10

Энергия излучения, МэВ, или тип источника	Нерезкость, мм
	Мелкозернистая пленка	Крупнозернистая пленка
0,05  0,1  0,2  0,3 0,4 1  2  8 31 192Ir 137Сs  60Со	0,03 0,05 0,09 0,12 0,15 0,24 0,32 0,6 1,0 0,13 0,28 0,35	0,05 0,1 0,12 0,15 0,2 0,3 0,45 0,7 1,2 0,2 0,3 0,5