一种γ射线检测的曝光曲线计算方法与流程

本发明涉及的是一种γ射线检测的曝光曲线计算方法，属于无损检测中的胶片射线检测技术领域。

背景技术：

射线检测是使用最为广泛和普遍的一种射线检测方法，也是一种最可靠的无损检测手段，目前已广泛应用于我国经济建设的各个领域，例如特种设备的制造检测和在用检测，以及机械、冶金、石油天然气、化工、航空航天、船舶、铁道、电力、核工业、兵器、煤炭、有色金属、建筑等行业。

胶片射线检测中底片的成影质量完全决定了检测的结果，为了得到较好的底片必须不断的完善射线拍片工艺。γ射线的拍片工艺主要包括源种类、源活度、焦距、胶片、暗室处理等。

在实际生产过程中，现有曝光参数选择的方法一般有两种：a.普通曝光曲线法；b.专业计算器计算法。

a.普通曝光曲线法

普通曝光曲线的使用主要是通过查表和修正计算来实现的。查表的数据准确性不能得到保证，如查表主要是利用图1所示的曝光曲线图，曲线显示在纸上，对应工件的厚度、查找到相应的曝光时间；查曲线都是手工行为，存在一定的偏差；曲线的纵坐标为对数刻度，因不是线性刻度，相应估计时间存在偏差，坐标越往上的时间越密集，查得的时间偏差越大。需要对查得的结果进行修正计算：根据源的种类、初始源活度、初始时间计算出当前源的活度，利用曝光因子公式对结果进行修正计算；实际使用的焦距和曲线中规定值往往不一致，这种情况也需要用到曝光因子公式对结果进行修正计算。

普通曝光曲线使用的局限性：

a)曲线为纸质保存携带不便；

b)查询结果存在不确定性；

c)需要进行修正计算，为拍片人员制造了困难；

d)整个查询时间用时较多；

e)不便于推广使用；

b.专业计算器计算法

拍片人员需要在如图2所示的专业计算器中输入源种类、初始日期、当前日期、初始源活度、实际透照厚度、实际焦距和期望底片黑度值等信息，每次选择曝光参数时均需输入上述信息，输入过程较繁琐。专用计算器，没有考虑不同的胶片、暗室处理等对底片的影响，计算的结果与实际情况必然存在一定偏差，还需操作人员凭经验进行修正，一般通过改变期望底片黑度值的方法进行修正。

专业计算器计算法的局限性：

a)需要预先知道初始源活度、初始时间等信息；

b)计算结果必然存在偏差，需要凭实际工作经验进行修正；

c)操作较繁琐，整个查询时间用时较多；

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种查询简便、快捷，查询结果准确，方便软件化，便于推广，适应范围广的γ射线检测的曝光曲线计算方法。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，一种γ射线检测的曝光曲线计算方法，所述曝光曲线计算方法是：

(一)基础参数获得；利用如下器材获取基础参数：所需制作曲线的γ射线发生器、装有胶片的暗袋若干、射线用阶梯试块1块、垫板(10mm厚为宜)1～3块、卷尺1把、黑度计1台；

获取基础参数的步骤：

a)采用较长时间t₁和较短时间t₂，焦距F₀固定，暗室处理过程全部固定，拍摄阶梯试块，获得两张不同时间的底片，用黑度计测定获得透照厚度与对应黑度的两个时间曝光下的数据，绘制两张D-T曲线图；

b)选定一基准黑度值(如3.0)，从D-T曲线图中查出对应于该黑度的透照厚度，得到较长时间t₁和较短时间t₂曝光量对应的透照厚度值T₁、T₂；

(二)曝光曲线计算法理论推导；

类曝光曲线是基于射线的衰减公式及互易律公式绘制而成的，其中：

c)衰减公式I＝I₀e^(-μT)……………………④

I……透过工件后的射线强度I₀……初始射线强度

μ……衰减系数T……透照厚度

注：射线强度只与源活度关

d)互易律公式E＝t₁＝I₂t₂＝I₃t₃＝…………………………⑤

由④式和⑤式得，I₀t₁e^(-μT₁＇)＝I₀t₂e^(-μT₂)＝I₃t₃e^(-μT₃)……⑥

I₃……实际检测时源强度

t₃……实际检测时使用的曝光时间

T₃……实际检测时射线的透照厚度

e)由⑥式得：μ＝ln(t₁/t₂)/(T₁-T₂)

t₃＝I₀t₁e^(μ(T₃-T₁))/I₃

＝I₀t₁e^(ln(t₁/t₂)(T₃-T₁)/(T₁-T₂))/I₃

＝I₀t₁(t₁/t₂)^((T₃-T₁)/(T₁-T₂))/I₃

或

t₃＝I₀t₂(t₁/t₂)^((T₃-T₂)/(T₁-T₂))/I₃

γ射线源活度衰减服从指数规律：N＝N₀e^(-λT)，

T……实际检测距制作曝光曲线时经过的时间，

N₀……制作曝光曲线时的原子核数目，

N……实际检测时的原子核数目，

λ……γ射线源衰变常数，为已知条件，

I₀/I₃＝N₀/N＝e^(λT)

从而得t₃＝e^(λT)t₁(t₁/t₂)^((T₃-T₁)/(T₁-T₂))，

或

t₃＝e^(λT)t₂(t₁/t₂)^((T₃-T₂)/(T₁-T₂))，

作为优选：本发明所述的曝光时间t₃使用曝光因子公式Ψ＝At/F²＝A₁t₁/F₁²＝A₂t₂/F₂²＝…….进行修正计算，以便消除实际检测中实际使用的焦距F和制作曝光曲线时的焦距F₀不一致带来的影响；修正后，

t₃＝F²e^(λT)t₁(t₁/t₂)^((T₃-T₁)/(T₁-T₂))/F₀²；

或

t₃＝F²e^(λT)t₂(t₁/t₂)^((T₃-T₂)/(T₁-T₂))/F₀²。

本发明具有查询简便、耗时极少，查询结果准确，经实际拍片过程中的使用，均能得到想要的黑度，方便软件化，便于推广，如可使用EXCEL软件实现自动计算，可在手机中使用，可以适应各种场所等特点。

附图说明

图1是现有曝光曲线图。

图2是专业计算器。

图3是本发明所述的D-T曲线图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作详细的介绍：本发明所述的一种γ射线检测的曝光曲线计算方法，所述曝光曲线计算方法是：

(一)基础参数获得；利用如下器材获取基础参数：所需制作曲线的γ射线发生器、装有胶片的暗袋若干、射线用阶梯试块1块、垫板(10mm厚为宜)1～3块、卷尺1把、黑度计1台；

获取基础参数的步骤：

a)采用较长时间t₁和较短时间t₂，焦距F₀固定，暗室处理过程全部固定，拍摄阶梯试块，获得两张不同时间的底片，用黑度计测定获得透照厚度与对应黑度的两个时间曝光下的数据，绘制两张D-T曲线图，见图2所示；

b)选定一基准黑度值(如3.0)，从D-T曲线图中查出对应于该黑度的透照厚度，得到较长时间t₁和较短时间t₂曝光量对应的透照厚度值T₁、T₂；

(二)曝光曲线计算法理论推导；

曝光曲线是基于射线的衰减公式及互易律公式绘制而成的，其中：

c)衰减公式I＝I₀e^(-μT)……………………④

I……透过工件后的射线强度I₀……初始射线强度

μ……衰减系数T……透照厚度

注：射线强度只与源活度关，初始射线强度I₀即在制作曝光曲线时看做相同

d)互易律公式E＝t₁＝I₂t₂＝I₃t₃＝…………………………⑤

由④式和⑤式得，I₀t₁e^(-μT₁＇)＝I₀t₂e^(-μT₂)＝I₃t₃e^(-μT₃)……⑥

I₃……实际检测时源强度

t₃……实际检测时使用的曝光时间

T₃……实际检测时射线的透照厚度

e)由⑥式得：μ＝ln(t₁/t₂)/(T₁-T₂)

t₃＝I₀t₁e^(μ(T₃-T₁))/I₃

＝I₀t₁e^(ln(t₁/t₂)(T₃-T₁)/(T₁-T₂))/I₃

＝I₀t₁(t₁/t₂)^((T₃-T₁)/(T₁-T₂))/I₃

或

t₃＝I₀t₂(t₁/t₂)^((T₃-T₂)/(T₁-T₂))/I₃

γ射线源活度衰减服从实数规律：N＝N₀e^(-λT)

T……实际检测距制作曝光曲线时经过的时间

N₀……制作曝光曲线时的原子核数目

N……实际检测时的原子核数目

λ……γ射线源衰变常数，为已知条件

I₀/I₃＝N₀/N＝e^(λT)

从而得t₃＝e^(λT)t₁(t₁/t₂)^((T₃-T₁)/(T₁-T₂))

或

t₃＝e^(λT)t₂(t₁/t₂)^((T₃-T₂)/(T₁-T₂))

本发明所述的曝光时间t₃还可以使用曝光因子公式Ψ＝At/F²＝A₁t₁/F₁²＝A₂t₂/F₂²＝…….进行修正计算，以便消除实际检测中实际使用的焦距F和制作曝光曲线时的焦距F₀不一致带来的影响；修正后，

t₃＝F²e^(λT)t₁(t₁/t₂)^((T₃-T₁)/(T₁-T₂))/F₀²

或

t₃＝F²e^(λT)t₂(t₁/t₂)^((T₃-T₂)/(T₁-T₂))/F₀²

本发明可以方便的软件化(如使用最常用的excel软件)，便于拍片人员使用，指导各拍片工艺参数的设定，有望得到广泛的运用，从而提高整个行业的拍片质量。