对射线检测基础理论中“被检体对比度”的分析与推导

　　0　引言

　　当用强度均匀的射线束透照物体时,如果物体内部存在组织的不连续或缺陷时,被照物体对射线束的衰减将不同,这是因为缺陷或者组织的不连续的衰减系数与被检体材料的衰减系数不一样,使得不同部位透射线强度不同,这样,用一定的检测器(例如,射线照相中采用胶片)检测透照射线的这种强度的变化程度,就可对被检物体内部质量状况做出一定的评定。为了描述这种有缺陷或组织不连续对射线的衰减程度与正常的材料对射线的衰减程度之间的关系,引入“被检体对比度”或称为“主因对比度”这一概念,以理解射线检测技术的原理。目前可查阅到的参考资料(如中国机械工程学会无损检测分会编的射线检测—第3版)对其给出了理论公式:

　　1　问题的提出

　　X射线具有波动性和粒子性。射线能量是波动性的体现,能量的大小取决于光子振动频率大小,单位为eV;射线强度是一个量的概念,是粒子性的体现,表示在单位时间内通过的光量子的多少,分为绝对强度和相对强度。绝对强度的单位是次/s,或者伦琴。对于单色窄束射线穿过物体时,绝对强度的衰减服从指数衰减规律:

　　绝对强度的测量用计数器,一般情况下不容易实现,因此我们讨论强度时都采用相对强度的概念,相对强度没有量纲,是一个比值,被检体对比度就是一个相对强度的概念。

　　对于常规的X射线照相检测技术,通常用胶片来检测这种强度的变化程度,工业射线检测用的胶片的片基两侧均涂有一定密度和厚度的卤化银微粒,在曝光过程中,对射线敏感的卤化银颗粒被还原成金属银,被还原的银量的多少取决于射线强度的大小,射线强度越大,光量子数目越多,被还原的银离子也就越多,反之亦然,也就是说胶片中卤化银颗粒的还原程度直接反应了射线强度的大小,然后通过一定的暗室处理技术,得到黑度变化的底片,底片黑的部位是由于不透光的银原子团的大量密集阻碍了可见光的通过。通过观察黑度的变化从而对被检工件内部质量做出评定。通常在实际检测工作中,缺陷的在底片中黑度只有两种情况,即在影像中要么是显示“亮点”,要么就是显示“黑点”。“亮点”(例如焊缝中的夹钨、铸件中的高密度夹杂等)是由于缺陷的衰减系数(μ′)大于被检体的衰减系数(μ)引起的强度衰减不同;同理,“黑点”(例如铸件中的气孔缺陷)是由于缺陷的衰减系数(μ′)小于被检体的衰减系数(μ),但是此时的被检体对比度中:μ-μ′>0,那么从式(1)可以得出的值为负值,对于相对强度———一个无量纲的量而言,负号不合逻辑,也很难解释,此时对于射线检测技术的理解就遇到了很大的困难,通过对被检体对比度公式的推导过程的分析,公式的内容不完善,应予以补充。