Микрофокусная рентгеновская дефектоскопия

Важнейшей отличительной особенностью использования микрофокусных источников излучения для рентгенографии (так называемая микрофокусной съемки) является возможность получения резких увеличенных рентгеновских изображений различных объектов. В зависимости от конкретных размеров фокусного пятна, геометрических параметров съемки и некоторых других факторов коэффициент увеличения размеров объекта на снимке по сравнению с его истинными размерами может составлять от нескольких единиц до нескольких сотен при сохранении качества и информативности изображения. Конкретное значение коэффициента увеличения определяется областью применения, а также задачами, которые должны быть решены в процессе рентгенографических исследований.

На рис. 4.3 показана схема микрофокусного способа съемки с увеличением (фрагмент а) (средний коэффициент увеличения m = 5), а также полученное визуализированное рентгеновское изображение целой (фрагмент б) и двух участков (фрагменты в и г) скелетированной нижней челюсти (изображение челюсти оптически уменьшено).

б

в	г

Рис. 4.3. Способ съемки с увеличением: а – схема способа; б, в, г – визуализированное рентгеновское изображение нижней челюсти; 1 – источник излучения (размер фокусного пятна 0,05 мм); 2 – ось пучка излучения; 3 – объект съемки; 4 – приемник изображения; I и II – различные участки просвечиваемой челюсти и их рентгенографические изображения

Основная особенность этой схемы заключается в том, что объект съемки располагается на определенном расстоянии как от фокусного пятна источника излучения (фокусное расстояние), так и от входного окна приемника рентгеновского изображения. Соотношение указанных расстояний определяет коэффициент увеличения изображения.

	II
б	в

г

Рис. 4.4. Съемка с протяженным фокусным пятном: а – схема съемки; б, в, г –изображение участков нижней челюсти; 1 – источник излучения (размер фокусного пятна 1 мм); 2 – ось пучка излучения; 3 – объект съемки; 4 – приемник изображения; I и II – различные участки просвечиваемой челюсти и их рентгенографические изображения

Для сравнения на рис. 4.4 показаны также традиционно используемая схема так называемого контактного способа съемки (фрагмент а) источником рентгеновского излучения с протяженным фокусным пятном (без увеличения изображения) и фрагменты изображения того же объекта (фрагменты б, в и г). Объект съемки располагается вплотную (в непосредственном контакте) к приемнику изображения. Хорошо заметно, что фокусное расстояние существенно влияет на качество изображения. Таким образом, микрофокусный способ позволяет получить качественное изображение объекта независимо от фокусного расстояния.

Анализ изображений, представленных на рис. 4.3 и 4.4, позволяет сформулировать основные преимущества микрофокусной съемки:

1. Снимки с увеличением изображения гораздо лучше передают мелкие детали изображения, чем снимки, полученные контактным способом.

2. Микрофокусный источник излучения, если пользоваться фотографическими определениями, обеспечивает большую глубину резкости в процессе съемке (рис. 4.3). Практически при любом положении объекта на оси между источником и приемником излучения резкость изображения будет достаточна для обеспечения требуемого качества получаемых снимков.

Таким образом, даже в случае исследования объектов большого размера или сложной формы на снимках одинаково резко получаются как близко, так и далеко отстоящие от приемника изображения детали объекта.

3. Из-за большого расстояния между объектом и приемником рентгеновского излучения на последний приходится рассеянное излучение гораздо меньшей интенсивности по сравнению со способом контактной съемки (так называемый эффект «воздушной подушки»).

Для обеспечения полноты анализа следует отметить, что контактный способ съемки принципиально тоже позволяет получить информацию о деталях объекта очень малого размера. Однако для достижения высокой резкости рентгеновских изображений необходимо выполнить ряд условий: собственная разрешающая способность приемника изображения должна быть выше, чем минимальный размер детали, а искажение проекции детали в виде размытия изображения или полутени, обусловленные размером фокусного пятна, должны быть исключены путем максимально возможного уменьшения расстояния от детали до приемника изображения и, соответственно, увеличения фокусного расстояния.

Для выполнения первого условия необходимо использовать в качестве приемника изображения мелкозернистую безэкранную рентгеновскую пленку, а для выполнения второго – изготовить специальные тонкие образцы, содержащие детали структуры объекта исследования.