Первым способом рентгенографии стала технология с применением пленки (позднее еще и бумаги) с фотоэмульсией. На ней изображение объекта получается за счет почернения фотоэмульсии, причем его оптическая плотность выше там, где тоньше слой материала, через который прошли лучи, либо там, где на их пути находился фрагмент с меньшей поглощающей способностью. Таким образом выявляются особенности строения объекта: вариации толщины, внутренние пустоты, инородные включения, границы деталей из разных материалов.
Пленочный аппарат может быть использован там, где применение машин других типов невозможно или затруднительно. Например, пленкой можно обернуть трубу – для матричных полупроводниковых фотоприемников такая возможность пока исключена, а для фосфóрных пластин (ФП) – ограничена. Вместе с тем пленочная рентгенография – длительный и сложный процесс.
Пленки требуют аккуратного обращения. Для получения изображения необходима многоступенчатая обработка, во время которой надо тщательно контролировать параметры реактивов. Сама потребность в нескольких типах реактивов, а иногда и в разных типах пленок является фактором усложнения и удорожания контроля. Наконец, необходимо иметь специальные помещения с особыми условиями вентиляции, чистоты, температурного режима и освещения.
Автоматические проявочные машины значительно упрощают и ускоряют работу с пленками. К примеру, обработка пленки в машине FUJI FIP 7000 занимает 11,5 минуты, тогда как типичное время ручной обработки – примерно 1,5 часа. Однако машины не отменяют потребности в комплекте реактивов и требуют еще более жесткого контроля параметров растворов. В любом случае для использования в компьютерных системах пленка нуждается в оцифровке на отдельном оборудовании.
В 1983 г. на рынок вышли первые коммерческие образцы оборудования рентгеновского контроля принципиально нового типа – системы на основе фосфорных пластин, которые сразу представляют информацию в цифровом виде. Принцип действия ФП основан на явлении фосфоресценции – способности некоторых веществ светиться по окончании облучения самопроизвольно за счет тепловых флуктуаций электронов либо вынужденно при подведении внешней энергии.
Прошедшие через объект рентгеновские лучи приводят к формированию на ФП «скрытого изображения», которое формируется электронами, выбитыми со своих орбит рентгеновскими квантами. Количество таких электронов пропорционально дозе излучения, поглощенного данным фрагментом ФП. Считывание «скрытого изображения» выполняется устройством, называемым сканером. В сканере луч лазера попадает на подвижное зеркало, направляющее его на ФП и обеспечивающее сканирование по горизонтали; сканирование по вертикали происходит за счет движения пластины. Луч вызывает свечение пикселя «скрытого изображения». Оптической системой оно подается в фотоумножитель, за которым находится ПЗС-камера, фиксирующая последовательно, точка за точкой, картину, оставленную рентгеновским лучом на ФП. Система управляется компьютером, в котором и формируется финальное изображение сразу в цифровом виде.
ФП-технология имеет ряд преимуществ перед пленочной. Светочувствительность ФП на порядок выше, чем у пленки, что позволяет примерно в 10 раз уменьшить время экспозиции. Исключается «мокрая» обработка пленки. Благодаря более широкому, чем у пленки, динамическому диапазону обеспечивается возможность исследовать детали более сложной формы с большей толщиной. ФП допускают многократное использование – до 30 тыс. раз. Но главное, изображение сразу представлено в цифровом виде.
Большинство недостатков ФП-технологии носит временный характер. Так, разрешающая способность ФП пока не превышает 10 ЛП/мм. Это хуже, чем у лучших пленок (до 20 ЛП/мм). При высоких энергиях излучения чувствительность ФП ухудшается, что может иметь значение для некоторых задач неразрушающего контроля. Однако обе проблемы уже близки к разрешению. Подробнее