¿Qué materiales se utilizan para las pantallas intensificadoras radiográficas?
¿Qué materiales se utilizan para las pantallas intensificadoras radiográficas?
La imagen radiográfica está formada por solo el 1 % de la cantidad de energía de radiación a la que está expuesta la película. El resto de energía de radiación pasa a través de la película y, por lo tanto, no se usa. Para usar un mayor porcentaje de la energía disponible, la película se coloca entre dos pantallas intensificadoras. Se utilizan diferentes tipos de materiales para cumplir este objetivo.
A causa del impacto de los rayos X y gamma, las pantallas de plomo emiten electrones para los que la película muestra sensibilidad. En la radiografía industrial se aprovecha este efecto de la siguiente forma: se coloca la película entre dos capas de plomo para conseguir el efecto intensificador y se puede lograr una mejora de la intensidad de aproximadamente un factor 4. Este método de intensificación se utiliza dentro del rango de energía de entre 80 keV y 420 keV y se aplica igualmente a la radiación de rayos X o gamma, como la que produce el iridio-192.
Las pantallas intensificadoras están formadas por dos láminas homogéneas de plomo (pegadas sobre una base fina, como una hoja de papel o cartón) entre las que se coloca la película: las llamadas pantallas frontal y trasera.
El espesor de la pantalla frontal (lado de la fuente) debe equivaler a la resistencia de la radiación utilizada, de modo que deje pasar la radiación primaria y, al mismo tiempo, detenga en la medida de lo posible la radiación secundaria (que tiene una longitud de onda más larga y, por lo tanto, una capacidad de penetración menor).
La lámina de plomo de la pantalla frontal suele tener entre 0,02 y 0,15 mm de espesor. La pantalla frontal no solo actúa como elemento intensificador de la radiación primaria, sino también como filtro absorbente de la dispersión más suave, que entra en parte en ángulo oblicuo, como se puede ver en la figura 2-6. El espesor de la pantalla trasera no es fundamental y es de aproximadamente 0,25 mm.
La superficie de las pantallas de plomo se pule para permitir un contacto lo más estrecho posible con la superficie de la película. Los defectos como arañazos o grietas en la superficie del metal se verán en la radiografía y, por lo tanto, deben evitarse. También se pueden conseguir en el mercado casetes de películas radiográficas con pantallas de plomo incorporadas y envasadas al vacío para garantizar un contacto perfecto entre la emulsión y la superficie de la lámina de plomo.
En las figuras 4a-6 y 4b-6 se muestran el efecto positivo del uso de pantallas de plomo.
En resumen, los efectos del uso de la pantalla de plomo son los siguientes:
- mejora del contraste y de los detalles de la image gracias a una menor dispersión
- disminución del tiempo de exposición
Es posible realizar un ciclo de procesamiento total de unos pocos minutos con el uso de un pro[1]cesador de película automático, lo que lo convierte en un sistema muy atractivo para implementar en alta mar (en barcazas de tendido) donde el examen de soldadura debe realizarse a un ritmo muy rápido y se hacen pocas concesiones en materia de calidad de imagen. En la figura 5-6 se muestra que un ahorro de tiempo de 10 (3,7-2,8) o 100,9 equivale aproxi[1]madamente a un factor 8. El ahorro de tiempo real suele estar más cerca del factor 10.
Estas pantallas RCF también se utilizan para exámenes «en funcionamiento», en los que se aplican largos tiempos de exposición y principalmente radiación fuerte (gamma) debido a la potencia de pene[1]tración necesaria. Sin embargo, el tiempo de exposición relativamente largo (que causa reciprocidad) y la radiación fuerte (cobalto 60) juntos reducen considerablemente el efecto de emisión de luz, como muestran las tablas 1-6 y 2-6.
En definitiva, el ahorro relativo de tiempo es mucho menor; normalmente no más de un factor 2 para una película F6 (en Ir192 y Co60) en lugar de 10 en la técnica de pantalla de plomo D7. Consulte las figuras en negrita (2.5 y 1.7) en la tabla 2-6.
En la figura 6-6 se ofrece una descripción general de los gráficos a partir de los cuales se pueden dedu[1]cir los tiempos de exposición relativos cuando se utilizan diferentes películas y pantallas a 200 kV (para densidad de película 2). El gráfico muestra que una película F8 con pantalla RCF (punto C) es aproximadamente 8 veces más rápida que una película D8 con plomo (punto B) y aproximadamente 15 veces más rápida que una película D7 con plomo (punto A). Dado que el examen en funcionamiento, así como el examen del hormigón y también la radiogra[1]fía flash permiten concesiones en la calidad de la imagen, se ha desarrollado una pantalla fluorometálica especial (NDT1200) con una emisión de luz extremadamente alta. En combinación con una película F8, puede dar lugar a una reducción del tiempo de exposición en un factor de 100 a 200 kV, frente a una película D7 con plomo (punto D frente al punto A en la figura 6-6), o incluso un factor 140 a 165, dependiendo de la selección de fuente, consulte la tabla 2-6. El factor de intensificación de las pantallas NDT1200 aumenta significativamente a temperaturas más bajas.
En la tabla 2-6 se muestra el efecto de la intensidad de la radiación en los tiempos de exposición relativos para las diversas combinaciones de película/pantalla en comparación con la película D7 con pantalla de plomo. Cabe destacar que para la pantalla NDT1200 y la película F8 el factor aumenta con el aumento de energía, pero para la película F6 el factor disminuye a niveles de energía superiores a 300 keV.
De las tablas y gráficos anteriores se deduce claramente que hay muchas formas de reducir el tiempo de expo[1]sición o la dosis de radiación necesaria. La calidad de imagen requerida es decisiva (una tasa de expo[1]sición más alta significa automáticamente una calidad de imagen reducida), y luego hay que sopesar los factores económicos, por ejemplo el coste de las pantallas frente al tiempo ahorrado.
En el caso de las radiaciones de alta energía, el plomo no es el mejor material para las pantallas intensificadoras. Con los rayos gamma de cobalto-60, se ha demostrado que el cobre o el acero producen radiografías de mejor calidad que las pantallas de plomo. Con rayos X de megavoltaje en el rango de energía de 5-8 MeV (linac), las pantallas de cobre gruesas producen mejores radiografías que las pantallas de plomo de cualquier espesor.
El término fluorescencia (a menudo confundido con fosforescencia) se utiliza para indicar la característica de una sustancia de emitir luz de forma instantánea bajo la influencia de la radiación electromagnética. En el momento en que la radiación se detiene, también lo hace el efecto de iluminación. Este fenómeno es muy beneficioso para las radiografías basadas en películas. Ciertas sustancias emiten tanta luz cuando se someten a la irradiación ionizante que su efecto sobre la película sensible a la luz es mucho mayor que la propia irradiación.
- El término fosforescencia se utiliza para describir el fenómeno de la luminiscencia, pero cuando cesa la radiación electromagnética, la luz se desvanece lentamente (el llamado resplandor posterior).
- Los END utilizan además el «efecto memoria» de algunos compuestos de fósforo para almacenar una imagen radiográfica latente con el objetivo de convertirla posteriormente en una imagen visible con ayuda de la estimulación láser. La calidad de la imagen es mediocre porque se utilizan cristales de fósforo relativamente gruesos. Se estudia la posibilidad de producir fósforos con memoria con cristales más pequeños.
Las pantallas fluorescentes consisten en una base fina y flexible recubierta de una capa fluorescente formada por microcristales de una sal metálica adecuada (de tierras raras; normalmente, tungstato de calcio) que emiten fluorescencia cuando se someten a radiación. La radiación hace que la pantalla se ilumine. La intensidad de la luz es directamente proporcional a la intensidad de la radiación. Con estas pantallas se puede alcanzar un factor de intensificación muy alto, de 50, lo que supone una reducción significativa del tiempo de exposición. Sin embargo, la calidad de la imagen es peor debido a que aumenta la borrosidad geométrica (falta de nitidez) Las pantallas fluorescentes se utilizan únicamente en radiografía industrial cuando se requiere una reducción drástica del tiempo de exposición, en combinación con la detección de grandes defectos.
Además de las pantallas fluorescentes y las pantallas intensificadoras, existen pantallas fluorometálicas que combinan a la perfección las ventajas de ambas. Estas pantallas disponen de una lámina de plomo entre la base de la película y la capa fluorescente. Este tipo de pantalla se utiliza en combinación con la denominada película RCF (película de ciclo rápido) del tipo Structurix F6 o F8.
El nivel de intensificación que se puede alcanzar depende en gran medida de la sensibilidad espectral de la película radiográfica para la luz que emiten las pantallas.
Para obtener radiografías satisfactorias con pantallas fluorometálicas, deben utilizarse en combinación con el tipo de película F adecuado.
Si se utiliza correctamente y en condiciones favorables, el tiempo de exposición puede reducirse entre 5 y 10 veces en comparación con la película D7 en combinación con pantallas de plomo. No se trata de un factor constante, ya que el nivel de energía que se aplica (resistencia de la radiación) y la temperatura ambiente también afectan al alcance de la fluorescencia. Por ejemplo, a 200 kV es posible alcanzar un factor 10, pero con iridio-192 (valor nominal de 450 kV) se alcanzará solo un factor 5 en comparación con la película D7. En la tabla 1-6 se muestran los factores de exposición relativos de la técnica de película radiocrómica (RCF).
