射线检测技术综述
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X射线相位衬度成像调研I.概述:传统的X射线成像技术原理是根据物体对X射线的吸收衰减特性而成像的。
对于传统的X射线成像技术而言,通常要求待测物体与周围环境以及物体中不同吸收部位之间的对X射线的吸收系数有比较明显的差异。
因此X射线吸收成像对由金属等重物质构成的物体检测时效果比较显著,而当检测以C、H、O等轻元素为主要构成的物质时,如生物软组织样本,由于它们对X射线吸收很少,不同生物组织之间吸收系数差别也小,导致传统X射线成像对这些样本进行无损检测时无法提供足够的衬度,限制了X射线成像在医学、生物学以及材料学等领域的应用和发展。
而X射线相位衬度成像正是一项可以改变这一局面的技术,它通过直接或间接探测X射线穿过待测样品后的相位信息来形成衬度图像。
这种技术能将可检测物质的范围扩展到弱吸收的轻元素物质,并把X射线成像的空间分辨率提高到微米乃至纳米量级。
首先提出相位成像方法的是荷兰罗宁根大学的Frits Zernike。
1953年,他成功地将相位衬度概念引入光学显微镜(可见光波段),清晰地观测了软组织样品。
他也因为这个方面的突出贡献被授予了该年的诺贝尔物理学奖。
1965年,V. Bonse和M. Hart成功研制出了X射线晶体干涉仪,成为了相衬成像研究的重要基础。
在F. Zernike工作的启发下,人们开始着手于X波段相称成像的研究。
但是早起的X光管亮度较低,X射线晶体干涉仪对于环境的稳定性要求较高,不但拍摄一幅图像需要很长的曝光时间,而且实现比较困难。
所以直到上个世纪90年代中期,随着高亮度、能量可调、方向性好的同步辐射光源的大力发展,对于X射线相称成像的系统研究才真正开始。
1994年,日本的A. Momose实验小组利用干涉法进行了早期的相称成像实验,获得了大量生物切片、活体组织的相称图像。
1995年,澳大利亚的CSRIO研究中心利用衍射增强法获得了树叶、昆虫的相称图像。
同时,A. Snigirev 和他的同事提出了单色同轴相位衬度成像模型,并在ESRF成功实现。
射线数字成像检测技术韩焱(华北工学院现代元损检测技术工程中心,太原030051)摘要:介绍多种射线数字成像(DR)系统的组成及成像机理,分析其性能指标、优缺点及应用领域。
光子放大的DR系统(如图像增强器DR系统)实时性好,但适应的射线能量低,检测灵敏度相对较低;其它系统的检测灵敏度较高但成像时间较长。
DR系统成像方式的主要区别在于射线探测器,除射线转换方式外,影响系统检测灵敏度的主要因素是散射噪声和量子噪声;可采用加准直器和光量子积分降噪的方法提高检测灵敏度。
关键词:射线检验;数字成像系统;综述中图分类号:TGll5.28 文献标识码:A 文章编号:1000-6656(2003109-0468-04DIGITAL RADIOGRAPHIC TECHNOLOGYHAN Yan(Center of Modern NDT &E, North China Institute of Technology, Taiyuan 030051, China) Abstract: The structure and imaging principle of digital radiographic (DR) systems are introduced. And thecharacteristics, performances, advantages, disadvantages and applications of the systems are analyzed. The DR sys-tern with photon amplification such as the DR system with intensifier can get real-time imaging, but it fits for lowerenergy and its inspection sensitivity is lower. The systems working with high energy can obtain higher sensitivity,while is time-eonsurning. The imaging way of a DR system depends on the detector used, and the factors influencinginspection sensitivity are the quantum noise from ray source and scatter noise besides the transform way of rays.Quantum integration noise reducer and collimator can be used to improve the inspection sensitivity of the system.Keywords:Radiography; Digital imaging system; Survey射线检测技术作为产品质量检测的重要手段,经过百年的历史,已由简单的胶片和荧屏射线照相发展到了数字成像检测。
医学影像调研综述目前,主流的医学影像的成像仪器主要有超声,X 线,CT ,MRI ,PET 等。
它们的成像原理和成像特点也各不相同,所以它们的主要用途也不同。
(一)超声超声波是一种频率高于20000赫兹的声波,它方向性好,穿透能力强,易于获得较集中的声能,在水中传播距离远,可用于测距、测速、清洗、焊接、碎石、杀菌消毒等。
在医学、军事、工业、农业上有很多的应用。
超声波因其频率下限大约等于人的听觉上限而得名。
基本原理:超声波是由机械振动引起的波动通过介质传播后而产生的。
超声利用其在人体组织中的反射、折射、衍射与散射等性质测定出各组织界面的位置,反映出组织的一维信息。
尽管超声在人体各组织中的传播速度不同,但这种差异的范围只有百分之五,因此可认为超声在人体软组织中的传播速度皆为1500米/秒。
回波大小与界面处组织声阻抗或密度有关,界面一定则反射的超声波大小一定,可以根据回波强弱判定界面处的参数。
利用反射波的幅度反映反射波的强度以获取该介质的密度。
利用回波信号距发射脉冲时间与超声波速相乘后可得到反射界面与探头的距离。
由此二者构建出图像。
结构框图:各部分功能:1、振荡器:即同步脉冲发生器。
产生控制系统工作的同步脉冲。
2、发射器:产生高压振荡脉冲,激励超声换能器。
3、换能器:电---声换能,发射超声;声---电换能,接收回波。
4、回波信息处理系统:对回波信号进行各种信号处理。
包括:放大,衰减补偿,动态压缩,滤波,检波等。
5、显示器/记录器:显示回波信号,必要时记录信号。
6、扫描发生器:输出扫描信号给显示器。
(二)X 射线X 射线是波长介于紫外线和γ射线间的电磁辐射。
X 射线是一种波长很短的电磁辐射,其波长约为0.01~10nm 之间。
X 射线具有很高的 穿透本领,能透过许多对可见光不透明的物质,如墨纸、木料等。
这种肉眼看不见的射线可以使很多固体材料发生可见的荧光,使照相底片感光以及空气电离等效应。
基本原理:X 射线应用于医学诊断,主要依据X 射线的穿透作用、差别吸收、感光作用和荧光作用。
工业射线知识点总结工业射线是一种应用广泛的工业检测技术,它利用射线对物体进行检测和成像,从而得到物体的内部结构和组成信息。
工业射线技术在汽车制造、航空航天、建筑结构、电子元件等领域中得到广泛应用,为工业生产和质量控制提供了重要的支持和帮助。
本文将从工业射线的基本原理、常见应用、安全管理等方面展开综述,希望能够为从事工业射线相关工作的人员提供一些有益的参考。
一、工业射线的基本原理1. 射线的发现与分类射线是指一种能够穿透物质并在物质内部产生影像的电磁辐射,常见的射线有X射线和γ射线两种。
X射线是由X射线管产生的,其波长较短,能够穿透很厚的物质,并在物体内部产生清晰的影像。
γ射线是一种离子化能力强的射线,主要来自放射性核素衰变,能够穿透很厚的物质,因此在检测和成像中也得到了广泛应用。
2. 工业射线的产生和探测工业射线主要是通过X射线管或放射性同位素产生的射线进行检测和成像。
X射线管是通过电子束撞击靶材,在靶材内部产生X射线,通过窗口射出。
放射性同位素则是通过核衰变释放γ射线。
在检测过程中,射线经过物体后,会产生衰减和散射,通过探测器接收到的射线信号,可以得到物体的内部结构和组成信息。
3. 工业射线成像技术工业射线成像技术主要有透射成像和投影成像两种。
透射成像是指射线穿透物体后形成的影像,可以直接观察到物体的内部结构。
投影成像是指通过对物体进行多个角度的射线照射,得到多个透射影像后,通过叠加处理得到最终的三维结构图像。
二、工业射线的常见应用1. 金属材料的缺陷检测工业射线在金属材料的检测中得到了广泛应用,可以对金属材料的缺陷进行检测和定位,如焊接缺陷、裂纹、夹杂等。
通过工业射线检测,可以帮助生产厂家及时发现和解决金属材料的质量问题,提高产品的质量和安全性。
2. 汽车零部件的检测在汽车制造过程中,工业射线技术可以对汽车零部件进行缺陷检测,如发动机零部件、制动系统、悬挂系统等,确保汽车零部件的质量和安全性。
射线探测器集成化技术研究一、内容综述随着科学技术的不断发展,射线探测器在各个领域的应用越来越广泛,如医学、工业、环境监测等。
射线探测器的主要功能是检测和测量射线辐射,为人类的生活和工作提供安全保障。
然而传统的射线探测器存在诸多问题,如体积大、重量重、成本高、安装复杂等。
为了解决这些问题,研究人员开始探讨射线探测器的集成化技术,以实现更小、更轻、更便宜、更简单的射线探测器。
传感器集成化:通过将多个传感器集成到一个小型模块中,实现对不同类型射线的高效检测。
这种方法可以减少部件数量,降低系统复杂性,提高探测效率。
同时集成化的传感器可以提高系统的稳定性和可靠性。
数据处理与显示集成化:将数据处理和显示功能集成到一个模块中,简化系统结构,降低成本。
此外集成化的数据显示系统可以提供更直观、易于理解的信息,便于用户进行实时监测和分析。
通信与控制集成化:通过将通信和控制功能集成到一个模块中,实现对整个系统的远程监控和管理。
这种方法可以提高系统的灵活性和可扩展性,方便用户根据实际需求进行配置和调整。
电源管理集成化:通过优化电源管理系统,实现对整个系统的高效能源利用。
这包括采用低功耗微处理器、动态电压调节技术和能量回收技术等,以降低系统的能耗,延长使用寿命。
软件与硬件集成化:通过将软件和硬件功能集成到一个模块中,实现对系统的精确控制和管理。
这种方法可以降低系统的开发难度,提高系统的性能和稳定性。
射线探测器集成化技术研究旨在通过将多个功能模块集成到一个小型模块中,实现对射线探测器的高效、可靠和易用性。
这种技术的发展将为射线探测器的应用带来更多可能性,为人类的生活和工作提供更安全、更便捷的环境监测手段。
1. 射线探测器的重要性和应用领域首先射线探测器在医疗领域具有重要应用,例如医用X射线设备可以用于检查患者的身体结构和骨骼系统,以便及时发现疾病和损伤。
此外放射性同位素在肿瘤治疗、放射性药物生产等方面也发挥着重要作用。
因此射线探测器在保障人类健康方面具有不可或缺的地位。
影像组学(Radiomics)是一种新兴的医学影像分析方法,它结合了医学
影像学、计算机科学和数据挖掘技术,旨在从医学影像中提取大量的定量信息,并将其转化为可用于临床决策的有价值的知识。
影像组学的主要目标是通过对医学影像的定量分析,揭示影像中潜在的生物学信息和病理特征,从而实现对疾病的诊断、预测和治疗评估。
它可以应用于各种医学影像模态,如 X 射线、CT、MRI、PET 等。
影像组学的基本流程包括图像采集、图像预处理、特征提取和模型建立。
通过对图像进行分割、滤波、增强等预处理操作,可以提取出影像中的各种特征,如形态、纹理、强度等。
然后,利用数据挖掘和机器学习算法,可以建立预测模型,实现对疾病的分类、分级或预测。
影像组学在临床医学中具有广泛的应用前景。
它可以帮助医生更准确地诊断疾病、评估治疗效果、预测疾病进展和复发,并为个体化医疗提供依据。
此外,影像组学还可以用于医学研究,探索疾病的发生发展机制、发现新的生物标志物以及优化治疗方案。
然而,影像组学仍然面临一些挑战和限制,如图像质量、数据标准化、模型可解释性等问题。
因此,需要进一步的研究和发展,以提高影像组学的准确性和可靠性。
总的来说,影像组学是一个快速发展的领域,它为医学影像的定量分析和临床应用提供了新的思路和方法,具有重要的研究和应用价值。
X射线衍射仪综述摘要:X射线衍射技术的应用范围非常广泛,现已渗透到物理、化学。
材料科学以及各种工程技术科学中成为一种重要的近代物理分析方法,本文介绍了X射线衍射的基本原理、主要应用和进展.关键词:X射线衍射;应用引言X射线衍射技术在材料、化工、物理、矿物、地质等学科越来越受到重视,由于现代X射线衍射实验技术的不断完善、数据处理之自动化程度越来越高,受到研究者的欢迎。
X射线衍射技术的应用范围非常广泛,现已渗透到物理、化学、材料科学以及各种工程技术科学中,成为一种重要的分析方法物质结构的分析。
尽管可以采用中子衍射、电子衍射、红外光谱、穆斯堡尔谱等方法,但是X 射线衍射是最有效的、应用最广泛的手段, 而且X 射线衍射是人类用来研究物质微观结构的第一种方法。
从70年代以来,随着高强度X射线源(包括超高强度的旋转阳极X射线发生器、电子同步加速辐射,高压脉冲X射线源)和高灵敏度探测器的出现以及电子计算机分析的应用,使X射线学获得新的推动力。
这些新技术的结合,不仅大大加快分析速度,提高精度,而且可以进行瞬时的动态观察以及对更为微弱或精细效应的研究。
一X射线衍射仪工作原理X射线是利用衍射原理,精确测定物质的晶体结构,织构及应力。
对物质进行物相分析、定性分析、定量分析.广泛应用于冶金、石油、化工、科研、航空航天、教学、材料生产等领域。
特征X射线是一种波长很短(约为20~0.06nm)的电磁波,能穿透一定厚度的物质,并能使荧光物质发光、照相乳胶感光、气体电离.在用电子束轰击金属“靶”产生的X射线中,包含与靶中各种元素对应的具有特定波长的X射线,称为特征(或标识)X射线.考虑到X射线的波长和晶体内部原子间的距离相近,1912年德国物理学家劳厄(M。
von Laue)提出一个重要的科学预见:晶体可以作为X射线的空间衍射光,即当一束X射线通过晶体时将发生衍射,衍射波叠加的结果使射线的强度在某些方向上加强,在其他方向上减弱。
射线实时成像技术原理射线实时成像技术是一种用于医学影像学和工业检测领域的重要成像技术,它能够在实时动态下获取物体的内部结构和细节信息。
本文将从射线实时成像技术的原理、应用领域以及发展趋势等方面进行详细解析,以帮助读者更好地了解该项技术。
一、射线实时成像技术的原理射线实时成像技术主要是利用射线穿透物体后的吸收和散射现象来获取物体结构信息的一种成像技术。
在医学影像学中,常用的射线实时成像技术包括X射线和CT扫描技术。
X射线是通过将高速电子轰击金属成像靶,产生X射线,经过物体后被探测器接收后进行成像,这种技术适用于对内部结构较明显的物体进行成像;而CT扫描技术是通过不同方向上的X射线成像来获取物体的三维结构信息,适用于对复杂结构的物体进行成像。
在工业检测领域,射线实时成像技术主要应用于X射线透视成像和X射线CT扫描成像。
X射线透视成像技术通过X射线穿透物体后的影像变化来显示物体内部的结构和缺陷,适用于对密封件、焊接件等进行检测;X射线CT扫描成像则可以通过不同角度下的X射线成像来获取物体的三维结构信息,适用于对工件内部结构进行全面、精确的成像。
二、射线实时成像技术的应用领域1. 医学影像学:射线实时成像技术在医学影像学中被广泛应用于骨折、肿瘤、器官功能和血管结构等方面的诊断。
尤其是在介入手术和放射治疗过程中,射线实时成像技术能够提供实时的解剖结构信息,帮助医生精确操作和迅速作出决策。
2. 工业检测:射线实时成像技术在工业领域中主要应用于焊接检测、零部件装配、材料缺陷检测、密封件检测等方面。
通过射线实时成像技术,工程师可以实时观察和分析焊缝质量、零部件组装情况,以及材料缺陷的位置和性质。
3. 安全检测:射线实时成像技术还被广泛应用于安检、食品检测和无损检测等领域。
通过射线实时成像技术,安检人员可以对行李、包裹等进行X射线透视检测,查找潜在的危险物品;食品检测领域也可以通过射线实时成像技术检测食品中的异物、杂质和缺陷。
射线检测原理
射线检测原理是一种非破坏性检测技术,主要应用于工程和科学领域。
它利用射线穿透物体并在另一侧产生影像的原理,获取物体的内部结构和组成信息,从而进行缺陷、异物或变化的检测。
射线检测主要有X射线和γ射线两种。
X射线是利用X射线
管产生的高能量电子束,经过加速后撞击靶的原子,从而产生
X射线辐射。
γ射线是自然界存在的电离辐射,如钍、镭等放
射性物质的衰变产生。
在射线检测中,射线通过被检测物体时,会受到物体内部不同密度的阻碍,从而在探测器上形成不同的影像。
物体的不同组织结构、缺陷或异物具有不同的X射线或γ射线吸收能力,
因此,通过分析影像的明暗程度和形状,可以判断物体内部的情况。
为了获得更高质量的影像,射线检测常常需要进行增强对比度、减少背景噪声的处理。
一种常用的方法是利用对比度剂或增加探测器的敏感度,来提高影像的清晰度。
射线检测具有许多优点,例如可以非破坏性地检测和观察物体内部的结构,适用于不同材料和形状的物体。
此外,它还可以进行定量分析,比如测量物体的密度、厚度等。
然而,射线检测也存在一些限制。
首先,射线对人体有一定的辐射危害,需要进行辐射防护措施。
此外,射线检测影像的解
读需要具备一定的专业知识和经验。
同时,射线检测设备也较为昂贵。
总的来说,射线检测原理是一种可靠而广泛应用的非破坏性检测技术。
它通过利用射线的穿透和吸收特性,可以获取物体内部的结构和组成信息,为工程和科学领域的检测提供了重要的手段。
《现代无损检测技术》作业:射线检测技术综述**:***学号:SY*******班级:SY120722013-1-3射线检测技术综述什么是射线检测技术它是利用射线(X 射线、γ射线、中子射线等)穿过材料或工件时的强度衰减,检测其内部结构不连续性的技术。
穿过材料或工件的射线由于强度不同,在x 射线胶片上的感光程度也不同,由此生成内部不连续的图像。
X 射线的产生X -射线是在电场中被加速的高速电子,撞击到高原子序数材料的靶上,由于电子急速减速而辐射(靭致辐射)的电磁波。
在真空管两阴极和阳极之间加高压,阳极选用不同的重金属材料制成,电子打在阳极上便可得到X 射线,其能量与加在两端的电压和通过的电流的乘积成正比,电流决定了射线的密度。
图1 射线管产生X 射线X 射线的性质与构成X 射线的特征是波长非常短,比紫外线波长更短,4110λ-=-nm ,因此具有很高的能。
X 射线在电场磁场中不偏转。
这说明X 射线是不带电的粒子流。
X 射线有很大的贯穿本领并能使照相底片感光,基于这个原理,由x 射线穿过物体,便得到了物体内部的信息,通过在荧光屏上成像,就能反引出内部可能存在的缺陷。
X射线本质上是一种电磁波,同此它具有反射、折射、衍射、偏振等性质。
图2X射线的谱范围X射线由两部分构成,一部分波长连续变化,称为连续谱;另一部分波长是分立的,与靶材料有关,成为某种材料的标识,所以称为标识谱,又叫特征谱--它迭加在连续谱上。
连续谱是电子在靶上减速而产生的。
可以想象到,被高压加速后的电子进入靶内,可以到达不同的深度,其速率从v骤减为0,有很大的加速度,而伴随着带电粒子的加速运动,必然有电磁辐射产生,这便是产生X射线连续谱的原因。
当外界提供足够大的能量时,使原子内层电子电离,从而使原子内层出现空位,外层电子向内层补充,放出的能量便形成了X射线的标识谱射线成像的系统构成与分类X 射线无损检测系统的构成:射线源,控制物体运动的机械装置,X 射线接收器。
射线检测的分类射线检测是一种重要的的无损检测方法,它主要由腔片射线照相技术、射线实时成像技术、计算机断层扫描成像技术、康普顿背散射成像技术等射线检测技术组成。
1、胶片射线照相技术胶片射线照相无损检测技术是射线源发出的射线透过被检物体,利用被检物体与其内部缺陷介质对射线强度衰减的程度不同来携带被检物体内部信息,并用射线胶片记录下来,经显影、定影等处理,在胶片上形成透视投影影像,通过对影像的识别来评定被检物体内部是否存在不连续性的一种射线无损检测方法,是其它射线检测技术的基础,也是应用最广泛的射线检测技术。
但是胶片成像技术存在着效率低下,不能数字化,难于存储的缺点,尽管可以利用光胶片数字化扫描仪进行数字化,但是其地下的效率仍无法解决。
图3胶片自动成像系统2、射线实时成像检测技术射线实时成像检验技术几乎与胶片射线照相技术同时发展。
早期主要是荧光屏实时成像检验系统,目前应用的射线实时成像检验系统有多种,主要是图像增强器、成像板和线阵列射线实时成像检验系统等。
成像板和线阵列射线实时成像检验系统是近年发展起来的数字实时成像检验系统,它们使用基于非晶硅的闪烁检测器和荧光光电倍增器制成的成像板或线阵列拾取信号。
这种实时成像检验系统的主要特点是,同时具有很高的分辨力和很大的动态范围,可检验厚度差或密度差很大的物体。
图4 X射线数字化实时成象无损检测原理图X射线透过工件后在图像成像器上图像是模拟图像,模拟图像只有转换为数字图像后才能为计算机所识别,因此,模拟图像转换为数字图像的关键是成像技术。
目前成像器有三种方式,成像技术的方式与图像成像器的形式有关。
○1图像增强器图5 图像增强器工作原理射线穿透工件后图像增强器的前端荧光板,经光电转换,光电子在真空度很高的封闭的空腔内经高压电场聚焦,工件的摸拟图像被摄像机所摄取,输入计算机进行摸拟量/数字化转换。
○2线阵列探测器线阵列探测器扫查方式是线型扫描,扫描图形是一条直线,一条条直线排列组成一幅图像。
检测时工件移动,经过相对固定的线阵列器的扫查,得到一幅连续的图像。
其工作原理是:荧光屏接受穿透了被测物体的X-射线的能量,发出可见光,感光二极管受到可见光的照射,产生电压信号,该信号经过集成电路的处理变成14位(或16位)的数字信号发给计算机。
调整照射角度,重复以上过程,全部扫描结束后,计算机对每次得到的数据进行计算,重建出所需图象,并进行分析。
○3平面阵列探测器平面阵列探测器扫查方式:(1)逐行线型扫描,在平面阵列探测器上形成平面图像输出;(2)面扫描,在平面阵列探测器上形成平面图像输出;检测时工件移动,经过相对固定的平面阵列器,得到一幅幅检测图像3、计算机辅助层析成像技术(CT)工业CT(简称ICT),即工业计算机断层扫描成像,具有直观、准确、无损伤等特点,主要用于工业构件的无损检测。
其原理主要是:通过扫描工件得到断层投影值然后通过图像重建算法重建出断层图像。
从本质上讲,工业CT是一种射线检测技术,与射线照相、实时成像有一些共同之处,如检测时需要足够高的射线能量以穿透工件,同时,它不受被检测工件的材料种类、外形、表面状况的限制,检测现场有防护设施等。
与常规射线检测技术相比,主要优点有:(1)工业CT能给出检测工件的二维或三维图像,感兴趣的目标不受周围细节特征的遮挡,图像容易识别,从图像上可以直接获得目标特征的空间位置、形状及尺寸信息、常规射线检测技术是将三维物体投影到二维平面上,造成图像信息叠加,评定图像需要有一定的经验,难以对目标进行准确定位和定量测量;(2)工业CT具有突出的密度分辨能力,高质量的CT图像密度分辨率甚至可达到0.3%比常规无损检测技术高一个数量级;(3)采用高性能探测器的工业CT探测器的动态响应范围可达106以上,远高于胶片和图像增强器;(4)工业CT图像是数字化的结果,图像便于存储、传输、分析和处理。
工业CT独特的优点使得它在无损检测中的应用日益广泛。
由于工业CT图像直观,图像灰度与工件的材料、几何结构、组分及密度特性相对应,不仅能得到缺陷的形状,位置及尺寸等信息,结合密度分析技术,还可以确定缺陷的性质,使长期以来困扰无损检测人员的缺陷空间定位、深度定量及综合定性问题有了更直接的解决途径。
工业CT图像充分再现了工件材料的组分特性,所以适合于复合材料内多种类型的缺陷检测。
此外,三维工业CT图像对复杂结构件检测及关键部件装配质量分析有实际意义,可验证产品尺寸和装配情况是否符合设计要求[2]。
与其他无损检测技术类似,工业CT技术也有其局限性。
首先,工业CT装置本身造价远高于其他无损检测设备,检测成本高,检测效率较低,使用范围受到限制。
其次,工业CT装置专用性较强,按照检测对象和技术要求的不同,系统结构和配置可能相差很大。
此外,工业CT装置对细节特征的分辨能力与工件本身几何特性有关,对不同工件其分辨能力有差别。
工业CT的基本原理当一束薄的扇形X射线束穿过被检物体时,信号将要被衰减,衰减的射线强度与物体的材料成分、密度、尺寸及入射前的能量有关。
探测器从不同角度采集信号,输入计算机,用一定的重建方法(如直接傅里叶法、代数法、卷积反投影法),计算出射线切割物体截面的吸收系数的分布,并使之转化成一幅二维截面图像。
工业CT图像是计算出的数值阵列,图像上每一点为像素。
像素的数值(CT值)与相应物体小体元的材料衰减系数的平均值成比例。
试件上的某一缺陷能否被检测到,取决于这个缺陷是否引起所在位置像素值的变化。
缺陷在像素对应的物体体元内所占比例越大,在图像上引起的反差也越大。
反之则小,此缺陷也难检出。
缺陷在图像上引起的反差大小除与缺陷本身大小有关外,还与射线源的焦点尺寸、探测器尺寸、机械系统精度、重建算法、扫描工艺等综合因素有关。
像素尺寸是CT测量的最小量度,它与物体尺寸和重建矩阵有关。
工业CT对典型缺陷的检测灵敏度工业CT对裂纹、气孔及夹杂物的检测灵敏度在400mm的视场范围内,对带有人工缺陷的试样进行CT检验,能发现陶瓷材料中的最小裂纹为50um,可检出的最小气孔及金属夹杂物分别为0.5和0.12mm。
参考HB963--1990标准,检测灵敏度可满足铝合金铸件检测的要求。
工业CT对疏松和针孔的检测灵敏度及分级方法由于工业CT对铸件内部缺陷的评判还没有统一的标准,因此需进行工业CT 检测结果与x射线照相检测结果的对比试验。
工业CT对裂纹、气孔及高密度夹杂物的检测都很敏感,可直接确定其位置及尺寸.但铸件内部疏松的判断则比较复杂。
参考HB5396--1988标准,按厚度将铝合金海绵状疏松标样分为两组,第一组为6mm,适用于壁厚<13mm的铸件;第二组为20mm,适用于壁厚为13~50mm的铸件,每组厚度分为五级,即l~5级,对以上标样进行工业CT扫描,可得出X射线照相各级海绵状疏松所对应的工业CT图像。
在X射线照相检验中,疏松的面积可直接通过底片进行观察,疏松在厚度方向的信息通过底片的黑度反映出来。
而在工业CT检验中,每幅图像只能反映所切截面处疏松的面积,而疏松在厚度方向的信息需通过对铸件的连续扫描来确定。
对工件进行工业CT检验时,切片方向通常与X射线照相投影平面相垂直,因此对标样分别沿两个不同方向进行切片扫描,一是平行于x射线照相投影平面,另一是垂直于x射线照相投影平面,分别得出疏松的面积及厚度。
因此,对于海绵状疏松,以其面积来进行分级。
工业CT尺寸测量精度选用0.5--100mm的标准量块检验每种扫描视场范围(400,200,100和50mm)的尺寸测量准确度,随着试件几何尺寸的增大,测量精度会降低。
应根据试件几何结构优先选用测量精度高的模式,如试件最大外径>50mm时,可对需要精确测量的部位采取局部扫描方式以提高测量精度。
在50mm的视场范围中,厚度>0.5mm 的尺寸测量精度可达到50um。
以上研究表明工业CT对于铸件中气孔、疏松、针孔和夹杂物等缺陷有相当高的检测灵敏度,且定位准确。
通过对铸件进行连续扫描,可确定缺陷在铸件内的三维分布,并可有效虚用在复杂铸件的内部质量检测中,实现100%检测。
工业CT除用于内部缺陷检测及特定部位的尺寸测量外,还可帮助设计人员对复杂部位进行内部结构分析。
如通过连续扫描,可观测到细孔油路的走向、尺寸及相对于外截面的位置等信息,不用破坏试件,反馈时间短,从而缩短产品的开发周期。
但受现有的铸件检测标准及检测效率的限制,工业CT还不能广泛用于现有的航空铸件检验中。
4、康普顿背散射成像技术康普顿背散射成像(CST)检测技术是在80年代末发展起来的一种射线检测新手段、新技术。
康普顿检测的基本原理是,依据射线与物质的相互作用中的康普顿散射效应,由背侧管道的单侧测量不同位置某特定散射角所对应的康普顿散射光子数,求出被测管道的光子密度,经过一定的数据处理或“重建”,得出被测管道的三位密度分布图像。