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日志

推荐一篇论文:应该用D--t曲线代替D—K胶片特性曲线

热度 37已有 1340 次阅读2013-9-27 18:50 | 论文

    推荐者按:下面这篇论文,是今年(第十届)中国机械工程学会无损检测分会的交流论文。为了引起业界重视,我推荐此文在远东网发表,希望感兴味的朋友进行讨论。推荐者梁金昆。

RT基础理论研讨〕

应该用D--t曲线代替D—K胶片特性曲线

                         梁玉梅

(山东科捷工程检测有限公司,济南 250100

摘要:测定工业射线胶片感光特性曲线,普遍使用x射线源,固定管电压、使用滤波板,以保证辐射质量,然后再固定管电流、焦距等条件,仅仅改变曝光时间t这一参数,进行曝光。通过实验,人们发现,铅增感胶片黑度D与曝光时间t有良好的线性关系,D—t曲线近似是一条与纵坐标有截距的右上斜直线,Dt关系可用下式表示:

D=C.t+Do

式中:

C---因胶片而不同的一个系数---常数;

t---其它条件不变,达到黑度D所需要的曝光时间;  

Do-- 胶片本底灰雾度。

然而,在上述这一曝光过程什么也不改变的情况下,ISO(例如,ISO11699-1)引进了术语吸收剂量K,规定使用不同曝光时间对应的吸收剂量K,表示K和黑度D的关系,即使用D--K曲线,却使简单问题复杂化了。首先,DK的关系很复杂,“近似于一个三次方的多项式” 。这个问题本身说明: 胶片黑度D与曝光时间t近似线性关系,而用计量仪测量的吸收剂量K,却与黑度D是非线性关系(三次方,且误差太大) 即:使用吸收剂量K研究胶片感光特性,不如使用曝光时间; 其次,由于吸收剂量K的引入,使某一黑度下的梯度的计算,如G2G4的计算,也发生问题。因此,笔者认为,ISO引入D--K曲线和D--logK曲线,似是节外生枝的一个错误,建议我国的国标应该采用D--t曲线和D--logt曲线,代替现行的D—KD--logK胶片特性曲线

关键词:胶片特性曲线; D--t曲线;代替; ISO;D—K曲线

 

0 序言

胶片感光特性曲线,又称胶片特性曲线,以下简称“特性曲线” 。测定特性曲线,普遍使用的方法是,使用x射线源,固定管电压、使用滤波板,以保证辐射质量,然后再固定管电流、焦距、增感铅屏厚度等条件,仅仅改变曝光时间t这一参数,由此测定胶片的底片黑度D与曝光时间t的关系,了解胶片的感光特性。为了研究方便,人们使用了D--t原始特性曲线(D--E特性曲线,E为曝光量,表示管电流乘曝光时间),以及为显示梯度(斜率) D---logt实用特性曲线(D---logE曲线)

然而,在上述这一曝光过程什么也不改变的情况下,ISO(例如,ISO11699-1)引进了术语吸收剂量量K,规定使用与不同曝光时间对应的吸收剂量K,表示它和黑度D的关系,使用了D--K曲线,却使DK关系复杂多了。GB/T19348.1-2003/ISO11699-1:1998《无损检测 工业射线照相胶片 1部分: 工业射线照相胶片系统的分类》声称:D--K曲线近似于一个三次方的多项式。”那么,引入吸收剂量K,到底是一种科技进步,还是误入歧途呢?笔者写了这篇短文,进行探索。如有不当,请指正。

D--t特性曲线的优点

1.1 铅增感胶片的D--t特性曲线是条简单的上斜直线

文献〔1〕第216页图4--34,清楚地表明: 大约黑度D0.42.6的范围内,D与曝光量E有良好的线性关系。当管电流固定后,DE的关系,就可视为D与曝光时间t的关系了。现将该图摘录为本文图1

 

 

 

 

 

 

1非增感或用铅屏增感曝光的典型工业射线

照相胶片的黑度与曝光量关系曲线

文献〔2〕第22页表1.2(笔者已摘录为本文表2)记录了在试验条件下,富士100#胶片的黑度D和曝光时间的关系,经笔者整理为本文表1

1富士100#底片黑度D和曝光时间t的关系

D

t ()

 1.0

35.25

1.5

58.5

2.0

  81

2.5

  105

3.0

  127

 根据表1,可以认为Dt有如下关系:

    D=0.02Xt+0.3                            (1)

中:t---曝光时间,单位为秒。

富士100#胶片的Dt曲线,大约是与纵坐标截距为0.3的一条右上斜的直线,直线的斜率c---系数为0.02。由表1可以看出,在实黑度范围内(D=1-3) D和曝光时间t成正比。,见图2          



                                        



                                               2  富士100#胶片Dt曲线之一段

对一般铅增感胶片,公式(1) 可修改为:

  D=cXt+Do                                    (2)

1.2 由于D--t特性曲线数椐准,用dD/d(Lgt) 方法求梯度G简单、准确

现将文献〔2〕第22页表1.2,摘录为本文表2,以便读者了解求梯度G的方法。

2富士100#胶片各黑度下的梯度

D

D2=D+0.1时的t2

D1=D-0.1时的t1

Lgt2-Lgt1

 梯度G

 

1.0

 40  

30.5 

  0.12  

 1.7

1.5

 63

54

0.067

3.0

2.0

86

76

0.054

3.7

2.5

110

100

0.041

4.83

3.0

132

122

0.034

5.9

笔者注:

1) 本表中dD =ΔD=0.2Δlogt= d(Lgt)= Lgt2-Lgt1=lg(t2/t1) G的求法,如D=2G=dD/d(Lgt)=0.2/0.054=3.7

2)此表中“梯度G”,原释文为“胶片对比度γ”。

1.3  可以利用D--t曲线很方便地计算梯度G

在物理基础部分,我们讨论曝光时间相同、缺陷ΔT引起射线强度差ΔIp从而引出下面公式:

    ΔD=0.434.G.ΔIp/Ip                                 (3)

我们现在是讨论胶片在射线强度相同的情况下,时间微小变化引起黑度的微小变化,从而求某一黑度附近的斜率--梯度G,所以公式(3)应改写为:

    ΔD=0.434.G.Δt/t                                 (4)

变换公或(4) ,可得:

    G=2.3XtX(ΔD/Δt)

=2.3XtX(dD/dt)                           (5)

    式中:

t---其它条件不变,达到黑度D所需要的曝光时间;

dD/dt--D--t大直线的斜率,参见公式(2) dD/dt=c。对本例,富士100#胶片,dD/dt=0.02,公式(5) 变为:

     G=2.3XtX0.02                                      (6)

  例如,求富士100#胶片D=2时的梯度G从表1已知,D=2t=81秒,代入公式(6):

         G=2.3X81X0.02=3.726=3.7

  这个计算数值,和表2数值一致。

 笔者注:当D大于3以后,D-t曲线可能稍偏离上斜直线,上面的研究,作为近似认识,还是有用的。

2 D--K特性曲线的缺点

2.1 D--K特性曲线形状怪异,让人弄不清是什么样子

GB/T19348.1-2003声称:D--K曲线近似于一个三次方的多项式。”那么,DK谁是谁的三次方呢?没有下文了。GB/T9582—2008/ISO7004:2002《摄影 工业射线胶片……》用公式(4) ,给出了KD的关系(K是D的三次方),现摘录如下:

      K=aD3+bD2+cd+d                          (7)

至于公式中的abcd是什么,怎么求,对不起,GB/T9582—2008不管了。这样的标准该怎么执行?D--K曲线的真面目是个什么样子?起码笔者不知所以。

2.2 某一黑度下的梯度(点斜率)无法计算

GB/T19348.1有下列叙述:

“在GB/T19348本部分范围内,GD--K曲线上,密度(D-Do) 处的斜率dD/dK计算而得,即

      G=dD/d(logK)=(K/loge)X(dD/dK)

式中:

K--密度(D-Do) 时需要的剂量(单位: 戈瑞);

Do--未曝光并已处理的胶片包括片基(灰雾度和片基密度) 的光学密度。

笔者认为,式中的K,是个已知的测量值,loge=0.4341/0.434=2.3

(K/ loge)=2.3K,那么,关键的dD/dK该怎么求呢?GB/T19348本部分却找不到了。

GB/T9582—2008给出了计算G的类似公式(3) ,并给出了计算dK/dD的公式(5) ,现摘录如下:

     dK/dD=3ad2+2bd+c                               (8)

至于式中的abcd是什么,怎么求,对不起,GB/T9582—2008又不管了。笔者认为: ISO给出公式,无法计算某一黑度下的梯度---点斜率。

2.3 D--K曲线表示的胶片特性令人怀疑

ISO引入吸收剂量K,要求用电离室式计量仪测量。众所周知,电离室式剂量仪允许的误差可以很大,有时可达±(20%--30%)。尽管GB/T9582—2008标准强调了仪器的“校准” ,但在其它条件不变时,吸收剂量K曝光时间t成正比(因为D与t近似成正比,而D与K并不近似成正比),这本身就说明: 对照射剂量的反映,剂量仪测量结果,不如胶片黑度变化准确!那么,为什么用剂量仪测量胶片感光特性?令人不可恩议。

3 结论

通过上述分析,我认为,在研究胶片特性曲线时,引入D--K曲线或D--logK曲线,是节外生枝的一个错误,把本来简单的问题,人为地复杂化了。建议建议我国的国标应该用D--t曲线和D--logt曲线,代替D—KD--logK胶片特性曲线。

 

参考文献:

1〕 美国无损检测学会编.美国无损检测手册.射线卷〔M. 上海: 世界图书出版公司,1992.

2〕日本无损检测学会编. 射线探伤BM. 李衍译. 北京: 机械工业出版社,1988


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发表评论 评论 (11 个评论)

回复 学无止境 2013-9-28 07:15
学习一下!!!
回复 德德 2013-9-29 07:36
好好好值得借鉴的好资料。好好的学习一下。
回复 德德 2013-9-29 07:36
好好好值得借鉴的好资料。好好的学习一下。
回复 德德 2013-9-29 07:38
梁老师你好。谢谢你的指教,
回复 超声波 2013-9-29 08:31
学习了,谢谢梁老师!
回复 梁金昆 2013-9-29 10:28
谢谢以上朋友的鼓励!也可能ISO的D-logK特性曲线自有它的道理,我们的一家之言,还值得讨论,希望越辨越明!
回复 红叶 2013-9-30 09:59
一家全为无损检测事业做奉献的啊
回复 梁金昆 2013-9-30 22:35
qingshaosun 2013-9-30 11:42
    D-logK特性曲线是不随射线的质(电压高低)和曝光时间而变化的,是唯一的。但D--t曲线肯定受电压的影响,不唯一。电压不同时,C不同。个人意见,请指教

    上面这位朋友:谢谢您参加讨论。胶片黑度D,肯是和管电压有关,见特压教材第60页图2-51,即D的变化,决定于胶片对不同能量的射线吸收---衰减,即光谱灵敏度; 至于剂量测量仪,也有能量响应问题,见特压教材第186页,即K值大小,决定于介质(一般为气体) 对不同能量的射线吸收---衰减; 而且,D和K因射线质的变化,不是呈正比例的或相关的关系,所以,D-logK特性曲线会随射线的质而不同的。因此,我认为:“D-logK特性曲线是不随射线的质(电压高低)而变化的,是唯一的” ,这种认识,是不对的。
    另外,GB/T9582—2008/ISO7004:2002规定了四种标准射线源,即四种不同质的射线源,我想,同一种胶片,对四种不同质的射线源,其D---K曲线也是不同的。如果相同,为什么要规定根据实用情况,选不同的源呢?
回复 梁金昆 2013-10-1 08:11
本文表1和表2的具体试验条件,见《射线探伤B》第21页图1.32上方空白处。现摘主要几点如下(富士100号胶片不赘述):(1)管电压:200KV; (2)管电流:4mA;(3) 增感屏:Pb,0.03,前后屏;(4) 试件: 钢板,16mm;(5) 焦距:600mm; 等等。用曝光时间t来表示D---t关系,上述固定条件,应一一注明; 否则,就不准了。尽管胶片可以在各种条件下使用,但比较胶片的性能,如G2,G4,梯嗓比等,应在线质,增感屏,试件,焦距等条件相同情况下。不然,无可比性。
    记得上世纪八十年代,有一段时间,有些专家朋友,喜欢研究所谓“特性曲线形状不变” 。我体会,特性曲线在坐标系(D---Logt)内,或前或后平行移动,但其形状不变,即G2,G4等梯度值不变,似乎是:D--t曲线近似直线性不变,但大直线斜率c变了,曝光时间t变了;然而,当D为定值时,D=c.t+Do中的c.t乘积不变,也为定值。qingshaosun先生说:管电压不同,c变了。说得不错。
回复 朱从斌 2013-10-8 19:01
赞同梁老的看法,看来需要进一步试验验证了。
回复 丁伟臣 2013-10-12 17:20
以上的探讨存在一个十分重要的基础,但这个基础不解决探讨以上论点没有任何意义,即曲线有效的前提条件-----暗室控制!!!

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