什么决定了放射照片中的几何清晰度?

决定放射照片中缺陷可识别性的有三个因素:

1.几何效应:

  • 光源大小
  • 光源到物体的距离
  • 缺陷到胶片的距离

2.胶片属性(决定图像质量):

  • 颗粒度
  • 对比度
  • 雾化
  • 固有的不清晰度

3.应用的辐射质量。

什么导致放射照片的几何不清晰度?

几何不清晰度

X射线管和放射性来源总是会因焦点或光源大小维度的有限性而产生一定程度的模糊放射照片,即图1-11中的“几何不清晰度” Ug。

anode:阳极
Source: 源头
Film:胶片
Density across film:薄膜密度
Geometric unsharpness.几何不清晰度
The source diameter, S, is shown very large for clarity. -- 为了清楚起见,对源直径 S 的大小进行了放大。
这种不清晰度的大小,Ug, 可以用以下的公式表示:
s是指有效焦点(或源头)的大小
F是指焦点到胶片(或源头到胶片)的距离
a是指缺陷到胶片的距离
与胶片的最大距离位置(当a=t时)的缺陷相关的Ug 的最大值可以根据以下公式计算:
t=the thickness of the object 物体的厚度

在这种情况下,缺陷的两个边缘的不清晰图像可能会重叠,如示例C所示。因此,C图像不仅变得不清晰,而且与使用点光源制成的图像A和使用相对较小的光源制成的图像B相比,对比度也降低。

固有不清晰度

不仅受到X射线直接照射的卤化银晶体会形成银粒,而且(尽管程度较低)乳剂的周围体积也会发生这种变化。这个横截面区域代表“固有不清晰度”或“胶片不清晰度” Uf

因此,即使在没有几何不清晰度的情况下,如果辐射能量足够高,仍然可能出现胶片的不清晰度,即所谓的“固有不清晰度”。如果用高能X射线对带有锐利厚度过渡的钢试验板进行射线照相,那么“阶梯”的图像的胶片密度会从A到B逐渐过渡。

如果没有固有的不清晰度,胶片将显示两个密度之间的绝对锐利的过渡,如图3a-11所示。实际上,图像的密度变化如图3b、3c和3d-11所示。

Fig.3-11. Inherent(film) unsharpness for X and Gamma-radiation: X和伽马辐射的固有(胶片)不锐度.
For clarity, the density curves are magnified along the X-axis. 为清楚起见,密度曲线沿 X 轴放大
(a) Density distribution across image of sharp edge, assuming U=0: 锐边图像上的密度分布,假设U=0
(b) (c) and(d) density distribution due to film unsharpness (b)theorectical; (C)with grain;(d)
smoothed: (c)和(d)由于薄膜不锐化引起的密度分布(b)理论的;(c)有颗粒度的;(d)平滑的

这个过渡区域的宽度(Uf),以毫米表示,是胶片不清晰度的衡量标准。

表1-11和图4-11显示了在不同辐射能量水平下曝光的胶片的固有不清晰度的实验确定值。这些值是基于使用滤波器和薄铅增强屏的;更厚的屏幕会产生稍高的值。如果不使用铅屏幕,
Uf会小1.5到2倍。Uf主要受辐射强度和所使用的增强屏类型的影响;胶片的类型几乎没有任何影响。

胶片和增强屏之间的距离对Uf的值非常重要。

胶片和增强屏之间的良好接触是必要的,可以通过将胶片和屏幕一起真空包装来实现。

Table1-11. Empirical values of film unisharpness Uf at various radiation energies using lead intensifying screen: 使用铅增强屏在各种辐射能量下薄膜单锐度uf的参考值
Radiation energy: 辐射能量
Uf in mm: 每毫米胶片的Uf值
Fig. 4-11, Graphical representation of table 1-11. Values of Uf for X- and Gamma radiation at increasing radiation energies: 图 4-11 表示在表1-11中,X-和γ辐射在增加辐射能量时的Uf值.

从上述信息中可以推导出,当辐射能量增加时,Uf 也会增加。

总的不清晰度

胶片的总不清晰度 Ut 是由Ug 和 Uf 的组合确定的。两个值不能简单地相加以得到 Ut 的数值。

在实践中,以下公式为胶片的不清晰度 Ut 提供了最佳的近似值:

Ut计算公式

大体上,如果一个不清晰度值(Ug 或 Uf)是另一个值的两倍以上,那么总的不清晰度等于单个值中的最大值;如果两个不清晰度值相等,那么总的不清晰度约为单个值的开根号2即1.4 倍。

如有必要,可以通过增加焦距到胶片的距离来减少Ug。但这只能在有限的范围内进行,因为由于平方反比定律,曝光时间会变得极长。作为一种折中,选择了一个最佳的焦距到胶片距离 F,使得Ug=Uf。

因此,通过增加源到胶片的距离的方式,可以将 Ug 减少到所需的任何值。但考虑到平方反比定律,这个距离不能无限制地增加,否则会导致极长的曝光时间。该公式还指出,随着缺陷与胶片之间的距离增加,几何不清晰度的重要性越来越大。

但当使用焦点尺寸在 10-50 µm 范围内的微焦点X射线管时,会出现一个特殊情况。在这么小的焦点尺寸的情况下,可以通过使用短的源到标本距离和大的标本到胶片距离故意放大图像,同时仍然保持一个可接受的小的 Ug 值。这种技术的优点,称为“投影放大方法”,在辨识非常小的缺陷时,胶片图像中总是存在的颗粒度对结果的干扰较小。

图 2-11 显示了几何不清晰度对焦点尺寸小于缺陷的图像的影响。

Fig.2-11. Geometric unsharpness: effect on the image of a small defect图2-11. 几何不清晰度:对小缺陷图像的影响
A. Point focus size-s-: no geometric unsharpness-defect image sharp A.点焦点尺寸-s-:无几何不清晰-缺陷图像清晰
B. Small focus size--s-:geometric unsharpness Ug-defect image blurred B.焦距尺寸小--s-:几何不清晰度Ug 缺陷图像模糊
C.Increased fucus size ---s-: still larger Ug – defect image blurred and loss of contrast – Co is less than in A and B C.焦距尺寸增加---s-:仍然较大的 Ug – 缺陷图像模糊和对比度损失 – Co小于A和B
Co=contrast
Co=对比度