 |
Характеристическая кривая
|
|
|
|
Зависимость между экспозицией, которой была подвергнута данная рентгеновская пленка и плотностью почернения этой пленки называется характеристической кривой данной пленки. Характеристическую кривую также называют сенситометрической кривой или кривой зависимости плотности от логарифма относительной экспозиции. Такая кривая строится путем измерения плотности обработанной пленки, подвергнутой определенным экспозициям. На рисунке показана типичная характеристическая кривая.
Характеристическую кривую можно разбить на несколько участков.
Участок АБ – область недодержек. В этой области почернение пленки с увеличением экспозиции возрастает незначительно. Участок БВ называют областью нормальных экспозиций. Здесь плотность почернения пропорциональна экспозиции. На участке ВГ (область передержек) равным приращениям экспозиции соответствуют неравные, постепенно уменьшающиеся приращения оптических плотностей. На участке ГД, в области соляризации, с возрастанием экспозиции степень почернения снимка уменьшается!
Как видно – до экспонирования пленка обладала некоторым начальным почернением, называемым вуалью. Кривая начинается не от нуля – а от какой-то определенной плотности (точка А). Это объясняется тем, что основа пленки не является абсолютно прозрачной, а кристаллы бромистого серебра имеют способность проявляться и без воздействия на них излучения. Плотность вуали не должна превышать 0,15…0,20. Вуаль может увеличиваться в зависимости от условий хранения – повышенная или пониженная влажность, воздействие на пленку ионизирующего изучения или газов (сероводород, аммиак, пары кислот) могут привести к избыточному вуалированию неэкспонированной пленки. Необходимо строго соблюдать условия хранения пленки, рекомендованные ее производителем.
|
|
|
Рисунок N. - Характеристические кривые рентгеновских пленок, определяющие тип пленки и контрастность пленки, чувствительность и плотность.
a) Типичные кривые трех радиографических пленок, экспонированных с применением свинцовых экранов.
b) Вычисление градиента по двум точкам кривой для пленки типа А по графику (а)
c) Разница плотностей (ΔD) относящаяся к 20% изменению экспозиции (ΔlogE=0.08) определяет два значения градиента, вычисленных на графике (b)
d) Средний градиент для пленки А определенный для двух диапазонов плотностей.
Относительная экспозиция используется частично потому, что нет пригодных единиц, соответствующих всем напряжениям и условиям рассеяния, и частично потому, что легко определить логарифм относительной экспозиции. Использование логарифма относительной экспозиции взамен только относительной экспозиции является главным преимуществом, так, например, длинные шкалы сжимаются, а отношения интенсивностей или экспозиций (которые определяются простым вычитанием логарифмов) обычно более наглядны в радиографии, чем фактические экспозиции или интенсивности.
Характеристические кривые очень полезны в определении чувствительности или градиента (контрастности) пленки также как и обозначение типа пленки. Например на рисунке N характеристические кривые для пленок А и В имеют J-образную форму, типичную для промышленных безэкранных рентгеновских пленок, S-образная кривая для пленки С более характерна для экранных пленок используемых с флуоресцентными экранами.
Чувствительность пленки связана обратной зависимостью со временем, необходимым при данной интенсивности излучения для получения определенной плотности снимка. Чем меньше экспозиция – тем чувствительнее пленка. В абсолютных единицах – чувствительность пленки обратно пропорциональна дозе излучения (в рентгенах) определенной части спектра для получения данной плотности пленки. В России чувствительность определяют по характеристической кривой как величину обратную экспозиционной дозе, необходимой для получения оптической плотности, превышающей на 0,85 (или 2) плотность вуали. Единицей чувствительности служит рентген в минус первой степени. Если, например, чувствительность пленки равна 25 Р-1, то это значит, что экспозиционная доза для получения оптической плотности D0 = D0' +0,85 (или D0 = D0' + 2,0) составила 1/25 Р, где D0' – плотность вуали.
|
|
|
Для практических применений более пригодны и эффективны относительные чувствительности. В случае применения относительных чувствительностей чувствительность данной пленки обозначается определенным значением, например, 100 единиц. Таким образом, пленка А, у которой время экспозиции в два раза меньше, чем у пленки В (имеющей относительную чувствительность 100 единиц) будет иметь относительную чувствительность в два раза большую, чем пленка В, т.е. 200 единиц.
На рисунке N (a) изображены три характеристических кривых – А, В и С. Кривые в левой части характеризуют пленки с большей чувствительностью при данной плотности. То есть при плотности 2,0 пленка С имеет большую чувствительность, чем пленка А, обе они чувствительнее, чем пленка В. Их относительная чувствительность подсчитывается определением разности логарифмов относительных экспозиций и преобразуется в антилогарифм. Пленка В наименее чувствительна и требует относительной экспозиции 2,5 для плотности 2,0. Пленка В выбирается как стандартная и ей назначается чувствительность 100 единиц. Пленка А требует логарифм относительной экспозиции 1,9 для той же плотности (2,0). Вычитая 1,9 из 2,5 получаем 0,6, антилогарифм 0,6 составляет приблизительно 4, таким образом чувствительность пленки А в четыре раза выше, чем чувствительность пленки В. Относительная чувствительность пленки А составит 400 единиц. Подобным образом вычисляется относительная чувствительность для пленки С: 2,5 – 1,6 = 0,9. антилогарифм 0,9 составляет около 8, то есть пленка С в восемь раз более чувствительна, чем пленка В или имеет относительную чувствительность 800 единиц при плотности 2,0.
|
|
|
Другим достоинством использования характеристических кривых является легкое визуальное сопоставление относительных чувствительностей. Например, кривые для пленок А и В имеют подобную форму, а кривая пленки С резко отличается от них. При плотности 2,0 пленка С имеет относительную чувствительность 800 единиц, при большей плотности её относительная чувствительность менее 800 ед, при плотности 1,0 – чувствительность более 800 ед. Таким образом, когда используется относительная чувствительность, необходимо указывать, при какой плотности она определяется.
Контрастность (градиент)
Контраст пленки, называемый также градиентом, это мера наклона характеристической кривой. Если дифференциал большой – то градиент высок, если дифференциал мал - то градиент низкий. Контраст, видимый на снимке так же называется радиографическим контрастом и складывается из двух факторов:
- Контраст объекта, который является результатом изменения количества поглощенного излучения в образце и который является причиной изменений в интенсивности излучения попадающего на пленку
- Градиент пленки (контраст пленки), который является мерой отклика эмульсии на интенсивность излучения попадающего на пленку и характеризующую данную пленку.
Контраст пленки определяется из характеристической кривой путем нахождения наклона кривой при данной плотности. Наклон характеристической кривой непрерывно изменяется по всей ее длине, как показано на рисунке N(a). Более сильный наклон кривой в диапазоне изменения относительных плотностей дает большее приращение плотности и, таким образом, дает лучшее разрешение деталей. Высокий контраст особенно важен для хороших радиографических снимков.
На рисунке N(b) тангенс угла наклона характеристической кривой может быть определен для двух областей и могут быть вычислены два соответствующих градиента (a/b и c/d). Обратите внимание, что градиент равен 0,8 в начале (пологая часть) кривой и достигает 5 в более крутой части кривой.
|
|
|
Два участка образца, слегка отличающиеся по толщине, обеспечат небольшую разницу в интенсивности излучения на пленке. На характеристической кривой это будет небольшим приращением в логарифме относительной интенсивности. Например, при данном напряжении тонкое сечение пропустит на 20% больше излучения, чем толстое сечение. Приращение в логарифмах относительной экспозиции составит 0,08 независимо от тока трубки, времени экспозиции и фокусного расстояния. В начале характеристической кривой градиент составит 0,8 – разница в плотности только 0,06 (рис N(с)). В более крутой части кривой, где градиент достигает 5, разница плотности гораздо больше и достигает 0,40. Этот эффект контраста пленки является главной причиной того, что лучше использовать большие экспозиции, получая большую плотность снимка, для лучшего различения малых отличий в интенсивности излучения.
Для определения среднего градиента пленки вычисляют разницу между двумя плотностями и делят ее на разницу между логарифмами относительной экспозиции для этих плотностей (рисунок N(c)).
Зернистость
Кристаллы бромида серебра в эмульсии рентгеновской пленки очень малы и могут быть увидены только с применением мощных микроскопов, таких как электронный микроскоп. Даже притом, что толщина эмульсионного слоя всего около 10 мкм, кристаллы накладываются друг на друга бесчисленное количество раз. Когда обработанный снимок просматривается на негатоскопе, эти отдельные серебряные зерна кажутся сгруппированными. Эти скопления производят визуальное впечатление, называемое зернистостью.
Зернистость пленки зависит от ее типа. В общем случае, чем больше чувствительность, тем больше зернистость.
Энергия излучения тоже влияет на зернистость изображения. При увеличении проникающей способности излучения, зернистость изображения возрастает, однако степень повышения зернистости различна для разных пленок.
Другим источником появления зернистости на снимках являются флуоресцентные усиливающие экраны. Зернистость, видимая на снимке, выполненном с применением флуоресцентных экранов, является следствием зернистости самого экрана. Зернистость таких снимков значительно возрастает при увеличении напряжения на трубке.
Свинцовые экраны незначительно влияют на зернистость. Только незначительное увеличение зернистости может быть замечено при сравнении снимков, выполненных со свинцовыми экранами и без них (при одной и той же энергии фотонов)
Спектральная чувствительность
|
|
|
Форма характеристической кривой данной рентгеновской пленки не зависит от спектра рентгеновского или гамма-излучения. Тем не менее, чувствительность пленки, выраженная в рентгенах, требуемая для получения данной плотности сильно зависит от энергии излучения. Спектральная чувствительность данной пленки, или разница в спектральной чувствительности пленок, обычно определяется по указаниям производителя пленки. Так, в зависимости от типа контролируемого материала, и его толщины, производитель рекомендует применять конкретные типы пленки, напряжения на трубке и типы радионуклидных источников.
Влияние процесса проявления на характеристики пленки
Изменения энергии излучения не влияет на форму характеристической кривой, однако на нее влияет изменения степени проявления. Степень проявления зависит от типа используемого проявителя (включая его концентрацию и активность), температуры и времени проявления. Увеличение степени проявления увеличивает чувствительность и градиент пленки. Однако если пленка перепроявлена, увеличивается вуаль и может снизиться контраст. Рисунок M показывает характеристические кривые в зависимости от времени проявления (ручная проявка, температура 200С). При увеличении времени проявления характеристическая кривая становится круче (увеличивается контраст) и смещается влево (увеличивается чувствительность).
Таким образом, увеличивая время проявления, можно попытаться «вытянуть» недоэкспонированную пленку до приемлемого контраста или плотности, однако увеличение времени проявления может привести к увеличению зернистости изображения, уменьшению контраста или увеличению вуали.
Вариации контрастности пленки, чувствительности, вуали и зернистости снимка в зависимости от времени и температуры проявления являются неприемлемыми! Поэтому необходимо строго следовать стандартным условиям проявления, указанным производителем пленки! Только в этом случае можно добиться хорошего качества снимка и выявить все дефекты на снимке.
|
|
|
