Sulla scheda di un pannello DR il pixel pitch è il numero stampato più grande, ed è quello che la norma guarda di meno. La ISO 17636-2:2022 regola la radiografia delle saldature con rivelatori digitali, e giudica un'immagine con due grandezze misurate sull'immagine stessa: la risoluzione spaziale di base, letta su un indicatore a doppio filo, e il rapporto segnale-rumore normalizzato. Il pixel entra in entrambe senza coincidere con nessuna delle due.
Chi deve comprare un detector per la radiografia digitale industriale, in un laboratorio CND o in un reparto di carpenteria e piping, ha quindi davanti un acquisto meno lineare di quanto sembri. Lo stesso pannello può superare la classe B su un tubo da 8 mm e mancarla su una parete da 3 mm, oppure lavorare bene in bunker e soffrire in un anno di cantiere. Conviene partire da come la norma misura l'immagine, e risalire da lì alle righe della scheda.
Il pixel dichiarato e il pixel che si misura
La risoluzione spaziale di base, abbreviata SRb, si misura con l'indicatore a doppio filo della ISO 19232-5:2018. Nella versione standard porta tredici coppie di fili metallici ad alta densità, dalla D1 da 0,80 mm alla D13 da 0,050 mm, e in ogni coppia la distanza fra i due fili è uguale al loro diametro. Sull'immagine si cerca la prima coppia che non si separa più; il diametro di quel filo vale l'SRb, e l'unsharpness totale dell'immagine è il doppio. Lo stesso indicatore compare nella ASTM E2002-22, che si dichiara equivalente alla norma ISO, e così diventano confrontabili anche le offerte accompagnate da documentazione americana.
Il valore misurato è quasi sempre più grande del pixel pitch, e il motivo sta dentro il pannello. In un detector a conversione indiretta i raggi X vengono assorbiti da uno scintillatore che emette luce, e quella luce si allarga prima di raggiungere i fotodiodi, cadendo anche sui pixel vicini. Per questo la norma distingue l'SRb del detector, misurato con l'indicatore appoggiato al pannello, dall'SRb dell'immagine, misurato nella geometria reale di esposizione.
L'SRb entra anche nel secondo requisito. Il rapporto segnale-rumore misurato si normalizza moltiplicandolo per 88,6 µm e dividendolo per l'SRb. Il valore di 88,6 µm è il lato del quadrato equivalente all'apertura circolare da 100 µm con cui storicamente si misurava la granulosità della pellicola, come spiegano Ewert, Zscherpel e Bavendiek del BAM. La conseguenza pratica è diretta. Un pannello con pixel più grandi raccoglie più fotoni per pixel e mostra un SNR più alto, ma la normalizzazione toglie gran parte di quel vantaggio, perché il rapporto viene diviso per un SRb più grosso.
Quanto deve essere fine: lo decide lo spessore penetrato
La ISO 17636-2 fissa l'SRb massimo dell'immagine in funzione dello spessore attraversato dal fascio e della classe di tecnica. In classe B, per spessori penetrati fra 12 e 40 mm, serve almeno la coppia D10, cioè 0,10 mm. Fra 40 e 120 mm basta la D9, da 0,13 mm, mentre fra 1,5 e 4 mm si scende a 0,05 mm. Secondo i redattori della norma, che hanno presentato le modifiche dell'edizione 2022 al convegno DGZfP del 2023, queste tabelle di selezione non sono cambiate rispetto al 2013. Ewert e Zscherpel le riassumono con una regola empirica: in classe B l'SRb richiesto cresce circa con la radice cubica dello spessore divisa per 30.
Da qui una scelta che spesso si fa al contrario. Il pannello va dimensionato sullo spessore più sottile che entrerà in sala, perché è lì che la richiesta di risoluzione è più severa. Un laboratorio che controlla tubi da 3 mm e lamiere da 30 mm compra per i tubi. Quando il detector non arriva alla coppia richiesta, la norma ammette il secondo principio di compensazione. Per ogni coppia mancante si recupera visibilità con un valore in più sull'indicatore a filo singolo, per esempio D11 con W15 al posto di D12 con W14. Nell'edizione 2022 le compensazioni ammesse arrivano a tre. Ognuna però si paga con un rapporto segnale-rumore più alto, cioè con esposizioni più lunghe, e va scritta nella procedura prima del controllo.
Il rapporto segnale-rumore normalizzato ha a sua volta una tabella di minimi. Nella versione 2013, riportata da Ewert, la classe B chiede 150 sotto i 50 kV, 120 fra 50 e 150 kV e 100 fra 150 e 250 kV. Per l'iridio-192 su pareti fino a 50 mm il minimo è ancora 100. L'edizione 2022 ha ritoccato alcune regole di applicazione, fra cui quella sulle tensioni ridotte e quella per i tubi esaminati con pannelli piani, quindi per un capitolato i valori vanno ricontrollati sul testo vigente.
L'ingrandimento compra risoluzione e la paga in penombra
Allontanare il pezzo dal pannello ingrandisce l'immagine e divide l'unsharpness del detector per il fattore d'ingrandimento. In cambio cresce la penombra geometrica, che dipende dalla macchia focale moltiplicata per l'ingrandimento meno uno. L'edizione 2013 della ISO 17636-2 combinava i due effetti in una formula: unsharpness dell'immagine uguale alla radice della somma dei quadrati della penombra geometrica e del doppio dell'SRb del detector, il tutto diviso per l'ingrandimento. Nella ASTM E2698 la combinazione è invece cubica, e Zscherpel ed Ewert hanno mostrato che le due approssimazioni portano a ingrandimenti ottimali diversi. Nell'edizione 2022 la relazione fra unsharpness del detector e penombra geometrica è stata spostata nell'annesso F.
Due conti con la formula del 2013, su ipotesi nostre, mostrano il peso della macchia focale. Con un detector da 0,10 mm di SRb e un tubo da 1 mm di macchia, l'immagine migliore si ottiene a contatto, con circa 0,20 mm di unsharpness. Ingrandire di 1,2 volte la peggiora a circa 0,24 mm. Con lo stesso detector e un tubo minifocus da 0,2 mm, un ingrandimento di 2 porta l'unsharpness a circa 0,14 mm, e oltre il guadagno si annulla. Ne segue che il detector non si sceglie separato dal tubo. La fisica della macchia focale è spiegata nell'approfondimento su macchia focale e parametri del tubo radiogeno, la scelta del generatore in quello su tubo radiogeno e generatore.
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Scrivici via email Scrivici su WhatsAppLo scintillatore si sceglie sull'energia e sul luogo di lavoro
Nella maggior parte dei pannelli industriali lo scintillatore è ioduro di cesio drogato al tallio (CsI) oppure ossisolfuro di gadolinio (GOS). Il CsI cresce in colonne sottili che guidano la luce verso i fotodiodi come piccole fibre ottiche, quindi a parità di spessore diffonde meno. Il GOS è invece una polvere compatta in cui la luce si sparpaglia di più. Anche dentro la stessa famiglia vale un compromesso. Zhao, Ristic e Rowlands hanno confrontato su Medical Physics (2004) due strati di CsI strutturato: la versione ad alta risoluzione dava una nitidezza circa del 50% più alta, ma circa il 36% di luce in meno. Uno scintillatore più spesso ferma più fotoni alle energie alte, ma allarga la macchia di luce. È lo stesso equilibrio che nella radiografia computerizzata separa le piastre a polvere da quelle ad aghi, descritto da Leblans e colleghi (2011).
L'energia di lavoro decide anche quali prove valgono. Sopra i 450 kV, avverte la ASTM E2698-26, alcune sue prove e alcuni requisiti possono non essere applicabili, mentre la ASTM E2737-23 dichiara di non essere pensata per le sorgenti isotopiche. C'è poi la radiazione diffusa. I pannelli a scintillatore, come le piastre CR, sono più sensibili della pellicola ai fotoni di bassa energia, e il lavoro del BAM del 2007 raccomanda filtri o schermi in piombo o acciaio per tagliarli. Chi lavora con l'iridio in cantiere ha quindi due domande da porre al fornitore: quali prove di caratterizzazione sono state fatte a quell'energia, e quale filtrazione è prevista.
Il luogo di lavoro chiude il quadro. Gli stessi autori del BAM osservano che i pannelli digitali danno il meglio in ambienti con temperatura e umidità stabili, mentre le piastre CR reggono anche il lavoro mobile in condizioni meteo difficili. Grado di protezione, peso, cavo o batteria contano più in campo che in bunker, e vanno confrontati sul giro di lavoro reale, compreso il numero di riposizionamenti che un formato più grande evita sui cordoni lunghi.
Gamma dinamica e calibrazione: il rumore che non si vede a catalogo
In un giunto reale convivono spessori diversi: sovrametallo, zona termicamente alterata, metallo base, e nei tubi esposti a doppia parete anche differenze maggiori. Il pannello deve restare lontano dalla saturazione sulla parte sottile e tenere il rapporto segnale-rumore richiesto su quella spessa. La profondità di bit dichiarata dice poco. Più utile è la gamma di spessori su cui il detector mantiene un dato SNR, che la ASTM E2597/E2597M-22 chiama specific material thickness range. Il costruttore la misura insieme a SRb, efficienza, ritardo d'immagine e sensibilità al contrasto.
Il rumore che resta dopo l'esposizione dipende in buona parte dalla calibrazione. Ogni pannello si corregge con un'immagine al buio, che sottrae il segnale di fondo, e con una o più immagini a fascio uniforme, che uniformano la risposta dei singoli pixel. Nel lavoro del 2007 il BAM acquisiva le immagini di calibrazione con un'integrazione circa dieci volte più lunga di quella di misura. Passando da una calibrazione a un punto a una non lineare a quattro punti ha alzato il tetto del rapporto segnale-rumore normalizzato da circa 550 a 810. Con calibrazioni accurate e tempi lunghi i pannelli arrivano a mostrare variazioni di spessore di circa due millesimi della parete. Su una saldatura di prova da 8 mm il detector ha reso visibile una microporosità che la pellicola di classe C3 non mostrava.
Il segnale al buio dipende dalla temperatura, e quando cresce nel tempo è di solito il segno di un danno da radiazione, insieme all'aumento dei pixel difettosi. Nella classificazione della ASTM E2597 questi pixel sono morti, iper e ipo-reattivi, rumorosi, non lineari o con ritardo, e i gruppi di pixel difettosi adiacenti si contano a parte. Il software li corregge interpolando i vicini, e la ISO 17636-2 tiene conto della perdita di nitidezza locale con il terzo principio di compensazione. In offerta conviene quindi chiedere la mappa dei pixel difettosi, la procedura di calibrazione prevista in campo e la frequenza consigliata.
Chi verifica il pannello dopo il collaudo
Le norme americane separano le responsabilità con chiarezza. La ASTM E2597/E2597M-22 è la caratterizzazione del costruttore, eseguita su almeno tre esemplari e dichiaratamente non destinata agli utilizzatori: serve a confrontare pannelli di fornitori diversi su una base comune. La pratica dell'utilizzatore è invece la ASTM E2737-23, che fissa una baseline con un fantoccio dedicato, ne segue la stabilità nel tempo e dichiara espressamente di non essere un test di accettazione. L'esame vero e proprio segue la ASTM E2698-26. Chi firma i referti deve sapere quale di queste norme ha prodotto ogni numero dell'offerta, un tema ripreso nell'approfondimento su chi decide i livelli di accettazione. Quando invece la geometria o il cantiere suggeriscono le piastre al fosforo, il confronto diretto è nell'articolo su CR o DR nella radiografia industriale.
Cosa inviarci per una valutazione
Per indicarti il detector adatto al controllo radiografico delle tue saldature servono pochi dati, ma completi:
- materiale, tipo di giunto e spessori penetrati minimo e massimo, con il diametro se sono tubi;
- norma di tecnica e classe richiesta (A o B), con la norma di accettazione del cliente;
- sorgente disponibile: tensione massima e macchia focale del tubo, oppure isotopo;
- geometria: distanza sorgente-pezzo possibile e spazio per il pannello dietro il giunto;
- dove lavorerà il detector: bunker, linea o cantiere, con le temperature tipiche;
- volumi: esposizioni per turno e lunghezza dei cordoni;
- software e archivio: refertazione, formato DICONDE, collegamento al sistema qualità.
Puoi inviarli via email a info@dipitech.com o su WhatsApp, anche con disegni e radiografie di riferimento.
Il criterio da portare in trattativa sta in una riga. Il detector giusto raggiunge l'SRb richiesto dallo spessore più sottile che controlli, alla tensione più alta che userai, senza compensazioni oltre quelle scritte in procedura, e resta calibrabile nel luogo in cui lavorerà. Se i tuoi giunti e la tua sorgente sono definiti, il passo successivo è una prova sul tuo materiale, con preventivo su misura in 24 ore e assistenza tecnica in Italia. Il pannello è soltanto un anello della catena, che trovi completa di sorgenti e software nella pagina sui sistemi di radiografia RX, CR e DR.
Domande frequenti sui detector DR per saldature
Che differenza c'è tra pixel pitch e risoluzione spaziale di base?
Il pixel pitch è la distanza fra i centri di due pixel del pannello. La risoluzione spaziale di base (SRb) è metà dell'unsharpness misurata con l'indicatore a doppio filo della ISO 19232-5:2018 e comprende anche la diffusione della luce nello scintillatore, per cui risulta quasi sempre più grande del pitch. La ISO 17636-2:2022 giudica l'SRb, ed è quello che va chiesto in offerta.
Quale SRb serve per la radiografia delle saldature in classe B?
Dipende dallo spessore penetrato. Nelle tabelle della ISO 17636-2 la classe B chiede la coppia D10, cioè 0,10 mm, fra 12 e 40 mm, la D9 da 0,13 mm fra 40 e 120 mm e 0,05 mm fra 1,5 e 4 mm. Se il detector non arriva alla coppia richiesta, l'edizione 2022 ammette fino a tre compensazioni con l'indicatore a filo singolo, al prezzo di esposizioni più lunghe.
Meglio uno scintillatore al CsI o al GOS?
Per il dettaglio fine di solito il CsI, perché la sua struttura a colonne guida la luce e a parità di spessore la diffonde meno. Il GOS in polvere diffonde di più. La scelta va però verificata alla tua energia: la caratterizzazione del costruttore secondo ASTM E2597/E2597M-22 fatta vicino alla tensione o all'isotopo che userai vale più del nome del materiale.
Ogni quanto si calibra un detector DR?
Prima dell'uso e ogni volta che cambiano in modo sensibile tensione, filtrazione o temperatura, perché il segnale al buio dipende dalla temperatura e la risposta dei pixel dall'energia. La stabilità nel tempo si documenta con la baseline della ASTM E2737-23, che non sostituisce la calibrazione quotidiana e non è un test di accettazione.
Un detector DR può sostituire la pellicola su tutte le saldature?
Sul piano normativo sì, se raggiunge l'SRb e il rapporto segnale-rumore normalizzato richiesti dalla ISO 17636-2:2022 per quella classe e quello spessore. Sul piano pratico dipende dalla geometria e dal luogo: dove il pannello rigido non entra o il cantiere è umido e freddo, le piastre CR restano spesso più comode.
Quanto costa un detector DR per saldature?
Dipende da area attiva, SRb, scintillatore, robustezza, software e servizio, quindi un prezzo generico sarebbe fuorviante. DIPITECH prepara un preventivo su misura in 24 ore partendo da spessori, tipo di giunto, sorgente e classe richiesta, e può organizzare una prova sul tuo materiale senza impegno.