我国射线检测技术的发展

科技２ｏｏ７年第１　ｏ期　技术创新　

我国射线检测技术的发展　

徐莉　

（福建交通职业技术学院）　

摘要射线检测技术包括射线照相检验、射线实时成像检验和射线层析检测等多种技术的无损检测手段　由于射线检测技　

术具有可自我监控检测工作质量和检测技术正确性的特性，已成为重要和广泛应用的无损检测技术　

关键词无损检测射线检测ｃｒ技术射线实时成像检测技术射线ＣＴ技术　

无损检测技术广泛应用于机械、航天、造船、建筑、医疗等领　

域。目前该技术在我国发展很快，了解和研究无损检测技术是十分　

有意义的。　

１无损检测概述　

美国材料实验协会（Ａｍｅｒｉｃａｎ　Ｓｏｃｉｅｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｓｔｉｎｇ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，　

ＡＳＴＭ）在Ｓｔａｎｄａｒｄ　Ｔｅｒｍｉｎｏｌｏｇｙ　ｆｏｒ　Ｎｏｎｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ　Ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎｓｑ￣将　

无损检测定义为　：在不损害其后续有用性和适用性的前提下，发　

展和应用测试材料或构件的技术方法来探测、定位、测量和评价缺　

陷；评估材料的完整性、性质和组成；测量儿何特征。其基本过程　

是采用无损检测手段，确定检测信息为伪缺陷、相关缺陷或非相关　

缺陷，然后评估确定该构件是否符合特定的可接受的标准。　

无损检测具有两个层次上的意义：①无损检测（Ｎｏｎｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ　

ｔｉ　，ＮＤＴ）是指对材料或部件进行某种检测以获得相关内部结　

构、有无缺陷、缺陷的性质、形状、大小、位置及分布等信息而对　

被检测材料不造成任何损伤。②无损评价（Ｎｏｎｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ　

Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ，ＮＤＥ）是依据相关标准，借助于检验、测量、试验、计　

算和模拟等手段，对被ｉ平对象的固有属性、功能、状态、潜力及趋　

势等做出完整、准确的综合评价。其综合性、预见性、复杂程度、　

技术难度及其公正性、向导性部远远超过无损检测（ＮＤＴ　Ｊ。　

ＮＤＥ需要以ＮＤＴ为基础，却超越了ＮＤＴ的范畴。　

目前，ＮＤＴ／ＮＤＥ已经广泛应用于从材料的研制到构件制备，　

直至其服役期的检测，横跨材料的整个生命周期。无损检测方法很　

多据美国国家宇航局调研分析，认为可分为六大类约７Ｏ余种。但在　

实际应用中比较常见的常规无损检测方法的有以下儿种：①超声检　

测Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ　Ｔｅｓｔｉｎｇ（缩写ｕＴ）；②射线检测Ｒａｄｉｏｇｒａｐｈｉｃ　

Ｔｅｓｔｉｎｇ（缩写ＲＴ）；③磁粉检测Ｍａｇｎｅｔｉｃ　ｐａｒｔｉｃｌｅ　Ｔｅｓｔｉｎｇ（缩写　

ＭＴ）；④渗透检验ＰｅｎｅｔｒａｎｔＴｅｓｔｉｎｇ（缩写ＰＴ）；⑤涡流检测　

Ｅｄｄｙ　ｃｕｒｒｅｎｔＴｅｓｔｉｎｇ（缩写ＥＴ）。　

射线检测技术，从最初的单纯胶片射线照相检验，经ｌｏ０多年　

的发展，今天已成为以先进的数字技术为特征，包括射线照相检　

验，射线实时成像检验和射线层析检测等多种技术的无损检测手　

段。由于具有可自我监控检测工作质量和检测技术正确性的特性，　

已成为重要和广泛应用的无损检测技术。　

２射线检测技术的现状　

什么是射线检测技术呢？它是利用射线（Ｘ射线、　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象。　

２．１常规射线照相检验技术　’　

（１）常规射线照相检验技术理论。２（）世纪８０年代以来，我国　

射线检测技术工作者引入了欧美和日本射线检测技术的研究成　

果　Ｉ并进行了消化性的研究和吸收，逐步形成了适合我国的、科　

学的理论系统。以无损检测学会ＩＩ级教材“　锅炉压力容器系统教材　

和航空航天系统内部ＩＩ、ＩＩＩ级合一培训教材《射线检测技术》为　

代表的新版培训教材，基于对射线照相检验技术基本理论和技术的　

理解和多年实际检验工作经验的总结等，构建了我国射线照相检验　

技术的理论系统。从２０世纪８０年代后期，我国的一些射线检测工作　

者对国外有关标准给予了很多的注意。一方面，翻译了一些有影响　

的国外标准；另一方面，从射线照相检验技术的一般理论对标准的　规定进行了分析研究，明确提出了射线照相检验技术标准有关技术　

规定的核心线索（图Ｉ．１）。它不仅给出了射线照相检验技术的基本方　

面，而且揭示了各方面的基本关系。这对于理解、应用和修订标准　

显然部具有意义　

图１　１射线照相检验技术的线索框图　

（２）常规射线照相检验工艺。２０世纪９ｏ年代，射线检测工作　

者重点针对小直径管对接焊缝射线照相检验工艺所做的进一步工作　

主要有：全砸引入国外标准有关直径、壁厚、焊缝宽度、透照方式　

和透照次数的规定；对这些规定从一般理论上进行了讨论，并进行　

了试验验证，给出了椭圆成像一次有效透照长度的近似估计方法。　

这些工作使小直径管对接焊缝的射线照相检验有了完整的工艺，揭　

示了我国有关标准存在的不足和问题。　

（３　Ｊ缺陷自动识别。近年来，随着计算机技术、图像处理技　

术和模式识别技术的发展，缺陷自动识别技术一直受到一些研究机　

构的关注，已有一些熔焊缺陷自动ｉ只别研究结果，如北方交通大学　

等提出了提高缺陷ｉ只别率的新课题，哈尔滨工业大学国家焊接重点　

实验室完成了电阻点焊缺陷的自动识别评定研究。该方面的研究可　

能还要经历一段时问才能得到工业应用成果　

（４　Ｊ射线检测器材。在常规射线照相检验技术的器材方面，　

国内近年来多集中在研制管道爬行器和减轻便携式ｘ射线机的重量　

方面。我国的ｘ射线机生产厂，如沈阳探伤机厂、中南无损检测仪　

器厂和大连通海公司等为减轻便携式ｘ射线机的重量做了许多工　

作，已取得了明显进展。我国已研制出系列管道爬行器，现正向体　

积小、重量轻和数字成像的方向努力　。　

（５）ＣＲ技术。ＣＲ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ　Ｒａｄｉｏｇｒａｐｈｙ；Ｃｏｍｐｕｔｅｄ　

Ｒａｄｉｏｌｏｇｙ）技术是近年正在迅速发展的数字射线照相技术中一种新　

的非咬片射线照相技术。该技术是基于某些荧光发射物质具有保留　

潜在图像信息的能力，这些荧光物质在较高能带俘获的电子形成光　

激发射荧光中心，在激光激发下，光激发射荧光中心的电子将返回　

它们初始能级，并以发射可见光的形式输出能量。这种光发射与原　

来接收的射线剂量成比例。这样，当激光束扫描储存荧光成像板　

时，就可得到射线照相图像。已有文献报道，ＣＲ技术已成功应用　

在一些重要方砸。我国射线检测工作者对该技术给予了充分的重　

视　除公开介绍该技术外。还将该项技术列入锅炉压力容器高级人　

员复试培训和考试内容。北京邹展鹿城无损检测器材公司组织了　

ＣＲ技术座谈会，并进行了应用试验。江苏立达机电（昆山）有限公司　

已引入了美国ＰＰＴＩ公司的ＣＲ技术成像板。期望它尽快成为可替代　

胶片的射线照相检验技术。　

２．２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　维普资讯 http://www.cqvip.com 技术创新　肉Ｉｌｚ科技２ｏｏ７年第１ｏ期　

检验厚度差或密度差很大的物体。　我国一些工业部『Ｊ从２０世纪７Ｏ年代开始引入图像增强器射线实　

时成像检验系统，目前主要应用于轮胎，铸造汽车轮毂，蒸汽锅炉　

过热器、省煤器及水冷壁系统等的小管径对接焊缝检验。广东粤海　

钢瓶厂等对液化气钢瓶对接焊缝的图像增强器射线实时成像检验与　

胶片射线照相检验作了大量对比和总结，形成了气瓶对接焊缝的图　

像增强器射线实时成像检验技术，并制汀了相应的国家标准　北京　

机械工业自动化所研制了高能射线实时成像检验系统，可用于大厚　

度工件的检验　

射线实时成像检验技术能否代替胶片射线照相检验技术，是近　

年射线工作者和有关方面十分关注的问题。在最近的航天系统无损　

检测技术交流会上，研究人员从射线照相检验技术的基本理论出　

发，分析了射线照相检验技术标准的规定和射线实时成像技术．提　

出了评价射线实时成像检验技术与射线照相检验技术对缺陷检验能　力的等价性指标，给出了评定等价性的方法。这对射线实时成像检　

验技术今后的应用具有意义。　

２．３射线层析检测技术　

（１）射线Ｃ１技术。Ｃ１技术，即计算机辅助层析成像技术。　

ａ啦术从投影数据重建物体的图象。１９７１年英国ＥＭＩ公司研制出　

世界上第一台医疗射线Ｃ－ｑ＂装置，并称为计算机辅助层析成像扫描　

器。７０年代末期致力于—１３—１１ｒ应用研究的美国研制了专门应用的工业　

ＣＴ系统，主要是针对大型固体火箭发动机和小型精密工件。　

工业ａ曦术的主要应用有：①早期使用在石油工业，分析钻　

井岩芯。②在航空工业用于检验与评价复合材料和复合结构，评价　

某些复合件的制造过程，也用于一系列情况下样件的评价。这种检　

测与评价过程，大大简化了取样破坏分析过程。③检测大型固体火　

箭发动机，这样的ＣＴ系统使用电子直线加速器ｘ射线源，能量高达　

２５ＭｃＶ，可检验直径达３ｍ的大型固体火箭发动机。④检验小型．　

复杂、精密的铸件和锻件，进行缺陷检验和尺寸测量。⑤检查工程　

陶瓷和粉末冶金产品制造过程发生的材料或成分变化，特别是对高　

强度、形状复杂的产品。⑥组件结构检查。　

（２）康普顿散射成像检测技术。１９７６年前苏联完成了　射线　

康普顿散射成像检验金属表面缺陷的实验，１９８２年前西德进行了铝　

铸件康普顿散射成像检验，１９８７年美国将康普顿散射成像技术用于　

非金属多层结构检验。　

康普顿散射成像检验技术采用散射成像，射线源与检测器位于　

物体的同一侧，其技术上的显著特点是：①单侧几何布置，即射线　

（接８２页）阳剐之美；而以太极拳为代表的内家拳在行拳过程中后　

发制人、柔美虬劲、如万重青山、如波涛滚滚。更如气海无边而绵　

绵不断，体现出内家拳的阴柔之美。而不论是内家还是外家，在练　

功行拳中都有开必有合、欲左必先右、进中有退、退中有进、防寓　

于攻、攻寓于守、阴中有阳、阳中有阴；练功时还要求心与意合、　

意与气合、身体与宇宙浑然一体，才能达到练功的至高境界。　

正是由于气的存在，才使得中国武术被赋予神韵。犹如龙之点　

睛、狮之醒目。这与我国传统的哲学观和思维方式是分不开的。　

由此可见，“气”是由中国传统哲学和思维方式的产物，是中国传　

统审美观念的产物，武术所表现的美就是通过气的韵味而折射出　

来，因而从审美的角度看武术的美离不开气，气是武术美的内核。　

３结语　

（接１０３页）些保证了电子文件信息的唯一属性。数字时间印章法　

用来确保电子文件信息的真实性和原始性不受损害，若归档的电子　

文件被修改、删除，该文件生成时在网上登记的时间是无法改变　

的。　

３结语　

总之，不论是电子文件还是纸质文件在归档贮存保护方面还要　源与检测器位于物体的同一侧。②一次扫描可得到三维图象，具有　

层析功能，一次可得到多个截面的图象。③在理论上图象的对比度　

可达到ｌｆＨ）％。　由于采用散射线成像，因此康普顿散射成像技术主要适于低原　

子序数物质．近表面区较小厚度范围内缺陷的检验。　

３射线检测技术的发展　

（１）数字射线照相技术时代。１９９０￣ｌｚ，Ｒ．Ｈａｌｍｓｈａｗ和