Il Metodo Radiografico (RT)

� La radiografia è la tecnica che consente diottenere immagini del contenuto di un solidomediante impressione di un elementosensibile (pellicola, schermo, ecc.) da partedi radiazioni ionizzanti quali raggi X oraggi γγγγ.

� Il meccanismo di formazionedell’immagine è legato al differenteassorbimento delle radiazioni nel pezzo inassorbimento delle radiazioni nel pezzo infunzione della variazione di spessore, deidiversi costituenti chimici, di disuniformitànella densità, della presenza di difetti o dieventuali fenomeni di scattering

�L’informazione ottenibile da un singolocontrollo radiografico è bidimensionale e,come tale, deve essere integrata con altreradiografie o con altri metodi volumetriciaffinché la discontinuità possa esserecompletamente caratterizzata

Vista dall’alto della pellicola

Pellicola

= maggiore esposizione

= minore esposizione

Il Metodo Radiografico (RT)

Maggiore assorbimento

Minore assorbimento

Le radiazioni elettromagnetiche

Radiazione

Energia emessa da una sorgente che si propaga nello spazio:

a) sotto forma di onde elettromagnetiche continueb) in pacchetti discreti di energia chiamati fotoni

Esempi di radiazione:

Luce visibile, onde radio, microonde, calore, raggi X

Tutti i tipi di radiazione vanno a costituire, nel loro insieme ilcosiddetto spettro elettromagnetico, del quale la luce visibilecostituisce una piccola porzione

Lo spettro elettromagnetico

Lo spettro elettromagnetico

Radiazioni ionizzanti

Le radiazioni si classificano in:

Ionizzanti: quando le onde elettromagnetiche (o i fotoni) possiedonoenergia sufficiente a produrre ioni nella materia (raggi X, raggi gamma)

Non Ionizzanti: radiazioni che non possiedono energia sufficiente arimuovere elettroni fortemente legati al nucleo dalle loro orbite (microonde,luce visibile)luce visibile)

L’unità di misura che si impiega per descrivere l’energia di una radiazione è l’elettronVolt (eV)

1 eV rappresenta l’ammontare di energia guadagnata da un elettrone cheattraversa una differenza di potenziale pari a 1 Volt

JeV19

10602,11−⋅=

Tipi di di radiazioni ionizzanti

I raggi αααα sono una forma di radiazione corpuscolare altamente ionizzante (cioè capacedi strappare elettroni agli atomi) e con un basso potere di penetrazione. Sonotipicamente emessi dai nuclei radioattivi degli elementi pesanti, per esempio dagliisotopi dell’uranio, del torio, del radio.

I raggi alfa, a causa della loro carica elettrica, interagiscono fortemente con la materia equindi possono viaggiare solo per pochi centimetri nell’aria. Le particelle alfa (anche semolto ionizzanti) non possono superare strati di materia superiori a un foglio di carta.Possono essere assorbite dagli strati più esterni della pelle umana e così generalmentenon sono pericolose per la vita a meno che la sorgente che le emette non venga inalata o

αααα

Possono essere assorbite dagli strati più esterni della pelle umana e così generalmentenon sono pericolose per la vita a meno che la sorgente che le emette non venga inalata oingerita. In questo caso i danni sarebbero invece maggiori di quelli causati da qualunquealtro tipo di radiazione ionizzante, e se il dosaggio fosse abbastanza elevatocomparirebbero tutti i sintomi tipici dell’avvelenamento da radiazione.

I raggi ββββ sono una forma di radiazione ionizzante emessa da alcuni tipi di nucleiradioattivi come il cobalto-60. Questo tipo di radiazione assume la forma di elettroni opositroni ad alta energia, espulsi da un nucleo atomico. L’interazione delle particellebeta con la materia ha generalmente un raggio d’azione dieci volte superiore, e unpotere ionizzante pari a un decimo rispetto all’interazione delle particelle alfa. Vengonobloccate completamente da pochi millimetri di alluminio.

ββββ

Tipi di di radiazioni ionizzanti

Scoperti casualmente durante esperimenti su tubi catodici. La loroproduzione è legata all’utilizzo di un dispositivo alimentato (tubo diCoolidge o similari) che sia in grado di accelerare elettroni contro unbersaglio.

X

I raggi gamma sono una forma di radiazione elettromagnetica prodottadalla radioattività o da altri processi nucleari o subatomici. Unoschermo per raggi gamma richiede una massa notevole. Per ridurre del50% l’intensità di un raggio gamma occorrono 1 cm di piombo, 6 cm dicemento o 9 cm di materiale pressato. Nonostante i raggi gamma sianomeno ionizzanti degli alfa e beta, occorrono schermi più spessi per laprotezione degli esseri umani.

γγγγ

Proprietà dei Raggi X e γγγγ

• possono penetrare nella materia;

• sono assorbiti in maniera differenziale;

• si propagano in linea retta;

• producono degli effetti fotochimici sulle emulsioni

fotografiche;fotografiche;

• ionizzano il gas attraversato;

• non sono deviati da campi elettrici e magnetici;

• la loro velocità di propagazione è uguale a quella della luce;

• possono liberare elettroni per effetto fotoelettrico;

• provocano la fluorescenza di alcune sostanze

Produzione dei raggi X

Le radiazioni X si producono ogniqualvolta una sostanza è bombardata da elettroni ad alta velocità

In pratica i raggi X si ottengono da processi di conversione dell’energia quando

1. Elettroni ad alta velocità sono bruscamente decelerati quando passano interagiscono con “atomi bersaglio” (Bremsstrahlung, Radiazione di frenamento)

2. Elettroni incidenti espellono elettroni delle orbite interne di atomi bersaglio (Radiazione caratteristica)

Produzione dei raggi X

I raggi X presentano uno spettro misto costituito da due parti:

• uno spettro continuo, determinato dalla variazione continua di energia, dovuta alladiminuzione di velocità che gli elettroni subiscono nell’attraversare il bersagliometallico

• uno spettro a bande (discontinuo), o spettro caratteristico, determinato dal rilascio dienergia da parte degli elettroni urtati del bersaglio che ritornano sull’orbita originaria.energia da parte degli elettroni urtati del bersaglio che ritornano sull’orbita originaria.Ad ogni riga corrisponde un preciso livello di energia associato al salto dell’ orbita.

• Lo spettro caratteristico dipende dal materialedel bersaglio ed è importante sottolineare che lasua energia è piccola se confrontata con quelladello spettro continuo.

• L’intensità dello spettro continuo èproporzionale al quadrato della tensionesecondo la relazione

2VKI ⋅=

Breve storia della Radiografia

� 1895W.C. Roentgen osserva la fluorescenza in alcuni cristalli dispostiin prossimità di un tubo catodico

� 1913� 1913Coolidge realizza il primo tubo sottovuoto che consente diraggiungere energie dell’ordine dei 100 kV

� 1931L’ASME accetta il metodo radiografico quale strumento dicontrollo dei recipienti in pressione.

Principi fisici del metodo

Supponiamo di avere un filo di materiale conduttore e di renderlo incandescente (pereffetto Joule) mediante il passaggio di una opportuna corrente.

Gli elettroni eccitati dall’ apporto di energia riescono a staccarsi dall’atomo e afuoriuscire dal conduttore. Se poniamo ad una certa distanza dal filo una piastrina dimetallo caricata positivamente gli elettroni fuoriusciti dal conduttore verranno attratti ecadranno sulla piastrina con una velocità, e quindi con un energia, direttamenteproporzionale alla differenza di potenziale esistente tra conduttore e piastrina.

In altre parole maggiore è la differenza di potenziale più alta è l’energia deglielettroni.

Quando un elettrone arriva sulla piastrina può urtare contro un elettrone di un atomodel materiale oppure non urta altri elettroni, ma viene deviato passando nelle vicinanzedi un atomo.

In entrambi i casi, la maggior parte dell’energia liberata viene emessa sotto forma diradiazione nell’intervallo dell’infrarosso come calore, mentre una piccola parte sottoforma di onde elettromagnetiche a lunghezza d’onda ridotta e frequenza elevatachiamate appunto raggi X

Principi fisici del metodo

1. Il tubo è un’ampolla di vetro nella quale è praticatoil vuoto spinto (la pressione interna è dell’ordine dei10-2 MPa) e che contiene due elettrodi

Il catodo, o elettrodo negativo, è costituito da unfilamento di tungsteno avvolto a spirale (sorgente dielettroni) e da una cupola di concentrazione (schermofocalizzante)All’estremità opposta si trova l’ anodo (elettrodopositivo) che è realizzato usualmente con unaplacchetta di tungsteno. Questa rappresenta ilbersaglio metallico

Anodo di Tungsteno

Catodo

Fascio di elettroniAnodo di Tungsteno

Catodo

Fascio di elettroni

placchetta di tungsteno. Questa rappresenta ilbersaglio metallico

2. Il filamento di tungsteno, riscaldato finoall’incandescenza da una corrente di debole intensitàalimentata da un piccolo trasformatore, emette unfascio di elettroni che viene focalizzato dalla cupola diconcentrazione verso l’anodo.

3 Gli elettroni liberati dal filamento sono successivamente attrattiverso il bersaglio e l’emissione dei raggi X è dovutaall’interazione tra gli elettroni (i cosiddetti raggi catodici) con gliatomi dell’anodo

4 Il passaggio verso l’esterno del tubo è assicurato da “finestre”metalliche realizzate con sottili fogli di berillio od alluminio

Raggi X

Braccio anodico Braccio catodico

Raggi X

Braccio anodico Braccio catodico

Il Tubo di Coolidge

Energia della radiazione

Lo spettro continuo dei raggi X può esseremodificato attraverso due parametrifondamentali:

� la corrente con la quale viene prodotto il fascioelettronico per effetto termoionico

� la tensione di alimentazione imposta tra catodo eanodo che determina l’accelerazione degli elettroni.

Aumentare la corrente del filamento provocaun aumento della emissione di elettroni dalfilamento stesso e quindi un aumento diintensità della radiazione prodotta che non hainfluenza sull’energia della stessa.

Aumentare la tensione del tubo significaaumentare la differenza di potenziale esistentetra catodo e anodo, e quindi agire sul campoelettrico che spinge gli elettroni sull’anodo. Ciòsi traduce in un aumento dell’energia dellaradiazione X prodotta.

Zona a basso spessore

Bassa Energia Alta Energia

Energia della radiazione

La figura mostra la curva di intensità per quantoriguarda lo spettro continuo dei raggi X.

� La curva (a) è stata ottenuta con bassa correntementre la (b) è ottenuta con una corrente piùelevata mantenendo costante la tensione dialimentazione.

� Il punto di intersezione di ciascuna curva conl’asse delle lunghezze d’onda è chiamato “limitel’asse delle lunghezze d’onda è chiamato “limiteinferiore di lunghezza d’onda” (λmin), questovalore è completamente determinato dalla tensionedi alimentazione del tubo.

� Aumentando la corrente del tubo radiogeno siha l’effetto di aumentare l’intensità massima deiraggi X ma non la loro energia, la quale èinversamente proporzionale alla lunghezza d’onda.

� L’intensità massima si ha infatti per lo stessovalore della lunghezza d’onda λmax, e il limiteinferiore di lunghezza d’onda è rimasto invariato.

Energia della radiazione

• Quindi, per aumentare l’energia dei raggiX, e quindi la loro capacità di penetrare lamateria, è necessario aumentare la tensionedi alimentazione tra catodo e anodo, cioè latensione del tubo. In figura è mostrato comevaria l’emissione in funzione della tensione dialimentazione.

• All’aumentare della tensione dialimentazione da 50 a 200 kV si riduce illimite inferiore di lunghezza d’onda ed ancheil valore di λ per cui si ha la massimaintensità di radiazioni.

• I raggi X di lunghezza d’onda minima sonoprodotti dagli elettroni aventi velocitàmassima o massima energia.

I Raggi γγγγ

I raggi γγγγ sono radiazioni elettromagnetiche emessedalla disintegrazione di un isotopo radioattivo

• Un isotopo possiede un nucleo instabile che non haenergia sufficiente a mantenersi unito Ladisintegrazione spontanea di un nucleo atomicoorigina un rilascio di energia e materia (decadimentoradioattivo)radioattivo)

• Dal punto di vista dell’impiego radiologico, lesorgenti γ più impiegate sono il Cobalto (Co-60),l’Iridio (Ir-192), il Cesio (Cs-173), l’itterbio e il tulio.

• A seconda della sostanza impiegata, si possonotestare spessori di materiale estremamente variabili;per esempio le radiazioni originate dal cobaltopossono penetrare una lastra di acciaio di spessoreoltre 200 mm.

I Raggi γγγγ

• La maggior parte degli isotopi radioattiviimpiegati nei controlli industriali viene prodottaartificialmente mediante un processo diattivazione a partire da elementi stabili

• La tecnica dell’attivazione neutronica consistesostanzialmente nell’esposizione del campionecontenente l’elemento stabile ad un flusso dineutroni (generalmente provenienti da unreattore nucleare) per un tempo prefissato

I Raggi γγγγ

•A differenza dei raggi X, prodotti da unasorgente alimentata, la produzione di raggigamma non può essere interrotta.

• I radioisotopi sono dunque incapsulati perprevenire la contaminazione ambientale

• La capsula radioattiva è attaccata ad un cavo• La capsula radioattiva è attaccata ad un cavoper costituire il cosiddetto “pigtail”

• Il Pigtail possiede uno speciale connettoread una estremità che lo collega ad un sistemadi movimentazione.

I Raggi γγγγ

Per conservare, trasportare ed esporre il pigtail contenente il materialeradioattivo si impiega un dispositivo speciale pesantemente schermato

I Raggi γγγγ

I Raggi γγγγ

I principali vantaggi dell’impiego di sorgenti a raggi γγγγsono:• ridotte dimensioni della sorgente, che è compatta e facileda trasportare• elevata penetrazione delle radiazioni se comparata con lesorgenti a raggi X di uso industriale,• prezzo relativamente basso rispetto ad alcuneapparecchiature a raggi X,• non è necessaria alcuna sorgente di elettricità,apparecchiature a raggi X,• non è necessaria alcuna sorgente di elettricità,• radiazione monocromatica• il contrasto abbastanza tenue dell’immagine permettead un grande dominio di spessori di materiale di essereradiografati in una sola esposizione e sulla stessa pellicola.

Svantaggi derivanti dall’impiego di sorgenti a raggi γγγγ:• Impossibilità di controllare i parametri di emissione(on/off)• Immagini poco contrastate• Significativi problemi di sicurezza

I Raggi γγγγ

Schema della Procedura Radiografica

Dalla sorgente ha origine un fascio diradiazione divergente che attraversa ilprovino, ne viene differentemente assorbito(in funzione delle sue caratteristiche fisico-chimiche) e finisce per impressionare unapellicola sensibile, uno schermofluorescente, un convertitore fotonicofluorescente, un convertitore fotonico(scintillatore).

L’immagine che si ottiene (in scala di grigi)deve essere successivamente interpretataper valutare la presenza di discontinuitàche producono livelli diversi di densitàdell’immagine in funzione delle lorocaratteristiche.

Schema della Procedura Radiografica

� La relazione esistente tra la direzione del fascioincidente e le caratteristiche geometriche dellediscontinuità rappresenta un fattore estremamentecritico ai fini della caratterizzazione radiografica di uncomponente

� È possibile osservare come difettositàapparentemente simili nella tipologia (cricche orientateapparentemente simili nella tipologia (cricche orientateperpendicolarmente tra loro) sono rappresentate daimmagini estremamente diverse tra loro; infatti ladiscontinuità orientate parallelamente alla direzione dipropagazione del fascio appaiono nettamente piùdistinguibili rispetto a quelle orientateperpendicolarmente

� Il fenomeno grazie al quale i raggi X produconoun’immagine variamente contrastata è quellodell’attenuazione, che avviene a seguito di fenomeni discattering e di assorbimento

Schema della Procedura Radiografica

0o 10o 20o

Importanza del contrasto nell’immagine

Raggi X 150 kV Raggi γγγγ Ir-192

Fattori critici per l’esame radiografico

Esame visivo preliminare dell’oggetto.È importante analizzare ad occhio nudo l’oggetto da testare per decidere l’orientamentodella direzione di indagine sia sulla base della possibile collocazione dei difettiall’interno del componente, e sia in relazione agli spessori che devono essereattraversati dal fascio.

Energia dei raggi XL’energia dei raggi X deve essere selezionata considerando la composizioneL’energia dei raggi X deve essere selezionata considerando la composizionedell’oggetto, la lunghezza del percorso che il fascio deve attraversare e le eventualiproblematiche legate alla dispersione dei raggi.

Registrazione dell’immagineL’immagine può essere osservata su uno schermo controllato in remoto o su pellicola inunione con opportuni schermi luminosi.

Interpretazione delle radiografieIl risultato finale di una radiografia è una proiezione che non offre alcuna informazionerelativamente alla profondità dei difetti nel pezzo.

Assorbimento e Scattering nella Materia

Effetto Fotoelettrico

L’assorbimento fotoelettrico avviene quando un fotone dei raggi X dibassa energia (≈ 0,5 MeV) collidendo con un atomo trasferisce tutta lasua energia ad un elettrone e, se tale energia raggiunge un certo livello disoglia, l’elettrone è espulso e liberato dalla forza di attrazione del nucleo.Questo fenomeno avviene per basse energie del fotone (il quale vienecompletamente assorbito) e per elevati livelli di numero atomicodell’atomo.

Effetto Compton

L’effetto Compton, noto anche come “scattering incoerente”, avvieneL’effetto Compton, noto anche come “scattering incoerente”, avvienequando un fotone con energia superiore alla soglia necessaria allaliberazione di un elettrone, collide con un atomo; della sua energia, parteviene usata per espellere un elettrone dell’orbitale più esterno, e parteprosegue sotto forma di fotone avente però energia inferiore e direzionedi propagazione diversa rispetto al fotone incidente.

Produzione di coppie

La produzione di coppie si verifica quando un fotone ad elevata energia(superiore a 1,2 MeV) collidendo con un atomo viene completamenteassorbito e al suo posto si formano un elettrone ed un positrone. Ilpositrone ha una vita brevissima; esso svanisce con la formazione di duefotoni aventi energia pari a 0,5 MeV ciascuno.

Leggi di attenuazione

Si può dimostrare che un fascio omogeneo di raggi X di intensità I0, nell’attraversare unspessore di materiale ∆x, subisce un’attenuazione di intensità ∆I, che è proporzionaleall’intensità del fascio incidente e allo spessore del materiale

xII ∆∗∗−=∆ µ

)(

0

xeII

∗−∗= µ

� Questa relazione esprime la legge fondamentale sull’assorbimento di un fascio omogeneo diraggi X o raggi gamma.� La costante di proporzionalità µ è definita coefficiente di assorbimento lineare e si esprime incm-1.� Questo parametro esprime, in sostanza, la frazione di energia assorbita per cm di materialeattraversato, ed il suo valore numerico dipende dalla lunghezza d’onda della radiazione incidentee dal tipo di materiale attraversato.

Leggi di attenuazione

� Nella pratica, però, può risultare più conveniente riferire i fenomeni di assorbimentoalle caratteristiche di densità del materiale

� Il coefficiente di assorbimento per unità di massa dipende, infatti sia dal materiale siadal suo stato fisico e questo spiega perché, ad esempio, l’intensità dei raggi X nondiminuisce allo stesso modo quando questi attraversano uno spessore unitario divapore acqueo o di acqua allo stato liquido.

� Tuttavia, quando si prende in considerazione la densità dei due l’assorbimento perunità di massa risulta essere lo stesso e dunque la frazione di raggi X assorbita per unadata quantità d’acqua è la stessa, sia che essa si trovi sotto forma di ghiaccio, di acquadi vapore

Assorbimento e Scattering

Il coefficiente di assorbimento che è misurato dal rivelatore risulta essere composto da dueparti: un termine legato all’assorbimento vero e proprio e un termine causato dalla dispersione.

1. L’assorbimento vero e proprio è caratterizzato dalla scomparsa di un quanto di energia e dal trasferimentodi essa agli elettroni del materiale attraversato

2. La radiazione dispersa (scattering) è, invece, caratterizzata da una variazione di direzione rispetto alfascio incidente, e da un’energia minorefascio incidente, e da un’energia minore

Lo scattering (dispersione) è il fenomeno in seguito al quale una parte raggi emergenti dalcorpo assorbente (dopo averlo attraversato) seguono delle direzioni diverse rispetto al fascioincidente. Questa radiazione è definita anche radiazione diffusa.

Durante l’esposizione ai raggi X o γ, la pellicola radiografica è colpita dalla frazione di radiazioniche hanno attraversato il pezzo in esame (che non sono state assorbite) e dalla radiazione discattering.A seconda dello spessore del materiale, dei difetti presenti o della presenza di eventuali inclusionidi materiale a diverso coefficiente di assorbimento, le radiazioni subiscono un differente livello diattenuazione e, quando infine vanno ad incidere sulla pellicola, la impressionano in manieradifferenziata con diverse densità di annerimento.

Registrazione delle Immagini

Le tecniche di rappresentazione dei risultati di un’indagineradiografica possono essere classificate come segue:

• Radiografia su pellicola (Film Radiography)

• Radiografia Computerizzata (Computed Radiography)• Radiografia Computerizzata (Computed Radiography)

• Radiografia in tempo reale (Real-Time Radiography)

• Radiografia Digitale Diretta (Direct Radiography)

Registrazione delle Immagini

�Nella pratica industriale, la pellicolaradiografica è di gran lunga il sistema piùimpiegato

� Nel metodo fotografico, la radiazione Xmodifica le caratteristiche dell’emulsionefotografica allo stesso modo in cui la luce nellelunghezze d’onda del visibile rende possibile lalunghezze d’onda del visibile rende possibile larealizzazione di fotografie.

� Le pellicole per radiografie a raggi X sonoformate da una base di materiale trasparente(acetato di cellulosa) uniformemente rivestita suidue lati con un’emulsione gelatinosa di bromurod’argento. Il bromuro d’argento si trova sottoforma di piccoli cristalli ed è dispostouniformemente all’interno della gelatina. Lospessore di ciascuno strato è circa 0,025 mm.

Registrazione delle Immagini

� Quando i raggi X o γ incidono sull’emulsione,ha luogo una reazione chimica nei cristalli delbromuro d’argento con una energia che èproporzionale all’intensità della radiazioneincidente e al tempo di esposizione

� Il risultato di tali modificazioni chimiche èlatente sulla pellicola e, affinché possa essereosservato, è necessario trattare la stessa con unaosservato, è necessario trattare la stessa con unasoluzione chimica chiamata rivelatore

� Il rivelatore ha un’azione riduttrice neiconfronti del bromuro d’argento, che consistenel prelevare il bromuro dai cristalli esposti delbromuro d’argento, e depositare atomi di argentonero sulla gelatina. La concentrazionedell’argento metallico nero, per unità disuperficie dell’emulsione, dipende dal tempodi esposizione e dunque, in definitiva, è il fattoreche determina la densità della pellicola.

Registrazione delle Immagini

Impressionedella pellicola

Rivelatore(sviluppo)

Metolo-idrochinone

Arresto(Acido Acetico)

Fissatore(Iposolfito di sodio)

Lavaggio Essiccatura(Iposolfito di sodio)

Essiccatura

Le pellicole

� Per le radiografie vengono utilizzatidiversi tipi di pellicole che differiscono perla loro velocità (rapidità di esposizione,ISO), il contrasto e la dimensione dei grani.

� Nonostante la differenza di qualità tra leradiazioni delle sorgenti a raggi X e leradiazioni delle sorgenti a raggi X e lesorgenti a raggi gamma, per entrambi icasi si impiegano gli stessi tipi di pellicole.

� Ciascun tipo di pellicola è caratterizzatoda una curva densitometrica cherappresenta graficamente il grado diannerimento ottenibile al variaredell’esposizione cui la pellicola è soggetta.

I Densitometri

� Il densitometro è lo strumento atto allamisura della densità della pellicola che aiuta iltecnico a stabilire se i limiti di densità sonorispettati

� I densitometri ottici prendono anche il nomedi “strisce densitometriche” e si compongono divarie bande di grigio corrispondenti a densitàdi “strisce densitometriche” e si compongono divarie bande di grigio corrispondenti a densitànote: la densità incognita della pellicola vienedeterminata per confronto visivo diretto con le variebande.

� Questo metodo consente stime di densitàsufficientemente precise anche se, ovviamente,occorre tenere presente i limiti dell’apparatovisivo umano.

Radiografia Digitale

Nella Radiografia Computerizzata (Computed Radiography (CR)) al postodella pellicola si impiega una speciale lastra sensibile (composta da uno stratodi fosfori) riutilizzabile che viene esposta seguendo esattamente la stessaprocedura del film tradizionale

Radiografia Digitale

�I raggi X che hanno attraversato il pezzo, eccitano i fosfori della lastra e talecambiamento si imprime in modo stabile.

CR Phosphor Screen Structure

X-RaysX-Rays

Phosphor Layer

Protective Layer

SubstratePhosphor Grains

Radiografia Digitale

�La lastra viene letta da una stazione dotata di PC e apposito scanner e poicancellata (sempre per via elettronica)

Radiografia Digitale

Mentre il laser scansiona la lastra, si origina un’emissione luminosa dalle zone colpitedai raggi X che è proporzionale all’energia accumulata durante la fase di esposizione.La radiazione luminosa è letta da un fotomoltiplicatore (rivelatore elettronico di luceestremamente sensibile nell'ultravioletto, in luce visibile e nel vicino infrarosso) econvertita in informazione binaria da un convertitore A/D

Scanner ottico Tubo Fotomoltiplicatore

Motore

A/D

Converter

A/D

Converter

Lastra

110010010010110110010010010110

Fascio Laser

Radiografia Digitale

Le immagini sono inviate ad una workstation per l’editingl’analisi e l’archiviazione finale

Radiografia digitale diretta

• Nella Radiografia Digitale Diretta, lapellicola è sostituita da uno specialepannello piatto

• Il pannello lavora convertendo laradiazione incidente in cariche elettriche

• All’interno del pannello sono ospitatiminuscoli condensatori che si caricano infunzione del’intensità della radiazioneincidente

• Il segnale elettrico è convertito inimmagine digitale

La formazione dell’immagine radiografica

� L’intensità dei raggi X decresce con ilquadrato della distanza come accade, del resto,per tutti gli altri tipi di onde elettromagnetiche

� Il fascio emesso (divergente) investe idifferenti piani che lo intersecanoperpendicolarmente secondo aree diperpendicolarmente secondo aree didimensione progressivamente crescente nellequali l’intensità rilevata in un singolo puntodiminuisce

� Questa legge è valida solo se la dimensionedella sorgente è piccola confrontata con ladistanza sorgente-oggetto (nella maggior partedelle applicazioni pratiche > 50 mm)

La penombra geometrica

� La penombra (unsharpness), si definiscecome l’incapacità di riprodurre fedelmente ibordi di un dato oggetto.

� Lo stesso termine viene anche usato perindicare la distanza minima che può essereindicare la distanza minima che può essererisolta da un dato sistema radiografico.

� La penombra dipende dalle dimensioni dellamacchia focale, e dalle distanze sorgente-oggetto e oggetto-pellicola

Penombra D

dFU g ∗=

La penombra geometrica

D

dFU g ∗=

La penombra geometrica

Casi particolari:

� Pellicola e oggetto a contatto (d=0): la penombra è trascurabile

� Distanza tra pellicola e oggetto molto grande: si ha ingrandimento

Contrasto e definizione

� Il contrasto può essere definito come la differenza di densità che siregistra nella pellicola, in seguito all’esistenza di una variazione di spessoreo di densità del pezzo radiografato. Questo parametro risulta essereparticolarmente critico ai fini della bontà del controllo radiografico, infatti undifetto può essere individuato nell’immagine radiografica proprio a causa delcontrasto tra la densità della sua immagine e la densità del materialecircostante. Più questa differenza è rilevante più facile diventa rintracciare ilcircostante. Più questa differenza è rilevante più facile diventa rintracciare ildifetto all’interno del pezzo.

� Mentre per “contrasto” si intende la differenza di densità tra due zonecontigue della radiografia, con il termine “definizione” radiografica si esprimela rapidità con la quale avviene tale passaggio. Ottenere un’elevatadefinizione vuol dire, in sostanza, poter distinguere in modo nitido i bordi delpezzo o i contorni di eventuali discontinuità mentre, quando la definizione èscarsa, l’immagine appare velata e poco leggibile.

Contrasto e definizione

Sensibilità

� La sensibilità radiografica esprime convenzionalmente la minima differenza dispessore del materiale in esame che è possibile rilevare sull’immagine finale,valutata nella direzione del fascio primario. In sostanza, questo parametro ha undiretto riscontro nella nitidezza con la quale la radiografia è capace di evidenziare lediscontinuità nel pezzo radiografato.

� La valutazione pratica della sensibilità radiografica viene effettuata mediante� La valutazione pratica della sensibilità radiografica viene effettuata mediantel’impiego dei cosiddetti “penetrametri” o “Indicatori della Qualità dell’Immagine”(IQI), che commercialmente sono realizzati secondo tipologie differenti con materialiche possono essere omogenei rispetto al pezzo da testare o radiologicamente simili.

Quanti gradini riesco a visualizzare?

Qualità dell’Immagine

Gli Indicatori di Qualità dell’Immagine

� La tipologia più diffusa è quella degli IQIa fili, che sono costituiti da una serie di settefili (Fe-Al-Cu-Ti etc.) di diametro diverso, infunzione delle caratteristiche del test daeseguire, pressati su un supporto di plastica(vedi figura, diametri da 0.25 a 0.81 mm)

� La sensibilità radiografica (percentuale) ècalcolata come rapporto tra il diametro delfilo più sottile visibile sulla radiografia e lospessore del pezzo radiografato.

� Questo tipo di penetrametro viene postogeneralmente a cavallo della zona diinteresse che deve essere radiografata.

Gli Indicatori di Qualità dell’Immagine

� Un altro tipo di penetrametro moltoutilizzato è quello “a fori” che èsostanzialmente realizzato da una piastrinadi spessore “T” (che rappresenta una certapercentuale dello spessore del pezzo dapercentuale dello spessore del pezzo daradiografare) sulla quale si eseguono tre foridi diametro T, 2T, 4T.

� In questo caso la sensibilità si valuta sullabase del diametro del foro che risulta piùvisibile sull’immagine radiografica.

Gli Indicatori di Qualità dell’Immagine

� Quando viene fatta una radiografia i penetrametri apiastra forata sono generalmente posti sulla superficierivolta alla sorgente di radiazioni in prossimità dellaregione che deve essere radiografata. Se ciò dovesserisultare difficoltoso (o addirittura impossibile) ipenetrametri possono essere posti sulla pellicola.

� Se il profilo del penetrametro è visibile sullaradiografia e lo spessore del penetrametro è, perradiografia e lo spessore del penetrametro è, peresempio, il 2% dello spessore del provino, la sensibilitàradiografica è almeno del 2%.

� L’immagine dei fori o dei fili fornisce un’indicazionesulla chiarezza con la quale un difetto sarà visibile sullaradiografia

� Il penetrametro può essere pensato come un difettoartificiale di cui siano note a priori tutte le caratteristichequantitative e qualitative.

Alcuni esempi

Alcuni esempi

Alcuni esempi

Alcuni esempi

Alcuni esempi