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DR技术的管电压和灵敏度关系

编辑:无损检测证书网 时间:2019-04-04

一、对DR来说,采用高能量射线透照比低能量透照能得到更高的灵敏度—颠覆了胶片照相的传统理论!

 

(1)胶片照相实践表明:管电压(KV)↑→材料衰减系数↓→照相对比度(ΔD)↓→底片灵敏度↓;

 

(2)教材和标准都规定:在保证射线能穿透工件的前提下,尽量使用较低的管电压——这几乎成为一条公理。

 

(3)现在这条公理遇到挑战——对DR技术不适用!请看下面德国材料研究院(BAM)提供的试验数据。

 

 

二、BAM试验数据:

 

 

(1)透照0.2英寸(5mm)的试件,采用三组曝光参数,分别是80KV-10mAmin、100 KV-5mAmin、150 KV-2mAmin,结论是:灵敏度相同,均为2T的孔(见表中红色方框)

 

(2)透照厚度0.15英寸(3.75mm)的试件,采用两组曝光参数,分别是100KV-1mAmin、150 KV-1mAmin,结论是:100KV的灵敏度为4T; 150KV的灵敏度为2T(见表中红色圆框)管电压高的灵敏度高。

 

(3)透照厚度0.05英寸(1.3mm),用很高的管电压(150KV),得到很高的灵敏度(1T)(见表中红色三角框)。注意:对厚度1.3mm的试件采用150KV透照,管电压高得不可思议!

 

 

三、为什么会这样?必须说出道理!

 

BAM的乌伟 艾沃特博士如是说:

(1)众所周知:射线强度与管电压平方成正比,所以管电压↑→射线强度↑。

(2)众所周知:信噪比与曝光量成正比,曝光量=射线强度×时间,如果时间不变,则信噪比与射线强度成正比,因此:管电压↑→射线强度↑→曝光量↑→信噪比↑→灵敏度↑;

(3)另一方面,管电压↑→对比度↓→灵敏度↓的关系依然存在;

(4)这就需要综合分析信噪比↑和对比度↓哪一个影响大:

对胶片系统,对比度↓的影响大于信噪比↑的影响,所以表现为:管电压↑→灵敏度↓;

对DR系统,信噪比↑的影响大于对比度↓的影响,所以表现为:管电压↑→灵敏度↑;

(5)DR系统具有与胶片不一样的特性,包括高对比度特性、高信噪比特性、以及曝光量-灰度关系特性,所以产生不一样的结果。

(6)结论:只要管电压提高带来的信噪比增益大于对比度下降带来的灵敏度损失,管电压提高就会带来灵敏度提高。

 

四、用公式说明问题

 

CNR:对比度噪声比;

Δw :小缺陷形成的厚度差;

SNRITotal :总信噪比,与曝光量等因素相关;

μeff:吸收系数,与材质、射线能量等因素相关。

注意等式右边,管电压提高时,SNRITotal增大和μeff减小同时发生,但只要两者乘积不变,灵敏度就不变;如果两者乘积增大,灵敏度就提高。

五、数字射线标准没有规定DR技术的管电压使用上限

(1)下图是胶片照相使用的“基于透照厚度的X射线管电压上限值管电压”,我们对它很熟悉。

(2)数字射线标准ISO17636.2引用了该图,同时指出:该图中管电压上限值是胶片照相试验得到的,CR参照使用是可行的。

(3)但是对DR,标准说:可以使用明显高于该图所规定的管电压,且能获得足够好的图像质量。前提是:DDAs必须是经过精确校准的。

(4)为防止理解偏差,面对面询问了德国材料研究院(BAM)乌伟 艾沃特(Uwe Ewert)博士:标准对DR有没有最高管电压限值?回答是:标准没有规定DR的最高管电压限值。但是再次强调:应用高管电压时,DDAs的精确校准非常重要。

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