산업용 X-ray 필름의 구성과 X-ray 필름의 현상 과정

방사선 촬영은 1895년에 전자기파의 일종인 X-ray의 발견으로부터 시작되었습니다.

X 선의 발견 직후에 방사능(Radioactive Decay)도 발견되었는데

라듐(Radium)과 같은 방사성 소스를 사용하면 일반 X-ray 발생기보다 훨씬 높은

광자 에너지를 얻을 수 있다는 것도 알려지게 되었습니다.

X 선(X-ray)또는 감마선(Gamma ray)를 이용한 비파괴검사는

산업 현장에서 오랫동안 사용되어진 비파괴검사로

여러 유형의 제품을 검사해 제품의 내부 구조와 결점 등을 검증할 수 있습니다.

이번 시간에는 산업 현장의 방사선 촬영에서 사용되는 X-ray 필름의 구성과

이 필름의 현상 과정에 대해서 알아보도록 하겠습니다.

X-ray 필름의 구성

X-ray 필름의 이미지가 어떻게 만들어지는지 알기 위해서는

먼저 X-ray 필름 자체의 특성을 파악해야 합니다.

X-ray 필름은 크게 3개의 층으로 구성되어 있는데, 바로 베이스(Base)와 에멀전층(Emulsion Layer),

그리고 보호층(Protective Coating Layer)입니다.

베이스(Base)

대부분의 X-ray 필름은 셀룰로오스 아세테이트(Cellulose acetate)와 같은

투명하고 유연한 재질의 플라스틱을 베이스로 만들어집니다.

이 플라스틱은 우리가 일반적으로 볼 수 있는 현상 사진의 재질과 비슷한데,

이 플라스틱 베이스는 방사선에 민감하지도 않고 이미지를 기록할 수도 없으며

오직 자신의 위에 씌워질 에멀전층을 지지하는 용도로 존재합니다.

X-ray 필름 베이스층은 선명도와 투명도가 매우 중요한데 선명도나 투명도가 낮으면

X-ray 필름을 현상한 후 판독할 때 이미지를 확인하기 어렵기 때문입니다.

에멀전층(Emulsion Layer)

X-ray 필름의 에멀전층과 보호층은 본질적으로는 같은 재료로 만들어집니다.

이 층들은 X-ray 필름의 베이스 위에 씌워지며 필름이 옅은 노란색을 띄게 만듭니다.

에멀전이란 서로 녹지 않는 두 가지 액체의 한편이 다른 쪽에 작은 입자 상태로

분산된 상태를 말하는데, 예를 들면 물과 기름, 물과 우유 등이 있습니다.

일반적으로 에멀전층은 약 0.0005 인치 두께로 필름의 양면에 코팅되는데,

X-ray 필름의 에멀전층은 필름에 이미지를 입히는 속도를 향상시키는 효과가 있습니다.

방사선 촬영에 사용되는 몇몇 필름들은 한쪽에만 에멀전층을 가지고 있기도 합니다.

X-ray 필름의 제조 과정에는 브로민화은(Silver bromide)나 염화은(Silver chloride)와 같은

방사선에 민감한 은 결정이 에멀전층에 첨가됩니다.

X-ray 필름이 방사선에 노출되면, 에멀전층에 첨가된 은 결정들이

다양한 양으로 이온화 되어 숨겨진 이미지를 형성하고 현상 과정에서 약품에 노출되면

검은색으로 변해 X-ray 필름에 이미지가 노출되게 되는 것입니다.

보호층(Protective Coating Layer)

보호층은 에멀전층의 위에 씌워지며 X-ray 필름을 취급하며 생기는 상처나 충격으로부터

연질의 에멀전층을 보호하는 역할을 합니다.

보호층은 제작 과정에서 따뜻한 물에 녹았다가 건조되며 젤라틴 재질로 형성되며,

찬물을 흡수하면 용해되어 다시 부풀어오를 수 있습니다.

X-ray 필름의 현상 과정

일단 X-ray 필름이 방사선에 노출되고 이미지가 숨겨져 있는 상태라면

현상 과정을 통해 숨겨진 이미지를 노출시켜 우리 눈에 보이도록 할 필요가 있습니다.

방사선에 노출된 필름을 현상하는 과정에는 현상액(Developer)과 정지액(Stop Bath),

그리고 정착액(Fixer) 3가지 화학 용액이 필요합니다.

X-ray 필름의 숨겨진 이미지를 나타내기 위한 첫번째 단계는 필름을 현상액에 노출시키는 것입니다.

현상액 내의 특수한 화학 물질은 은 결정을 검게 만드는 효과를 가지고 있기 때문에

X-ray 필름에 숨겨진 이미지를 나타나게 할 수 있습니다.

X-ray 필름 현상 과정의 두번째 단계는 필름을 정지액에 노출시키는 것입니다.

정지액은 빙초산(Glacial acetic acid)과 물이 섞인 화합물로,

X-ray 필름이 현상액에 의해 과도하게 현상되는 것을 막아주는 역할을 합니다.

만약 현상이 과하게 될 경우 이미지를 알아볼 수 없기 때문에 주의가 필요합니다.

X-ray 필름 현상 과정의 세번째는 필름을 정착액에 노출시키는 것입니다.

정착액은 X-ray 필름에 있는 이미지를 영구적으로 고정시키는 역할을 하는데,

먼저 필름에 남아있는 노출되지 않은 은 결정을 모두 제거한 후

에멀전층에 남아있는 결정체를 굳혀야 합니다.

X-ray 필름이 적절하게 현상된 후 물로 헹궈 화학 용액들을 제거하고 말리면

육안으로 이미지를 확인해 판독할 수 있는 상태가 됩니다.

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자세한 문의는 아래의 링크를 이용하시기 바랍니다.

출처

https://en.wikipedia.org/wiki/Industrial_radiography

https://en.wikipedia.org/wiki/X-ray_detector#X-ray_film

https://radiopaedia.org/articles/x-ray-film

https://www.nde-ed.org/EducationResources/HighSchool/Radiography/developingfilm.htm

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