x射线dr技术在铝合金铸件检测中的应用

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1、X射线数字照相技术（DR）在铝合金铸件检测中的应用王广坤北京航星机器制造公司NDT主任工艺师邦能达（北京）无损检测有限公司技术顾问一．概述工业数字X射线检测（DigitalRadiography）通常可以分为以下四种：（1）以图像增强器为基础的X射线实时成像检测（Real-timeRadiographyTestingImage，缩写RRTI）；（2）采用成像板（ImagrPlateIP板）为射线探测装置的模拟数字X射线计算机照相检测（ComputedRadiography,简称CR）；（3）采用专用数码扫描仪将普通

2、X射线照相底片经数字化扫描后转化为数字图像存储并进行后期处理（FDR）；（4）采用电子成像技术的直接数字化X射线照相检测（DirectDigitRadiography,简称DR）。根据现代工业数字X射线检测技术的发展动态，比较前沿、活跃和工程化技术成熟的数字X射线检测技术当属DR成像检测和CR成像检测，本技术专题讲座着重讲一下X射线数字照相DR技术在铝合金铸件无损检测的应用，同时也在与DR技术的研究比较中大致讲一下CR检测技术。二．DRX射线数字照相简介DR成像X射线数字照相检测技术包括直接转换方式（器件经X射线曝

3、光，X射线光量子直接转换为电信号输出）和间接转换方式（器件先将X射线光量子转变为可见光，再转换为电信号输出），从X射线曝光到图像显示的全过程自动进行，经X射线曝光后，即可在显示器上观察到图像。DR所用的器件主要是线阵列DR探测器和平板检测器（FlatPannelDetector，简称FPD）。典型的间接转换型DR探测器是线阵列探测器，由碘化铯CsI闪烁体24、荧光体如硫氧化钆GdSO与具有光电二极管作用吸收可见光并转换为电信号的低噪声非晶硅层（amorphousSilicom，a-Si）、大量微小的带有薄膜晶体管（

4、TFT）阵列、大规模集成电路等组成多层结构构成，同步完成射线接收、光电转换、数字化等全过程，读出电路将每个像素的数字化信号传送到计算机的图像处理系统集成为X射线影像，最后在显示屏上输出数字图像显示。FPD目前已可达到127μm×127μm像素和431mm×431mm的接收面积，每一个像素的几何尺寸仅有几十微米，具有极高的空间分辨率和很宽的动态范围，可用做普通X射线数字照相。探测器可承受20KV～450KV能量的X射线直接照射，工作性能稳定，动态范围可达到12Bit（212＝4096灰度级）,可以一次性实现透照厚度变

5、化大的工件的扫描成像检测，间接转换型DR平板探测器大多为非晶硅结构，多用于工业X射线检测领域。直接转换型DR探测器主要为平板式结构（少数也有线阵列扫描式），没有荧光转换层，接收X射线曝光的光电信号转换层主要是由非晶硒层（amorphousSelemium，a-Se）与薄膜半导体阵列（ThinFilmTransistorarray，TFT）构成多层平板结构。非晶硒是一种光电导材料，探测器结构上施加有一个偏转电压，经X射线曝光后由于电导率改变而直接将X射线模拟信号转换成图像电信号（入射的X线光量子在非晶硒层激发出电子与

6、空穴偶对，电子和空穴在偏置电压下反向运动而产生电流），通过TFT检测阵列俘获形成电信号，再经A/D转换变成数字信号，通过计算机处理而获得数字化图像并在显示器上显示出来，达到数字成像检测的目的，直接转换型DR平板探测器大多为非晶硒结构或CCD（电荷耦合器件），硒板成像系统的幅频低于硅板成像系统，但是在承受X射线撞击时产生的电子散射小，图像精度较高，加之信号转换环节少，图像失真小，多用于医疗X射线照相诊断。DR扫描成像检测系统的原理组成可以简单地表述为：X射线源→受检工件→X射线成像探测器→图像数字化系统→数字图像处理

7、系统→24记录系统（包括显示、存储、打印、传输等）。工业检测在一般情况下，X射线源、受检工件所在转台和成像探测器都安装在一个巨大的减振平台上，X射线源和成像探测器可以同时上下运动，也可以各自分别运动。工装转台带着受检工件可以做旋转运动，也可以前后移动，复杂一些的转台还可以做倾斜运动，典型的面板DR数字化扫描系统的工作原理图见图1。一套真实在用的典型面阵列DR数字化扫描系统实际工作图见图2～图5。图1平板面阵列DR扫描系统工作原理示意图24图2DR扫描系统YXLONMG452型X射线机图3DR扫描系统直径为600mm

8、的机械扫描转台和工件图4珀金艾尔默PerkinElmer非晶硅（a-Si）8″数字平板探测器.24图5DR扫描成像检测系统操作控制台DR扫描成像检测基本原理请看下面的两个录像短片。■课件稿材料X射线DR扫描过程.AVI；■课件稿材料X射线DR扫描机房及操作台.AVI。三．CRX射线计算机照相简介CR方式属于非直接读出成像方式，其物理基础是X射线的电离作用