Nghiên cứu thử nghiệm hệ chụp ảnh huỳnh quang kĩ thuật số trong kiểm tra mối hàn phẳng

LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành luận văn này, tôi xin chân thành cảm ơn tới KS Vũ Tiến Hà- Giám đốc
trung tâm đánh giá không phá hủy, và KS. Trần Đăng Mạnh- trung tâm đánh giá
không phá hủy- đã tận tình giúp đỡ và tạo điều kiện tốt nhất để tôi có thể tiếp cận và có
những bước đi rất đúng đắn và hoàn thành được luận văn này. Xin cảm ơn các thầy cô
trong Viện Kỹ Thuật Hạt Nhân & Vật Lý Môi Trường-Đại Học Bách Khoa Hà Nội
cũng đã tạo những điều kiện tốt nhất giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện, xin cảm ơn
các anh chị trong trung tâm đánh giá không phá hủy, đã hỗ trợ tôi về mọi mặt và giúp
đỡ tôi rất nhiều về phương tiện cũng như kinh nghiệm để tôi hoàn thành luận văn của
mình.
1
Nội dung khóa luận bao gồm:
Phần 1 : Tổng quan
Chương 1: Tia X và chụp ảnh phóng xạ
Chương 2 : Liều chiếu và đánh giá về an toàn bức xạ.
Phần 2. Chụp ảnh bức xạ kỹ thuật số bằng tia X
Chương 3: Giới thiệu về hệ chụp ảnh bức xạ huỳnh quang kỹ thuật số Radio 5000
Phần 3: Thực nghiệm và đánh giá kết quả.
Chương 4 : Chụp ảnh mối hàn phẳng và mẫu ống bậc
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT
Stt Ký hiệu Tên tiếng Việt Tên tiếng Anh
1 R Rơn-ghen Roentgen
2 Bq Béc-cu-ren Becquerel
3 Ci Qui-ri Curie
4 Sv Si-vớt Sievert
5 DFR Chụp ảnh bức xạ huỳnh
quang kỹ thuật số
Digital-Fluoroscopy-
Radiography
Mục lục
2

PHẦN I: TỔNG QUAN 5
CHƯƠNG I 5
TIA X VÀ CHỤP ẢNH BỨC XẠ 5
1.2 Tương tác của bức xạ với vật chất 7
1.2.1 Hiện tượng hấp thụ 7
1.3.5 Độ nhạy của ảnh chụp bức xạ: 17
CHƯƠNG II 19
LIỀU CHIẾU VÀ ĐÁNH GIÁ VỀ AN TOÀN BỨC XẠ 19
2.2.2 Giới hạn sự chiếu xạ 24
PHẦN II: CHỤP ẢNH BỨC XẠ KỸ THUẬT SỐ BẰNG TIA X 26
CHƯƠNG III: 26
GIỚI THIỆU VỀ HỆ CHỤP ẢNH BỨC XẠ HUỲNH QUANG KỸ THUẬT SỐ RADIO 5000 26
PHẦN III : THỰC NGHIỆM VÀ GIẢI ĐOÁN KẾT QUẢ 35
CHƯƠNG IV 35
CHỤP ẢNH MỐI HÀN PHẲNG VÀ MẪU ỐNG CÓ BỀ DÀY THAY ĐỔI 35
42
3
LỜI MỞ ĐẦU
Kỹ thuật kiểm tra không phá hủy NDT (Non Destructive Testing) được ứng dụng để
kiểm tra đánh giá chất lượng các chi tiết, cấu kiện, thiết bị máy móc, các công trình
trong quá trình xây dựng và vận hành nhằm đảm bảo độ an toàn, giảm thiểu và dự báo
các sự cố của vật cần kiểm tra.
Trên thế giới, các phương pháp NDT đã được dùng trong cuộc cách mạng công nghiệp
từ đầu thế kỷ 18 và ngày càng phát triển và trở thành thành phần không thể thiếu. Ngân
sách dành cho NDT chiếm tỷ trọng từ 1-5% ngân sách công trình.
Ở nước ta, kỹ thuật NDT được bắt đầu biết đến từ những năm 1970 và được sử dụng
rộng rãi từ những năm 1990 và hiện nay, tỉ trọng kinh phí cho NDT trong công trình
chiếm 0.1-2%. Hoạt động NDT còn có mặt trong hầu hết cho các lĩnh vực như: Lọc hóa
dầu, hóa chất, đóng tàu, thiết bị áp lực, cơ khí chế tạo, công trình kết cấu thép…Nước ta
đang chuẩn bị xây dựng nhà máy điện hạt nhân đầu tiên, vai trò của NDT là không thể

thiếu trong quá trình xây dựng và vận hành nhà máy.
Hiện nay khoa học kỹ thuật đang phát triển rất mạnh, các kỹ thuật truyền thống ngày
càng được thay thế bằng các kỹ thuật tiên tiến. Ngay cả các máy ảnh thông thường dần
được thay thế bằng máy ảnh kỹ thuật số với nhiều tính năng hơn.
Trong NDT, chủ yếu có 5 công nghệ ghi nhận ảnh chụp bức xạ:
1) Công nghệ tráng rửa phim thông thường (screen film)
2) Công nghệ quét tấm tạo ảnh (IP –Image plate)
3) Công nghệ CCD (Charge Couple Devices)
4) Công nghệ cảm biến phẳng chuyển đổi gián tiếp
5) Công nghệ cảm biến phẳng chuyển đổi trực tiếp
Trong đó, các công nghệ từ 2 đến 5 đều là các công nghệ ghi nhận kỹ thuật số nhằm một
mục đích là thay thế phim thường bằng hệ kỹ thuật số với nhiều ưu điểm :
 Tiết kiệm thời gian
 Xử lý ảnh được trên máy tính
4
 Khả năng lưu trữ
 Hiệu quả về kinh tế mà vẫn đảm bảo về chất lượng
Mục tiêu của đề tài này nghiên cứu khả năng ứng dụng của hệ ghi nhận ảnh chụp bức
xạ bằng công nghệ kỹ thuật số theo hướng thứ 2 đã nêu ở trên (công nghệ CCD).
Qua tham khảo tài liệu và được sự góp ý của thầy hướng dẫn em quyết định chọn đề tài :
“ Nghiên cứu thử nghiệm hệ chụp ảnh huỳnh quang kỹ thuật số trong kiểm tra mối
hàn phẳng ”
PHẦN I: TỔNG QUAN
CHƯƠNG I
TIA X VÀ CHỤP ẢNH BỨC XẠ
1.1. Tia X
5
1.1.1 Lịch sử phát hiện và ứng dụng
Năm 1895 trong lúc tiến hành thực nghiệm nghiên cứu hiện tượng phóng điện qua
chất khí, Roentgen đó phát hiện ra một loại tia bức xạ mới mà ông đặt tên là tia X (người

ta cũn gọi là tia Roentgen). Thành công đầu tiên của việc ứng dụng loại tia X này là ông
đó tiến hành chụp và thu được ảnh của những vật khác nhau đựng trong hộp kín: Những
quả cân, khẩu súng v.v Chính những kết quả ban đầu này đó đánh dấu sự ra đời của
phương pháp chụp ảnh phóng xạ (Radiographic Testing- RT), đây là một phương pháp
có khả năng phát hiện các khuyết tật nằm sâu bên trong đối tượng kiểm tra.
Phương pháp này đã và đang được ứng dụng rộng rãi đem lại nhiều lợi ích to
lớn trong đời sống thực tế.
Đến năm 1930, phương pháp chụp ảnh phóng xạ được hải quân Mỹ chính thức áp
dụng cho kiểm tra nồi hơi, có thể nói đây là một sự phát triển quan trọng.
Những thành công đó khẳng định vai trò và giá trị đặc biệt của phương pháp
chụp ảnh phóng xạ kiểm tra khuyết tật trong các ngành công nghiệp như: Hàng không,
kiểm tra khuyết tật mối hàn trong các nhà máy điện, nhà máy tinh chế, các kết cấu tàu
thủy và phương tiện chiến tranh,v.v Những thành quả ấy tạo cơ sở cho sự phát triển
phương pháp này ngày càng mạnh mẽ cho đến ngày nay.
1.1.2 Bản chất của tia X
- Tia X là bức xạ điện từ giống như ánh sáng, chỉ khác là nó có bước sóng nhỏ hơn
bước sóng ánh sáng hàng nghìn lần.
- Trong chụp ảnh phóng xạ thì những tia X thường dùng có bước sóng trong
khoảng từ 10
-4
A
0
đến 10A
0
(1A
0
= 10
-8
cm).
- Phổ của tia X là phổ liên tục với chiều dài bước sóng tương ứng với λ = c/ γ với c

là vận tốc ánh sáng, γ là tần số dao động riêng.
1.1.3 Tính chất của tia X
- Tia X có tính chất giống như ánh sáng: không màu, không mùi, không vị, không
nhìn thấy được do đó không cảm nhận được bằng giác quan con người.
6
- Có khả năng làm một số chất phát quang như Zine Sulfide, Calcium, Tungstate,
Diamon, Barium, Platinocyamide, Sodiumlodide
- Chúng gây ion hóa vật chất (đặc biệt với chất khí rất dễ bị ion hóa trở thành các
điện tử và ion dương), là bức xạ điện từ và gây nguy hại cho cơ thể sống
- Tia X truyền theo đường thẳng
- Nó tuân theo định luật tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách.
- Nó có thể xuyên qua những vật mà ánh sáng không truyền qua được và khả năng
xuyên thấu phụ thuộc vào năng lượng của photon, mật độ và chiều dày của lớp vật chất.
- Khi đi qua lớp vật chất chúng bị hấp thụ, phản xạ và tán xạ.
1.2 Tương tác của bức xạ với vật chất
Khi một chùm bức xạ tia X hoặc tia gamma đi qua vật chất thì có một số tia được
truyền qua, một số tia bị hấp thụ và một số tia bị tán xạ theo nhiều hướng khác nhau.
Các hiện tượng đó bao gồm:
1.2.1 Hiện tượng hấp thụ
Khi một chùm bức xạ truyền qua một vật nào đó thì sẽ bị suy giảm cường độ.
Hiện tượng này gọi là sự hấp thụ bức xạ trong vật chất (hình 1.1)
7
Chùm tia tới
Chùm tia truyền qua
Hình 1.1: Hấp thụ bức xạ
Bức xạ tới
Photon tán xạ
Compton
Electron
Hình 1.3: Tán xạ Compton

1.2.1.1 Hấp thụ quang điện
Trong quá trình này một photon mất hết năng lượng để giải phóng một điện tử
lớp quỹ đạo ra khỏi nguyên tử. Photon biến mất, năng lượng của photon được dùng để
đánh bật điện tử ra khỏi quỹ đạo và cung cấp cho nó một động năng nào đó.
Hiện tượng quang điện khả dĩ nhất đối với các photon năng lượng (E) thấp và các
nguyên tố có nguyên tử số lớn. Xác suất hiện tượng quang điện thay đổi gần đúng theo tỉ
lệ 1/ E
3,5
và Z
5
. Đó là lý do tại sao ta có thể hiểu được chì (Pb) và uran (U) là những chất
che chắn bức xạ gama hay tia X tốt.
1.2.1.2 Tán xạ Compton
Hiện tượng tán xạ của photon có năng lượng cỡ vài MeV hoặc lớn hơn (tương
đương với bước sóng λ ≤ 1A
o
) khi va chạm đàn hồi với một điện tử tự do của nguyên tử
tạo ra một điện tử chuyển động gọi là điện tử compton.
Photon truyền một phần năng lượng của mình cho một điện tử làm nó tách ra
khỏi nguyên tử và chuyển động với vận tốc nào đó trong khi photon tới bị tán xạ và lệch
đi một góc so với phương ban đầu và năng lượng của nó cũng giảm đi.
8
Bức xạ tới
Điện tử
quang điện
Hình 1.2: Hấp thụ quang điện
Bức xạ tới
electron
positron
Hình 1.4: Sự tạo cặp

Không giống như hiện tượng quang điện tán xạ Compton xảy ra trên các điện tử
tự do và điện tử lớp ngoài có liên kết yếu hơn. Trong chụp ảnh cỡ trung bình thì hiệu
ứng Compton là quá trình suy giảm quan trọng nhất, do đó cần chú trọng tới những ảnh
hưởng của hiệu ứng Compton trong quá trình chụp ảnh vì hiện tượng này có thể đóng
góp vào độ nhòe ảnh.
1.2.1.3 Hiệu ứng tạo cặp
Sự tạo cặp là quá trình biến đổi của photon thành hai hạt cơ bản là positron và
electron. Quá trình này chỉ xảy ra khi năng lượng của photon tới vượt quá hai lần khối
lượng nghỉ của một electron, nghĩa là hν ≥ 2m
0
c
2
= 2*0,511MeV = 1,022 MeV; λ ≤ 0,01
A
0
, ν = 3*10
20
s
-1
) chuyển động tới gần hạt nhân.
9
Chú ý: Quá trình này chiếm ưu thế khi gamma tới có năng lượng cao và chuyển
động tới gần hạt nhân có nguyên tử số cao.
Positron bị làm chậm dần bởi sự hấp thụ trung gian và biến mất sau đó, như vậy
cả hai photon đều biến mất do tương tác thứ cấp với vật chất.
1.2.2 Chiều dày một nửa
Bức xạ bị hấp thụ khi đi qua vật chất phụ thuộc vào cường độ và năng lượng.
Trong thực tế người ta thường dùng khái niệm chiều dày một nửa để đánh giá khả năng
làm suy giảm bức xạ của mỗi loại vật chất có nghĩa là chiều dày của một lớp vật chất có
thể làm giảm một nửa cường độ bức xạ khi đi qua chất đó, d

1/2
= 0,693/ μ (cm).
Trong chụp ảnh phóng xạ, lớp một nửa được định nghĩa là chiều dày của vật kiểm
mà chùm bức xạ đi qua nó bị làm yếu và tạo ra cùng một độ đen trên phim như được tạo
ra bởi chùm không bị làm yếu nhưng thời gian chụp chỉ bằng một nửa. Về khía cạnh che
10
chắn HVL là chiều dày vật liệu che chắn cần thiết để giảm suất liều bức xạ tới còn một
nửa. Ngoài ra còn có “lớp giảm 10 lần” (TVL) được định nghĩa là chiều dày của lớp vật
liệu che chắn để giảm cường độ bức xạ hoặc suất liều đi 10 lần, d
1/10
= 2,30/ µ (cm).
1.2.3 Định luật tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách
11
S
C1
C2
r1
r2
B
Cường độ của bức xạ tại một điểm nào đó phụ thuộc vào khoảng cách từ điểm đó
tới nguồn. Cường độ thay đổi tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách này. Nguyên lý
được mô tả trên hình 1.1 và được biểu diễn theo biểu thức đại số sau:
2
1
2
2
2
1
r
r

I
I
=
(1.1)
Với I
1
, I
2
lần lượt là cường độ bức xạ tại C
1
, C
2
Vì I
1
~ E
1
, I
2
~ E
2
nên định luật có thể viết lại:
2
1
2
1
E
E
I
I
=

(1.2)

với E
1
, E
2
lần lượt là liều chiếu tại C1, C2

Trong lĩnh vực an toàn bức xạ thì biểu thức trên được viết như sau:
2
1
2
1
D
D
I
I
=
(1.3)
12
Hình 1.5: Sơ đồ mô tả định luật tỷ lệ nghịch bình phương
S: nguồn; B: lỗ hổng; C
1
và C
2
là các bề mặt ghi nhận; r
1
,

r
2
là khoảng cách từ
nguồn đến C
1
, C
2
Trong đó D
1
, D
2
là suất liều bức xạ tại khoảng cách r
1
,

r
2
tính

từ nguồn. Điều này
có nghĩa là suất liều sẽ giảm rất nhanh khi ta di chuyển nguồn ra xa. Nếu khoảng cách
tăng lên gấp 10 lần thì suất liều sẽ giảm 100 lần.
1.3 Chụp ảnh bức xạ
1.3.1 Định nghĩa
Chụp ảnh phóng xạ là quá trình hướng các tia phóng xạ tới vật cần kiểm tra,
xuyên qua nó và tạo ảnh trên phim. Sau khi xử lý phim sẽ chứa hình ảnh vật kiểm với
các vùng “tối, sáng” khác nhau chứa đựng các thông tin có hay không có sự tồn tại của
khuyết tật trong vật kiểm.
Đây là một trong những kỹ thuật chủ yếu của các phương pháp NDT để kiểm tra
xác định vị trí và kích thước của khuyết tật trong các chi tiết, cấu kiện. Bằng sự định

hướng chính xác các khuyết tật mỏng cũng có thể phát hiện được. Ngoài ra nó còn được
áp dụng đo bề dày của vật liệu, xác định sự sai lệch vị trí không mong muốn trong các
hệ thống. Về cơ bản hệ chụp ảnh phóng xạ gồm: Nguồn phát bức xạ (ví dụ như máy phát
tia X, nguồn gamma), vật thể cần kiểm tra, bộ phận ghi nhận tia X (thường là phim cùng
hệ thống xử lý) và hệ giải đoán. Ngoài ra chúng ta cần phải xem xét đến điều kiện chiếu
chụp để đạt được chất lượng ảnh theo yêu cầu.
1.3.2 Nguyên lý của chụp ảnh bức xạ
Nguyên lý của chụp ảnh bức xạ là dựa vào khả năng đâm xuyên khác nhau của
bức xạ khi đi qua các môi trường vật chất khác nhau và khả năng tương tác của bức xạ
với thiết bị ghi nhận sẽ tạo nên các thông tin về đối tượng kiểm tra thông qua quá trình
xử lý giải đoán thông tin. Thông thường các thông tin này được thể hiện dưới dạng hình
ảnh.
13
Hình 1.6 : nguyên lý chụp ảnh bức xạ
Tóm lại, phương pháp chụp ảnh phóng xạ có thể kiểm tra các vật thể với kích
thước và hình dạng khác nhau từ cỡ micro mét tới những vật có kích thước lớn hoặc
kiểm tra cấu trúc các bộ phận trong nhà máy. Khác với những phương pháp NDT khác
chụp ảnh phóng xạ còn ứng dụng cho nhiều loại vật liệu khác nhau mà không cần bất kỳ
một sự chuẩn bị nào đối với bề mặt mẫu vật. Phương pháp chụp ảnh phóng xạ cho kết
quả kiểm tra tin cậy, số liệu kiểm tra có thể lưu lại được. Tuy nhiên, phương pháp này
cũng có những hạn chế nhất định là có thể gây nguy hiểm cho con người do phải sử
dụng nguồn bức xạ, khi tiến hành ở hiện trường có thể làm gián đoạn quá trình sản xuất.
1.3.3 Các phương pháp ghi nhận ảnh chụp ảnh bức xạ
Các phương pháp ghi nhận ảnh trong chụp ảnh bức xạ đến nay có thể tổng kết
gồm năm công nghệ cơ bản sau:
14
1) Công nghệ tráng rửa phim(screen film):Công nghệ này sử dụng phim và
màn tăng quang để ghi nhận ảnh ở dạng âm bản,sau đó phim được xử lý
bằng hóa chất để thu được phim dương bản.
2) Công nghệ quét tấm tạo ảnh(IP –Image plate):Công nghệ này sử dụng IP

thay thế phim và màn tăng quang,khi tia X chiếu lên IP sẽ tạo lên một tiềm
ảnh,sau đó tấm IP này sẽ phát quang lần hai khi quét bởi tia laser trong
máy quét chuyên dụng,ánh sáng này được ghi nhận và chuyển sang tín
hiệu điện, nhờ phần mềm ghi nhận và tái tạo ảnh cho ra hình ảnh kỹ thuật
số.Tấm tạo ảnh sẽ được xóa hết dữ liệu và tái sử dụng nhiều lần.
3) Công nghệ CCD(Charge Couple Devices):Trong công nghệ này,một màn
huỳnh quang được sử dụng thay thế phim và màn tăng quang.Màn huỳnh
quang có tác dụng hấp thụ tia X chuyển đổi thành ánh sáng nhìn thấy,qua
hệ thống quang học đưa chùm sáng này đến CCD camera,tại đây ánh sáng
được chuyển thành tín hiệu điện,sử dụng phần mềm ghi nhận và tái tạo ảnh
cho ra hình ảnh kỹ thuật số.
4) Công nghệ cảm biến phẳng chuyển đổi gián tiếp(Indirect capture flat panel
detector):Nguyên tắc tạo ảnh là nhờ bản phẳng cấu tạo gồm có lớp chất
nhấp nháy chuyển đổi năng lượng tia X thành ánh sáng,ánh sáng được
chuyển đổi thành tín hiệu điện bởi lớp Silicon vô định hình và các
photodiode,sử dụng phần mềm ghi nhận và tái tạo ảnh cho ra hình ảnh kỹ
thuật số.
5) Công nghệ cảm biến phẳng chuyển đổi trực tiếp(Direct capture flat panel
detector):Công nghệ này phát triển từ công nghệ cảm biến chuyển đổi gián
tiếp.Lớp chất nhấp nháy được thay thế bằng lớp selenium vô định hình hấp
thụ tia bức xạ chuyển đổi thành hạt điện tích,lớp selenium này được đặt
trong điện trường đẳng hướng do đó các điện tích này di chuyển về một
hướng nhất định theo thiết kế và được ghi nhận bởi tấm phim mỏng
15
Nguồn
Khuyết tật
Phim
Nửa tối Nửa tối
Z
P

F

Sfd
Ofd
Hình 1.7 : Sự tạo bóng của khuyết tật
transistor(TFT-thin film transistor) tạo thành các tín hiệu điện,sử dụng
phần mềm ghi nhận và tái tạo ảnh cho ra hình kỹ thuật số.
Trong các công nghệ nêu trên,các công nghệ từ thứ hai đến thứ năm đều cho ra
ảnh kỹ thuật số.Trong những năm gần đây trên thế giới đã nghiên cứu ứng dụng các
công nghệ thông tin hiện đại hóa các kỹ thuật kiểm tra không phá hủy,nhằm mục đích
nâng cao hiệu quả và độ tin cậy trong chuẩn đoán thiết bị,công trình công nghiệp là một
xu hướng phát triển NDT hiện nay.
1.3.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng chụp ảnh bức xạ
Mỗi phương pháp ghi nhận ảnh chụp bức xạ có các yếu tố ảnh hưởng đến chất
lượng ảnh thu được là khác nhau, tuy nhiên có một số yếu tố chung ảnh hưởng đến chất
lượng ảnh chụp bức xạ trong mọi phương pháp chụp và phương pháp ghi nhận cần được
xem xét sau đây:
1) Ảnh hưởng từ mẫu vật kiểm tra:
- Hình dạng của khuyết tật
- Hướng của khuyết tật so với hướng truyền của bức xạ và mặt
phẳng phim
- Vị trí khuyết tật nằm trong mẫu
2) Bố trí hình học kiểm tra tác động tới:
- Sự tạo bóng của khuyết tật
- Độ nhòe hình học
16

3) Bức xạ tán xạ
4) Bản chất của hệ ghi nhận:
Các phương pháp khác nhau có các đặc điểm ghi nhận khác nhau và các yếu tố

ảnh hưởng riêng. Ví dụ như đối với hệ chụp ảnh bức xạ thông thường, các yếu tố ảnh
hưởng thường đến từ phim như : Độ đen, Độ mờ, Tốc độ ghi của phim, Độ tương phản,
Độ nét…
Vì vậy tùy thuộc vào từng phương pháp ta xác định các yếu tố ảnh hưởng để khắc phục
nhằm có được ảnh chụp rõ nét nhất.
1.3.5 Độ nhạy của ảnh chụp bức xạ:
Độ nhạy phát hiện khuyết tật Sf được định nghĩa
Đây là công thức lý tưởng nhưng trên thực tế còn nhiều thông số phụ thuộc rất
khó xác định để tính theo nó. Tuy nhiên thông qua độ nhạy ảnh FX ta có thể đánh giá độ
nhạy phát hiện khuyết tật.
Độ nhạy chụp ảnh bức xạ được đánh giá bởi công thức sau:
17
Sf (%) = (
Kích thước của khuyết tật có thể phát hiện được
Bề dày mẫu vật
)*100%
1.4
Độ nhạy (%) = (
Bề dày của dây, lỗ, bậc nhỏ nhất có thể nhìn thấy
được
Bề dày mẫu vật
)*100%
(1.5)
Lưu ý: Khi áp dụng công thức này cần phải trích dẫn loại IQI đang được sử dụng. Độ
nhạy ảnh chụp (chất lượng ảnh chụp) phụ thuộc vào độ nét và độ tương phản của ảnh.
Các yếu tố ảnh hưởng tới độ nét và độ tương phản được liệt kê trong bảng 1.1.
Bảng 1.1: Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhạy của ảnh chụp
Độ nhạy chụp ảnh FX / Chất lượng chụp ảnh FX
Độ tương phản ảnh chụp phóng xạ Độ nét ảnh chụp phóng xạ
Tương phản vật Tương phản

phim
Độ nhòe hình
học
Độ nhòe cố
hữu
Độ thô
1. Năng lượng
bức xạ
1. Loại phim 1. Khoảng
cách nguồn-
phim (Sfd)
1. Năng
lượng bức
xạ
1. Loại phim
2. Bức xạ tán
xạ
2. Độ đen 2. Khoảng
cách vật-phim
(Ofd)
2. Năng lượng
bức xạ
3. Vật kiểm 3. Thuốc rửa 3. Kích thước
điểm hội tụ
3. Thuốc rửa
4. Màng chì 4. Mức độ mờ 4. Độ xê dịch 4. Màng tăng
quang
5. Vật che chắn
6. Phin lọc
7. Máy tia X

Các vật chỉ thị chất lượng ảnh bao gồm :
18
- IQI dạng dây
- IQI dạng bậc
- IQI dạng lỗ
- IQI duplex
Tùy theo tiêu chuẩn quy định của mỗi quốc gia mà người ta dùng những loại IQI
với các tính năng khác nhau để đánh giá xác định độ nhạy ảnh chụp, đặc tính cơ bản của
IQI là vật liệu chuẩn, nói chung càng phải giống với mẫu vật kiểm tra càng tốt, kích
thước phải chính xác.
CHƯƠNG II
LIỀU CHIẾU VÀ ĐÁNH GIÁ VỀ AN TOÀN BỨC XẠ
2.1 Liều chiếu trong chụp ảnh bức xạ
2.1.1 Định nghĩa
liều chiếu được xem như là sự kết hợp của cường độ nguồn và thời gian để sao
cho phim được chiếu xạ thích hợp. Nên liều chiếu ứng với mỗi trường hợp khác nhau:
- Đối với máy phát tia X:
Liều chiếu = Dòng phóng (mA) * thời gian (second)
2.1.2 Các phương pháp xác định liều chiếu
19
2.1.2.1 So sánh với các số liệu đã có trước
Các kết quả xác định trong những lần đo trước chúng ta ghi chép thành bảng sẵn
và nếu cần chúng ta có thể sử dụng ngay bảng đã có sẵn để so sánh mà không cần phải
tính toán. Chú ý chỉ áp dụng với những trường hợp tương tự nhau.
2.1.2.2 Sử dụng đường đặc trưng
Đường đặc trưng của phim là đường cong đã được xây dựng trước cho mỗi một
máy phát hoặc nguồn đối với một loại vật liệu cụ thể để đạt được độ đen theo yêu cầu
(thường là D = 2,0). Nguyên lý này như sau: Gọi liều chiếu thử là E
t
, cho độ đen là D

t
và
độ đen yêu cầu nhận được phải là D
r
, E
ct
là liều chiếu tương ứng với độ đen D
t
, E
cr
là liều
chiếu tương ứng với độ đen D
r
. Các giá trị độ đen đọc được trên đường đặc trưng của
phim (hình 4.1) và liều chiếu E được xác định để thu được độ đen yêu cầu là:

ct
cr
t
E
E
E
E
=
(2.1)
Hay
ct
cr
t
E

E
EE
=
(2.2)
2,0
1,5
1,0
0,5
20
1,4
Hình 2.1 : Biểu đồ đường
cong đặc trưng của phim
0,0
2.1.2.3 Phương pháp giản đồ liều chiếu
Giản đồ liều chiếu tức là mô tả mối quan hệ giữa thời gian chiếu với bề dày vật
liệu ở một giá trị cường độ, điện áp, khoảng cách Sfd và các điều kiện xử lý phim để đạt
được giá trị độ đen nào đó (ví dụ D = 2,0) đối với từng loại phim cụ thể. Một giản đồ
chiếu thường được xây dựng cho một máy phát tia X hoặc một nguồn gamma đối với
một loại vật liệu cụ thể, các phương pháp chuẩn bị giản đồ cũng khác nhau.
21
Hình 2.2: giản đồ liều chiếu máy X Smart 300 HP
150 200
10 50 100 500
 Dải liều chiếu là giá trị liều chiếu cần thiết để phim chụp đạt được độ đen
nằm trong dải chấp nhận, trong chụp ảnh phóng xạ công nghiệp một ảnh tốt có dải độ
đen là 1,5 đến 3,3 và có thể thay đổi (chẳng hạn 1,7 đến 3,5) tùy thuộc vào độ sáng của
đèn đọc phim.
2.2 Đánh giá về an toàn bức xạ
Sự nguy hiểm của bức xạ khi các nhân viên vận hành chiếu xạ trong quá trình
chụp ảnh phóng xạ có thể gây nguy hại cho các mô của cơ thể. Do đó nó đòi hỏi sự hiểu

biết về an toàn phóng xạ, sự vận hành chính xác và thái độ nghiêm túc cao của nhân viên
trong quá trình làm việc. Hai vấn đề chính của an toàn trong chụp ảnh phóng xạ là kiểm
soát liều bức xạ và bảo vệ con người. Để hiểu về giới hạn liều bức xạ cũng như điều
kiện an toàn phóng xạ những định nghĩa, khái niệm, đơn vị cơ bản về an toàn bức xạ
được khái quát như sau.
2.2.1 Các đại lượng và đơn vị đo lường trong an toàn bức xạ
Đo bức xạ là đánh giá khả năng ion hóa trong một đơn vị khối lượng các nguyên
tử đã cho, Roentgen (R) là đơn vị cơ sở. Cần lưu ý rằng: Tác dụng của bức xạ lên cơ thể
con người phụ thuộc vào hai yếu tố là cường độ và loại bức xạ.
- Hoạt độ phóng xạ là số phân rã trong một đơn vị thời gian.
dt
dN
A
=
(2.3)
Đơn vị là (Bq), 1Bq bằng một phân rã trong một giây (dps). 1Ci = 3,7*10
10
Bq.
- Liều chiếu là đại lượng được tính bằng số lượng ion hóa trong không khí gây bởi
tia bức xạ.
dm
dQ
X
=
(2.4)
Đơn vị đo là Coulomb/kg (C/kg), đơn vị cũ là (R), 1R =2,58*10
-4
C/kg.
22
Suất liều chiếu là liều chiếu trong một đơn vị thời gian.

- Liều hấp thụ: Năng lượng trung bình mà bức xạ truyền cho vật chất ở trong một
thể tích nguyên tố chia cho khối lượng của vật chất chứa trong thể tích đó.
dm
dE
D
=
(2.5)
Đơn vị liều hấp thụ là: Gray (Gy), 1 rad = 0,01 Gy hoặc 1 Gy = 100 Rad.
Suất liều hấp thụ là năng lượng bức xạ bị hấp thụ bởi 1 đơn vị khối lượng trong 1 đơn vị
thời gian.
- Do liều hấp thụ bằng nhau của các loại bức xạ khác nhau gây ra hiệu ứng sinh
học khác nhau nên người ta đưa ra khái niệm liều tương đương. Liều tương đương (H
T,R
)
bằng liều hấp thụ nhân với một hệ số đánh giá sự truyền năng lượng của từng loại bức
xạ vào mô gọi là trọng số bức xạ W
R
.
H
T,R
= D
T,R
* W
R
(2.6)
Một số giá trị trọng số bức xạ (W
R
) được cho trong bảng 2.1.
Bảng 2.1: Trọng số bức xạ (W
R

) ứng với từng trường hợp khác nhau
Loại bức xạ và khoảng năng lượng W
R
1 Tia gamma (photon) và điện tử với mọi năng lượng (trừ điện tử
Auger).
1
2 Proton và các proton giật lùi có năng lượng > 2Mev 5
3 Alpha, mảnh phân hạch, hạt nhân nặng 20
4 Neutron: E <10 KeV
10 – 100 KeV
100 – 2 MeV
2 MeV – 20 MeV
> 20 MeV
5
10
20
10
5
Đơn vị của liều tương đương là (Sv), đơn vị cũ: Rem, 1Sv = 100Rem.
Suất liều tương đương là liều tương đương tính trong một đơn vị thời gian. Đơn vị đo là:
Sv/s
23
- Liều hiệu dụng là tích của liều tương đương với trọng số mô (W
T
).
E = ∑
T
E
T
= ∑

T
W
T
= ∑
T
W
T
∑
R
D
T,R
W
R
(4.7)
Các trọng số mô đặc trưng cho cơ quan (mô) trong cơ thể được cho ở bảng 2.2.
Bảng 2.2: Trọng số mô (W
T
) ứng với các cơ quan trong cơ thể
Cơ quan (mô) W
T
Cơ quan (mô) W
T
Thận
Tủy xương
Phổi
Dạ dày
Ruột kết
Thực quản
Bọng đái
0,20

0,12
0,12
0,12
0,12
0,05
0,05
Vú
Gan
Tuyến giáp
Da
Mặt xương
Còn lại
0,05
0,05
0,05
0,01
0,01
0,005
Suất liều hiệu dụng là liều hiệu dụng tính trong một đơn vị thời gian.
- Liều giới hạn hay còn gọi là giới hạn liều là giá trị về độ lớn của liều trong quy
định cho từng đối tượng (nhân viên bức xạ, dân chúng, học viên v.v.). Trong quá trình
làm việc với bức xạ thì từng đối tượng đó không được chịu vượt quá giá trị liều (giới
hạn) quy định cho mình.
2.2.2 Giới hạn sự chiếu xạ
Dựa vào những nghiên cứu khác nhau, Ủy ban quốc tế về bảo vệ chống bức xạ
đã đưa ra các yêu cầu sau:
24
- Chỉ được tiếp xúc với bức xạ khi cần thiết.
- Giảm liều chiếu tới mức thấp nhất có thể chấp nhận được.
- Liều giới hạn cho nhân viên bức xạ (trong trường hợp bình thường): Liều hiệu

dụng trong 1 năm (lấy trung bình trong 5 năm liên tiếp) không vượt quá 20mSv, trong
từng năm riêng lẻ không vượt quá 50mSv; điều này có nghĩa là liều hiệu dụng cho từng
giờ làm việc có tiếp xúc với nguồn của nhân viên bức xạ là 10µSv/h;liều tương đương
đối với thủy tinh thể của mắt không vượt quá 150mSv/ năm; liều tương đương đối với
tay, chân và da không vượt quá 500mSv/ năm.
- Liều giới hạn đối với dân chúng: Liều hiệu dụng là 1mSv/ năm; liều tương đương
đối với thủy tinh thể của mắt là 15mSv/ năm; liều tương đương đối với da là 50mSv/
năm.
2.2.3 Các phương pháp kiểm soát sự chiếu xạ
Khi chụp ảnh phương pháp kiểm soát sự chiếu xạ là một yêu cầu không thể bỏ
qua và sau đây là 3 nguyên tắc cơ bản :
- Thời gian: Không ở gần nguồn bức xạ lâu hơn một chút nào nếu không cần thiết.
- Khoảng cách: Ở khoảng cách xa nguồn nhất có thể được.
- Sự che chắn bảo vệ: Một phương pháp quan trọng để giảm liều là đặt tấm chắn
bảo vệ giữa nguồn và người vận hành. Dùng vật liệu có mật độ khối cao để che chắn tia
X và gamma như sắt, chì, bêtông hay uran nghèo v.v
Kiểm soát bức xạ là cần thiết nhằm tránh rủi ro bao gồm: Kiểm tra khu vực thực
nghiệm và đo liều cá nhân. Kiểm tra khu vực có thể bằng các máy đo lắp đặt trước hay
máy đo liều xách tay. Kiểm tra liều cá nhân bằng cách đo liều nhận được trong suốt thời
gian tiến hành công việc.
25