báo cáo bài tập lớn đề tài tia x

Quan sát hình trên ta thấyđối với vật có độ dày cao thì cường độ tia X đi qua vật càng nhỏ và ngược lại.Nơi nào tia X23 không bị suy giảm sẽ tạo nên vùng đen, nơi nào bị suy giảmnhiều sẽ

1TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

BÁO CÁO BÀI TẬPLỚN

HÀ NỘI, 7/2022

2Lời cảm ơn

Nhóm xin chân thành cảm ơn thầy Cung Thành Long đã trực tiếp giảng dạy vàhướng dẫn cho nhóm em nhiều kiến thức quý báu trong quá trình học tập họcphần “Đo và kiểm tra không phá huỷ” Do kiến thức còn hạn chế và nhiều vấn đềchúng em chưa nắm vững nên không thể tránh khỏi thiếu sót trong quá trình hoànthiện bài tập lớn này, nhóm em rất mong nhận được sự góp ý và chỉnh sửa từthầy và các bạn Nhóm xin chân thành cảm ơn thầy.

Tên đề tàiTìm hiểu về phương pháp phóng xạ tia X

3MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 Tổng quan về tia X 9

1.1 Lịch sử phát hiện tia X 9

1.2 Thang sóng điện từ 9

1.3 Phương pháp phóng xạ tia X trong công nghiệp 10

1.4 Một số ứng dụng khác của tia X 12

1.5 Ưu, nhược điểm của phương pháp tia X 12

1.6 Giới thiệu các tính chất của tia X 13

3.3 Ảnh hiện thị trên phim X – quang 26

Ảnh hưởng từ cấu tạo máy phát chùm tia X 27

Ảnh hưởng từ đặc điểm của vật thể 28

3.4 Chụp X quang tương tự 31

Phòng tối 31

Quy trình rửa phim thủ công 33

Quá trình rửa phim tự động 36

3.5 X quang kỹ thuật số 37

X quang điện toán (Computed radiography) 37

X quang trực tiếp 40

3.6 So sáng X quang tương tự và X quang kỹ thuật số 42

CHƯƠNG 4 TƯƠNG TÁC CỦA TIA X VỚI CÁC DẠNG VẬT CHẤT KHÁC NHAU 43

4.1 Các hình thức tương tác của tia X với môi trường vật chất 43

Hiệu ứng quang điện (Photoelectric Effect) 43

Hiệu ứng Compton (Compton Effect) 44

Hiệu ứng tạo cặp (Pair Production) 45

4.2 Khả năng tương tác của tia X với các dạng vật chất 45

Khả năng truyền đâm xuyên 45

Khả năng bị hấp thụ 46

CHƯƠNG 5 Các thiết bị NDT sử dụng tia X trong thương mại 48

5.1 Các thiết bị NDT sử dụng tia X trong công nghiệp 48

Hệ thống X-ray thời gian thực 48

CHƯƠNG 6 An toàn khi sử dụng tia X 59

6.1 Khái niệm chung 59

Liều hấp thụ (Absorbed dose) 59

Liều tương đương (Equivalent dose) 59

Trọng số bức xạ (WR - Radiation weighting factor) 60

Liều hiệu dụng (Effective dose) 60

Trọng số mô (W -Tissue weighting factor) 60T Chiếu xạ nghề nghiệp (Occupational exposure): 61

Chiếu xạ công chúng (Public exposure): 61

Nhân viên bức xạ (Radiation staff) 61

Khu vực kiểm soát (Controlled area) 61

Khu vực giám sát (Supervised area): 61

Nhiễm xạ bề mặt (Surface contamination): 61

6.2 Ảnh hưởng của việc tiếp xúc phóng xạ 61

6.3 Tiêu chuẩn an toàn 63

6.4 An toàn khi sử dụng tia X 65

6DANH MỤC HÌNH VẼ

hình 1 1 Winhelm-Rơnghen, người phát hiện ra tia X 9

hình 1 2 Thang sóng điện từ 9

hình 1 3 Hình ảnh chụp động cơ bằng tia X 10

hình 1 4 Soi bảng mạch điện tử bằng tia X 11

hình 1 5 Tìm khuyết tật các chi tiết trong công nghiệp 11

hình 1 6 Soi dị vật trong công nghiệp thực phẩm 12

hình 1 7 Máy Setector Raycon (Dùng trong công nghiệp kiểm tra thực phẩm) 12 hình 1 8 Ảnh chụp X-quang 12

hình 1 9 Soi hành lý 12

hình 1 10 Cơ chế tạo ra tia X 13

hình 1 11 Ống Rơn-ghen 14

hình 1 12 Ống Cu-lit-gơ 14

Hình 2 1 Những bộ phận cơ bản của một ống phát tia X thông thường 17

Hình 2 2 Cấu trúc cathode của ống tia X gồm sợi đốt Volfram nằm trong chén hội tụ 17

Hình 2 3 Tác dụng làm thay đổi hình dạng phân bố chùm electron của chén tội tụ 18

Hình 2 4 Tác dụng làm thay đổi hình dạng phân bố chùm electron của chén tội tụ 19

Hình 2 5 Cấu tạo anode quay 20

Hình 2 6 Mặt cắt của một anode RTM 20

Hình 2 7 Sự phân bố chùm tia X theo phương song song với trục cathode-anode 21

Hình 2 8 Bộ lọc hấp thụ các photon năng lượng thấp 22

Hình 2 9 Phổ tia X tạo ra ở điện áp đỉnh 150 kVp đối với anode làm bằng Volfram 23

Hình 3 1 Cấu trúc chung film X-quang 24

Hình 3 2 Cấu tạo lớp nhũ tương 25

Hình 3 3 Cấu trúc tinh thể bạc 25

Hình 3 4 Cấu toạ máy X – Quang 27

Hình 3 5 Ảnh hưởng từ cấu tạo máy lên chùm tias 27

Hình 3 6 Ảnh hưởng từ điện áp lên film 28

Hình 3 7 Quan hệ giữa cường độ và khoảng cách 28

Hình 3 8 Ảnh hưởng đo độ dày 28

Hình 3 9 Biểu thức quan hệ cường độ sáng 29

Hình 3 10 Ảnh hưởng của hiện tươgnj quantum mottle 30

Hình 3 11 Hình dạng, kích thước ảnh trên phim so với thực tế 31

Hình 3 12 Công thức tính hệ số khuêch đại 31

Hình 3 13 Các kiểu lối vào phòng tối 32

Hình 3 14 Ánh sáng đỏ cam dùng trong phòng tối 32

Hình 3 15 Bố cục phòng tối 33

Hình 3 16 Cấu tạo máy rửa phim tự động 37

Hình 3 17 Hệ thống X quang điện toán 37

Hình 4 4 Sử dụng tia X trong y sinh 45

Hình 4 5 Khả năng đâm xuyên của tia X 46

Hình 5 1 Cấu tạo của hệ thống X-ray thời gian thực 49

Hình 5 2 Hệ thống X-ray thời gian thực UNC450 49

Hình 5 3 hệ thống thời gian thực SREMAX 50

Hình 5 4 Ống tia X đơn giản 51

Hình 5 10 Ống tia X cực dương thanh 55

Hình 5 11 Ống phát tia X vi tiêu điểm Pinnacles 55

Hình 6 2 Liều kế nhiệt phát quang 67

Hình 6 3 Liều kế quang phát quang 67

Hình 6 4Liều kế nhẫnss 68

Danh mục bảngbảng 1 1 Khả năng đâm xuyên của tia X với 1 số loại vật chất 16

Bảng 2 1 Bề dày tối thiểu của bộ lọc tổng cộng khi vận hành máy X-quang 23

Bảng 6 1 Loại bức xạ và trọng số bức xạ 60

Bảng 6 2 Các mô, cơ quan và trọng số mô 61

Bảng 6 3 Ảnh hưởng cuả tiếp xúc chùm tua sơ cấp 62

Bảng 6 4 Giá trị giới hạn liều tiếp xúc tối đa cho phép trong một năm 64

Bảng 6 5 Giá trị giới hạn liều tiếp xúc tối đa cho phép theo suất liều tương đương tính theo 64

Bảng 6 6 Giá trị giới hạn suất liều tương đương cho phòng đặt thiết bị phát bức xạ tia X 64

9CHƯƠNG 1 Tổng quan về tia X

1.1 Lịch sử phát hiện tia X

Tối ngày 8 tháng 11 năm 1895, Winhelm-Rơnghen đang kiểm tra xem liệu tiacathode (tia âm cực) có thể đi xuyên qua kính hay không thì bất ngờ nhận thấymột ánh sáng phát ra từ một tấm được phủ hóa chất gần đó Ông gọi những tiatạo ra ánh sáng này là tia X, vì bản chất chưa rõ của chúng.

Ông dành 49 ngày ở lỳ trong phòng thí nghiệm Nhờ thế, ông đã tìm ra tính chấtcủa thứ tia bí mật mà ông tạm đặt tên là tia X và mang lại cho ông giải Nobel vềvật lý đầu tiên vào năm 1901.

hình 1 1 Winhelm-Rơnghen, người phát hiện ra tia X

10Gọi là tia X là vì:

• Tia X và tia Gamma có bước sóng nhỏ nhất trong thang sóng điện từ →Mang năng lượng cao nhất, độ định hướng cao nhất Lưỡng tính sóng – hạt: Khibước sóng thấp thì

tính chất hạt thể hiện mạnh hơn so với tính chất sóng

• Lưỡng tính sóng – hạt: Khi bước sóng thấp thì tính chất hạt thể hiện mạnhhơn so với tính chất sóng Những sóng điện từ có bước sóng càng nhỏ thì tínhchất hạt càng rõ nét Tác dụng thể hiện tính hạt: Đâm xuyên mạnh, quang điện,phát quang, ion hóa

Kết luận: do bước sóng của tia X nhỏ nên tính chất hạt được thể hiện rõ nét hơntính chất song nên người ta gọi là tia X

1.3 Phương pháp phóng xạ tia X trong công nghiệp

Trong lĩnh vực công nghiệp tia X có ứng dụng chính là để kiểm tra các vết nứthoặc sai sót trên vật liệu, mà đảm bảo không làm hỏng sản phẩm.sss

• Ngành điện, điện tử: kiểm tra bảng mạch PCD, các mối hàn, đi dây…

hình 1 4 Soi bảng mạch điện tử bằng tia X

• Kiểm tra trong các thiết bị: đầu dò, ổ trục, mối nối của các vật liệu khác nhau

hình 1 5 Tìm khuyết tật các chi tiết trong công nghiệp

Sử dụng trong công nghiệp để tìm ra những khuyết tật trong các vật đúc kim loại hoặc trong các tinh thể.

Các lỗi có thể phát hiện ra qua thử nghiệm không phá hủy chụp ảnh phóng xạ:Không gian rỗng do co ngót khi đông cứng

Rỗ khíNứtCháy cạnhKênh khí

Ngậm xỉ, tạp chất rắn (Đồng hoặc Wolfram)Không ngấu

Hàn không thấuLỗi về hình dạng hình họcBắn tóe hàn

Ngành công nghiệp thực phẩm

hình 1 6 Soi dị vật trong công nghiệp thực phẩm

Ngoài soi cá dị vật như kim loại trong thực phẩm… còn phát hiện thêm nhiềukhiếm khuyết như: thiếu sản phẩn trong bao gói, các sản phẩn méo, vỡ…

hình 1 7 Máy Setector Raycon (Dùng trong công nghiệp kiểm tra thực phẩm)

13- Ưu điểm:

Có thể kiểm tra hầu hết các vật liệuKiểm tra được sai hỏng sâu bên trong vật liệuĐộ chính xác cao

Khảo sát trên diện tích lớnKhông làm phá hỏng sản phẩm- Nhược điểm:

Bị giới hạn về bề dày kiểm tra

Cần phải xem xét và đảm bảo an toàn bức xạ

Các khuyết tật tách lớp thường không thể phát hiện bằng phương phápchụp ảnh bức xạ Không thể phát hiện được các khuyết tật dạng phẳngmột cách dễ dàng.

Cần phải xem xét và đảm bảo an toàn bức xạ do sử dụng tia X và Gamma.Tương đối đắt tiền so với các phương pháp thử nghiệm không phá hủy khác.Phương pháp chụp ảnh phóng xạ rất khó tự động hóa.

1.6 Giới thiệu các tính chất của tia XCách tạo ra tia X

Cơ chế chung: Electron của Catod được tăng tốc trong điện trường mạnh nên cóđộng năng rất lớn Khi gặp các nguyên tử Anode, các electron này xuyên sâu vào vỏ nguyên tử, tương tác với hạt nhân và các lớp electron của nguyên tử (K, L , M )

Quá trình dịch chuyển từ tầng này sang tầng khác của electron tạo ra tia X

hình 1 10 Cơ chế tạo ra tia X

Nếu toàn bộ năng lượng của electron đều chuyển thành năng lượng của photontia X thì năng lượng photon tia X được liên hệ với điện thế kích thích U theocông thức:

Khi đó photon tia X có năng lượng lớn nhất (hay bước sóng ngắn nhất) Thực tếchỉ khoảng 1% năng lượng của tia electron được chuyển thành tia X, phần lớn bị

28Ảnh hưởng từ cấu tạo máy phát chùm tia X

Hình 3 4 Cấu toạ máy X – Quang

Đặt vào 2 đầu anode và cathode một điện áp đỉnh (kVp), do có sự chuyển độngcủa các electron từ cực cathode bay và đập vào anode -> sinh ra một dòng điện i(mA) Dòng i không ảnh hưởng tới động năng của các e mà ảnh hưởng tới sốlượng các e => i càng lớn số lượng e căng nhiều nếu mA càng cao thì số lg tia Xđến phim càng nhiều thì ảnh càng đen và ngược lại.

Hình 3 5 Ảnh hưởng từ cấu tạo máy lên chùm tias

Khi tăng điện áp kVp ,tốc độ di chuyển của e giữa 2 bản cực được tăng lên Từđó các electrom va vào bản cực anode với năng lượng lớn hơn và sinh ra cácchùm tia đâm xuyên với bước sóng ngắn hơn(chùm tia X năng lượng cao nhiềuhơn nên chùm tia X tới phim nhiều hơn) \

Hình 3 6 Ảnh hưởng từ điện áp lên film

Độ tương phản trên phim còn bị ảnh hưởng bởi vật chất cấu tạo lên vật cần chiếu,điện áp đỉnh kVp đặt vào 2 cực Sự khác nhau này dẫn tới sự khác nhau về cườngđộ tia x truyền qua Mức kVp càng cao thì cho độ tương phản càng thấp.Khoảng cách giữa nguồn phát phóng xạ (tia x) và vật thể cũng ảnh hưởng tới chấtlượng phim Càng gần nguồn, cường độ càng lớn Quan hệ giữa cường độ vàkhoảng cách được thể hiện bằng công thức ở hình dưới

Hình 3 7 Quan hệ giữa cường độ và khoảng cách

Đây là mối quan hệ tỷ lệ nghịch Càng xa nguồn thì cường độ càng giảm, độgiảm của cường độ tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách từ vật thể tớinguồn bức xạ Ngoài ra có thể tính cường độ bức xạ theo công thức:

Ảnh hưởng từ đặc điểm của vật thể Độ dày

Hình 3 8 Ảnh hưởng đo độ dày

30Khi ta chiếu 1 chùm tia X vào các vật thể có độ dạy khác nhau thì sau khi đi quacác vật thể thì cường độ chùm tia X cũng khác nhau Quan sát hình trên ta thấyđối với vật có độ dày cao thì cường độ tia X đi qua vật càng nhỏ và ngược lại.Nơi nào tia X23 không bị suy giảm sẽ tạo nên vùng đen, nơi nào bị suy giảmnhiều sẽ tạo nên vùng

• Đặc điểm cấu tạo của vật thể

Các vật được làm từ các chất khác nhau cũng ảnh hưởng đến cường độ tia X khiđi qua vật thể Cụ thể thì cường độ tia X sẽ giảm dần khi đi qua các chất sau:không khí, mỡ, dịch mô mềm, Canxi, Kim loại, … Ảnh hưởng từ những đặctrưng của phim

• Mật độ

Xét khi ánh sang truyền qua một vùng phim:

Hình 3 9 Biểu thức quan hệ cường độ sáng

• Ii: Cường độ ánh sáng tới• It: Cường độ ánh sáng truyền qua.

• Độ mờ (opacity) và tỷ trọng (density) được tính dựa theo công thức trên.Ta có bảng giá trị mật độ trên phim

Tốc độ phóng xạ

31Phim có tốc độ nhanh yêu cầu số lượng bức xạ tương đối ít hơn so với phimchậm Tốc độ phim được sử dụng phổ biến: D (ultral speed), E (ekta speed) và F(insight).Tốc độ D là phim chậm nhất trong ba bộ, và tốc độ F là nhanh nhất Fđược sử dụng nhiều nhất vì có độ tương phản và độ phân giải tương đươngnhưng chỉ đòi 24 hỏi thời gian phơi sáng bằng một nửa so với D Tốc độ phim cóthể bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ cao -> độ mờ và độ hạt tăng.

Độ tương phản

Độ tương phản của phim do tính chất các tinh thể bạc halogenua quyết định.Phim có các hạt tinh thể đồng nhất thì có độ tương phản cao Ngược lại, kíchthước các hạt tinh thể to và không đồng nhất sẽ làm cho phim có độ tương phảnthấp Bề dày càng lớn thì độ tương phản càng thấp.

Nhiễu phóng xạ

Hình 3 10 Ảnh hưởng của hiện tươgnj quantum mottle

Vì tương tác x-ray là các sự kiện ngẫu nhiên Do đó, có thể trên phim sẽ khôngtạo ra sự đồng nhất mầu sắc, xuất hiện những đốm nhỏ dạng tròn khác màu (tốihoặc sáng hơn) vùng tối lân cận của phim được gọi là "quatum mottle" Nguyênnhân gây ra do sự biến động về số lượng photon trên một đơn vị diện tích mặt cắtcủa chùm tia chiếu Nên một số khu vực trên phim sẽ hấp thụ nhiều/ít hơn Hiệntượng "quatum mottle” giảm khi thời gian chiếu tia X tăng lên.

Ảnh hưởng từ vị trí đặt vật thể

Khi ta đặt vật thể trên đường đi của tia tới, điều này sẽ tạo ra một cái bóng củavật thể trên phim có kích thước lớn hơn kích thước thật Hệ số phóng đại (M)được tính theo công thức:

32Hiện tượng hình ảnh trên phim có kích thước và hình dạng không giống thật,hiện tượng này là do sự xuất hiện của các hệ số phóng đại M khác nhau trên cácphần của đối tượng Lượng méo mó phụ thuộc vào (hình dạng, độ dày và vị trí).

Hình 3 11 Hình dạng, kích thước ảnh trên phim so với thực tế

Hình 3 12 Công thức tính hệ số khuêch đại

Muốn giữ hệ số khuếch đại thấp nhất thì cần tăng khoảng cách nguồn và vật vàgiảm khoảng cách vật và phim.

3.4 Chụp X quang tương tựPhòng tối

Quá trình xử lý tráng rửa phim X quang thủ công được thực hiện dưới ánh sángmờ sao cho màu và cường độ ánh sáng không thể tác động được lên phim nữa.Để đạt được điều kiện môi trường an toàn cho xử lý phim X quang, quá trình rửaphim cần phải được thực hiện trong một không gian có điều kiện ánh sángnghiêm ngặt

33gọi là phòng tối Phòng này có nhiệm vụ cách ly ánh sáng bên ngoài Để làmđược điều đó, những phòng tối này cần được thiết kế đặc biệt và kiểm tra kỹ khiđưa vào sử dụng.

Phòng tối cần được cách ly hoàn toàn với ánh sáng bên ngoài, để làm được điềuđó, lối vào phòng cần được thiết kế đặc biệt sao cho ánh sáng không thể lọt vàophòng khi có người ra vào Có một số loại lối vào phổ biến cho các phòng tốinhư cửa xoay, cửa 2 cánh liên tiếp hay cửa dạng mê cung.

Hình 3 13 Các kiểu lối vào phòng tối

Trong đó lối vào dạng mê cung chiếm nhiều diện tích hơn cả nhưng cho hiệu quảchặn sáng tốt nhất nên thường được sử dụng trong thức tế.

Ánh sáng bên trong phòng cũng cần được kiểm soát một cách chặt chẽ Ánh sángtrong phòng tối thường dùng ánh sáng đỏ cam (R1) hoặc ánh sáng màu xanh lục(D7).

Hình 3 14 Ánh sáng đỏ cam dùng trong phòng tối

Phòng tối cần có nước để phục vụ cho việc pha hóa chất, rửa phim và khu vực đểđổ hóa chất dư Đây là khu vực thường xuyên ẩm ướt, dùng để xử lý phim và cấttrữ các thùng hóa chất Phim khô, các giá treo phim và các vật dụng khác sẽ cầnphải được cất trữ ở một nơi khô ráo hơn, vì vậy các phòng tối thường được chiathành 2 bên riêng biệt, một bên khô ráo để cất trữ phim khô, thùng phim và cácgiá treo phim, bên còn lại chứa các hóa chất, có bồn rửa, thùng đựng hóa chất vàchỗ đổ hóa chất Phòng rửa phim cũng cần có hệ thống thông gió giúp điều hòakhông

34khí trong phòng tránh việc ta phải hít hơi thuốc nhiều, về lâu dài sẽ không có lợicho sức khỏe.

Hình 3 15 Bố cục phòng tối

Quy trình rửa phim X quang thủ công yêu cầu phim cần được nhúng vào một sốhóa chất khác nhau, vì vậy ra sẽ cần một số bể hoặc khay đựng hóa chất tươngứng Các bể này thường được làm bằng thép không gỉ hoặc làm bằng nhựa vớikích thước phù hợp.

Quy trình rửa phim thủ công

Những bước thực hiện chủ yếu trong một quá trình xử lý tráng rửa phim chụpảnh bức xạ:

Quá trình làm hiện ảnh.

Quá trình rửa trung gian (rửa nước hoặc acid).Hãm (cố định ảnh).

Rửa làm sạch.Sấy khô.

3.4.2.1 Quá trình chuẩn bị trước khi thực hiện xử lý tráng rửa phim:

Trước khi thực hiện xử lý tráng rửa phim kỹ thuật viên phải tuân theo các bướcsau:

(i) Khuấy đều tất cả những dung dịch dùng để xử lý tráng rửa phim trước khiđem vào sử dụng (những dung dịch đó có khuynh hướng bị loãng ra khi ta khôngkhuấy đều).

(ii) Kiểm tra nhiệt độ của dung dịch chứa trong bể Điều quan trọng là nhiệt độnhững dung dịch này nên gần bằng với phương pháp kiểm soát cho phép và nhiệtđộ của dung dịch thuốc hiện càng gần với 20 0C càng tốt.

35(iii) Kiểm tra mức dung dịch chứa trong bể Nhân viên rửa ảnh cần phải xem xétthường xuyên và thật kỹ mức dung dịch trong bể và nước rửa Mức dung dịchtrong bể phải ngập hết các thanh ngang của bộ gá phim Nếu mức dung dịch quáthấp thì phải thêm vào dung dịch làm mới cho đến mức thích hợp.

(iv) Cần luôn luôn có một dòng nước chảy đều ổn định và đủ mạnh trong các bểrửa trung gian và bể làm sạch.

(v) Tra cứu bảng thời gian hiện ảnh và khi cần thiết thì tra cứu biểu đồ thời gian nhiệt độ hiện ảnh mà nhà sản xuất phim nào cũng cung cấp và đặt thời gian trênđồng hồ hẹn giờ cho phù hợp.

-(vi) Lau sạch các dụng cụ dùng trong xử lý tráng rửa phim và rửa sạch tay.(vii) Tắt toàn bộ các nguồn sáng và chỉ tiến hành công việc xử lý tráng rửa phimtrong điều kiện ánh sáng an toàn.

3.4.2.2 Quá trình hiện ảnh:

Khi phim được đặt trong dung dịch thuốc hiện, ở giai đoạn này những tinh thểkhông bị chiếu xạ thì không bị tác động hoặc bị tẩy sạch, nhưng thuốc hiện sẽphản ứng với ảnh ẩn những tinh thể bị chiếu nằm trong lớp nhũ tương, tách kimloại bạc ra khỏi hỗn hợp và kết tủa dưới dạng những hạt bạc kim loại nhỏ li ti tạothành hình ảnh kim loại bạc có màu đen Nhiệt độ càng cao thì quá trình hiện ảnhcàng nhanh Tuy nhiên hình ảnh nhận được tốt nhất khi nhiệt độ thuốc hiệnkhoảng 20 C Nhiệt độ cao hơn sẽ gây ra sự mờ hình ảnh nhiều hơn do tập trungohoá chất và các hạt bị tạo dấu nhiều hơn Dung dịch hiện bị hỏng nhanh hơn vàxuất hiện sự hư hỏng do mất đi quá trình làm tươi trong phim và trong bể thuốchoặc do làm sạch không đủ sau khi hiện v.v… Ở nhiệt độ cao có thể phát hiệnthấy trên lớp nhũ tương sự hình thành mắt lưới, làm cho nó có thể bị trôi đi hoặcbị chảy ra Mặt khác nếu nhiệt độ giảm xuống dưới 18 C tạo ra các nguyên tốotrong thuốc hiện bị kìm hãm không đạt độ tương phản cao hơn.

- Mối quan hệ giữa thời gian và nhiệt độ:

Khi những yếu tố khác vẫn không thay đổi, số lượng hoặc mức độ hiện ảnh làmột hàm biến hệ thời gian – nhiệt độ, ta có thể bổ sung cho sự thay đổi của đạilượng này bằng sự thay đổi của đại lượng kia Vì vậy, trong những giới hạn nhấtđịnh, một sự thay đổi về tốc độ hiện do tăng hay giảm nhiệt độ có thể được bổsung bằng cách điều chỉnh thời gian hiện phù hợp theo mối quan hệ thời gian –nhiệt độ mà đã được thiết lập cho một dung dịch hiện nào đó Tất cả các nhà sảnxuất dung dịch hiện ảnh đều cung cấp cho ta bảng số liệu về mối quan hệ thờigian – nhiệt độ với những chất hoá học có trong đó.

- Thao tác rung lắc phim:

Thao tác rung lắc phim là một quá trình làm cho phim dao động trong các dungdịch xử lý tráng rửa phim khác nhau, cách làm như vậy sẽ làm tươi (mới) dungdịch ở trên bề mặt của phim để tạo ra phản ứng thích hợp giữa lớp nhũ tương củaphim và dung dịch xử lý tráng rửa phim Sự rung lắc là quá trình quan trọng nhấttrong khoảng thời gian làm hiện ảnh Nếu một phim được đặt trong dung dịchthuốc hiện để cho hiện ảnh mà không thực hiện một động tác rung lắc nào thì

36những sản phẩm phản ứng trong quá trình hiện ảnh sẽ chảy xuống dưới bề mặtcủa phim, vì thế sẽ đẩy dung dịch hiện tươi (mới) không đi đến được bề mặt củaphim Mật độ phim càng lớn thì dòng chảy xuống càng mạnh và là nguyên nhângây ra quá trình hiện không đồng đều ở vùng phía bên dưới Nguyên nhân này cóthể tạo ra các dạng đường vết trên phim.

3.4.2.3 Rửa trung gian:

Sau khi hiện xong thì phim được rửa trong dung dịch thuốc rửa trung gian (thuốcdừng hiện) khoảng 30 đến 60 giây Thuốc rửa trung gian (dừng hiện) chứa 2.5%dung dịch acid acetic băng nghĩa là 2.5mL acid acetic băng trong một lít nước.Acid dùng làm ngưng các hoạt động của thuốc hiện trên phim Mặt khác, dungdịch này sẽ ngăn cản các phản ứng khi dung dịch thuốc hiện rơi vào dung dịchthuốc hãm và có thể làm hỏng thuốc hãm Nếu acid acetic băng không có sẵn thìphim có thể được nhúng trong một dòng nước sạch chảy liên tục, ít nhất từ 1 đến2 phút.

Làm cứng lớp glatin trong lớp nhũ tương làm cho lớp này trở nênchắc hơn trong quá trình làm sạch, sấy khô và những thao tác cầmnắm tiếp theo sau.

Khoảng thời gian giữa thời điểm đặt phim vào dung dịch thuốc hãm và lúc biếnmất các hạt muối bạc ban đầu có màu vàng sữa, phân tán, được gọi là thời gianlàm sạch Đây là khoảng thời gian dung dịch thuốc hãm hoà tan các hạt muốihalogen bạc không hiện được Với một khoảng thời gian bằng với khoảng thờigian được yêu cầu để tẩy sạch các hạt muối halogen bạc khuếch tán trong lớp nhũtương và để cho lớp glatin đạt được độ cứng mong muốn Vì vậy, thời gian hãmtổng cộng ít nhất phải bằng hai lần thời gian làm sạch Phim cũng phải được runglắc mạnh khi mới đặt vào thuốc hãm giống như cách thực hiện trong quá trìnhhiện Dung dịch thuốc hãm phải giữ ở nhiệt độ bằng với nhiệt độ của dung dịchthuốc hiện và dung dịch rửa trung gian (dừng hiện) (trong khoảng từ 18 C đếno24 C).o

3.4.2.5 Quá trình rửa làm sạch:

Lớp nhũ tương trong phim mang theo một số chất hoá học từ dung dịch thuốchãm sang nước rửa Nếu những chất hoá học này được giữ lại trên phim thìchúng sẽ làm cho ảnh chụp bức xạ bị đổi màu và mờ dần sau một thời gian lưutrữ Để tránh xảy ra điều này thì phim phải được rửa sạch trong những điều kiệnthích hợp nhất để loại bỏ những hợp chất hoá học này Sau đây là những thao tácquan trọng nhất phải tuân theo khi rửa một phim chụp ảnh bức xạ:

37Sử dụng dòng nước chảy liên tục, sạch, lưu thông tuần hoàn saocho toàn bộ diện tích của lớp nhũ tương thường xuyên nhận đượcsự thay đổi.

Chắc chắn rằng bộ gá kẹp phim đều được nhúng chìm trong nước.Cần phải rửa sạch ít nhất là 20 phút.

Nhiệt độ của nước phải không được quá 25 0C để cho lớp nhũtương không bị làm mềm ra và bị rửa trôi đi mất.

Nhiệt độ của nước cũng không được dưới 15 0C vì nếu nước ởnhiệt độ thấp hơn nhiệt độ này thì dung dịch Hypo (dung dịchthuốc hãm) sẽ không được hoà tan tốt.

Thể tích nước chảy trong bể phải được thay thế từ bốn đến tám lầntrong một giờ.

3.4.2.6 Quá trình sấy phim:

Sấy có ảnh hưởng quan trọng đến chất lượng phim chụp bức xạ đã hoàn thành.Ta phải thực hiện làm sao mà không gây ra bất kỳ sự hư hại nào cho lớp nhũtương hoặc tạo ra các vết, dấu do quá trình sấy không đồng đều, và không đượcđặt lớp nhũ tương ẩm lên những nơi bẩn hoặc có các xơ bông vải Để tránh tạo racác vết trong quá trình sấy và làm khô nhanh thì phim được nhúng trong mộtdung dịch làm khô trong khoảng 15 đến 30 giây (dung dịch này có bán trên thịtrường) Dung dịch này giảm sức căng bề mặt của nước, tránh được sự hìnhthành các giọt nước đọng Nếu không sử dụng dung dịch làm khô thì nên lau sạchphim bằng một miếng bọt biển mềm Phim thường được làm khô trong một tủsấy có không khí tuần hoàn ở nhiệt độ cao Nhiệt độ của không khí trong tủ sấyphải được điều chỉnh sao cho không làm cho phim bị cong hoặc khô không đều.Phải cẩn thận đừng nên để phim va chạm với các phim khác ở trong tủ sấy.

Quá trình rửa phim tự động

Rửa phim tự động sử dụng các bộ vi xử lý đã giúp cải thiện cả về tốc độ và hiệuquả của quá trình rửa ảnh, giúp đồng nhất và cải thiện chất lượng ảnh Thời gianrửa phim tự động chỉ khoảng từ 1.5 đến 12 phút với thời gian trung bình là 8phút, nhanh hơn nhiều so với rửa phim thủ công Trong đó các thao tác nhúngphim, lắc phim, các thông số về nhiệt độ, thời gian ngâm phim được cài đặttrước, theo dõi và thực hiện tự động với quy trình giống rửa phim thủ cộng.

Hình 3 16 Cấu tạo máy rửa phim tự động

3.5 X quang kỹ thuật số

X quang điện toán (Computed radiography)

X quang điện toán sử dụng một tấm tạo ảnh bằng photpho thay vì dùng phim như X quang tương tự.

Hình 3 17 Hệ thống X quang điện toán

Các bộ phận chính của hệ thống này bao gồm:Tấm photpho nhận ảnhMáy quét ảnh và số hóa tín hiệu

39Hệ thống xử lý tín hiệu

Hình 3 19 Nguyên lý tạo ảnh

Khi bị chiếu bởi tia X, các Electron bị kích thích và bị giữ lại ở vùng ion halogentrong tinh thể Sau đó các e này được kích thích bằng tia laze để chuyển lên vùngnăng lượng cao hơn, sau đó nhanh chóng trở lại trạng thái năng lượng cơ bản,bức xạ ra ánh sáng nhìn thấy.

3.5.1.2 Máy đọc

Hình 3 20 Quá trình đọc quét ảnh

Tia laser được chiếu vào cấu trúc điều hướng, giúp điều hướng tia laser chiếu tới từng điểm theo chiều ngang của tấm nhận ảnhTấm nhận ảnh đồng thời được di chuyển theo chiều dọc bằng con lănÁnh sáng nhìn thấy bức xạ ra được thu bằng thiết bị nhận ảnh

41Thông tin thu được bao gồm thông tin về tọa độ và cường độ ánh sáng bức xạ từ tấm nhận ảnh

3.5.1.3 Máy tính xử lý ảnh

Hình 3 21 Xử lý dữ liệu bằng máy tính

Máy tính được sử dụng để xử lý ảnh chụp X quang để có chất lượng tốt hơn.Việc xử lý có thể giúp tăng cường bờ nét, tăng độ tương phản và giảm nhiễu.Ảnh xử lý xong có thể in bằng giấy thường, giấy in bóng hay in khô.

Hình 3 22 Ảnh X quang điện toán

Hình 3 24 Độ định hướng bức xạ phụ thuộc vật liệu

Lớp quang điện: Chuyển đổi tín hiệu quang thành tín hiệu điện tích

Lớp TFT (Thin Film Transistor): Chuyển tín hiệu điện tích thành tín hiệu số vềcác điểm ảnh bằng tập hợp các phần tử dò điện tích Tấm TFT gồm nhiều cell,mỗi cell

43có phần từ cảm nhận điện tích và chuyển mạch để đưa tín hiệu số đầu ra lênđường tín hiệu ra.

Hình 3 25 Tấm TFT

3.5.2.5 Công nghệ CCD (Charged-couple device)

Thiết bị X quang theo công nghệ CCD sử dụng vi xử lý tích hợp với cảm biến đểcảm nhận bức xạ quang phát ra từ tấm phát quang để xử lý và chuyển đổi thànhtín hiệu số một cách trực tiếp Công nghệ này cho hình ảnh có chất lượng tốt hơnvới độ phẩn dải cao, ít bị nhiễu, nhòe Đây là công nghệ hiện đại được áp dụngphổ biến ngày nay

3.6 So sáng X quang tương tự và X quang kỹ thuật số

Tiêu chí X quang tương tự X quang điện toán X quang trực tiếpQuy trình Công đoạn chụp

ảnh, xử lý ảnh gồm nhiều bước

Chụp giống với X- quang tương tự, quét phim lấy ảnh

Sử dụng tấm cảm biến số để ghi hình ảnhChất lượng

hình ảnh

Chất lượng không tốt do bị ảnh hưởngbởi nhiều yếu tốmôi trường

Độ phân giải thấp, tương phản kém

Độ phân giải cao, tưởng phản tốt

Tốc độ 8-15 phút 2-10 phút 5-20 giâyChi phí Mất chi phí cho máy

chụp, hóa chất xử lý ảnh, phim chụp chỉ dùng được 1 lần

Mất chi phí cho máy chụp, phim, máy quét/xóa phim.Phim chụp có thể táisử dụng

Mất chi phí cho tấm cảm biến số

44CHƯƠNG 4 TƯƠNG TÁC CỦA TIA X VỚI CÁC DẠNG VẬT CHẤT

KHÁC NHAU

4.1 Các hình thức tương tác của tia X với môi trường vật chất

Bức xạ là sóng điện từ có bước sóng nhỏ hơn khoảng cách giữa các nguyên tử(<< a, với a có giá trị khoảng cm) Bức xạ này ngoài tính chất sóng còn đượchình dung như dòng hạt nên gọi là lượng tử Giới hạn năng lượng thấp nhất củalượng tử là 10keV.

• Thứ hai, lượng tử không có khối lượng nghỉ, do đó chuyển động vớivận tốc ánh sáng và không thể bị chia nhỏ Chúng cũng bị hấp thụ và tán xạ,thường ở các góc lớn Do vậy, cường độ ban đầu của chùm bức xạ giảm dần.Tương tác của bức xạ với môi trường vật chất xảy ra theo ba cơ chế chính:• Hiệu ứng quang điện (Photoelectric Effect)

• Hiệu ứng Compton (Compton Effect)• Hiệu ứng tạo cặp (Pair Production)

Hiệu ứng quang điện (Photoelectric Effect)

Hình 4 1 Hiệu ứng quang điện