Величина экспозиции рентгеновского снимка. Чувствительность рентгеновской пленки

Добавил пользователь Владимир З.
Обновлено: 21.12.2024

1. Размер фокусного пятна источника излучения - геометрическая разрешающая способность.

2. Движение объекта исследования в процессе съемки - динамическая разрешающая способность.

3. Прохождение излучения через объект съемки - морфологическая разрешающая способность.

4. Фильтрация фотонов рентгеновского излучения по направлению движения при помощи растра.

5. Зернистость экранов и пленки - разрешающая способность экранов и пленки для аналоговой рентгенографии.

6. Размер пикселя на экране монитора.

7. Разрешающая способность глаза рентгенлаборанта и врача – биологическая разрешающая способность. В норме – 4 пары линий на 1 мм.

8. Разрешающая способность принтера для печати рентгенограмм. Хороший принтер может напечатать с разрешающей способностью 6 пар линий на 1 мм. Изображение на специальной пленке практически неотличимо от изображения на рентгенограмме.

При выборе технических параметров съемки необходимо учитывать свойства одновременно применяемых с рентгеновской пленкой усиливающих экранов. Их в основном четыре типа, которые приспособлены к главным видам применения медицинской рентгеновской диагностики.

Наиболее распространенным люминофором, вызывающим рентгенолюминесценцию, являются кальция вольфромат, который отличается мелкозернистостью и низкой потребностью в энергии, в пределах 40—150 кВ. Экраны серий RE и GG основаны на новых люминофорах, активированных редкоземельными элементами — бромидом окиси лантана и сульфитом окиси гадолиния. Они обеспечивают чрезвычайно высокую эффективность адсорбции и преобразования рентгеновских лучей. Очень хороший коэффициент полезного действия люминофора редких земель способствует высокой светочувствительности экранов и обеспечивает хорошее качество изображения. Существуют и специальные экраны — Gradual, которые могут выравнивать имеющиеся различия в толщине и (или) плотности объекта съемки, например позвоночника.

Решение вопросов, связанных с повышением качества изображения, всегда обусловлено высокими требованиями к разрешающей способности и зернистости рентгеновских экранов. При выборе усиливающих экранов нужно руководствоваться принципом компромисса, вытекающим из того обстоятельства, что при достаточной чувствительности систем визуализации улучшение одних характеристик этих систем влечет за собой ухудшение других. Так, применение высокочувствительных усиливающих экранов с высокой рентгенолюминесценцией позволяет уменьшить экспозицию, но в то же время вызывает увеличение нерезкости изображения и возрастания квантовой зернистости, обусловленных неравномерным пространственным распределением фотонов.

Резкость - это степень отчетливости границы между объектами с разной величиной экспозиции (например, между костью и мышцей с соотношением фотонов на детекторе 1:5).

В этой ситуации выбор оптимального приемника излучения определяется характером объекта и конкретными задачами исследования. Комбинация экран/пленка определяется целью и задачей рентгенографии.

При съемках желудочно-кишечного тракта (ЖКТ), сердца, крупных сосудов, поясничного отдела позвоночника, мочеполовых и других органов зернистость не снижает информативности, поэтому можно применять экраны высокой чувствительности. В тех случаях, когда необходимо выявить тонкую структуру, следует пользоваться менее чувствительными комбинациями экранов с пленкой.

По Международной классификации, к стандартным экранам (класс чувствительности 100) относятся ЭУ-И2, Perlux-GGl, CAWO-Universal и другие, которые имеют среднее усиление и высокую разрешающую способность. Их рекомендуется применять при рентгенографии костей и легких. Высокой разрешающей способностью с воспроизведением микродеталей обладают экраны типа Feinstructur, RE-1 и GG-1 с чувствительностью 50 (по DIN 6867). Они применяются для маммографии и съемки мелких костей. В общей рентгенодиагностике, включая технику жесткого излучения (например, рентгенография легких, почек, желчного пузыря желудка, черепа, позвоночного столба и других органов), используются экраны ЭУ-ВЗА, RE-2, GG-2, Transuniversal-Perlux, Exstrarapid PeZ и другие с чувствительностью 150 и 200. Здесь также имеет место высокая разрешающая способность экранов. Большая рентгенолюминесценция свойственна экранам типа RE-4, GG-4 и других с чувствительностью 400. Они рекомендуются для съемок движущихся органов (ЖКТ, сердце, мочеполовая система и др.). Высокое усиление (500) имеет экран СС-5. Он находит применение в педиатрии и для рентгенографии позвоночника. Очень высокое усиление дает экран RE-7, чувствительность которого 700. Его используют в ангиографии, при съемках позвоночника, мочеполовых и других органов.

Снимки без отсеивающего растра используют при исследовании объекта, размер которого по ходу пучка лучей меньше 15 см, т. е. при съемке конечностей у взрослых и большинства органов у детей.

Геометрические параметры съемки.

1. Размер фокусного пятна (фокуса) излучателя. Параметр меняется в основном в стационарных рентгенаппаратах. Использование маленького фокусного пятна требуется при рентгенографии мелких объектов (палец) или при необходимости очень тщательной проработки объекта съемки (маммография).

2. Расстояние фокус-пленка. В России обычно делают рентгенограммы с расстояния 1 метр. В Южной Корее – 75 см. В Германии – 105 см. В США легкие снимают с расстояния 160 см. Режим рассчитывается, исходя из расстояния. Постоянно менять фокусное расстояние неудобно.

3. Размер поля облучения - диафрагмирование.

4. Микрофокус размером 0,3x0,3 мм используют в основном при съемке с увеличением и маммографии. Большой фокус размером 2x2 мм применяют при телеснимках и съемке неструктурированных объектов (контуры сердца, плода и т.п.). В большинстве остальных случаев используют средний фокус 1-2x1-2 мм.

Геометрические способы улучшения рентгеновской картинки.

1. Чем ближе объект съемки к детектору - тем лучше.

2. Центральный луч должен быть перпендикулярным плоскости детектора.

Установка электрических режимов съемки.

1.Напряжение (кВ). Увеличение киловольт приводит к уменьшению длины волны рентгеновского излучения и увеличению проникающей способности.

2.Сила анодного тока (мА). Увеличение миллиампер приводит к увеличению количества электронов, испускаемых катодом, и увеличению количества рентгеновских фотонов. Это происходит из-за возрастания температуры вольфрамовой спирали рентгеновской трубки.

3. Выдержка, время работы (секунды). В современных аппаратах вместо раздельного выбора анодного тока и времени выдержки в секундах предусмотрен выбор количества электричества (мАс).

В детекторе рентгеновского излучения может быть система автоматического контроля экспозиции. Рентгенлаборанту достаточно правильно выбрать режим кВ для "пробития" объекта интереса, а автоматика сама выставит необходимый режим мАс и отключит экспозицию в нужный момент.

Абсорбция рентгеновского излучения.

Чтобы на рентгенограмме возникло изображение, рентгеновские лучи должны достигнуть пленки и вызвать ее почернение. Участки пленки, на которые попадет меньше фотонов, дадут более светлый оттенок. Места, куда попадет больше фотонов, будут более темными.

Рентгеновский пучок, выходящий из трубки, имеет равномерную плотность по всей плоскости сечения. При прохождении через объект каждая единица его площади пропустит разное количество фотонов и снимок будет различной плотности.

Чем плотнее объект рентгенографии, тем больше шансов, что фотон будет поглощен объектом.

Чем больше порядковый номер атома в периодической системе Менделеева и чем больше таких атомов в объекте, тем больше фотонов задерживает объект. Так в рентгене лучше всего видны кости (атомарный вес кальция 20) по сравнению с мышцами (в основном состоят из воды, атомарный вес кислорода 16 и водорода 1).

Основной смысл подбора режимов съемки (кВ, мАс, фокусное расстояние, коллимация) и остальное - максимально усилить разницу в плотности тканей организма и отразить это на рентгенограмме.

Увеличение кВ снижает контрастность объекта, разницу между градациями серого цвета.

Контраст рентгенограммы определяется количеством фотонов, которые дошли до детектора. Чем больше разница в количестве фотонов соседних частей снимка, тем выше контрастность. Большое количество фотонов определяет плотность снимка. Чем больше фотонов дошло до детектора, тем более плотный снимок в этой области.

Контраст объекта - это соотношение количества фотонов после прохождения рентгеном снимаемого объекта.

Контрастность снимка означает разницу в восприятии светлых и темных участков. Чем больше они отличаются, тем больше контрастность.

Например, при рентгенограмме кости и окружающих мягких тканей через костную ткань проходит в 5 раз меньше фотонов. Значит, контраст равен 1 к 5.

При прохождении рентгеном через тело атомы организма сами начинают быть источником вторичного излучения. Это происходит из-за схода с орбит атомов электронов под влиянием рентгена. В результате образуется излучение с большей длиной волны, которое распространяется во всех направлениях. На короткое время объект рентгенографии сам становится рентгеновским излучателем. Вторичное изучение достигает детектора и равномерно фиксируется на нем. Происходит снижение контрастности.

Например, плотность фотонов после прохождения мягких тканей в 5 раз выше, чем при прохождении кости. Соотношение 5 к 1. Изображение должно быть высококонтрастным. Однако вторичное излучение, допустим, прибавляет к общей картинке 50 единиц и получается изображение с контрастностью 55 к 51. При этом различить анатомические объекты будет сложно из-за того, что их плотность на детекторе будет почти одинаковой.

Что увеличивает количество рассеянного излучения?

1. Высокие киловольты (кВ) на режиме более 60 кВ.

2. Облучаемый объём тела.

3. Площадь облучения.

4. Плотность облучаемого объекта.

Что снижает влияние рассеянного излучения?

1. Максимально возможное ограничение площади снимка при помощи диафрагмы.

2. Использование рентгеновского растра, который фильтрует рентгеновские лучи по их направлению: прямые лучи пропускает, косые лучи задерживает.

Принцип работы усиливающего экрана.

При поглощении кристаллом люминофора рентгеновского фотона происходит вспышка с выделением множества световых фотонов. Яркость вспышки определяется энергией рентгеновского фотона: чем короче длина волны, тем ярче вспышка. Поэтому места, где рентгеновский фотон не встретил помехи, вызывают интенсивное почернение рентгеновской пленки. Там, где рентген встретил препятствия, визуализируются на пленке светлыми участками. Различные градации серого на рентгенограмме означают разный процент прохождения рентгена через зону интереса в зависимости от плотности и толщины.

Как образуется скрытое изображения на рентгенпленке.

Скрытое изображение образуется в результате воздействия эмиттируемого усиливающим экраном света на кристаллы галоидного серебра пленки. Когда световой фотон из усиливающего экрана поглощается зерном эмульсии, его энергия выбивает электрон из атома галоида в молекуле галоидного серебра. Этот процесс называется восстановлением.

При рассматривании пол микроскопом видно, что эмульсия состоит из бесчисленного количества мелких микрокристаллов или зерен галоидного серебра, взвешенных в желатине. В рентгеновских эмульсиях обычно используют бромид серебра с небольшой добавкой йодистого серебра.

Когда микрокристаллы светочувствительной эмульсии поглощают энергию рентгеновского излучения или света, в них происходит физический процесс, называемый формированием скрытого изображения. "Скрытым" оно называется, поскольку не может быть обнаружено обычными физическими методами. Но после того, как экспонированную пленку подвергнут химическому процессу восстановления в растворе проявителя, в микрокристаллах галоидного серебра образуются мельчайшие частички черного металлического серебра, тогда как в неэкспонированных участках пленки никаких изменений не произойдет. Неэкспонированное серебро удаляется из эмульсии в процессе фиксирования.

После промывания и высушивания рентгенограммы снимок можно рассмотреть на негатоскопе.

После проявления пленки каждое зерно металлического серебра поглощает какое-то количество света, исходящего из негатоскопа, что создает на снимке участки различной оптической плотности от светло-серого до черного. Те же участки, откуда неэкспонированное серебро было удалено при воздействии фиксажа, выглядит на снимке прозрачным.

Компания МосРентген Центр может провести изучение проблем с получением рентгеновского изображения на имеющемся оборудовании.

При аналоговой рентгенографии изучается весь технологический процесс - работоспособность рентгеновского аппарата, свойства пленки, усиливающих экранов кассеты, проявителя и закрепителя, спектр красного фонаря. В итоге можно понять, что мешает получить качественную рентгенограмму.

При цифровой рентгенографии проблемы в основном связаны с неправильными режимами съемки и с необходимостью применения растра для толстых объектов.

Величина экспозиции рентгеновского снимка. Чувствительность рентгеновской пленки

Больные, которым производятся рентгенографические исследования, не все одного возраста. Технические условия рентгенографии принято вырабатывать для взрослых людей средней упитанности в возрасте от 18 до 50 лет (не учитывая специфики работы в рентгеновских кабинетах детских лечебных учреждений). Для больных других возрастов в экспозицию вводятся поправочные коэффициенты, на которые следует умножать величину исходной экспозиции.

Наличие гипсовой повязки также влияет на величину экспозиции. При рентгенографии объекта в гипсовой повязке надо повышать напряжение на рентгеновской трубке на 10—15 кв или увеличивать экспозицию в три раза (первое предпочтительнее)

Выбор экспозиции также зависит от фотографических свойств рентгеновской пленки. Полная характеристика фотографических свойств в тему данной монографии не входит, поэтому ниже дается краткая характеристика отечественных рентгеновских пленок, применяемых в медицинской практике.
1. Тип РМ-1 — рентгеновская медицинская, экранная, средней чувствительности (не ниже 250 обратных рентген), коэффициент контрастности 2,7—3,0.
2. Тип РМ-2 — рентгеновская медицинская, экранная, высокой чувствительности (не ниже 350 обр. р.), коэффициент контрастности 3,0. Должна заменить тип РМ-1.

3. Тип РМ-4 — рентгеновская медицинская, безэкранная, средней чувствительности (без экранов 50 обр. р.), коэффициент контрастности 3,0. Идентичная технической пленке типа РТ-1.
4. Тип РМ-6 — рентгеновская медицинская, экранная (только в комбинации с экранами типа УС), сенсибилизированная — изохроматическая (проявление в темноте!), особовысокочувствительная (не ниже 1000 обр. р.), коэффициент контрастности 2,5.

Плотность фотографической вуали у всех типов пленок при выпуске не превышает 0,2, к концу срока хранения — не более 0,3.
Фабрика гарантирует указанные ею фотографические свойства в течение 12 месяцев при условии правильного хранения и проявления пленки в условиях, указанных на этикетке. При несоблюдении этих условий величины чувствительности, коэффициента контрастности и вуали меняются. При хранении пленок в нормальных условиях допускается понижение чувствительности и коэффициента контрастности примерно на 20%.

Выбор экспозиции зависит от чувствительности рентгеновской пленки. Чувствительность — свойство светочувствительного слоя фотографического материала в большей или меньшей степени химически изменяться под действием лучистой энергии (света, рентгеновского излучения), в результате чего образуется скрытое изображение, превращаемое проявлением в видимое. Численно величина чувствительности рентгеновской пленки определяется графически с помощью сенситометрического бланка и выражается в «обратных рентгенах».

Чем выше чувствительность, тем меньшая доза рентгеновского излучения вызывает почернение рентгеновской пленки, и, наоборот, чем меньше чувствительность, тем большая доза излучения вызывает почернение рентгеновской пленки. Следовательно, чувствительность рентгеновской пленки обратно пропорциональна дозе рентгеновского излучения, создающего на данном эмульсионном слое в результате проявления (или иной химико-фотографической обработки) заданный фотографический эффект.

Информация на сайте подлежит консультации лечащим врачом и не заменяет очной консультации с ним.
См. подробнее в пользовательском соглашении.

Радиографическая плёнка – самый распространённый тип детекторов для рентгенограмм

Промышленная радиографическая плёнка фиксирует теневое изображение объекта, которое формируется по мере проникновения ионизирующего излучения. Это один из главных расходных материалов для радиационной дефектоскопии. От его качеств зависит чёткость, контрастность, оптическая плотность снимков. После экспонирования, проявки и сушки рентген-плёнку просматривают (выполняют расшифровку) при помощи негатоскопа. На рентгенограмме, подсвеченной мощными лампами, относительно легко разглядеть скрытые дефекты, определить их местоположение, размеры, форму. В зависимости от природы и площади несплошностей принимается решение о допуске либо отбраковке. Наличие наглядного снимка существенно упрощает последующий ремонт.

подложки (основания) – очень гибкой пластмассы (ацетата целлюлозы) толщиной всего 100–200 мкм;
светочувствительных эмульсионных слоёв, состоящих из кристаллов AgBr (бромида серебра и галогенида серебра), которые равномерно нанесены на основание с двух сторон. Размер частиц – в пределах 1–3 мкм, толщина слоёв – около 10–30 мкм;
подслоя – специального клея (субстракта) для улучшенного соединения подложки с эмульсионными слоями (толщина подслоя – примерно от 10 до 30 мкм);
защитного слоя толщиной до 1 мкм на основе желатина, предназначение которого – уберечь эмульсионные слои от механических повреждений.

Если немного углубиться в физику вопроса, то изображение на радиографической плёнке формируется в процессе рентгеновского контроля следующим образом:

1) плёнку режут под необходимый размер и «заряжают» в специальную кассету. Это гибкий (либо, реже, жёсткий) резиновый или пластиковый «чехол» («футляр» или «конверт», если можно так выразиться), который выполняет две функции. Первая – защита плёнок от света, царапин, порезов, надрывов и пр. Вторая – обеспечение плотного прилегания к поверхности объекта. Вместе с плёнкой в кассеты помещают усиливающие экраны и маркировочные знаки (литеры и цифры для обозначения и разметки сварного соединения). Последние, правда, могут крепиться непосредственно на объект;

3) под его действием в эмульсионном слое (из галогенидов) высвобождаются электроны, нейтрализующие положительные ионы в кристаллах серебра;

4) в результате фотохимической реакции образуются нейтральные атомы серебра (так называемые скрытые центры изображения);

5) уже на этапе проявки вокруг этих центров восстанавливаются ионы облучённых кристаллов в нейтральные атомы серебра;

6) на стадии фиксирования растворяются непроявленные кристаллы (содержащие менее 4-х атомов), после чего на плёнке остаётся металлическое серебро (чем его больше, тем выше непрозрачность).

Радиографическая плёнка поставляется в герметичной светонепроницаемой упаковке и имеет свой срок годности. Наибольшее распространение в российском неразрушающем контроле получили материалы AGFA Structurix, Kodak Carestream Industrex, Fujifilm, «ТАСМА». На одном из предприятий в Казани также выпускают отечественную плёнку из полуфабрикатов AGFA Structurix (серии Р5, Р7, Р8Ф). Менее распространена продукция чешской фирмы FOMADUX.

Типы рентгеновских плёнок

C1. Это предельно мелкозернистые радиографические плёнки с низкой чувствительностью к ионизирующему излучению. Обеспечивают максимально высокую чувствительность контроля. Позволяют получить детализированные снимки, на которых легче всего разглядеть мельчайшие дефекты. Это довольно специфичный «сорт» радиографических плёнок, не самый распространённый. Пример – AGFA D2.
C2. Особо малый размер зерна способствует получению качественных снимков при экспонировании объектов сложной конфигурации, в широком диапазоне толщин, с разными атомными числами. Рентген-плёнки класса C2 предназначены для радиационного контроля литья, паяных и биметаллических соединений, а также для просвечивания неметаллов (углепластиков, керамики и так далее). Примеры – AGFA D3, M100 (Kodak Carestream Industrex), R3 (Fomadux).
C3. Хороший вариант для сварных и паяных соединений, разнотолщинных и литых изделий из металлов с малыми и средними атомными числами (толщиной около 15 мм). Радиографическая плёнка класса C4 отлично подходит для ответственных объектов, когда для выявления мелких несплошностей требуется высокая чувствительность. Как известно, в ГОСТ ISO 17636-1-2017 способы РК делятся на два класса: А (основные) и В (улучшенные). Так вот: плёнка класса С3 рекомендуется как раз для работы по более жёстким стандартам качества. Данные материалы широко применяются для просвечивания парогенераторов, сосудов, паропроводов, турбинных лопаток и т.п. Примеры – AGFA D4, Kodak MX125, IX50 (Fujifilm), РТ-4Т («Тасма»), R4 (Fomadux).
С4. Рентген-плёнки этого класса рассчитаны на контроль сложных профилей, при одновременной зарядке кассет другими плёнками разной чувствительности. Чаще всего такие технологии практикуются в авиации и атомной энергетике. Плёнки класса С4 могут применяться как со свинцовыми экранами, так и без оных. Примеры – AGFA D5, T200 (Kodak Carestream Industrex), IX80 (Fujifilm), R5 (Fomadux), Р5 («АСК-РЕНТГЕН-Идель»).
С5. Это высококонтрастные мелкозернистые плёнки для толстостенных объектов высокой плотности. Радиографические плёнки этого типа получили широкое распространение в промышленном рентгеновском контроле, поскольку отлично подходят для просвечивания сварных соединений и основного металла толщиной более 15 мм. Как и в случае с классом С4, рентген-плёнки класса С5 подходят для многоплёночных технологий. Допускается использование свинцовых усиливающих экранов. Примеры – AGFA D7, AA400 (Kodak Carestream Industrex), IX100 (Fujifilm), R7 (Fomadux), Р7 («АСК-РЕНТГЕН-Идель»).
С6. Радиографические плёнки этой категории пользуются большим спросом у передвижных лабораторий неразрушающего контроля, так как эффективны для дефектоскопии сварных швов и основного металла трубопроводов и сосудов, литых заготовок, технологического оборудования и пр. Класс С6 рекомендуется для просвечивания изделий и конструкций из стальных сплавов ферритного, аустенитного, перлитного класса, чугуна, углепластиков, пластиков, плакированных и паянных соединений. Плёнки этого типа допускают применение свинцовых и металлофлуоресцентных усиливающих экранов. Примеры – AGFA D8, HS800 (Kodak Carestream Industrex), IX150 (Fujifilm), R8 (Fomadux).

класс I – особо мелкозернистая, высококонтрастная безэкранная плёнка;
класс II – мелкозернистая высококонтрастная безэкранная плёнка, чувствительность к излучению у которой больше примерно в 2–4 раза, чем у класса I;
класс III – безэкранная плёнка с чувствительностью к излучению в 5–10 раз больше, чем у класса I;
класс IV – плёнка с чувствительностью к излучению в 10–100 раз больше, чем у класса I (при использовании люминесцентных экранов).

Фотохимическая обработка и расшифровка рентгеновских снимков

После завершения экспозиции радиографическую плёнку подвергают проявке. В классическом виде процедура состоит из 5 основных этапов:

1) собственно, проявления (5-10 минут в щелочном растворе для преобразования зёрен с центрами проявления в металлическое серебро);

3) фиксирования (30–45 минут в кислом растворе для растворения неэкспонированных зёрен бромида серебра и выведения их из плёнки);

Нормальная температура для сушки – 40 ˚С, а вот первые четыре стадии должны выполняться при температуре 20–24 ˚С. Если она выше, то к реактивам нужно добавить противовуалирующее вещество и больше времени тратить на промывку. Связано это с тем, что если раствор перегрет, то желатин набухает интенсивнее и поглощает больше проявителя. Без восстанавливающих присадок в фиксаж попадает много щёлочи, из-за чего кислотность быстро снижается, и раствор утрачивает свою активность. Во время сушки рекомендуется выдерживать температуру 40 ˚С.

Фотохимическая обработка может проводиться вручную (в танковых проявочных машинах, лотках или обычных тазиках) либо автоматически (в автоматизированных проявочных и сушильных машинах). Как бы то ни было, лучше всего использовать химикаты, изготовленные тем же предприятием, которое выпустило саму плёнку. У большинства производителей плёнок есть своя линейка реактивов – концентраты фиксажных растворов, проявителей, стартеры и пр. Такой подход гарантирует совместимость материалов и снижает риск получения некачественных снимков на выходе.

По каким параметрам подбирают радиографические плёнки

Чувствительность. Чем она больше, тем короче могут быть экспозиции. Добиться нужной оптической плотности проще, снижается нагрузка на рентген-аппарат, меньше затраты на контроль.
Контрастность. Чем она выше, тем проще дефектоскописту различать на снимке несплошности и элементы разной толщины.
Зернистость (гранулярность). От этого параметра зависит чёткость снимков и выявляемость мелких дефектов. Тут многое зависит от размера зёрен эмульсионного слоя: чем он больше, тем больше времени требуется на проявку. Чем дольше она выполняется, тем сильнее наблюдается вуаль и тем меньше контрастность изображений.
Диапазон толщин, доступных для просвечивания (широта). Справедливости ради стоит заметить, что толщина просвечивания во многом определяется не только и не столько радиографической плёнкой, сколько мощностью рентгеновского аппарата, а также типом, толщиной и схемой расположения усиливающих экранов. О них мы как-нибудь поговорим отдельно.
Разрешающая способность. Выражается в количестве линий на 1 мм снимка, которые воспринимаются раздельно. Другими словами, разрешающая способность указывает на соотношение сигнал/шум и детализацию изображений, возможность чётко идентифицировать мелкие несплошности.
Размер (длина, ширина). О типоразмерах форматной и рулонной плёнки мы уже сказали выше. Добавим лишь, что на практике плёнку, как правило, нарезают под конкретный объект.

Наконец, как и при выборе оборудования НК, нельзя забывать про сертификаты и заключения Ростехнадзора и материаловедческих организаций (ЦНИИ КМ «ПРОМЕТЕЙ», ФГУП «ВИАМ», ЦНИИТМАШ, «НИКИМТ-Атомстрой» и др.). Опять же – реестры «Газпрома», «Транснефти» и прочих крупных заказчиков, о которых мы говорили уже не раз. Расходные материалы для РК (РГК) должны пройти экспертизу на высоком уровне и быть официально допущены к применению.

Плёночная и цифровая радиография

Даже несмотря на развитие плоскопанельных (сцинтилляционных) детекторов, запоминающих пластин и цифровой радиографии в целом, радиографической плёнке до сих пор отдают предпочтение в большинстве лабораторий неразрушающего контроля. По ряду причин:

1) ограничения, продиктованные руководящей документацией. Для любого объекта, где предусмотрено проведение радиационной дефектоскопии, найдётся методика (технологическая карта), в которой предписывается использовать плёнку. Применение цифровых детекторов пока прописано в небольшом количестве документов. А поскольку в неразрушающем контроле всё должно опираться на НТД, то от плёночных технологий отказываться рано;

2) деньги. Казалось бы, сама радиографическая плёнка стоит немало, плюс тянет за собой дополнительные затраты – на кассеты, реактивы, проявочную машину, негатоскоп (и периодическую замену ламп), неактиничные фонари. Для фотохимической обработки понадобится проявочная (фотолаборатория). Ещё одно отдельное помещение – для хранения архива. Плоскопанельные детекторы и запоминающие пластины избавляют от этих расходов, но сами стоят не дёшево. Не каждой ЛНК это по карману;

3) сложная геометрия объектов контроля. Радиографическая плёнка хороша своей гибкостью. Её можно без проблем закрепить на кольцевом сварном шве трубопровода или сосуда. Сцинтилляционные детекторы имеют жёсткий корпус. Далеко не на каждом объекте можно добиться плотного прилегания к просвечиваемой стенке.

Впрочем, компьютерная радиография всё равно постепенно берёт своё. Не случайно, например, в «Транснефти» от лаборатории могут потребовать не только сами экспонированные плёнки, но и их оцифрованные копии. По этой причине многие ЛНК либо сами обзаводятся дигитайзерами (сканерами), либо пользуются услугами тех организаций, у которых такое оборудование уже есть. Плоскопанельные детекторы неплохо себя показывают в цеховых условиях и внедряются, например, на предприятиях по производству арматуры, труб, парогенераторов и пр.

Какой из двух векторов развития технологий РК в итоге возобладает – покажет время.

Радиографический контроль: увидеть объект насквозь

Для выявления подповерхностных дефектов радиографический контроль сварных соединений (РК, РГК) был и остаётся одним из наиболее надёжных и достоверных видов НК. Метод «эксплуатирует» проникающую способность рентгеновских лучей. Они по-разному поглощаются металлом и внутренними дефектами, и это отчётливо видно на рентгеновских снимках. По результатам их расшифровки стык можно смело признать годным либо забраковать.

Метод используется для наиболее ответственных объектов, включая магистральные и технологические нефте- и газопроводы, РВС, всевозможные сосуды, работающие под давлением, трубопроводную арматуру и пр. Рентген активно применяется в заводских лабораториях и службах ОТК на предприятиях по производству оборудования для атомных электростанций – насосов, корпусов и теплообменников парогенераторов, котлов и т.д. Метод успешно практикуется и в авиакосмической отрасли – для обследования ответственных деталей из композитов.

Технология проведения рентгеновского контроля сварных швов

Зачистка. Стык тщательно осматривают, после чего удаляют шлак, брызги металла, окалину и прочие загрязнения, из-за которых снимки могут оказаться непригодны для расшифровки. К радиографическому контролю допускаются только те сварные соединения, которые были допущены по результатам визуального и измерительного контроля.
Разметка и маркировка. Осуществляется согласно руководящей документации, которая действует на объекте. Примеры таких нормативов – СТО Газпром 2-2.4-083-2006 и РД 08.00-60.30.00-КТН-046-1-05. Под разметкой понимается разделение стыка на участки по 400-500 мм (в зависимости от размера плёнки). В качестве альтернативы - обозначают начало отсчёта и устанавливают мерительный пояс по часовой стрелке относительно предполагаемого направления потока рабочей среды. На каждом из них устанавливают маркировочный знак (буквенный и/или цифровой) и эталон чувствительности (канавочный, проволочный или пластинчатый). Это необходимо для того, чтобы чётко идентифицировать сварное соединение на снимке и убедиться в том, что чувствительность радиографического контроля соответствует нормативам. Знаки представляют собой литые цифры и литеры из свинца, которые при помощи пинцета закрепляют на кассете, в которую вставляется рентген-плёнка. Конверт фиксируется на объекте при помощи магнитных прижимов.
Выбор схемы контроля. Они описаны в уже упомянутом ГОСТ 7512. Свои схемы панорамного и направленного (или, как говорят, «в лоб») просвечивания через одну или две стенки предусмотрены для угловых, тавровых, нахлёсточных, стыковых швов.
Выбор параметров контроля. К таковым относится расстояние от источника излучения до стыка, длина и ширина снимков, количество размеченных участков, которые можно «охватить» за одну экспозицию и др.
Собственно просвечивание. Можно условно разделить на тренировку (прогрев) рентген-аппарата (источника ионизирующего излучения, ИИИ) и само экспонирование. Чтобы «пробить» толщину стенки и получить качественные снимки, очень важно не ошибиться с мощностью напряжения и временем экспозиции. На этом этапе особенно важен опыт специалистов в проведении рентгеновского контроля сварных соединений. В современных аппаратах хоть и предусмотрены калькуляторы экспозиций, без знаний, а иногда и без дозиметра (для расчёта выходного напряжения) не обойтись.
Фотохимическая обработка плёнок. Проявка может проводиться вручную либо при помощи автоматической проявочной машины. В компьютерной и цифровой радиографии всё проще. Сканер считывает изображение с запоминающей пластины и выводит его на экран ПК. Самый быстрый вариант – плоскопанельные детекторы, которые можно напрямую подключить к компьютеру и передать оцифрованное изображение за считаные минуты. Новейшие модели умеют делать это посредством Wi-Fi.
Расшифровка. Если снимки на плёнках, используются негатоскопы с мощными галогенными либо светодиодными лампами. В цифровой радиографии изображения просматриваются на экране ПК. Расшифровка заключается не только в том, чтобы обнаружить дефекты, классифицировать их, измерить и определить местоположение. Попутно оценивают и качество плёнок. К расшифровке допускаются снимки заданной оптической плотности, без пятен, полос, повреждений эмульсионного слоя и иных «артефактов». Ограничительные метки, эталоны чувствительные и маркировочные знаки должны быть чётко видны на изображениях.
Оформление заключения. Записи дефектов вносятся в протоколы или журналы установленного образца с использованием специальных сокращений.

Сильные и слабые стороны рентген-контроля сварных швов

высокая надёжность и наглядность результатов. На снимках чётко видны даже мельчайшие дефекты. Можно оценить выпуклость, вогнутость корня шва и смещение корня. Разумеется, всё это при условии, что оптическая плотность соответствует норме;
возможность выявления самых разных скрытых неоднородностей (особенно округлых), включая поры, непровары, подрезы, трещины, усадочные раковины, а также шлаковые, окисные, вольфрамовые и другие включения;
возможность определения размеров, характера и местоположения дефектов. Всё это упрощает и ускоряет проведение ремонта;
возможность применения как в полевых, так и в цеховых условиях (в том числе – для нужд серийного производства изделий);
просвечивание объектов толстостенных объектов;
высокая производительность при контроле кольцевых сварных швов (при использовании кроулера и/или генератора с панорамной геометрией излучения);
документирование результатов. Как плёнки, так и оцифрованные снимки можно (и нужно) архивировать и хранить в течение продолжительного времени.

несплошностей и включений, размер которых в направлении просвечивания меньше, чем удвоенная чувствительность контроля;
непроваров и трещин с плоскостью раскрытия, отличающейся от направления просвечивания. При этом величина их раскрытия ниже, чем нормированное значение. Для каждой радиационной толщины оно своё – и может составлять 0,1–0,5 мм;
любых несплошностей и включений, изображение которых на снимке «накладывается» на изображение посторонних деталей либо места резкого изменения толщины металла.

основан на использовании рентгеновского излучения – опасного для человеческого здоровья и окружающей среды. Отчасти это проблема компенсируется дополнительными выплатами для персонала, ранним выходом на пенсию и прочими льготами. Во избежание несчастных случаев перед проведением РК рабочую зону огораживают при помощи ленты. Дополнительно используются сигнальные огни для предупреждения посторонних лиц;
связан с трудоёмкой фотохимической обработкой снимков. Этот пункт актуален только для традиционного радиографического контроля, построенного на плёночных технологиях. В цифровой радиографии всё проще и быстрее. Но этот способ пока только набирает популярность. ГОСТ Р 50.05.07-2018, например, строго предписывает использование плёнок. А это значит, что нужно разбираться в проявке, знать и соблюдать правила работы с реактивами, решать проблему утилизации отходов и т.д. Всё это создаёт дополнительные требования к персоналу;
требует оформления лицензии на работу с ИИИ, санитарно-эпидемиологического заключения и иных разрешительных документов;
предполагает существенные затраты. Стоимость рентген-аппаратов достигает несколько миллионов рублей, не говоря о дополнительном оборудовании и постоянной потребности в расходниках (об этом ниже). Правда, цифры здесь относительны, так как проведение РК позволяет избежать по-настоящему страшных аварий, ущерб от которых нельзя оценить никакими деньгами. Как пример – просвечивание швов обечайки реакторной установки на АЭС.

Оборудование и материалы для рентгеновского контроля сварных соединений

Традиционный радиографический метод контроля сварных соединений нуждается и в большом количестве расходных материалов. К таковым относятся форматные и рулонные рентгеновские плёнки, реагенты (проявитель, фиксаж, стартер, концентраты для очистки проявочной техники), флюоресцентные и свинцовые усиливающие экраны. Резку плёнок осуществляют при помощи специальных резаков. От качества расходников и умения работать с ними напрямую зависит качество рентгенограмм и контроля в целом. Первое, на что обращают внимание технадзоры при ознакомлении со снимками в лаборатории, – это оптическая плотность изображения, правильность установки эталонов чувствительности, маркировки, отсутствие вуали и иных «артефактов» на изображении. Снимок считается документом, и это одно из важных преимуществ радиационных методов дефектоскопии. Поэтому и отношение к нему надлежащее: несоответствие карте контроля и НТД служит основанием для пересвета. В общем, правильный выбор плёночных систем и реактивов – это отдельная большая тема. По этой причине большинство дефектоскопистов РГК предпочитают работать с материалами какой-то одной марки. В России чаще всего применяют продукцию AGFA, иногда – Kodak, Fujifilm и «Тасму».

трафареты (мерные шаблоны). Это прозрачные плёнки, на которые нанесены линейки и прочая вспомогательная разметка. С такими трафаретами намного легче измерять выявленные трещины, поры и другие дефекты;
меры оптической плотности. Представляют собой фрагменты рентгеновской плёнки различной оптической плотности. Используются для настройки денситометра и визуального сравнения с имеющимся снимком;
универсальные шаблоны радиографа. Более «продвинутая» версия трафаретов с дополнительными разметками, маркерами и иными вспомогательными изображениями. При наличии УШР гораздо проще определять вид дефектов, их диаметр, протяжённость, глубину и др.

Обучение и аттестация специалистов радиографического контроля

материаловедению;
физическим основам радиационного метода;
природе ионизирующего излучения, его взаимодействия с материалами;
видам и характеристикам источников излучения;
чувствительности РГК, подбора параметров экспозиции, плёнок и усиливающих экранов;
правилам расшифровки, классификации и определения размеров дефектов;
работе с дозиметрами;
фотохимической обработке плёнок и т.д.

Проводить радиографический контроль сварных швов с оформлением заключений могут только аттестованные лаборатории аттестованные и/или сертифицированные специалисты по СДАНК-02-2021 или СНК ОПО РОНКТД-02-2021 (в зависимости от того, в какой Системе НК нужно подтвердить компетенцию, чтобы зайти на объект заказчика). Для аттестации на I и II уровень необходимо иметь среднее или высшее техническое образование какого-либо инженерного вуза либо университета. Дополнительно нужно пройти специализированные курсы по программе, согласованной с Независимым органом по аттестации персонала. Для кандидатов на присвоение II квалификационного уровня вместо этого могут зачесть опыт работы по НК с составлением методических документов.

Подготовка соискателей для допуска к квалификационным экзаменам по радиографическому контролю должна занимать не менее 40 (для I уровня) или 80 (для II уровня) часов. Производственный опыт для II квалификационного уровня должен быть не менее 12 месяцев (для аттестации в Единой системе оценки соответствия).

Что касается III уровня, то для его получения кандидату желательно иметь II уровень. В этом случае для аттестации в ЕС ОС требуется подтвердить 18 месяцев производственного стажа.

Оценка экспозиции по цифровой (компьютерной) рентгенограмме

Суммарная экспозиция ПИ определяется проникающим первичным и рассеянным вторичным рентгеновским излучением. При уменьшении или увеличении вклада любого из этих типов излучения соответствующим образом изменяется и экспозиция ПИ. Пока хотя бы минимальное количество первичного рентгеновского излучения проникает сквозь все ткани, недоэкспонированное или переэкспонированное в пределах двухкратного отклонения изображение может быть нормализовано, что позволит избежать повторного исследования (рис. 1 и 2). В таблицах ниже перечислены способы определения по рентгенограмме, а также причины и способы корректировки недостаточной или избыточной экспозиции.

Если величина экспозиции выходит за пределы допустимого диапазона, то возможности для изменения «окна» отображения ограничиваются.

РИСУНОК 1 Рентгенограммы таза. В центре первого ряда представлена рентгенограмма оптимального качества, которая была скопирована и обработана с использованием различных «окон» отображения, чтобы продемонстрировать, как будут выглядеть рентгенограммы при оптимальном значении кВп и приемлемом диапазоне мАс. Второй ряд показывает, как будут выглядеть рентгенограммы первого ряда после нормализации. Если величина экспозиции недоэкспонированной или переэкспони-рованной рентгенограммы укладывается в данное 400% окно, то повторять исследование не нужно. Повторная рентгенография оправдана только при выходе величины экспозиции за пределы этого окна. Если получена рентгенограмма, похожая на правую или левую в первом ряду, то причина этого заключается не в экспозиции ПИ, а в методике обработки. РИСУНОК 2 Рентгенограммы таза. В центре первого ряда представлена рентгенограмма оптимального качества, которая была скопирована и обработана с использованием различных «окон» отображения, чтобы продемонстрировать, как будут выглядеть рентгенограммы при увеличении или уменьшении кВп на 15% (двухкратное изменение экпозиции) по сравнению с оптимальным значением. Второй ряд демонстрирует, как будут выглядеть рентгенограммы первого ряда после нормализации. Если величина экспозиции недоэкспонированной или переэкспонированной рентгенограммы при изменении кВп находится в пределах двухкратного отклонения от оптимального значения, то повторение исследования не оправдано.

Прочие факторы, влияющие на экспозицию

Как правило, влияние перечисленных ниже факторов требует повторения исследования только в редких случаях, например, когда они привели к значительному увеличению или уменьшению экспозиции по сравнению с рутинной практикой или к возникновению ошибки во время обработки. В этих случаях рентгенограммы будут выглядеть так же, как это описано выше для избыточной и недостаточной экспозиции, при этом корректировка технических параметров должна выполняться перед получением рентгенограммы, а ее целью должно стать приближение показателя ИЭ к идеальному значению.

а) Отсеивающая решетка. При установке отсеивающей решетки или ее смене на решетку с большим отношением потребуется изменить мАс, чтобы компенсировать изменение экспозиции, вызванное ограничением рассеянного излучения и поглощением первичного излучения решеткой (таблица ниже). При увеличении отношения отсеивающей решетки во избежание недостаточной экспозиции ПИ следует увеличить значение мАс, а при уменьшении отношения во избежание избыточной экспозиции — соответственно уменьшить значение мАс.

Недостаточная экспозиция может быть вызвана неправильным взаиморасположением отсеивающей решетки и ЦЛ, что приведет к уменьшению количества фотонов, достигающих ПИ, и возникновению эффекта отсечения решеткой. Если уменьшение экспозиции обусловлено эффектом отсечения решеткой, то на рентгенограмме будут видны небольшие белые линии, соответствующие свинцовым пластинам решетки.

б) Расстояние «источник-приемник изображения». Увеличение расстояния «источник-приемник изображения» (РИПИ) по закону обратных квадратов приведет к уменьшению экспозиции ПИ, поскольку при увеличении РИПИ площадь, по которой распределяется излучение, тоже увеличится. Напротив, при уменьшении РИПИ экспозиция ПИ увеличится. Чтобы показатель ИЭ соответствовал идеальному, любое изменение РИПИ более чем на 10% должно компенсироваться коррекцией мАс по формуле поддержания экспозиции новое мАс/старое мАс = (новое расстояние) 2 /(старое расстояние) 2 .

в) Расстояние «объект-приемник изображения». Обычно расстояние «объект-приемник изображения» (РОПИ) поддерживается на наименьшем возможном уровне, но в некоторых случаях избежать его увеличения не удается, например, если пациенту установлен спице-стерж-невой аппарат, элементы которого выходят за пределы изучаемой части тела. Увеличение РОПИ может привести к заметному уменьшению экспозиции ПИ, поскольку снизится количество рассеянного в теле пациента излучения, достигающего ПИ. Выраженность снижения экспозиции зависит от степени увеличения РОПИ и количества рассеянного излучения, достигающего ПИ при данном исследовании, что определяется размером экспозиционного поля, толщиной тела пациента и значением кВп.

При большей величине экспозиционного поля и толщине тела рассеивание излучения будет выражено сильнее, но тем сильнее с увеличением РОПИ будет уменьшаться количество излучения, достигающего ПИ. Если напряжение на трубке будет более 60 кВ, то направление рассеянного излучения станет более прямолинейным, вследствие чего при увеличении РОПИ меньше рассеянного излучения попадет на ПИ, и его экспозиция уменьшится. Чтобы компенсировать недостаточную экспозицию ПИ и поддерживать показатель ИЭ на идеальном уровне, необходимо увеличивать значение мАс на 10% на каждый сантиметр РОПИ.

г) Коллимация. Уменьшение экспозиционного поля за счет коллимации влияет на количество образуемого рассеянного излучения, а значит, на количество излучения, достигающего ПИ. Выраженность изменения экспозиции зависит от размера коллимированного поля и количества рассеянного излучения, которое в типичном случае достигает ПИ при данном исследовании, что в свою очередь определяется толщиной тела пациента и значением кВп. Если при исследовании образуется значительное количество рассеянного излучения, то, чтобы компенсировать уменьшение экспозиции за счет малого размера коллимированного поля, необходимо увеличить значение мАс. Это позволит сохранить показатель ИЭ на идеальном уровне.

При уменьшении размера экспозиционного поля с 35 х 43 см до 25 х 30 см следует увеличить значение мАс на 35%, а при изменении с 35 х 43 см до 20 х 25 см — соответственно на 50%.

д) Эффект анодного основания. Эффект анодного основания проявляется в тех случаях, когда для исследования выбирается экспозиционное поле размером 43 см и больше, например, при рентгенографии длинных костей или позвоночника. При этом в пределах экспозиционного поля возникает заметное колебание уровней интенсивности, наиболее значимое между концами поля. Различия в интенсивности обусловлены большим поглощением фотонов более толстым основанием анода по сравнению с его более тонкой верхушкой. Таким образом, уровень интенсивности со стороны анодного конца трубки ниже, чем со стороны катодного конца вследствие меньшей эмиссии фотонов.

По этой причине при неправильной укладке один конец анатомической структуры на изображении будет казаться недоэкспонированным, а другой — переэкспонированным. Знание этого облегчит получение рентгенограмм длинных костей и позвоночника с равномерным распределением яркости, поскольку для компенсации такого эффекта требуется не изменение кВ или мАс, а выполнение правильной укладки. В таблице ниже приведены рекомендации по укладке, позволяющие компенсировать эффект анодного основания.

е) Кумулятивный и деструктивный процессы. Кумулятивный и деструктивный процессы сопровождаются изменением характеристик костных, мягкотканных структур, газового или жидкостного содержимого, что требует регулировки технических параметров для компенсации изменения экспозиции. Кумулятивный процесс приводит к увеличению плотности или толщины тканей, вследствие чего они становятся более рентгеноконтрастными. При деструктивном процессе, напротив, ткани разрушаются и становятся более рентгенонегативными. В таблице ниже перечислены часто встречающиеся кумулятивные и де-, структивные процессы, при которых необходима корректировка технических параметров, а также рекомендации по ее выполнению.

ж) Автоматический контроль экспозиции. Автоматический контроль экспозиции (АКЭ) позволяет в автоматическом режиме выбирать значения мАс определяя временя экспозиции. При этом рентгенологом должны задаваться оптимальные значения кВ и мА. Оптимальное значение мА подразумевает, что для данного размера фокусного пятна значение мА должно быть достаточно большим, чтобы минимизировать двигательную нерезкость, но не настолько, чтобы время экспозиции становилось короче минимального времени отклика АКЭ. Последнее определяется временем, которое требуется для электрической цепи, чтобы обнаружить излучение и прореагировать на него. Время отклика АКЭ задается производителем. В таблице ниже перечислены основные рекомендации по настройке АКЭ для оптимальной экспозиции ПИ.

з) Постобработка. Изменение «окна» отображения. В цифровой рентгенографии для лучшей визуализации ЗИ можно изменить «окно» отображения, т.е. изменить яркость и контрастность изображения. Сделать это можно после того, как изображение будет выведено на монитор. Корректировка уровня «окна» позволяет изменить средний оттенок серого (центральный в динамическом диапазоне) на изображении в сторону более светлого или более темного оттенка, увеличив тем самым общую яркость. Корректировка ширины «окна» позволяет изменить ширину динамического диапазона за счет добавления или удаления оттенков серого, что приводит к увеличению или уменьшению разницы между соседними оттенками и изменению контрастного разрешения. Изменение ширины «окна» проявляется кажущимся изменением яркости изображения. Так, при уменьшении ширины динамического диапазона (уменьшении количества оттенков серого) изображение кажется ярче, при увеличении диапазона—темнее. Это происходит из-за того, что дополнительным структурам присваиваются соответственно более светлые или темные оттенки серого. Если уровень окна остается неизменным, то и средний уровень яркости не меняется.

Чтобы в случае недостаточной или избыточной экспозиции сохранялась возможность изменить яркость изображения в два раза, а также изменить шкалу оттенков серого для корректировки контрастного разрешения, необходимо, чтобы были сохранены исходные данные изображения. Выполнять корректировку уровня и ширины «окна» не следует, поскольку при сохранении отредактированного изображения в системе архивации и передачи изображений (PACS) исходная гистограмма изображения будет потеряна. Это приведет к тому, что рентгенолог при оценке изображения будет оперировать более узким динамическим диапазоном.

Читайте также: