Tecniche disponibili per la formazione d'immagini radiografiche industriali
Nella radiografia industriale, la procedura abituale per produrre una radiografia prevede di avere una fonte di radiazioni penetranti (ionizzanti) (raggi X o raggi gamma) su un lato dell'oggetto da esaminare e un rilevatore della radiazione (la pellicola) dall'altro lato come mostrato nella figura 1-1. Il livello di energia della radiazione deve essere scelto bene in modo che una quantità sufficiente di radiazione venga trasmessa dall'oggetto al rilevatore.
Il rilevatore è solitamente un foglio di pellicola fotografica, contenuto in una busta o cassetta a tenuta di luce, avente una superficie frontale molto sottile che consente il passaggio agevole dei raggi X. Per sviluppare l'immagine sulla pellicola sono necessari prodotti chimici, motivo per cui questo processo è chiamato processo classico o “umido”.
Al giorno d'oggi vengono sempre più utilizzati diversi tipi di pellicole e rilevatori sensibili alle radiazioni che non richiedono l'uso di sostanze chimiche per produrre immagini, il cosiddetto processo "a secco". Queste tecniche fanno uso dei computer, da qui le espressioni; radiografia digitale o assistita da computer (CR) o radiografia digitale diretta (DR).
Una tecnica relativa al DR disponibile da molti decenni è quella in cui le immagini vengono formate direttamente con l’ausilio di rilevatori di radiazioni (un tempo privi di computer) in combinazione con schermi monitor (unità di visualizzazione visiva: VDU). Questa è in effetti una prima versione di DR. Attraverso le tecniche di scansione a trasmissione (conosciute come fluoroscopia), la memorizzazione delle immagini e il miglioramento delle immagini vengono continuamente migliorati dalla graduale implementazione della tecnologia informatica. Al giorno d'oggi non esiste più una distinzione netta tra la fluoroscopia convenzionale con l'ausilio di computer e la DR interamente assistita da computer. Col tempo il DR sostituirà, in una certa misura, il fluoroscopio convenzionale.
Riepilogando, l'immagine delle intensità delle radiazioni trasmesse attraverso il componente possono essere registrate su:
La pellicola radiografica convenzionale a sviluppo chimico, il processo "umido", o uno dei seguenti processi "secchi":
- Una pellicola con fosfori a memoria e una stazione di lavoro per la radiografia digitale, chiamata radiografia computerizzata o CR.
- Rilevatori flatbed e una stazione di lavoro computerizzata per le radiografie dirette o DR.
- Uno schermo fosforescente o fluorescente (o con un mezzo sensibile alle radiazioni analogo) e una telecamera a circuito chiuso (CCTV) come nella fluoroscopia convenzionale, una versione precedente alla radiografia diretta
- Per mezzo di rilevatori a radiazioni, ad es. cristalli, fotodiodi o semiconduttori, come in una serie lineare per mezzo della quale viene costruita un'immagine di un oggetto in movimento da una serie di misurazioni. Questo metodo si applica nei sistemi di controllo bagagli negli aeroporti.
La sorgente di radiazioni deve essere fisicamente piccola (pochi millimetri di diametro) e, mentre i raggi X viaggiano in linee rette dalla sorgente attraverso il campione fino alla pellicola, si forma un'"immagine" nitida del campione e delle discontinuità. Questa formazione geometrica dell'immagine è identica all'immagine ombra con una sorgente di luce visibile. Allo stesso modo, la nitidezza dell'immagine dipende dal diametro della sorgente delle radiazioni e dalla sua distanza dalla superficie sulla quale viene formata l'immagine.
La pellicola "classica" nella sua cassetta a tenuta di luce (in plastica o carta) viene solitamente posizionata subito dietro al campione e i raggi X vengono accesi per un tempo appropriato (tempo di esposizione), trascorso il quale la pellicola viene rimossa ed elaborata fotograficamente, ovvero sviluppata, fissata, lavata e asciugata. Nella radiografia diretta (DR), viene formata un'immagine coerente direttamente per mezzo di una stazione di sviluppo computerizzata. I due metodi hanno un'immagine negativa in comune. Le aree dove una quantità inferiore di materiale (minore assorbimento) consente di trasmettere una quantità maggiore di raggi X alla pellicola o al rilevatore, produrrà una maggiore densità. Sebbene vi sia differenza nel modo in cui vengono formate le immagini, la loro interpretazione può essere effettuata esattamente nello stesso modo. Pertanto, la tecnica DR viene accettata senza difficoltà.
La pellicola "classica" può essere visualizzata dopo essere stata sottoposta a un trattamento fotochimico (processo umido) su uno schermo di visualizzazione per pellicole. I difetti o le irregolarità dell'oggetto possono provocare variazioni nella densità della pellicola (luminosità o trasparenza). Le parti delle pellicole che hanno ricevuto più radiazioni durante l'esposizione, ad esempio le zone sotto delle cavità, appaiono più scure, ovvero la densità della pellicola è più elevata. La radiografia digitale riproduce le stesse gradazioni delle immagini in bianco e nero, ma la visualizzazione e l'interpretazione vengono effettuate sullo schermo di un computer (VDU).
La qualità dell'immagine sulla pellicola può essere valutata mediante tre fattori, vale a dire:
- Contrasto
- Nitidezza
- Granulosità
Come esempio, consideriamo un campione che mostra una serie di scanalature di diverse profondità praticate sulla superficie. La differenza di densità tra l'immagine di una scanalatura e la densità dello sfondo sulla radiografia viene chiamata contrasto dell'immagine. Affinché la scanalatura diventi discernibile, è necessario un determinato contrasto dell'immagine minimo.
Con un contrasto maggiore:
a. l'immagine di una scanalatura diventa più facilmente visibile;
b. Anche l'immagine delle scanalature più superficiali diventa gradualmente discernibile
Presumendo che le scanalature abbiano bordi nitidi lavorati a macchina, le immagini delle scanalature potrebbero apparire nitide o sfocate; questo è il secondo fattore: la sfocatura dell'immagine, chiamata anche mancanza di nitidezza dell'immagine.
Ai limiti del rilevamento delle immagini, è possibile dimostrare che il contrasto e la mancanza di nitidezza sono correlate e la rilevabilità dipende da entrambi i fattori.
Poiché un'immagine su una pellicola radiografica è costituita da grani d'argento, ha un aspetto granuloso, che dipende dalla dimensione e dalla distribuzione di queste particelle d'argento. Questo aspetto granuloso dell'immagine, chiamato granulosità della pellicola, può anche mascherare piccoli dettagli dell'immagine.
Allo stesso modo, in tutti gli altri sistemi di formazione dell'immagine, questi tre fattori rappresentano dei parametri fondamentali. Nella formazione elettronica delle immagini, ad es. nei sistemi radiografici o di scansione digitali con CCTV e schermi, i fattori di contrasto, nitidezza e rumore rappresentano una misura della qualità delle immagini; la dimensione dei pixel e il rumore sono l'equivalente (elettronico) della granulosità (dimensione dei pixel).
I tre fattori: contrasto, nitidezza e granulosità o rumore sono i parametri fondamentali che determinano la qualità dell'immagine radiografica. Molta parte della tecnica nella produzione di una radiografia soddisfacente è correlata a questi fattori, che influenzano la rilevabilità dei difetti nel campione.
La capacità di una radiografia di mostrare i dettagli dell'immagine viene definita "sensibilità radiografica". Se è possibile mostrare difetti molto piccoli, l'immagine radiografica viene considerata avere una elevata (buona) sensibilità. Solitamente, la sensibilità viene misurata mediante "difetti" artificiali, come fili e fori praticati