DETECTORII DE RADIATII-FILM RADIOGRAFIC

NOTIUNI GENERALE

Detectorul utilizat in radiografia industriala este filmul radiografic. Filmul radiografic modern este compus dintr-un suport din material transparent, flexibil, neimflamabil, peste care sunt depuse pe ambele parti ale sale cate trei straturi de substanta : primul, denumit substrat, asigura aderenta dintre suportul flexibil si stratul al doilea care este emulsia fotosensibila; ultimul strat este un strat protector care, ca si primul est e constituit dintr-o pelicula subtire de gelatina nesensibila fotochimica.

Imaginea radiografica este inregistrata pe ambele fete ale filmului de catre cele doua straturi de emulsie fotosensibila. De aceea, intensitatea actiunii fotochimice se dubleaza, deoarece creste doza de radiatii absorbita in emulsia fotosensibila. Ca urmare a efectelor fotochimice induse de fasciculul de radiatii penetrante la trecerea sa, straturile de emulsie fotosensibila se formeaza imaginea latenta care, prin prelucrare fotografica, da ca rezultat imaginea radiografica alb-negru.

Densitatea optica de innegrire sau, pe scurt, densitatea de innegrire, notata cu D, este una dintre optiunile de baza in sesiometria filmului radiografic, definita prin relatia:

D = log I₀/I (1)

Din punct de vedere fizic deci, densitatea de innegrire este proportionala cu masa de argint developat depus pe unitatea de suprafata a stratului fotosensibil. In sesiometrie se mai utilizeaza si alte marimi sesiometrice dintre care amintim:

1.Transparenta, notata r si definita prin raportul:

r = I₀/I (2)

Opacitatea, notata cu O definita prin raportul:

O = I₀/I = I/I (3)

astfel incat relatia densitatii optice de innegrire se poate scrie:

D = log O = log I/I = log r                                              (4)

Masurarea densitatii optice de innegrire se face cu aparate speciale, numite densiometre, iar pentru calculul logaritmilor zecimali se utilizeaza si tabelul de logaritmi.

1.1. RAPIDITATEA FILMULUI RADIOGRAFIC

Rapiditatea filmului radiografic exprima proprietatea emulsiei fotosensibile de a fi mai mult sau mai putin sensibila la actiunea radiatiilor.

Rapiditatea unei emulsii fotosensibile, notata cu R, se defineste prin inversul expunerii sau inversul dozei de expunere necesara pentru producerea de film a unei densitati optice de innegrire bine determinata.

Daca se exprima in functie de expunere, rapiditatea filmului va fi data de relatia:

R₀ = I/E (5)

unitatea de masura fiind (m/mAs) pentru radiatii x sau (m/Cis) pentru radiatii gamma.

Exprimata in functie de doza de expunere receptionata de emulsia fotosensibila in timpul expunerii, expresia rapiditatii filmului radiografic va fi data de:

1

R₀ = ----- (R^-1) (6)

B

iar unitatea de masura R^-1, pentru ambele tipuri de radiatii penetrante.

1. FACTORUL DE CONTRAST

Cel mai adesea, contrastele imaginii fotografice nu sunt identice cu cele ale obiectului. Fiecare contrast al imaginii corespunde insa totdeauna cu cel al expunerii in portiunea respectiva (cu intensitatea expunerii care cade pe emulsie in acea portiune) si care se numeste imagine de expunere sau imagine radianta.

Contrastul imaginii fotografice este egal cu contrastul imaginii radiante multiplicat cu un factor egal, inferior sau superior unitatii si care se numeste factor de contrast.

Factorul de contrast corespunzator la doua valori diferite ale expunerii este egal cu panta dreptei care uneste cele doua puncte ale curbei caracteristice, corespunzatoare pantei mai abrupte (tgα mai mare). Se poate spune ca o curba caracteristica avand panta mai abrupta reprezinta o emulsie contrast si invers.

1.3. GRADIENTUL

Panta intr-un punct dat al curbei se numeste gradient.

Gradientul mediu al unui segment al curbei reprezinta media tuturor gradientilor unui segment.

Gama. Gradientul maxim al unei curbe caracteristice se numeste gama si corespunde pe curba caracteristica partii liniare.

Gama este factorul de contrast pentru toate expunerile care corespund portiunii liniare ale curbei caracteristice.

Pentru curbele caracteristice care nu poseda portiune liniara gama reprezinta tot gradientul maxim.

Gama serveste intre altele ca masura a gradului de developare a unei emulsii date, intr-un revelator dat si adesea cu o tehnica de developare determinata.

Gama infinit. Se intelege prin gama infinit, cea mai mare valoare a coeficientului gama, care se poate obtine de la o emulsie data, expusa cu o anumita radiatie si developata intr-o tehnica si cu un revelator dat.

1.4. AMPLITUDINEA FILMULUI   

Prin amplitudinea unei serii de marimi exprimate logaritmic, cum ar fi densitatea de innegrire, expunerea etc., se intelege diferenta dintre cea mai mare valoare si cea mai mica. Daca aceasta serie de marimi este exprimata aritmetic atunci amplitudinea este raportul celei mai mari si celei mai mici dintre aceste marimi.

Daca este exprimata logaritmic, reprezinta diferenta intre cea mai mare si cea mai mica dintre valori. Exemplu, amplitudinea densitatii de innegrire a unei imagini fotografice este diferenta intre logaritmul celei mai mari si celei mai mici dintre aceste valori.

1.5. INTERVALUL DE LUMINOZITATE

Expunerea prezinta valori diferite pentru diferite portiuni ale aceluiasi film. Cu alte cuvinte, doza de radiatii care cade pe acest film nu este aceeasi peste tot. In cazul unei expuneri date, cea mai mica doza corespunde punctului A de pe abcisa, iar cea mai mare corespunde punctului B. Intervalul cuprins intre A si B este intervalul de luminozitate (de expunere).

Determinarea pe curba a expunerii deja efectuate.

Daca vrem sa determinam pe axa abciselor, locul unde se situeaza intervalul unei expuneri deja efectuate, se masoara densitatile extreme, rezultate a si b, se proiecteaza mai intai curba caracteristica in punctele a si b si apoi pe axa expunerii (a,b), obtinand intervalul de luminozitate.

Intervalul de luminozitate corecta corespunde unei portiuni a axei log E, cuprinsa intre proiectia pe acea axa a punctelor curbei caracteristice determinate de limitele de densitate de innegrire, care nu pot fi depasite in imaginea fotografica.

Intervalul de luminozitate corecta este intervalul ce corespunde proiectiei pe axa expunerii a partii rectilinii a unei curbe caracteristice.

Curbele caracteristice ale emulsiilor actuale de film au fost adesea o panta pronuntata, ceea ce corepunde unei densitati de innegrire relative ridicate.

Cel mai adesea, amplitudinea expunerii corecte (iluminarea corecta) a unei emulsii mai putin contrast este superioara unei emulsii contrast, amplitidinea expunerii corecte fiind diferenta intre cea mai mare si cea mai mica iluminare corecta.

2 TEHNICA RADIOGRAFIEI CU FILM

Principiul metodei radiografice consta in proiectarea unui fascicul de radiatii penetrante asupra obiectului examinat si inregistrarea pe film a modificarilor induse de structura macroscopica a obiectului in distributia de intensitate a radiatiilor fasciculului emergent.

In fapt, radiografia este o metoda nedistructiva de control a materialelor bazata pe urmatoarele proprietati ale radiatiilor X:

propagarea rectilinie

penetrarea substantei si atenuarea diferentiata a intensitatii fasciculului de radiatii in functie de structura sau omogenitatea interna a corpului cercetat.

ionizarea emulsiei fotosensibile a filmului realizand pe acesta efecte fotochimice

1 IMAGINEA RADIANTA

Dupa trecerea prin piesa fasciculul de radiatii se modifica in intensitate, dupa forma piesei si dupa defectele pe care le contine. Din aceasta cauza, imaginea fasciculului de radiatii, la iesirea din piesa, corespunde intr-un anumit fel cu imaginea in grosime a piesei respective. Prin urmare, fasciculul poseda acum o imagine radianta. In cazul in care ar fi vizibil, s-ar putea observa desigur imaginea radianta ca o variatie a intensitatii fasciculului.

In figura 1.2 se prezinta un mod intuitive de evidentiere a imaginii radiante. Din aceasta se vede ca zonele mai subtiri sau cu defecte ale piesei creeaza o imagine radianta mai intensa si produc pe film innegriri mai mari. Cu zonele mai groase, sau care contin incluziuni metalice, lucrurile se petrec invers. Dupa cum se vede, imaginea radianta este convertita in imagine optica pe film si in acest fel poate fi interpretata; imaginea radianta (imaginea de expunere), folosita si la studiul filmului radiografic, reproduce destul de fidel imaginea latenta din film. In filmul radiografic imaginea latenta trece in imagine vizibila dupa prelucrarea filmului si se interpreteaza in functie de diferitele densitati de innegrire pe care le poseda.

Imaginea radianta poate fi transformata in imagine optica sau inregistrari interpretabile, cu ajutorul detectoarelor adecvate.

Functionarea detectoarelor se bazeaza pe efecte ale radiatiilor penetrante, cum ar fi efectul fotochimic, efectul de fluorescenta, efectul ionizant.

In functie de functionarea detectoarelor bazate pe aceste efecte, metodele radiografice pot fi clasificate dupa cum urmeaza:

metode radiografice propiu-zise, se obtin imagini stabile pe radiofilme

metode fuoroscopice, se obtin imagini instantanee "in  scopie"

metode xeroradiografice, bazate pe efectul ionizat al radiatiilor.

In continuare vom analiza metoda radiografica bazata pe utilizarea radiofilmelor ca detectoare ale efectului fotochimic al radiatiilor penetrante.

Cu ajutorul radiofilmelor, imaginea radianta este transformata in imagine latenta, invizibila, rezultat al modificarilor chimice produse in emulsiile sensibile ale filmului, prin actiunea radiatiilor ce poarta cu ele imaginea radianta.

Pentru ca imaginea latenta sa devina vizibila, radiofilmul este supus unor tratari chimice. Dupa tratare se obtine o inregistrare vizibila, radiofilmul, purtator al imaginii vizibile se numeste radiografie si se examineaza vizual prin transparenta, avand grija ca in spatele radiografiei sa se afle o sursa de lumina suficient de intensa. Se constata ca unele portiuni permit trecerea unei mai mari cantitati de lumina iar altele lasa sa treaca o cantitate mai mica. Despre primele se spune ca reprezinta o innegrire mica iar ultimele sunt caracterizate de o innegrire mai mare.

Innegrirea sau densitatea optica de innegrire este o notiune esentiala in tehnica radiografiei.

3. PRINCIPIUL METODEI RADIOGRAFICE

Obiectul radiografiei este determinarea structurii macroscopice interne a materialelor cu ajutorul radiatiilor nucleare, datele rezultate fiind inregistrate pe un film.

Prin radiografie se intelege iradierea materialului cu un fascicul de radiatii si inregistrarea pe film la iesirea din material a modificarilor suferite pe fascicul. Astfel pe film, apare imaginea interna a filmului controlat, avand la baza atenuarea neuniforma a radiatiilor care l-au strabatut in functie de neomogenitatea macroscopica a acestuia. Din analiza filmului obtinut dupa iradiere se constata ca acesta prezinta zone mai deschise la culoare si zone mai inchise (mai innegrite). In practica, zonele de pe film mai deschise la culoare sunt mult mai extinse decat celelalte. Aceasta diferenta de imagine se explica prin aceea ca, trecand prin diferite portiuni ale piesei controlate, radiatia pierde din intensitate in masura diferita, in functie de grosimea si densitatea materialului traversat. Ca urmare, actiunea radiatiei asupra filmului nu este aceeasi. Portiunile mai deschise sunt corespunzatoare zonelor fara defecte, in timp ce portiunile mai innegrite se datoresc trecerii radiatiilor prin zone cu defecte.

Cu cat va fi mai mare intensitatea radiatiilor care ajung pe film dupa trecerea prin material, cu atat innegrirea filmului va fi mai mare.