Лабы курса Рентгеновские приборы / ЛР5 Определение размеров фокусного пятна

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра ЭПУ

отчет

по лабораторной работе №5

по дисциплине «Рентгеновские приборы»

Тема: ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ФОКУСНОГО ПЯТНА

Студенты гр.
Преподаватель		Грязнов А.Ю.

Санкт-Петербург

202X

Цель работы

Определение размеров фокусного пятна по методу «острого края» и с помощью щелевой диафрагмы.

Основные теоретические положения

Размер фокусного пятна «по острому краю» может быть определен по формуле

где F – область нерезкости на изображении, которую можно определить, построив распределение яркости в направлении, перпендикулярном «острому краю»;

– коэффициент увеличения изображения.

Зависимость яркости изображения в направлении, перпендикулярном «острому краю» будет иметь вид кривой (см. методические указания).

Диаметр фокусного пятна с помощью щелевой диафрагмы определяется по формуле

,

где d – ширина щели; K – коэффициент увеличения; F определяется по распределению яркости.

Обработка результатов эксперимента

Рентгеновские снимки образцов были получены на пластине площадью S = 240 × 300 мм. Параметры съемки: 18 кВ, 100 мкА, 10 с.

Масштаб на полученных bmp-изображениях: 10 пкс / мм.

Параметры установки ПРДУ: f₁ = 35 мм, f₂ = 320 мм (рис. 1).

Рис. 1. Схема получения изображения фокусного пятна

по методу «острого края»

С помощью Mathcad найдем 10 распределений яркости в направлении, перпендикулярном острому краю или щели объекта. Усредним распределения для каждого образца, инвертируем значения яркости (из a сделаем 255 – a) и построим 4 соответствующих графика с нормированием по максимальной яркости (рис. 2-5).

Рис. 2. Распределение яркости изображения перпендикулярно

«острому краю» (поворот 0°)

Рис. 3. Распределение яркости изображения перпендикулярно

«острому краю» (поворот 90°)

Рис. 4. Распределение яркости изображения перпендикулярно

щели (поворот 0°)

Рис. 5. Распределение яркости изображения перпендикулярно

щели (поворот 90°)

Определим размер фокусного пятна по методу «острого края» для двух опытов с границей объекта.

Величину F определим согласно схеме на рис. 6.

Рис. 6. Зависимость яркости изображения в направлении,

перпендикулярном «острому краю»

Опыт 1 (поворот 0°):

B_0.75 = B_min + 0.75(B_max – B_min) = 0,1561 + 0.75(1 – 0,1561) = 0,7890,

B_0.25 = 0,4845 + 0.25(1 – 0,4845) = 0,3670,

F = 18,8 – 16,4 = 2,4 мм,

K = (f₁ + f₂) / f₁ = (35 + 320) / 35 = 10,14,

d_ф = F / K = 2,4 / 10,14 = 0,24 мм.

Опыт 2 (поворот 90°):

B_0.75 = B_min + 0.75(B_max – B_min) = 0,1296 + 0.75(1 – 0,1296) = 0,7824,

B_0.25 = 0,1296 + 0.25(1 – 0,1296) = 0,3472,

F = 15,7 – 12,3 = 3,4 мм,

d_ф = F / K = 2,9 / 10,14 = 0,33 мм.

Найдем размер фокусного пятна с помощью щелевой диафрагмы, также по двум снимкам. Величину F определим по схеме на рис. 7.

Рис. 7. Распределение яркости в направлении, перпендикулярном щелевой диафрагме

Опыт 1 (поворот 0°):

B_0.25 = B_min + 0.25(B_max – B_min) = 0,0088 + 0.25(1 – 0,0088) = 0,2566,

F = 24,7 – 16,1 = 8,6 мм,

= (8,6 – 0,01 · 9,14) / 10,14 = 0,84 мм.

Опыт 2 (поворот 90°):

B_0.25 = B_min + 0.25(B_max – B_min) = 0,0371 + 0.25(1 – 0,0371) = 0,2778,

F = 26,1 – 19,7 = 6,4 мм,

= (6,4 – 0,01 · 9,14) / 10,14 = 0,62 мм.

Таблица 1. Сравнение результатов

Опыт	Поворот	dф, мм
Край	0°	0,24
Край	90°	0,33
Щель	0°	0,84
Щель	90°	0,62

Выводы

В лабораторной работе были проведены опыты по нахождению размеров рентгеновского фокусного пятна по методу «острого края» и с помощью щелевой диафрагмы.

Изображения тестовых образцов были получены в формате bmp и разложены в Mathcad по точкам. На каждом изображении мы выбрали 10 строк перпендикулярно краю образца или щели, по которым сделали усредненные графики зависимости яркости от координаты.

Задача сводилась к геометрической. Необходимо было найти ширину полутени, а затем, зная параметры оптической системы, выразить диаметр фокусного пятна.

Результаты, полученные первым методом, меньше от рассчитанных вторым примерно на 0,3 – 0,6 мм. При выполнении работы могла возникнуть погрешность параметров установки f₁ и f₂, что дало эту разницу в итоговом результате.