Quali tipi di materiali sono utilizzati per gli schermi di rinforzo radiografici?
Quali tipi di materiale vengono utilizzati per gli schermi d'intensificazione radiografica?
L'immagine radiografica è formata solo da circa l'1% della quantità di energia radiante esposta sulla pellicola. Il resto passa attraverso la pellicola e di conseguenza non viene utilizzato. Per utilizzare una maggiore quantità di energia radiante disponibile, la pellicola viene inserita tra due schermi di rinforzo. A questo scopo vengono utilizzati diversi tipi di materiale.
Sotto l'impatto dei raggi x e dei raggi gamma, gli schermi al piombo emettono elettroni ai quali la pellicola è sensibile. Nella radiografia industriale si sfrutta questo effetto: la pellicola viene posizionata tra due strati di piombo per ottenere l'effetto rinforzante, in tal modo si può ottenere un miglioramento dell'intensità di circa fattore 4. Questo metodo d'intensificazione viene utilizzato nell'intervallo di energia compreso tra 80 keV e 420 keV e si applica ugualmente ai raggi x o gamma, come quelli prodotte dall'Iridium192.
Gli schermi di rinforzo sono costituiti da due fogli omogenei di lamina di piombo (incollati su una base sottile come un foglio di carta o di cartone) tra i quali è posta la pellicola: i cosiddetti schermi anteriore e posteriore.
Lo spessore dello schermo frontale (lato sorgente) deve corrispondere alla durezza della radiazione utilizzata, in modo che possa passare la radiazione primaria fermando il più possibile la radiazione secondaria (che ha una lunghezza d'onda maggiore e quindi meno penetrante).
La lamina di piombo dello schermo frontale ha solitamente uno spessore compreso tra 0,02 e 0,15 mm. Lo schermo frontale agisce non solo come intensificatore della radiazione primaria, ma anche come filtro assorbente della diffusione molle, che entra in parte con un angolo obliquo, vedere figura 2-6. Lo spessore dello schermo posteriore non è critico e solitamente è di ca. 0,25 mm.
La superficie degli schermi in piombo è lucida per consentire un contatto quanto più stretto possibile con la superficie della pellicola. Difetti come graffi o crepe sulla superficie del metallo saranno visibili nella radiografia e dovranno quindi essere evitati. Sono in commercio anche cassette per pellicole radiografiche con schermi di piombo incorporati e confezionate sottovuoto per garantire un perfetto contatto tra l'emulsione e la superficie della lamina di piombo.
Le figure 4a-6 e 4b-6 mostrano chiaramente l'effetto positivo dell'uso degli schermi al piombo.
Riassumendo, gli effetti dell’utilizzo degli schermi al piombo sono:
- miglioramento del contrasto e dei dettagli dell'immagine grazie alla riduzione della dispersione
- diminuzione del tempo di esposizione
Un ciclo di sviluppo totale di pochi minuti è possibile con l'uso di uno sviluppatore automatico[1]di pellicola che lo rende un sistema molto interessante da utilizzare offshore (su chiatte di posa) dove l'esame delle saldature deve essere eseguito a una velocità molto elevata e vengono fatte poche concessioni verso la qualità dell'immagine. La Fig. 5-6 mostra che un risparmio di tempo a 10(3,7-2,8) o 100,9 equivale a circa[1]un fattore 8. Il risparmio di tempo effettivo è spesso più vicino al fattore 10.
Questi schermi RCF vengono utilizzati anche per esami “on-stream”, in cui vengono applicati tempi di esposizione lunghi e radiazioni prevalentemente intense (gamma) a causa del potere di penetrazione[1]richiesto. Tuttavia, il tempo di esposizione relativamente lungo (che causa reciprocità) e la radiazione intensa (Cobalto60) insieme riducono notevolmente l'effetto dell'emissione di luce, come mostrano le tabelle 1-6 e 2-6.
A conti fatti, il risparmio di tempo relativo è molto minore; di solito non più di un fattore 2 per una pellicola F6 (a Ir192 e Co60) invece di 10 nella tecnica dello schermo al piombo D7. Vedere le cifre in grassetto (2,5 e 1,7) nella tabella 2-6.
La Figura 6-6 fornisce una panoramica dei grafici da cui è possibile dedurre[1]i relativi tempi di esposizione quando si utilizzano pellicole e schermi diversi a 200 kV (per densità della pellicola 2). Il grafico mostra che una pellicola F8 con schermo RCF (punto C) è circa 8 volte più veloce di una pellicola D8 con piombo (punto B) e circa 15 volte più veloce di una pellicola D7 con piombo (punto A). Poiché l'esame in linea, l'esame del calcestruzzo e anche la radiografia[1]flash consentono concessioni alla qualità dell'immagine, è stato sviluppato uno speciale schermo fluorometallico (NDT1200) con un'emissione luminosa estremamente elevata. La combinazione con una pellicola F8 può comportare una riduzione del tempo di esposizione di un fattore 100 a 200 kV, rispetto a una pellicola D7 con piombo (punto D rispetto al punto A nella figura 6-6), o addirittura un fattore Da 140 a 165, a seconda della sorgente selezionata, vedere tabella 2-6. Il fattore d'intensificazione degli schermi PND1200 aumenta significativamente a temperature più basse.
La tabella 2-6 mostra l'effetto della durezza delle radiazioni sui tempi di esposizione relativi per le varie combinazioni pellicola/schermo rispetto alla pellicola D7 con schermo al piombo. Notevolmente, per lo schermo PND1200 e la pellicola F-8 il fattore aumenta con l'aumento dell'energia, ma per la pellicola F6 il fattore diminuisce a livelli di energia superiori a 300 keV.es a livelli di energia superiori a 300 keV.
Dalle tabelle e dai grafici sopra riportati risulta chiaro che esistono molti modi per ridurre il tempo di esposizione[1]o la dose di radiazioni necessaria. La qualità dell'immagine richiesta è decisiva (un tasso di esposizione[1]più elevato significa automaticamente una qualità dell'immagine ridotta), poi devono essere soppesati i fattori economici, ad esempio il costo degli schermi rispetto al tempo risparmiato.
Per le radiazioni ad alta intensità, il piombo non è il materiale migliore per intensificare gli schermi. Con i raggi gamma Cobalt60 è stato dimostrato che il rame o l'acciaio producono radiografie di qualità migliore rispetto agli schermi di piombo. Con i raggi X ad alto voltaggio nella gamma di energia 5-8 MeV (linac), gli schermi di rame spessi producono radiografie migliori rispetto agli schermi di piombo di qualsiasi altro spessore.
Il termine fluorescenza (spesso scambiato per fosforescenza) è utilizzato per indicare la caratteristica di una sostanza di emettere istantaneamente luce sotto l'influenza di radiazioni elettromagnetiche. Quando la radiazione si ferma, si ferma anche l’effetto luminoso. Questo fenomeno è ben sfruttato nella radiografia su pellicola. Alcune sostanze emettono così tanta luce quando sottoposte a radiazioni ionizzanti che hanno un effetto notevolmente maggiore sulla pellicola fotosensibile rispetto alla radiazione ionizzante diretta...
- Il termine fosforescenza viene utilizzato per descrivere lo stesso fenomeno luminescente, ma quando cessa la radiazione elettromagnetica, la luce svanisce lentamente (il cosiddetto postluminescenza).
- Il PND sfrutta inoltre l'“effetto memoria” di alcuni composti del fosforo per memorizzare un'immagine radiografica latente per poi svilupparla successivamente in un'immagine visibile con l'ausilio della stimolazione laser. La qualità dell'immagine è mediocre perché vengono utilizzati cristalli di fosforo relativamente grezzi. Viene studiata la possibilità di produrre fosfori a memoria con cristalli più piccoli.
Gli schermi fluorescenti sono costituiti da una base sottile e flessibile rivestita da uno strato fluorescente costituito da microcristalli di sale metallico (terre rare; solitamente tungstato di calcio) che emettono fluorescenza quando sottoposti a radiazione. La radiazione fa illuminare lo schermo. L'intensità della luce è proporzionale all'intensità della radiazione. Con questi schermi si può ottenere un fattore d'intensificazione molto alto pari a 50, che significa un'elevata riduzione del tempo di esposizione. Tuttavia, a causa di una maggiore sfocatura, la qualità dell'immagine è scarsa. Gli schermi fluorescenti vengono utilizzati solo nella radiografia industriale quando è richiesta una drastica riduzione del tempo di esposizione, insieme al rilevamento di grandi difetti.
Oltre agli schermi fluorescenti e intensificatori di piombo, esistono schermi fluorometallici i quali, in una certa misura, combinano i vantaggi di entrambi. Questi schermi hanno una lamina di piombo tra la base della pellicola e lo strato fluorescente. Questo tipo di schermo viene usato insieme alla cosiddetta pellicola RCF (Rapid Cycle Film) del tipo Structurix F6 o F8.
Il grado d'intensificazione raggiunto dipende in gran parte dalla sensibilità spettrale della pellicola radiografica alla luce emessa dagli schermi.
Per ottenere radiografie soddisfacenti con gli schermi fluorometallici, è necessario utilizzarli insieme alla pellicola F appropriata.
Se utilizzato correttamente, e in condizioni favorevoli, il fattore tempo di esposizione può essere ridotto da 5 a 10 rispetto alla pellicola D7 usata con schermi al piombo. Non si tratta di un fattore costante perché anche il livello d'intensità applicato (durezza della radiazione) e la temperatura ambiente influiscono sull'entità della fluorescenza. Ad esempio, a 200 kV si può ottenere un fattore 10, ma con Iridium192 (valore nominale 450 kV) il fattore ottenuto, rispetto alla pellicola D7, sarà 5. La tabella 1-6 mostra i fattori di esposizione relativi alla tecnica RCF.
