讨论:焦点尺寸大小对检测究竟有多大影响？

0 序言

金宇飞先生在其帖子“焦点尺寸大小对检测究竟有多大影响？”中说:都说焦点尺寸越小越好，但不知实际情况如何，不知是否有人做过对比试验，对于不同焦点尺寸是否产生了不同的拍片效果。

我认为:金先生所以提这个看来是最基础的问题，必有其良苦用心。现发表我的一些浅显的讨论意见如下，望沟通讨论。

1 概述

一般而言，从提高像质的观点出发，希望射线机焦点尺寸越小越好;但焦点尺寸小，不利于钨靶散热。而X射线机的散热----冷却，以及温控，却是制造和使用的主要问题。钨靶散热不良，除了射线管可能被击穿外，还可能会破坏钨靶的镜面，使X射线产生漫散射，使主射束强度降低，使射线管提早报废。我习惯上，把X射线线的额定管电压乘额定管电流，称为有效额定功率。随着有效额定功率的增加，X射线管的实际焦点尺寸，通常不得不增大一些。

国内的关于X射线管标准，我不大清楚，希望金宇飞先生做些介绍。美国的ASME V把投影尺寸df≤0.1mm的，叫微焦点;df在0.1-0.4mm之间的叫小焦点。笔者注:似乎df≥1mm，称为普通焦点(？)，但笔者未找到明确依据。我们通常使用的是普通焦点的X射线机，随有效额定功率增大，实际焦点尺寸通常也增大。选择X射线机首先考虑其有效额定功率(即穿透力)，至于焦点尺寸大小，相对而言，并不十分重要。

2 几何不清晰度及其测量

焦点尺寸大小对像质的影响，就是对几何不清晰度的影响。设焦点尺寸为d_f，它与最大几何不清晰度Ug的关系，如下式表示:

U_g=b.d_f/f            (1)

式中：

U_g一工件某一方向(一般为正投影的一个方向)上的最大几何不清晰度，单位mm;

f一射线源焦点至工件(源侧)表面的距离，单位mm；

b一工件源侧表面至胶片的距离，单位mm；

d_f一射线源(焦点)某一方向上的投影尺寸(一般为正投影的一个方向上的尺寸，它与Ug方向一致)，单位mm。

公式(1)是理论上的，是很浅显的，重复申明这个公式决不是金先生提这个问题的初衷。那么，如金先生所问，是否有人做过对比试验呢？我的回答是:我没有！因为对比试验，也难以对比不清晰度的大小！那么，应该怎么办呢？我的回答是:有条件的试验室，用测微密度计测量不清晰度的大小 （即测量有黑度差的相邻区域黑度过渡区的宽度）！用测量值进行比较，却又是很容易的事。

通常认为，下式是成立的:

                 Ut=(Ui²+Ug²)^1/2          (2)

式中:

Ut一总不清晰度;

Ui一决定于射线能量的固有不清晰度;

Ug一几何不清晰度。

当管电压低于100KV时，试验证明:Ui<0.05mm。当公式(1)中的b/f≥0.1的前提下，公式(2)可变为:

              Ut≈Ug               (3)

这样，我们可以用测微密度计测量Ug了。例如，用管电压80KV、透照透照距离f=500mm，与胶片距离b=100mm，长X宽X厚为10X10X1mm钨块的几何不清晰度(射线束中心为铅直方向，钨块和胶片基本处于辐射场中央):假如，周向锥靶焦点1mmX5mm，那么，对底片影像扫描测量结果应是----钨块轴向的几何不清晰度Ug1≈0.2mm，其周向几何不清晰度Ug2≈1mm。这个方法，也可反过来用测量的Ug，计算焦点投影尺寸。

总之，我认为:国内外专家，用测微密度计测量不清晰度的结果，证明了公式(1)是正确的，而这个公式也被ASMET-274.1引用来计算Ug。我本人没有条件做不清晰度的测量，但我知道，太原工业大学材料系无损检测试验室的危昭才先生，曾经在这方面做了很多工作，因为他们有美国生产的PDS扫描测微密度计。

3 灵敏度高低不完全取决于Ug

灵敏度问题，除清晰度问题外，在胶片相同时，还有对比度和射线照相颗粒度问题。对比度与线衰减系数μ和散射比n等因素有关，颗粒度还与射线能量、曝光量等因素有关。而金属丝像质计主要表示了对比度灵敏度，所以不能认为使用焦点尺寸小的射线机，灵敏度一定会高;但可以肯定地说，透照布置相同时，焦点尺寸大的，几何不清晰度一定大。

上面这些意见，当否，望金先生和读者朋友指正。