Успех или неудача в работах по флюорографии в весьма большой степени зависят от умения персонала флюорографического кабинета полностью использовать и правильно применять приемники рентгеновской энергии - экраны и фотоматериалы для флюорографии. Знание их характеристик необходимо для качественной флюорографической работы.
Экраны для флюорографии. Во флюорографии обычно применяются экраны того же типа, что и при просвечивании.
Качество экранов характеризуется следующими параметрами: 1) яркостью свечения; 2) цветом (спектральным составом) свечения; 3) величиной послесвечения; 4) резкостью изображения; 5) неизменностью свойств при хранении и в эксплуатации.
Яркость свечения экрана зависит не только от мощности падающей на экран рентгеновской энергии, но также от качества самого светосостава, из которого изготовлен экран.
Применяемые для изготовления современных флюорографических экранов светосоставы представляют собой особо тщательно приготовленные смеси сернистого цинка и сернистого кадмия, прокаленных при высокой температуре с добавками ничтожных количеств «активатора»- серебра.
Качество светосостава сильно зависит от случайных незначительных нарушений технологического процесса его изготовления. Поэтому экраны даже одного и того же времени изготовления могут несколько отличаться друг от друга яркостью. Изготовленные экраны испытываются на заводе в строго стандартизованных условиях, и их яркость сравнивается с яркостью эталонного экрана. Полученные при испытаниях относительные цифры соотношения яркостей (в условных единицах) на экранах отечественного производства наносятся на оборотную сторону.
По утвержденным техническим условиям к выпуску с заводов и к установке в флюорографы допускаются экраны с начальной яркостью не ниже 220 условных единиц.
Цветность свечения (спектральный состав излучения) экранов для флюорографии. Воспринимаемое глазом свечение экрана создает впечатление зеленовато-желтого либо зеленого цвета. Реже встречаются экраны с ярко-желтым цветом свечения.
Если же проанализировать состав света, излучаемого экраном с помощью спектрографа, то можно установить, что в излучении экрана имеются все спектральные цвета, входящие в состав видимого света. Максимум излучения экранов обычно либо точно совпадает, либо располагается весьма близко к максимуму цветовой чувствительности глаза - 5650 А.
К обоим краям видимого спектра чувствительность человеческого глаза резко падает. Поэтому малые изменения в количестве красных, оранжевых и синих лучей в спектре излучения экрана незначительно сказываются на суммарном цветовом впечатлении. Иначе обстоит дело, если приемником излучения экрана будет служить фотографическая пленка. Фотографические материалы, как и глаз, неодинаково реагируют на отдельные участки видимого спектра,однако в этом случае большое значение имеет то, какой сорт фотоматериала используется для фотографирования излучения экрана.
Один и тот же экран при фотографировании его свечения на различных по спектральной чувствительности фотоматериалах дает неодинаковые результаты. Точно так же при съемке на определенном фотоматериале экраны с разным спектральным составом излучения будут давать различные почернения.
Для того, чтобы обеспечить необходимую стандартность цветности экранов для флюорографии, к выпуску с отечественных заводов разрешаются только экраны, цвет свечения которых находится в строго определенных пределах. Этим и обеспечивается необходимая стандартность результатов при работе флюорографов со специальной пленкой отечественного производства для флюорографии типа РФ-3 или РФ-4.
Остаточное свечение экранов - «послесвечение». Все современные сульфидные экраны, применяемые во флюорографии, обладают более или менее длительным «послесвечением».
Послесвечение легко заметить, наблюдая за экраном после выключения высокого напряжения. На экране в течение нескольких секунд еще будут видны контуры теневого рентгеновского изображения, постепенно стирающиеся и исчезающие.
Это остаточное свечение сульфидных экранов не играет какой-либо роли во флюорографии, так как оно чрезвычайно быстро уменьшается в первые же сотые доли секунды после выключения высокого напряжения. Лишь в одном случае остаточная яркость может оказать влияние на последующий снимок, когда экран полностью засвечивался без объекта на режиме флюорографии. Яркость экрана в этом случае в десятки раз превышает ту, которую он имеет при наличии объекта исследования, и потому его послесвечение (также возросшее в десятки раз) при длительной выдержке может быть обнаружено на последующей флюорограмме в виде некоторого увеличения вуали.
Резкость изображения. Зернистое, неоднородное строение люминесцирующего слоя экрана обусловливает некоторую размытость изображения - нерезкость экрана.
Понижение резкости изображения можно легко обнаружить, наложив на экран достаточно толстую свинцовую пластинку с прямыми, четко ограниченными краями. При возбуждении экрана рентгеновыми лучами очертания тени пластинки будут иметь размытые, диффузные края. Как уже отмечалось, нерезкость современных экранов для флюорографии находится в пределах от 0,4 до 0,5 мм. Для экранов, применяемых в рентгенографии, нерезкость порядка 0,25 - 0,3 мм. О влиянии нерезкости на качество изображения уже сообщено выше.
Сохранность свойств экранов для флюорографии. Яркость экрана для флюорографии не остается неизменной в течение длительного времени. В зависимости от условий эксплуатации и хранения флюорографического экрана его яркость снижается более или менее быстро. Понижение яркости может происходить довольно быстро при неблагоприятных условиях хранения и при воздействии на экран ряда физических и химических агентов: ультрафиолетового излучения, сырости, летучих веществ (паров аммиака), сероводорода, сернистого газа, кислот и органических восстановителей.
По этой причине сульфидные экраны должны быть тщательно защищены от действия указанных факторов и особенно от дневного и тем более прямого солнечного света. Коробка с экраном малокадрового флюорографа для этой цели имеет особую заслонку из непрозрачной пластмассы, которой и закрывается отверстие в ней при транспортировке и хранении.
Видимые изменения экрана от действия света представляют собой различной величины и формы сероватые пятна на тех участках экрана, которые подвергались чрезмерному воздействию света.
Снижение яркости наблюдается также у экранов, эксплуатируемых в нормальных условиях, как следствие действия многократно повторяемых экспозиций.
По этой причине следует периодически (не менее одного раза в год) проводить сравнение яркости экрана, установленного в флюорографе, с каким-либо экраном, находящимся в благоприятных условиях хранения, чтобы иметь возможность установить понижение яркости и своевременно заменить экран. Все областные и краевые рентгеновские станции обеспечены специальными образцами - эталонами экранов с известной величиной яркости, поэтому наиболее простой и надежный способ проверки и оценки качества экрана в флюорографе - сравнение его с эталонными образцами местной рентгеновской станции.
Экран, получаемый со склада или с завода, необходимо проверить, осмотрев его сначала с поверхности (при не очень ярком рассеянном дневном или искусственном свете), а затем испытав при возбуждении рентгеновским излучением. Не должно быть поломок экранной пленки и темных вкраплений или пятен, заметных на глаз при осмотре экрана, возбуждаемого рентгеновской энергией. На краевых частях экрана, не далее 10 мм от обреза, допускается наличие небольших пятен или вкраплений при условии, что их общее количество не превысит пяти на весь экран и что они не будут сосредоточены в одном месте.
После этого следует сличить яркость экрана с экраном, яркость которого известна. Проверяемый экран необходимо тщательно запаковать в ту же бумагу и папку, в которой он был доставлен с завода. Для предупреждения возможных механических поломок папка закладывается между двумя листами трех-, четырехмиллиметровой фанеры и хорошо перевязывается бечевкой. В таком виде запакованный экран следует хранить в сухом, не слишком теплом месте, лучше всего повесив на стену.
Фотопленки для флюорографии представляют ровную, тонкую ленту, изготовляемую из нитроцеллюлозы («горячая», или «огнеопасная», основа) толщиной 0,11 - 0,15 мм с нанесенным на нее тонким слоем светочувствительной эмульсии.
Нитроцеллюлозная основа отличается легкой воспламеняемостью и катастрофической скоростью распространения огня при загорании. Тушение пламени затруднено тем, что продукты сгорания нитроосновы - это смесь весьма ядовитых и удушающих газов окиси углерода («угарный газ»), углекислоты, окислов азота, а в некоторых случаях и газообразной синильной кислоты. Распространение огня и выделение газов происходит чрезвычайно быстро, поэтому пожары запасов такой пленки могут сопровождаться тяжелыми авариями и человеческими жертвами.
При применении пленки с огнеопасной основой ее эксплуатация и хранение должны быть организованы так, чтобы полностью исключить возможность случайного воспламенения.
Эмульсионный слой представляет тесно расположенные микроскопически малые кристаллики бромистого серебра, разделенные весьма тонкими прослойками желатина. В сухом состоянии он имеет толщину от 0,01 до 0,03 мм. После фотохимической обработки и особенно после промывки в теплое время года толщина набухшего в воде эмульсионного слоя увеличивается в десятки раз. Одновременно сильно понижается и прочность разбухшего эмульсионного слоя. В этот период с ним надо обращаться особенно аккуратно, чтобы предупредить возможные повреждения.
Основные характеристики светочувствительных материалов для флюорографии. Применяемые в флюорографии светочувствительные материалы характеризуются следующими свойствами: 1) общей светочувствительностью; 2) фактором контрастности; 3) разрешающей способностью; 4) величиной вуали; 5) спектральной чувствительностью; 6) сохраняемостью фотосвойств во времени.
Определение чувствительности, фактора контрастности и других важных для эксплуатации свойств производится на фабриках фотоматериалов перед их выпуском по точно установленным правилам и стандартам. Для правильного, безошибочного применения фотографических материалов во флюорографии необходимо хотя бы в самом малом объеме иметь представление об их основных свойствах и тех изменениях, которые они претерпевают при хранении.
Оценка чувствительности и других характеристик фотоматериалов для флюорографии, важных для их практического применения, производится перед их выпуском с фабрики при «сенситометрических испытаниях». Сенситометрия в переводе значит измерение чувствительности. Однако, кроме измерения чувствительности, одновременно определяются и другие важные характеристики фотоматериала (контраст, вуаль и др.).
Для испытания фотоматериалов в специальном приборе, называемом «сенситометром», узкая полоска пленки (например, 1,5 Х 12 см) на отдельных малых участках освещается точно известными количествами света. Количества света подобраны так, что каждый последующий участок или поле сенситограммы получает количество света в определенное число раз больше, чем предшествующий участок.
Источником энергии, воздействующим на испытуемый фотоматериал, является флюоресцирующий экран такого же качества, как и практически применяемые для работы с флюорографом. Этот экран возбуждается рентгеновским излучением, причем точно известно, какое количество энергии (выраженное в рентгенах) действовало на отдельные участки экрана. Полоску испытуемой пленки для флюорографии помещают в контакте с флюоресцирующим экраном. Экспонированная полоска обрабатывается проявителем, составленным по тому же рецепту, который применяется на практике, при установленной температуре (обычно 18 или 20). Время проявления зависит от свойства испытуемого материала, и для подбора наилучшего времени проявления ее обычно засвечивают в совершенно одинаковых условиях 4 - 6 полосок,которые затем проявляют в течение различного времени. При испытаниях флюорографической пленки на фабриках ее проявляют 6, 8, 10, 12 и 16 минут.
После окончания фото-химической обработки сенситограммы получаются в виде полосок с различно зачерненными полями - от самых малых почернений до наиболее темных, практически непрозрачных (рис. 20).
Полученные почернения представляют результат воздействия на светочувствительный слой различных количеств света и последующего проявления.
Почернения, получаемые на сенситограмме, закономерно возрастают от самых малых до весьма больших величин соответственно увеличению количества света, действовавшего на отдельные участки сенситограммы. На флюорограмме же почернения имеют различные величины и повторяют порядок участков с различной яркостью свечения на флюоресцирующем экране.
Упорядоченное расположение почернений на сенситограмме весьма упрощает получение оценки чувствительности пленки и определение других ее характеристик. Для этого измеряют оптические плотности отдельных участков сенситограммы и для получения наибольшей наглядности изображают полученные результаты промеров в виде кривых доза - плотность при разных условиях проявления (рис. 21). Графическое изображение такой зависимости называется характеристической кривой испытуемого фотоматериала.
Оптическая плотность, получаемая на неосвещенных участках пленки, обозначается символом До. Ее появление обусловлено зернами бромистого серебра, разложившимися при проявлении от действия проявителя. Проявление представляет собой химическую реакцию, отличающуюся резко выраженным избирательным характером: быстрее всего проявителем разлагаются те зерна бромистого серебра, в которых под действием света при экспонировании образовались невидимые изменения - «зародыши» изображения.
При чрезмерно продолжительном проявлении начинает сказываться действие проявителя и на неосвещенные зерна. Их разложение до металлического серебра приводит к общему или местному потемнению неосвещенных частей пленки. Такое дополнительное потемнение называют вуалью. Появление вуали ухудшает различаемость мелких деталей изображения. Поэтому всю обработку пленки необходимо выполнять так, чтобы снизить до возможного предела величину вуали.
Причиной вуали может быть не только действие проявителя на эмульсионный слой. Плохие условия хранения неэкспонированной пленки, действие на эмульсионный слой влажности, паров летучих и едких веществ (аммиак, скипидар, сероводород, различные кислоты и т. п.) также приводят к образованию в слое пленки большого количества неустойчивых зерен, быстро разлагающихся при проявлении.
Вуаль увеличивается постепенно с течением времени даже при хранении пленки в благоприятных условиях. В этом случае ее появление и усиление являются следствием процессов частичного разложения как основы, так и эмульсии флюорографической пленки. Поэтому вуаль на изображении имеется всегда, но ее величина в значительной степени зависит от условий обработки экспонированного материала. Превышение величины вуали более определенного предела влечет за собой невозможность использования завуалированного фотоматериала в флюорографии.
При малых количествах освещения, воздействовавших на отдельные участки сенситограммы, полученное потемнение имеет небольшую плотность, лишь незначительно превышающую плотность вуали пленки, т. е. плотность тех участков, на которые совсем не действовал свет.
Увеличение количества света приводит к постепенному возрастанию плотностей. На кривой (см. рис. 21) это соответствует ее участку между точками А и Б. Данный участок характеристической кривой с весьма малым и постепенно нарастающим наклоном ее к оси количеств света (горизонтальная ось) называется областью недодержек.
При дальнейшем увеличении количеств света, действовавших на отдельные участки сенситограммы, получаемые плотности будут также нарастать. На кривой (см. рис. 21) это соответствует участку от точки Б до точки В, где кривая идет почти прямолинейно. Данный отрезок характеристической кривой называют также «областью пропорциональной передачи». Название это обусловлено тем, что нарастание плотностей в данном участке практически прямо пропорционально логарифмам количеств света, действовавших при экспонировании. При рассматривании плотностей, лежащих па этом участке кривой, глаз наблюдателя будет получать ощущения, наиболее соответствующие истинному соотношению яркостей.
При дальнейшем увеличении количества освещения полученные плотности будут нарастать все медленнее. На кривой (см. рис. 21) это будет соответствовать участку от точки В до точки Г, которому присвоено название область передержек.
При обработке нескольких совершенно одинаковых экспонированных сенситограмм с различным временем проявления по полученным почернениям можно построить ряд характеристических кривых для каждой сенситограммы.
Рассматривая и анализируя эти кривые, можно сделать следующий вывод: наклон характеристической кривой к горизонтальной оси с увеличением времени проявления постепенно становится все больше. При одной и той же разности доз с увеличением длительности проявления получаемая разность плотностей возрастает.
Для численной характеристики получаемого прироста плотностей берут отношение разности плотностей к соответствующей разности логарифмов количеств освещения (доз рентгеновского излучения), вызвавших появление этих плотностей. При равенстве масштабов по -обеим осям при графическом изображении характеристических кривых это отношение представляет собой не что иное, как тангенс угла наклона почти прямолинейной части характеристической кривой к оси количеств освещений. Его называют коэффициентом контрастности и обозначают греческой буквой у (гамма). В литературе нередко вместо термина «коэффициент контрастности» употребляют термин «гамма пленки». Коэффициент контрастности зависит не только от условий проявления, но и от свойств фотографической эмульсии.
Если коэффициент контрастности менее единицы, то фотографическое воспроизведение деталей данного объекта различиями плотностей на отдельных участках изображения не будет точно соответствовать соотношению количеств света на данных участках. Оно будет передано с меньшими различиями, чем это имеет место в натуре. При факторе контрастности, равном единице, соотношение плотностей практически точно воспроизведет соотношение количеств света, действовавших на отдельные участки изображения. Наконец, при факторе контрастности больше единицы соотношение плотностей будет передавать соотношения между количествами освещения, увеличенными во столько раз, во сколько сама величина коэффициента контрастности больше единицы.
Современные флюорографические пленки имеют коэффициент контрастности не ниже 1,8 и не выше 2,5. Коэффициент контрастности рентгеновских пленок еще выше - до 3 - 4. Однако на фактической характеристической кривой нет точно прямолинейного участка. Наклон ее непрерывно изменяется. В связи с этим степень нарастания почернений при одном и том же изменении дозы (градиент кривой) является величиной переменной. Средние же градиенты флюорографической и рентгеновской пленки практически равны (1,75 и 1,90). Этим объясняется одинаковая контрастность изображений одного и того же объекта на флюорограмме и рентгенограмме.
Характеристические кривые используются также для получения цифровой оценки чувствительности фотоматериалов.
Чувствительность пленки. Чем меньшее количество энергии необходимо затратить для получения заданной величины почернения, тем большей светочувствительностью обладает испытуемая эмульсия. Поэтому для характеристики чувствительности берут обратное значение количества энергии, необходимого для получения заданной величины плотности.
Для определения чувствительности на характеристической кривой находят точку с плотностью 0,85 над плотностью вуали. Так, если плотность вуали у данной пленки равна 0,15, то на кривой берется точка с плотностью 0,85 + 0,15 =. 1,00. Из найденной точки опускается перпендикуляр на горизонтальную ось количеств рентгеновской энергии и отсчитанное значение записывается в знаменатель дроби, числитель которой равен единице.
Если для получения оптической плотности 0,85 над вуалью окажется необходимой энергия 0,0017 или 1/600 рентгена, то чувствительность пленки составит 600 обратных рентген. Если же необходима энергия в 2 раза меньшая, т. е. 1/1200 рентгена, то чувствительность будет в 2 раза выше - 1200 обратных рентген.
Для обеспечения некоторого запаса по чувствительности и коэффициенту контрастности, изменяющимся с течением времени, фабрики обычно рекомендуют время проявления, не полностью использующее все свойства пленки. В практических условиях почти всегда целесообразно увеличивать время проявления до получения изображений с максимально возможным коэффициентом контрастности при определенной величине вуали. Это дает возможность значительно уменьшить экспозиции при съемке флюорограмм.
Спектральная (цветная) чувствительность фоточувствительных материалов. Как известно, бромистое серебро чувствительно лишь к ультрафиолетовым, фиолетовым и синим лучам. К прочим участкам видимого спектра оно практически не чувствительно. Однако добавлением к эмульсии в процессе ее изготовления небольших количеств специальных красителей-сенсибилизаторов можно сообщить бромистому серебру дополнительную чувствительность и к таким лучам, к которым оно без этих добавок не чувствительно.
Как уже указано, экраны для флюорографии имеют максимальную яркость свечения в сравнительно узком участке видимого спектра.
Полное использование излучения экрана, а следовательно, и обеспечение минимальной экспозиции возможно при применении такой пленки, которая не только имеет большую цветовую чувствительность для световых волн, совпадающих с максимумом излучения экрана, но одновременно достаточно высокую чувствительность и ко всем остальным участкам спектра, излучаемым экраном.
Этим требованиям отвечают специальные сорта пленок для флюорографии, изготовляемые в Советском Союзе фабриками Главного управления кинопленочной промышленности под маркой РФ-3 и РФ-4. Аналогичны им по свойствам импортные пленки «Флюорапид» фирмы «Агфа», «Флюородак» фирмы «Кодак» и др.
Все эти пленки имеют большую чувствительность к зелено-желтому свету. Поскольку все они чрезвычайно чувствительны и к другим участкам спектра, все операции с ними (зарядка и разрядка кассет, фотохимическая обработка) могут производиться только в полной темноте.
Широко применяемые в кинематографии высокочувствительные панхроматические пленки не следует использовать для флюорографии. Большинство из этих пленок имеет некоторое понижение чувствительности в зеленой части спектра - «провал» чувствительности, а кроме того, их коэффициент контрастности не превышает 0,7 - 0,8 вместо необходимого для флюорографии 1,8 - 2,2. Флюорограммы, полученные на этих пленках, не имеют достаточно отчетливого воспроизведения тонких деталей из-за малого коэффициента контрастности. Контраст изображения может быть несколько повышен путем уменьшения напряжения генерирования. Но при этом очень сильно возрастают экспозиции.
Зерно и «зернистость» флюорографической пленки. Эмульсионный слой флюорографической пленки состоит из весьма малых по величине зерен бромистого серебра, равномерно распределенных в толще желатины. Как ни малы размеры отдельных зерен (для различения их формы и измерения величины необходимы увеличения порядка 2000 - 2500), все же зернистое строение светочувствительного слоя сказывается на способности пленки воспроизводить мелкие детали изображения. Чем меньше размеры отдельных зерен, чем они однороднее по размерам, тем меньшей нерезкостью обладает данный фотографический слой.
От величины отдельных зерен, из которых состоит данная эмульсия, следует отличать «зернистость» проявленного флюорографического изображения. Под этим термином понимается слипание отдельных мелких зерен в большие конгломераты, достигающие такой величины, что они отчетливо воспринимаются при рассмотрении флюорограммы с 5 - 6-кратным увеличением.
Зернистость изображения в значительной степени зависит от условий фотохимической обработки флюорограмм и может быть доведена до возможного минимума рационально выбранными условиями экспонирования и последующего проявления.
Зернистость ухудшается при проявлении в слишком теплых проявителях, а также в проявителях, включающих в свой состав едкие щелочи. Поэтому в дальнейшем приведены такие рецепты проявителей, при использовании которых влияние зернистости удается довести до минимума. Кроме того, как подробно было изложено выше, рассеяние видимого света экранов в эмульсии пленки приводит к некоторому размытию изображения, увеличивающему его общую нерезкость.
