高、低能X射线数字成像内视仪的研制

　　1　引　　言

　　X射线非胶片成像检测是X射线无损检测新技术和发展方向,目前已开展了很多这方面的研究,并形成一定的工程应用能力。比较成熟和通用的方法是采 用X射线图像增强器和普通视频摄像机组成的X射线电视系统,这种系统成像快,但只适用于低能X射线(450kV以下),且成像质量不高。对于要求成像质量 高以及高能X射线的检测,国际普遍采用胶片成像,最近几年也采用价格昂贵的平板式数字图像板成像检测方法,这种方法成像质量较好,但成像部分价格高达 100多万,且能量范围不宜太高(X射线能量一般在1MeV以下)。由于科研工作的需要,结合检测要求和成本,开发了适用于高、低能X射线检测的高性能X 射线内视仪。

　　2　高精度X射线成像检测的总体方案和对内视仪的主要性能要求

　　2.1　总体方案

　　高精度X射线检测目前主要用于对国防工业大、中型构件内部缺陷实行定量检测,对检测精度要求高,检测速度和一般工业检测相比可适当降低。根据被 检对象和检测要求,设计的总体检测方案如图1所示。由X射线电子直线加速器组成的高能X射线源(或其它X射线源)产生的X射线透过被检物体后的射线强度分 布反映了被检构件的信息,由内视仪转换为电子图像信号,再经电缆传输到计算机中进行处理、分析和记录。影响检测质量的因素中,除射线源焦点和稳定性外,内 视仪性能起很大作用。

　　2.2　对内视仪的主要性能指标要求

　　从被检对象和检测要求上,对内视仪部分的主要性能要求如下:

　　(1)接收X射线能量≤10MeV(电子直线加速器源或普通X射线源)

　　(2)对比度灵敏度≤1.5%(对于100mm厚钢件)

　　(3)空间分辨率≥2.5 1p/mm

　　(4)数字化输出,计算机控制读出图像信息

　　(5)长期使用稳定性好、寿命长

　　(6)传输距离≥30m,每幅图像传输时间≤5s

　　(7)成像面积≥300cm2　(Φ ≥100mm)

　　3　内视仪设计的总体方案

　　X射线到可见光的转换技术经过多年的研究,取得了很大的进步,并已有适用于高能X射线的科研产品,所以经过反复调研与论证,决定采用如图2所示 方案。其工作原理为:透过工件的X射线由X射线转换屏转换为可见光,转换后的可见光为微弱光图像,所以利用慢扫描成像的科学级CCD相机较长时间的积累, 以便获得较大动态范围的图像,同时可以消除X射线能量起伏和随机噪声的影响,45°反射镜把图像转弯90°,避免透过转换屏的X射线进入成像系统后引起噪 声和对CCD等器件造成影响,积累后的信号读出后,由信号处理电路进一步消除复位噪声的同时转换为A/D转换所需电平,经12位模数转换器转换成数字信 号,并转换为差分输出的RS422电平标准,利用控制室微机并行口的EPP工作方式实现远距离快速并行图像数据传输。另外为了进一步提高检测系统指标,在 分析和大量实验数据的基础上,对系统内各个环节再进行软件校正。