射线增感屏使用哪些类型的材料?

射线照片是由暴露在胶片上的大约1%的辐射能量形成的。其余的穿过胶片,因此没有被利用。为了利用更多可用的辐射能量,胶片被夹在两个增感屏之间。不同类型的材料可被用于这个目的。

铅屏

在X射线和伽马射线的影响下,铅屏会发射胶片敏感的电子。在工业射线照相中利用了这种效应:胶片被放置在两层铅屏之间以实现增强效果,大约可以实现4倍的强度改善。这种增强方法用于80 keV到420 keV的能量范围内,同样适用于X射线或伽马射线,例如由铱192产生的辐射。

增强屏由两片均匀的铅箔组成(粘贴在薄基底上,如纸张或纸板),胶片放置在其中:即所谓的前屏和后屏。

前屏(源侧)的厚度必须与所使用的辐射硬度相匹配,以便它能通过主要辐射同时尽可能多地阻止次级辐射(次级辐射具有较长的波长,因此穿透性较低)。

前屏的铅箔通常厚0.02到0.15毫米。前屏不仅作为主要辐射的增强器,而且还作为软散射的吸收滤波器,部分以倾斜角度进入,见图2-6。后屏的厚度不是关键,通常约为0.25毫米。

铅屏的表面经过抛光处理,以尽可能与胶片表面紧密接触。金属表面的瑕疵,如划痕或裂纹,将在射线照片中可见,因此必须避免。市场上还有内置铅屏和真空包装的X射线胶片盒,以确保胶片乳剂和铅箔表面之间的完美接触。

图4a-6和图4b-6清楚地显示了使用铅屏的积极效果。

总结来说,使用铅屏的效果包括:

  • 由于散射减少而改善的对比度和图像细节
  • 减少曝光时间
铅增感屏的铸件射线照相图

使用自动胶片洗片机,整个处理周期只需几分钟,这使其成为在海上(例如铺管驳船上)部署的非常吸引人的系统,在那里需要非常快速地进行焊缝检测,并且对图像质量的让步很少。图5-6显示,10(3.7-2.8)或100.9的时间节省大约是8倍。实际的时间节省通常更接近于10倍。

这些RCF增感屏也用于“在线”检查,其中应用长时间曝光和大多数硬(伽马)辐射,因为需要穿透力。然而,相对较长的曝光时间(导致倒数律)和硬辐射(钴60)共同作用大大降低了光发射效果,如表1-6和2-6所示。

总的来说,相对节省的时间要小得多;对于F6胶片(在Ir192和Co60下)通常不超过2倍,而不是D7铅屏技术的10倍。见表2-6中的粗体数字(2.5和1.7)。

图6-6提供了图表的概览,从中可以推导出在200 kV下(对于胶片密度2)使用不同胶片和增感屏时的相对曝光时间。图表显示,F8胶片配RCF增感屏(点C)的速度大约是D8胶片配铅屏(点B)的8倍,大约是D7胶片配铅屏(点A)的15倍。由于在线检查以及混凝土检查,还有闪光射线照相允许对图像质量做出让步,因此已经开发了一种特殊的荧光金属屏幕(NDT1200),具有极高的光发射。与F8胶片结合使用可能导致在200 kV下比D7胶片配铅屏(图6-6中的点D与点A相对)的曝光时间减少100倍,甚至根据源的选择达到140至165倍,见表2-6。NDT1200屏幕的增强因子在低温下显著增加。

表2-6显示了辐射硬度对各种胶片/增感屏组合与D7胶片配铅屏相比的相对曝光时间的影响。值得注意的是,对于NDT1200屏幕和F-8胶片,因子随着能量的增加而增加,但对于F6胶片,能量超过300 keV时因子减少。

从上述表格和图表中可以清楚地看出,有许多方法可以减少所需的曝光时间或辐射剂量。所需的图像质量是决定性的(更高的曝光率自动意味着图像质量降低),接下来是经济因素,例如增感屏的成本与节省的时间需要权衡。

钢和铜增感屏
对于高能辐射,铅不是增感屏的最佳材料。使用钴60伽马射线时,铜或钢产生的射线照相图质量比铅屏幕更好。在5-8 MeV能量范围的兆伏X射线(直线加速器)中,厚铜屏比任何厚度的铅增感屏都能产生更好的射线图像。

荧光屏
术语荧光(常与磷光混淆)用于表示物质在电磁辐射影响下立即发光的特性。辐射停止的那一刻,发光效果也停止。这一现象在基于胶片的射线照相中得到了很好的利用。某些物质在受到电离辐射时会发出如此多的光,以至于它们对光敏胶片的影响远大于直接的电离辐射本身。

  • 磷光用来描述相同的发光现象,但一旦电磁辐射停止,光就会缓慢消失(所谓的余辉)。
  • NDT还利用某些磷化合物的“记忆效应”来存储潜在的射线照相图像,以便稍后用激光刺激将其形成可见图像。因为使用了相对较粗的磷晶体,图像质量一般。故研究生产具有更小晶体的记忆磷光体的可能性。

盐屏
荧光屏由涂有适当金属盐(稀土;通常是钨酸钙)微晶体的荧光层与薄而柔的基底组成,这些盐在受到辐射时会发光。辐射使增感屏变亮。光强与辐射强度成正比。使用这些增感屏可以实现高达50的极高增强因子,这意味着显著减少曝光时间。然而,由于增加了图像不清晰度,图像质量较差。荧光屏仅在需要大幅度减少曝光时间并检测大缺陷时才用于工业射线照相。

荧光金属屏
除了荧光和铅增感屏外,还有荧光金属屏,在一定程度上结合了两者的优点。这些增感屏在胶片基底和荧光层之间设有铅箔。这种类型的增感屏旨在与所谓的RCF胶片(快速循环胶片)一起使用,例如Structurix F6或F8类型。

实现的增强程度很大程度上取决于X射线胶片对增感屏发出的光的光谱敏感度。

要获得满意的射线照相图像,应将荧光金属屏与适当的F型胶片结合使用。

在有利的条件下正确使用,与D7胶片结合铅屏相比,曝光时间可以减少5到10倍。这不是一个恒定因子,因为应用的能量级别(辐射硬度)和环境温度也会影响荧光的程度。例如,在200 kV下可以实现10倍,但与铱192(标称值450 kV)相比,与D7胶片相比只能实现5倍。表1-6显示了RCF技术的相对曝光因子。

RCF技术的相对曝光因子
铅的速度比较
NDT1200RCF屏和铅屏的相对曝光时间
X射线胶片的横截面示意图,总厚度约为0.5毫米