基于膠片特性曲線的曝光曲線制作新方法

張強等

摘要：本文基于制作曝光曲線的目的意義，探討利用膠片特性曲線的曝光曲線制作新方法，并將其制作原理與傳統曝光曲線制作原理作對比，突出其優越性。

關鍵詞：膠片特性曲線 曝光曲線 制作原理

1 制作曝光曲線的目的意義

曝光曲線是射線檢測中選擇曝光參數用的曲線，對于不同厚度的工件，為了快速、準確的選擇其曝光量，常采用這種曲線。

由于曝光曲線制作流程繁瑣，僅能應用在某些特定環境中，并且在應用過程中須定時校驗、修正曲線，有時甚至需要重新制作，這極大的影響了曝光曲線的實際應用效果。業界亟需研究一種新方法，僅需通過計算機的輔助設計和膠片特性曲線制作曝光曲線，也就是說僅需透照少量的階梯試塊就能制作一臺x射線機的曝光曲線。

在x射線探傷中，可能影響x射線底片質量的因素非常多，其中一項最關鍵的因素就是對曝光工藝參數的把握。具體來講，影響曝光程度的曝光工藝參數除了有焦距、電流和電壓以外，曝光時間也是一重要因素。這些曝光參數會在焦點老化的過程中逐漸調整。因此在探傷工作中透照某一工件的厚度時，大多數新手要自行照出高質量的底片往往需要投入大量的時間和精力。即使是透照能手，要使用一臺新機器照出高質量的底片，也必須花費一定的時間來調整透照參數。因此，當前有一個問題亟待解決，就是以何種形式制作曝光曲線才能具有速度快、精度高、節約材料等特點。過去制作曝光曲線的方法也有幾種，例如文獻中提出透照階梯試塊的制作方法和直接描點的方法。這兩種方法是雖然繪制出的曲線準確但是操作起來十分繁瑣。而現在通過長時間的研究和發展，新方法的也出現的很多，如《利用膠片特性曲線制作曝光曲線的新方法及其應用》，是利用膠片特性曲線制作曝光曲線的制作方法，通過實驗和比較，該方法與傳統方法相比具有速度快、精度高、節約材料等特點，制作起來相對簡單，而且滿足要求。在實際操作中比較實用，雖然現在這種新方法并沒有得到很多人的認識，我想過不了多久，通過它的速度快、精度高、節約材料等特點優勢，這種新方法一定會得到普及的。

2 利用膠片特性曲線制作曝光曲線的過程

在以下制作曝光曲線的過程中會利用到膠片特性曲線。在這里具體介紹一下射線膠片的特性。

2.1 X射線膠片的特性

射線膠片的大部分感光特性可定量表示在膠片特性曲線上，如感光度（S）、灰霧度（D0）、梯度（G）、寬容度（L）、最大密度（Dmax）。

膠片特性曲線是表示曝光量與底片黑度之間關系的曲線，在半對數坐標紙上，以對數軸為橫坐標軸表示曝光量，以普通坐標軸為縱坐標軸，表示底片的黑度，通過實驗找出曝光量與底片黑度之間的關系，繪制在坐標紙上，即可畫出膠片的感光特性曲線。

膠片經過曝光和暗室處理后稱為底片，對射線照相則常稱為射線照片。底片上各處的金屬銀密度不同，所以各處透光的程度也不同。底片的光學密度即是底片不透明程度，它表示了金屬銀使底片變黑的程度，所以光學密度通常簡單地稱為黑度。如圖1所示，設入射到底片黑度。

2.2 制作原理

擬合曝光曲線時所用數據可通過膠片特性曲線獲取。通過膠片特性曲線可獲知曝光量和底片黑度之間的關系。也就是說在特定條件（管電壓等不變）下，我們可以根據膠片特性曲線上底片黑度的變化情況獲取與之對應的曝光量的變化值。在特定的管電壓（kV）、曝光量（E0）下透照一階梯試塊，通過暗室處理能夠獲得一組透照厚度與相對應的黑度之間的關系數據T1、T2……Ti、所對應的黑度D1、D2……DI，即：

T1、T2……Ti

D1、D2……Di

然后選擇較合適的若干對數據并設基準黑度為D0（所要制作曝光曲線的黑度），利用膠片特性曲線的特點，則各相應厚度值T在管電壓（kV）下要達到基準黑度D0所需要的曝光量，首先在膠片特性曲線上查出D0所對應的曝光量H0，從得到的厚度與黑度的關系數據中取黑度D1在膠片特性曲線上查出D1所對應的曝光量H1所需的曝光量為：

H0——為膠片特性曲線上黑度為D0上所對應的曝光量值

H1——為膠片特性曲線上黑度為D0上所對應的曝光量值

這樣就得到一組在一定管電壓（kV）、一定黑度（D0）下的厚度-曝光量關系數據。選擇其它管電壓（kV）、曝光量（E0）分別對階梯試塊進行透照，同樣可以得到一組在管電壓為kV、黑度為D0下的厚度-曝光量關系數據。將得到的數據進行最小二乘法的直線擬合，如果對于每條曲線當透照厚度超過適當的值之后，曲線呈現為直線。就可以得到在管電壓（kV）下的數學模型公式：

kV1：T=f1（lgE）（2.2）

根據曝光量-厚度曝光曲線的擬合得到函數關系：

取E1、E2、E3、E4、E5、E6、E7、E8，分別代人上述公式

Ej：T=fj（kV）

又可以得到在一定曝光量（E）、一定黑度（D0）下的8組管電壓一厚度關系數據。再用最小二乘法的直線擬合，也可以得到在曝光量（Ei ）下的相應的數學模型公式：

Ej：T=fj（kV）（2.3）

3 分析與結論

按照傳統的曝光曲線的制作方法，E-T或V-T曝光曲線均需用直線擬合。這表明透照厚度大于一定數值，吸收系數就變成定值，而且要假設連續寬束X射線穿透試件時被材料濾去的波長較長的射線量恰好等于因厚度而增加的康瞢頓散射線量，這在理論上似難圓其說。通過實驗和比較，傳統不僅制作起來十分繁瑣，而且還要整理大量的數據。在實際應用當中帶來很多不便。利用膠片特性曲線制作曝光曲線的方法與傳統方法相比具有速度快、精度高、節約材料等特點制作起來相對簡單，而且滿足要求。在利用膠片特性曲線制作曝光曲線的實際制作過程當中，常常會出現透照階梯試塊時得到的數據不夠準確，最后導致在擬合過程中出現線與線交叉，在制作V-T曝光曲線過程中，本應該用拉格朗插值的方法進行曲線擬合，但是由于數據有所偏差，繪制起來比較困難，所以我選擇用最小二乘法進行直線擬合，用直線擬合也能夠滿足實際工作中的需要。最后得到的曝光曲線無論改變其焦距、黑度、材料、膠片類型都會制作出相應的新的曝光曲線來。

當然本次實驗也存在一些不足，沒有用制作出來的曝光曲線對實際工件進行探傷，以檢查曝光曲線的準確性。另外對于lgE-T的關系曲線在厚度較小時由于實驗數據的不足偏差沒有進行曲線擬合，同時V-T曲線也是用直線來擬合。利用本次實驗的理論和方法，如果能夠編制出一套軟件系統，只需要輸入你所需要的參數就能夠繪制出你想得到的曝光曲線來。這樣會更方便的用于實際工作當中提高工作效率。

參考文獻：

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