Se75射線源的曝光時(shí)間計(jì)算和透照工藝分析

1、Se75射線源的曝光時(shí)間計(jì)算和透照工藝分析馮華平(廣州市鍋爐壓力容器監(jiān)察檢驗(yàn)所, 廣州 510050)摘要： 通過(guò)對(duì)Se75射線源的特性分析，參考曝光時(shí)間計(jì)算的表格法和公式法，研發(fā)出Se75源曝光時(shí)間的快速計(jì)算儀器；通過(guò)拍片工藝試驗(yàn)，提出獲取優(yōu)化的透照工藝參數(shù)的途徑。關(guān)鍵詞： Se75射線源 曝光時(shí)間計(jì)算 優(yōu)化透照工藝 EXPOSURE TIME CALCULATION AND TECHNICAL ANALYSIS OF SOURCE Se75Feng Huaping(Guangzhou Institute of Boiler and Pressure Vessel Supervision a

2、nd Inspection,Guangzhou 510050)Keywords: source Se75 , Exposure time calculation , Excellent exposure technical 近年來(lái)研制成功的第二代Se75射線源,從原來(lái)的單質(zhì)硒改進(jìn)成為熱穩(wěn)定性高、強(qiáng)度高的金屬硒化物；射源形狀從原來(lái)的圓柱形改進(jìn)成為準(zhǔn)球形，焦點(diǎn)尺寸比原來(lái)小23.5%，從而在幾何不清晰度相同的情況下能使射源更接近被照工件，提高照射量率50%；它的半衰期是118天，是Ir192的1.6倍；它的發(fā)射平均能量為206Kev，接近X射線的能量水平，適宜透照540mm厚度的鋼鐵工件特別是鍋爐受

3、熱面的小口徑鋼管工件，得到靈敏度和寬容度較高的透照影像。因?yàn)橛羞@些優(yōu)點(diǎn)，新一代Se75源推出市場(chǎng)以后就受到探傷工作者的重視和歡迎。1，2，3，4 由于Se75源在我國(guó)使用時(shí)間還不長(zhǎng)，探傷人員對(duì)它還有一個(gè)認(rèn)識(shí)過(guò)程。特別是目前未見到關(guān)于它的曝光時(shí)間的快速計(jì)算工具；另外，由于它的射線能量和輻射水平都較低，因此曝光時(shí)間比Ir192源要長(zhǎng)（經(jīng)試驗(yàn)，相同條件下，Se75曝光時(shí)間約為Ir192的1.83.0倍），有時(shí)還比X射線曝光時(shí)間要長(zhǎng)。如何根據(jù)它的性能特點(diǎn)選擇優(yōu)化的透照工藝參數(shù)，以求得透照質(zhì)量和工作效率的統(tǒng)一，是值得探討的問(wèn)題。 本文就這方面的內(nèi)容作分析探討。一Se75源對(duì)鋼鐵工件的曝光時(shí)間計(jì)算 根據(jù)文

4、獻(xiàn)3介紹，Se75源的透照厚度與曝光量的關(guān)系見表一所示。 Se75透照厚度與曝光量的對(duì)應(yīng)關(guān)系 表一透照厚度Se75曝光系數(shù)CiSec/M2黑度D=2.0黑度D=2.5mm膠片D4膠片D7膠片D4膠片D7844320.2818463.0170242.9129261.90947500.9719783.4775283.9731354.691050909.9321198.3780686.8033597.161154563.5422714.4686477.3836000.001258479.3524338.9992683.5238574.701362676.1826079.7099335.0541333

5、.531467174.2027944.90106463.9344289.681571995.0329943.50114104.4347457.241677161.8332085.03122293.2550851.351782699.4334379.73131069.7654488.211888634.4436838.55140476.1258385.161994995.3839473.22150557.5462560.8320101812.8342296.31161362.4667035.1421109119.5345321.32172942.8171829.4422116950.614856

6、2.66185354.2376966.6423125343.7052035.83198656.3782471.2424134339.1255757.40212913.1688369.5225143980.1159745.13228193.1094689.6526154313.0064018.06244569.62101461.7927165387.4368596.59262121.41108718.2628177256.6473502.57280932.83116493.7229189977.6578759.42301094.28124825.2730203611.5984392.243227

7、02.63133752.6831218223.9990427.91345861.72143318.5832233885.0796895.25370682.86153568.6333250670.08103825.13397285.30164551.7534268659.69111250.64425796.91176320.3835287940.33119207.20456354.67188930.6936308604.68127732.82489105.45202442.8837330752.02136868.18524206.62216921.4538354488.79146656.9056

8、1826.86232435.5239379929.05157145.70602146.96249059.15 由表一的數(shù)據(jù),經(jīng)數(shù)學(xué)整理,得到計(jì)算曝光時(shí)間的經(jīng)驗(yàn)公式(1)、（2）、（3）、（4）D=2.0： D7膠片： At=0.018F22TA/10 (1) D4膠片： At=0.042F22TA/10 (2)D=2.5： D7膠片： At=0.028F22TA/10 (3) D4膠片： At=0.067F22TA/10 (4) 公式中, A： 射源強(qiáng)度 （ Ci ） t： 曝光時(shí)間（ min ） F： 射源至膠片距離 （ cm ） TA： 工件實(shí)際透照厚度 （ mm ） 通過(guò)公式(1)(4)

9、，解決了Se75源的曝光時(shí)間計(jì)算問(wèn)題。但是，要求探傷人員在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)用上述的公式法或表格法計(jì)算，也是不現(xiàn)實(shí)的。很有必要研發(fā)出一種快速準(zhǔn)確的計(jì)算工具，解決現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的曝光時(shí)間計(jì)算問(wèn)題。 筆者利用可編程計(jì)算器（型號(hào) CASIO fx-4500pA ），在對(duì)計(jì)算公式整理編程以后，把它內(nèi)存于計(jì)算器之中。儀器使用時(shí)，首先調(diào)出要求計(jì)算的數(shù)學(xué)程序，然后通過(guò)人機(jī)對(duì)話，根據(jù)儀器的提問(wèn)，向儀器輸入有關(guān)探傷數(shù)據(jù)，如：膠片達(dá)到一定黑度所需的射線劑量倫琴數(shù)E；透照焦距F；工件穿透厚度D；射源已出廠時(shí)間T（天）；射源出廠時(shí)的活度居里數(shù)A等，儀器就能根據(jù)公式準(zhǔn)確迅速地計(jì)算出曝光時(shí)間（用時(shí)、分、秒顯示）。由于計(jì)算器有體積小、重量

10、輕、攜帶容易、計(jì)算速度快、計(jì)算結(jié)果數(shù)字顯示等優(yōu)點(diǎn)，故特別適合生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用，成為探傷人員手中一件方便實(shí)用的計(jì)算工具。二Se75源對(duì)工件透照的工藝試驗(yàn)和結(jié)果分析：通過(guò)對(duì)Se75源的曝光時(shí)間計(jì)算，發(fā)現(xiàn)其曝光時(shí)間普遍比Ir192和X射線的曝光時(shí)間長(zhǎng)，當(dāng)射源的活度居里數(shù)越低，或工件透照厚度越大，曝光時(shí)間的增加就更明顯。例如，用40居里的Se75源透照10mm厚的工件，透照焦距600mm，使用的是天津型膠片和0.1mm鉛箔增感屏，要求底片黑度為2.5，經(jīng)計(jì)算曝光時(shí)間約為5分鐘。這與Ir192曝光時(shí)間2分40秒相比，曝光時(shí)間約增加83%；與X射線曝光時(shí)間3分鐘相比，約增加67%。這樣，雖然Se75拍片質(zhì)量

11、比Ir192要好，也接近X射線的拍片效果，但是，由于曝光時(shí)間的明顯增加，就使拍片效率顯著降低，這樣對(duì)工作是不利的，也大大影響了探傷人員使用Se75源的積極性，這是很值得關(guān)注和解決的問(wèn)題。為了盡可能縮短Se75的曝光時(shí)間，筆者從影響曝光時(shí)間的一些因素進(jìn)行了拍片工藝試驗(yàn)和結(jié)果分析，以求得這些因素的影響效果。 1. 不同透照焦距對(duì)曝光時(shí)間的影響（表二） 表二底片編號(hào)工件規(guī)格透照方式前屏厚度(mm)透照焦距(mm)底片黑度曝光時(shí)間17610雙壁單影0.15702.62.710276107602.62.8213325183352.42.7710”4426184362.32.613從表二看出，隨著透照焦距

12、的增加，曝光時(shí)間也明顯增加，這也驗(yàn)證了曝光量與距離的平方成反比的理論。因此，要減小Se75的曝光時(shí)間，盡可能縮短透照焦距是一條重要的途徑。在制定透照工藝時(shí)，我們應(yīng)優(yōu)先選用單壁單影外照法或內(nèi)照（偏心內(nèi)照）法，以使射源能盡量靠近被照工件；此外，還應(yīng)根據(jù)有關(guān)探傷參數(shù)，首先確定透照的L1min數(shù)值，透照時(shí)盡可能選擇L1等于L1min或稍大于L1min，這樣既滿足標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)幾何不清晰度的要求，又確保選擇的L1最小，從而大大縮短曝光時(shí)間。2 不同底片黑度對(duì)曝光時(shí)間的影響（表三） 表三底片編號(hào)工件規(guī)格透照方式前屏厚度(mm)透照焦距(mm)底片黑度曝光時(shí)間51146雙壁單影0.11242.52.6176114

13、61243.43.626776105702.62.710876105703.03.114 從表三看出，底片黑度的增大，對(duì)曝光時(shí)間的增加也是相當(dāng)明顯的。因此，除非驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)有特別的規(guī)定，我們?cè)诟鶕?jù)底片黑度確定透照曝光量時(shí)，都應(yīng)該盡量選取標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的黑度下限值。如國(guó)標(biāo)規(guī)定射線拍片底片黑度值為1.83.5，那么，我們制定工藝時(shí)就盡量在黑度1.82.0的范圍內(nèi)確定底片曝光量。還有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，用雙片重迭觀察評(píng)定時(shí)，單一底片的黑度可降到1.3,我們也可以采用這一方法，用較低的底片黑度值來(lái)確定曝光量，從而減小曝光時(shí)間。3 不同厚度增感屏(前屏)對(duì)底片黑度的影響(表四)表四底片編號(hào)工件規(guī)格透照方式前屏厚度(mm)透

14、照焦距(mm)曝光時(shí)間底片黑度9515雙壁雙影0.03450733”2.73.010515雙壁雙影0.1450733”2.32.5從表四看出，在相同的曝光時(shí)間條件下，用0.03mm增感屏所拍的底片，比用0.1mm增感屏所拍的底片其黑度是增加了。換言之，要拍黑度相同的底片，用0.03mm的增感屏比用0.1mm的增感屏其曝光時(shí)間就可以縮短，因此，采用較薄的鉛薄增感屏也是減小曝光時(shí)間的途徑之一。過(guò)去，有些單位習(xí)慣地認(rèn)為，只要是射線拍片，就應(yīng)使用0.1mm厚度的鉛薄增感屏（前屏），其實(shí)這是認(rèn)識(shí)的誤區(qū)。由于Se75的能量已接近X射線的能量水平，按照標(biāo)準(zhǔn)要求，X射線能量在120250kv時(shí)，前屏厚度是0.

15、0250.125mm，因此Se75源的拍片采用0.03mm鉛薄前屏也是完全符合標(biāo)準(zhǔn)要求的。4 為了減小曝光時(shí)間，我們還可從使用的膠片類型來(lái)考慮。從公式(1)（4）的理論計(jì)算，我們看到，當(dāng)黑度=2.0時(shí)，D4膠片曝光時(shí)間是D7膠片的2.33倍；當(dāng)黑度=2.5時(shí)，D4膠片曝光時(shí)間是D7膠片的2.39倍。由此可見，使用感光速度快、粒度較粗的膠片，在相同透照條件下，其曝光時(shí)間較短。因此，如果沒有特別的規(guī)定，我們可考慮使用這一類膠片（如標(biāo)準(zhǔn)中的3型膠片），以縮短曝光時(shí)間。三結(jié)論1 Se75源射線能量較低，適宜透照較薄的工件，所拍底片質(zhì)量較好，半衰期較長(zhǎng)，貯存和防護(hù)容易，是值得推廣應(yīng)用的新一代射線源。2 由于Se75源線質(zhì)較軟，輻射水平較低，因此造成曝光時(shí)間較長(zhǎng)。當(dāng)射源居里數(shù)越低或透照工件厚度越大時(shí)，曝光時(shí)間的增加就越明顯。因此應(yīng)該盡可能選擇活度居里數(shù)較高的射源和較薄的工件透照；在選擇透照方式時(shí)，應(yīng)盡量采用單壁單影外照法或內(nèi)照法，盡量減小工件的穿透厚度和焦距，以減小曝光時(shí)間。3 在滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的情況下，盡量采用減小焦距，減低所要求的底片黑度，采用較薄的增感屏和感光速度較快的膠片等方法來(lái)減小透照曝光時(shí)間。4 筆者研發(fā)的Se75曝光時(shí)間計(jì)算儀器，實(shí)踐證明，具有快速