基于胶片特性曲线的曝光曲线制作新方法

摘要：本文基于制作曝光曲线的目的意义，探讨利用胶片特性曲线的曝光曲线制作新方法，并将其制作原理与传统曝光曲线制作原理作对比，突出其优越性。

关键词：胶片特性曲线 曝光曲线 制作原理

1 制作曝光曲线的目的意义

曝光曲线是射线检测中选择曝光参数用的曲线，对于不同厚度的工件，为了快速、准确的选择其曝光量，常采用这种曲线。

由于曝光曲线制作流程繁琐，仅能应用在某些特定环境中，并且在应用过程中须定时校验、修正曲线，有时甚至需要重新制作，这极大的影响了曝光曲线的实际应用效果。业界亟需研究一种新方法，仅需通过计算机的辅助设计和胶片特性曲线制作曝光曲线，也就是说仅需透照少量的阶梯试块就能制作一台x射线机的曝光曲线。

在x射线探伤中，可能影响x射线底片质量的因素非常多，其中一项最关键的因素就是对曝光工艺参数的把握。具体来讲，影响曝光程度的曝光工艺参数除了有焦距、电流和电压以外，曝光时间也是一重要因素。这些曝光参数会在焦点老化的过程中逐渐调整。因此在探伤工作中透照某一工件的厚度时，大多数新手要自行照出高质量的底片往往需要投入大量的时间和精力。即使是透照能手，要使用一台新机器照出高质量的底片，也必须花费一定的时间来调整透照参数。因此，当前有一个问题亟待解决，就是以何种形式制作曝光曲线才能具有速度快、精度高、节约材料等特点。过去制作曝光曲线的方法也有几种，例如文献中提出透照阶梯试块的制作方法和直接描点的方法。这两种方法是虽然绘制出的曲线准确但是操作起来十分繁琐。而现在通过长时间的研究和发展，新方法的也出现的很多，如《利用胶片特性曲线制作曝光曲线的新方法及其应用》，是利用胶片特性曲线制作曝光曲线的制作方法，通过实验和比较，该方法与传统方法相比具有速度快、精度高、节约材料等特点，制作起来相对简单，而且满足要求。在实际操作中比较实用，虽然现在这种新方法并没有得到很多人的认识，我想过不了多久，通过它的速度快、精度高、节约材料等特点优势，这种新方法一定会得到普及的。

2 利用胶片特性曲线制作曝光曲线的过程

在以下制作曝光曲线的过程中会利用到胶片特性曲线。在这里具体介绍一下射线胶片的特性。

2.1 X射线胶片的特性

射线胶片的大部分感光特性可定量表示在胶片特性曲线上，如感光度（S）、灰雾度（D0）、梯度（G）、宽容度（L）、最大密度（Dmax）。

胶片特性曲线是表示曝光量与底片黑度之间关系的曲线，在半对数坐标纸上，以对数轴为横坐标轴表示曝光量，以普通坐标轴为纵坐标轴，表示底片的黑度，通过实验找出曝光量与底片黑度之间的关系，绘制在坐标纸上，即可画出胶片的感光特性曲线。

胶片经过曝光和暗室处理后称为底片，对射线照相则常称为射线照片。底片上各处的金属银密度不同，所以各处透光的程度也不同。底片的光学密度即是底片不透明程度，它表示了金属银使底片变黑的程度，所以光学密度通常简单地称为黑度。如图1所示，设入射到底片黑度。

2.2 制作原理

拟合曝光曲线时所用数据可通过胶片特性曲线获取。通过胶片特性曲线可获知曝光量和底片黑度之间的关系。也就是说在特定条件（管电压等不变）下，我们可以根据胶片特性曲线上底片黑度的变化情况获取与之对应的曝光量的变化值。在特定的管电压（kV）、曝光量（E0）下透照一阶梯试块，通过暗室处理能够获得一组透照厚度与相对应的黑度之间的关系数据T1、T2……Ti、所对应的黑度D1、D2……DI，即：

T1、T2……Ti

D1、D2……Di

然后选择较合适的若干对数据并设基准黑度为D0（所要制作曝光曲线的黑度），利用胶片特性曲线的特点，则各相应厚度值T在管电压（kV）下要达到基准黑度D0所需要的曝光量，首先在胶片特性曲线上查出D0所对应的曝光量H0，从得到的厚度与黑度的关系数据中取黑度D1在胶片特性曲线上查出D1所对应的曝光量H1所需的曝光量为：

H0――为胶片特性曲线上黑度为D0上所对应的曝光量值

H1――为胶片特性曲线上黑度为D0上所对应的曝光量值

这样就得到一组在一定管电压（kV）、一定黑度（D0）下的厚度-曝光量关系数据。选择其它管电压（kV）、曝光量（E0）分别对阶梯试块进行透照，同样可以得到一组在管电压为kV、黑度为D0下的厚度-曝光量关系数据。将得到的数据进行最小二乘法的直线拟合，如果对于每条曲线当透照厚度超过适当的值之后，曲线呈现为直线。就可以得到在管电压（kV）下的数学模型公式：

kV1：T=f1（lgE）（2.2）

根据曝光量-厚度曝光曲线的拟合得到函数关系：

取E1、E2、E3、E4、E5、E6、E7、E8，分别代人上述公式

Ej：T=fj（kV）

又可以得到在一定曝光量（E）、一定黑度（D0）下的8组管电压一厚度关系数据。再用最小二乘法的直线拟合，也可以得到在曝光量（Ei ）下的相应的数学模型公式：

Ej：T=fj（kV）（2.3）

3 分析与结论

按照传统的曝光曲线的制作方法，E-T或V-T曝光曲线均需用直线拟合。这表明透照厚度大于一定数值，吸收系数就变成定值，而且要假设连续宽束X射线穿透试件时被材料滤去的波长较长的射线量恰好等于因厚度而增加的康瞢顿散射线量，这在理论上似难圆其说。通过实验和比较，传统不仅制作起来十分繁琐，而且还要整理大量的数据。在实际应用当中带来很多不便。利用胶片特性曲线制作曝光曲线的方法与传统方法相比具有速度快、精度高、节约材料等特点制作起来相对简单，而且满足要求。在利用胶片特性曲线制作曝光曲线的实际制作过程当中，常常会出现透照阶梯试块时得到的数据不够准确，最后导致在拟合过程中出现线与线交叉，在制作V-T曝光曲线过程中，本应该用拉格朗插值的方法进行曲线拟合，但是由于数据有所偏差，绘制起来比较困难，所以我选择用最小二乘法进行直线拟合，用直线拟合也能够满足实际工作中的需要。最后得到的曝光曲线无论改变其焦距、黑度、材料、胶片类型都会制作出相应的新的曝光曲线来。

当然本次实验也存在一些不足，没有用制作出来的曝光曲线对实际工件进行探伤，以检查曝光曲线的准确性。另外对于lgE-T的关系曲线在厚度较小时由于实验数据的不足偏差没有进行曲线拟合，同时V-T曲线也是用直线来拟合。利用本次实验的理论和方法，如果能够编制出一套软件系统，只需要输入你所需要的参数就能够绘制出你想得到的曝光曲线来。这样会更方便的用于实际工作当中提高工作效率。

参考文献：

[1]汤富领，陈琼.曝光曲线计算法及曝光量估算[J].无损检测，2004（12）.

[2]杜传国.X射线曝光曲线的制作方法[J].山东电力高等专科学校学报，2001（01）.

[3]李衍.射线曝光曲线多用法（续）[J].无损探伤，2001（03）.