数字射线透照技术的现状与发展

   1895年11月德国科学家Wilhelm Roentgen发现X射线,由于能穿透物质,射线照相技术能为生产者和使用者提供直观、可靠的产品内部质量信息。但是,胶片在使用过程中的不可重复性使检测成本大幅提高。此外,曝光后胶片需要冲洗,获得质量信息的周期长,同时还会产生有害的化学废液。而无胶片射线照相技术具有直观、动态、经济、检验效率高、适于批量产品的检测和流水式作业、能立即得到检测结果以及对操作人员无辐射危害等优点,因此一直受到无损检测设备研发人员的极大关注

1　荧光屏型检测器和图像增强器

1.1　荧光屏型检测器

    荧光屏型检测器(荧光镜)出现在1895年,是第一种无胶片图像装置。如图1所示,设备结构简单将X射线照射下发光的磷光屏放置在一个观察盒中,以补偿磷光屏的亮度不足,操作者在屏的另外一侧进行观察。

1.2　图像增强器

    图像增强器诞生于20世纪40年代,直到90年代末一直是非胶片成像的最主要方法。由于受器件本身结构的限制,此成像系统具有图像噪声大、灵敏度低、对比度差、图像变形、使用寿命短以及不能对复杂零件进行有效检测等缺陷^[1]。多用于对一些质量要求不高的产品进行生产质量监控。

    如图2所示,图像增强器是一种真空管,使用光电照相阴极,射线输入屏由较薄的铝或钛材料制成,屏的基层涂有闪烁体(CsI/Na),能将输入的不可见的X射线检测信号转换为可见光图像,再经过光电阴极板将可见光图像转换为相应的电子束,电子束在电子加速聚焦栅的作用下加速并聚焦于荧光输出屏(ZnCdS/Ag闪烁体材料),形成可视的检测图像。如图3所示,在输出屏后端配有聚焦光学镜头和CCD(电荷耦合器件)摄像机。采集对应于可视图像的模拟信号直接在显示终端上输出,称为工业电视;若将模拟信号输入图像采集卡进行A/D转换,再输入计算机进行图像处理后输出,称为普通实时成像系统。

    目前,基于图像增强器的非胶片成像技术已被一些发达国家淘汰,很多有实力的设备研发部门和供应商已经终止对基于此技术产品的进一步投入,该技术将会彻底退出市场。

1.3　荧光屏型检测器和图像增强器的成像质量

    荧光屏型检测器直接在磷屏上观察成像,图像增强器是通过显示器实时观察成像,输出的是模拟信号,不能按照数字图像分级,因此两者图像质量差,不能达到普通胶片射线成像水平。

 2　数字射线透照技术

    数字射线透照技术包含了使射线透照产生的图像可以在非传统的卤化银片基的其它媒质或装置上通过一系列强弱不同的数字信号或像素再现出来的一系列技术。