X射线检测技术
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第二章 第五节—X射线检测技术
第五节 X射线检测技术
2.5.1. X射线成像检测原理 2.5.1.1． X射线照相法 2.5.1.2. 实时成像检测 2.5.2. 计算机断层成像（CT） 2.5.3.康普顿散射成像检测系统 2.5.4. 工业CT的应用
第二章 第五节—X射线检测技术
2.5.1. X射线成像检测原理
一个良好的射线照相影象，应具有较高的对比度，较好的清晰度，较细 的颗粒度。
第二章 第五节—X射线检测技术
2.5.1.2. 实时成像检测
• 射线照相检测技术可以得到高质量的图象，但检验周期较长，费用较高。 • 实时成像检测是能实时显示物体变动的图象。 • 早期的射线实时成像系统是X射线荧光检验系统，
实现对整个系统的控制。
第二章 第五节—X射线检测技术
图象增强器射线实时成像检测系统。
• 下图表示系统的主要部件及射线转换过程。 • 图象增强器是射线实时成像检测系统的核心器件，
– 完成了射线光电转换和增强的作用。 – 输入转换屏目前采用CsI晶体制作， – 它发射的荧光处于兰色和紫外谱范围， – 与光电层的谱灵敏度相匹配。 – 光电层将荧光能量转换成电子发射。 – 聚焦电极加有25-30kV的高压， – 加速并将电子聚焦到输出屏， – 输出屏将电子转换成荧光发射。
– 2）无论是荧光屏还是X射线胶片，它们固有的分辨率都比较差。
• X射线断层成像（X-ray Computer Tomography，X-CT）从根本 上克服了上述困难。
• X射线断层成像（X-CT）技术是根据物体横断面的一组投影 数据，经过计算处理后，得到物体横断面的图象，是一种由数 据到图象的重建技术。
第二章 第五节—X射线检测技术
缺陷检测与材料性质，缺陷厚度有关
通过缺陷部位： Id `= I0 e-μ(d-x) • 无缺陷部位： Id = I0 e-μd • 式中：
– 缺陷厚度 X – Ｄ 为物体沿射线方向的厚度； • 则有，Id `/ Id = eμx • 显然，（Id `/ Id）比值越大，底片上的对比度 越大，底片上的图象越清晰。 • 由上式看出（Id `/ Id） • 不仅与缺陷X有关， • 而且与μ，即材料的性质有关。
• X射线检测方法可以分为3类：
– 射线照相法； – 实时成像检测； – 计算机断层成像，
2.5.1.1． X射线照相法
的基本原理如下图所示。 • 当X射线穿透被照物体时，有缺陷部位（如气孔，
夹杂物等）与基体（金属或非金属）对射线吸收 能力不同， • 例如有缺陷部位所含的空气对射线的吸收能力大 大低于与基体（金属或非金属）对射线吸收能力； • 因此，透过有缺陷部位的X射线强度高于无缺陷 部位的射线强度。 • 在X射线胶片上对应的有缺陷部位将接受较多的 X射线粒子，从而产生黑度较大的缺陷影像。
第二章 第五节—X射线检测技术
基本原理：
• 设有一幅只含4个像素的图象，每个像素的衰减系数 的值是未知的。根据投影X射线成像原理，当入射强 度度为为I：0的I =X射I 0线e-μ通d过物体后，检测器接受到的射线强
– 式中，d为物体的厚度，μ为物体的线性衰减系数。
• 对于一个μ值不均匀的截面而言，可以假设不同的位 置有不同的μ值（见图），并建立一系列的衰减方程。 对于这个只含4个像素的图象来说，
– 它采用荧光屏将X射线照相的强度分布转换为可见光图象。 • 20世纪50年代引入了电视系统，
– 通过电视摄像在监视器上观察图象。 • 但早期的实时成像系统存在图象亮度低，颗粒粗，对比度低的缺点。 • 以后研制了图象增强器，
– 可将亮度增益10000倍以上，并具有较好的分辨力，但清晰度还不够 高。
• 近年来进一步研究了数字实时成像检测系统， – 它使用新型检测器拾取信号直接得到数字化图象。
– 它是把一系列不同厚度的薄片制成小台阶梯楔形式，
– 薄片用与工件相同的材料制成，
– 测试时将透度计放在工件之上，
– 设ΔA为最小可识别单元的尺寸厚度，A为工件厚度，
– 则灵敏度为；
K=（ΔA/A）100%
• ASTM平板孔型像质计的式样，如下图所示
• 射线照相的影象质量主要由三个因素决定：对比度，清晰度和颗粒度。
• 现在推出的主要是，用线阵列或成像板构成的射线实时检测以及扫描实 时成像系统，
• 例如经常提到的X射线集装箱实时成像检测系统，就是它的工业应用之 一。
第二章 第五节—X射线检测技术
实时成像检测系统的基本组成：
• 实时成像检测系统有多种类型：
– X射线荧光检验系统， – 图象增强器射线实时成像， – 成像板实时成像以及 – 线阵列射线实时成像检测系统等。
• 它们的基本组成包括：
– 射线源可以是X光机，γ射线源，电子加速器等。不同的检测对象采用不同的 射线源。一般工业检测用低能X射线，大型集装箱检测需用高能X射线。
– 机械装置用以完成图象扫描，是实时成像检测系统的重要部分。 – 射线检测器（含A/D转换）对射线完成转换，主要是闪烁晶体或半导体光电
器件， – 图象处理用以改进图象质量， – 图象显示与存储用于图象显示和保存数据。 – 控制部分包括，计算机，软件以及一些辅助设备（摄象机，监视器等），并
– μ越大越容易发现缺陷， – 缺陷厚度越厚也越容易发现。 – 反之则越不容易发现。因为缺陷太薄对透
过射线的强度衰减很小，底片不易分辨。
第二章 第五节—X射线检测技术
射线检测灵敏度用以表示检测较小缺陷的能力。
• 检测缺陷越小，则灵敏度越高。
• 测量灵敏度最古老的方法是用wk.baidu.com透度计”，
• 现在大多数国家公认的术语是“像质计”（Image Quality Indicator IQI），它是测量射线检测器件灵敏度的术语。
• 实现；射线-荧光-电子-荧光的转换。 • 经过图象增强器，可见光的图象亮度要比简单的荧光屏放大1万倍， • 动态分辨2000：1
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2.5.1.3. 计算机断层成像（CT）
• 在X射线成像技术中，存在2个根本的问题：
– 1）常规的X射线成像是利用透射原理完成的，它使物体的三维结 构通过投影后显示在一个二维的平面上，使图象前后重叠，读片 困难。
第五节 X射线检测技术
2.5.1. X射线成像检测原理 2.5.1.1． X射线照相法 2.5.1.2. 实时成像检测 2.5.2. 计算机断层成像（CT） 2.5.3.康普顿散射成像检测系统 2.5.4. 工业CT的应用
第二章 第五节—X射线检测技术
2.5.1. X射线成像检测原理
一个良好的射线照相影象，应具有较高的对比度，较好的清晰度，较细 的颗粒度。
第二章 第五节—X射线检测技术
2.5.1.2. 实时成像检测
• 射线照相检测技术可以得到高质量的图象，但检验周期较长，费用较高。 • 实时成像检测是能实时显示物体变动的图象。 • 早期的射线实时成像系统是X射线荧光检验系统，
实现对整个系统的控制。
第二章 第五节—X射线检测技术
图象增强器射线实时成像检测系统。
• 下图表示系统的主要部件及射线转换过程。 • 图象增强器是射线实时成像检测系统的核心器件，
– 完成了射线光电转换和增强的作用。 – 输入转换屏目前采用CsI晶体制作， – 它发射的荧光处于兰色和紫外谱范围， – 与光电层的谱灵敏度相匹配。 – 光电层将荧光能量转换成电子发射。 – 聚焦电极加有25-30kV的高压， – 加速并将电子聚焦到输出屏， – 输出屏将电子转换成荧光发射。
– 2）无论是荧光屏还是X射线胶片，它们固有的分辨率都比较差。
• X射线断层成像（X-ray Computer Tomography，X-CT）从根本 上克服了上述困难。
• X射线断层成像（X-CT）技术是根据物体横断面的一组投影 数据，经过计算处理后，得到物体横断面的图象，是一种由数 据到图象的重建技术。
第二章 第五节—X射线检测技术
缺陷检测与材料性质，缺陷厚度有关
通过缺陷部位： Id `= I0 e-μ(d-x) • 无缺陷部位： Id = I0 e-μd • 式中：
– 缺陷厚度 X – Ｄ 为物体沿射线方向的厚度； • 则有，Id `/ Id = eμx • 显然，（Id `/ Id）比值越大，底片上的对比度 越大，底片上的图象越清晰。 • 由上式看出（Id `/ Id） • 不仅与缺陷X有关， • 而且与μ，即材料的性质有关。
• X射线检测方法可以分为3类：
– 射线照相法； – 实时成像检测； – 计算机断层成像，
2.5.1.1． X射线照相法
的基本原理如下图所示。 • 当X射线穿透被照物体时，有缺陷部位（如气孔，
夹杂物等）与基体（金属或非金属）对射线吸收 能力不同， • 例如有缺陷部位所含的空气对射线的吸收能力大 大低于与基体（金属或非金属）对射线吸收能力； • 因此，透过有缺陷部位的X射线强度高于无缺陷 部位的射线强度。 • 在X射线胶片上对应的有缺陷部位将接受较多的 X射线粒子，从而产生黑度较大的缺陷影像。
第二章 第五节—X射线检测技术
基本原理：
• 设有一幅只含4个像素的图象，每个像素的衰减系数 的值是未知的。根据投影X射线成像原理，当入射强 度度为为I：0的I =X射I 0线e-μ通d过物体后，检测器接受到的射线强
– 式中，d为物体的厚度，μ为物体的线性衰减系数。
• 对于一个μ值不均匀的截面而言，可以假设不同的位 置有不同的μ值（见图），并建立一系列的衰减方程。 对于这个只含4个像素的图象来说，
– 它采用荧光屏将X射线照相的强度分布转换为可见光图象。 • 20世纪50年代引入了电视系统，
– 通过电视摄像在监视器上观察图象。 • 但早期的实时成像系统存在图象亮度低，颗粒粗，对比度低的缺点。 • 以后研制了图象增强器，
– 可将亮度增益10000倍以上，并具有较好的分辨力，但清晰度还不够 高。
• 近年来进一步研究了数字实时成像检测系统， – 它使用新型检测器拾取信号直接得到数字化图象。
– 它是把一系列不同厚度的薄片制成小台阶梯楔形式，
– 薄片用与工件相同的材料制成，
– 测试时将透度计放在工件之上，
– 设ΔA为最小可识别单元的尺寸厚度，A为工件厚度，
– 则灵敏度为；
K=（ΔA/A）100%
• ASTM平板孔型像质计的式样，如下图所示
• 射线照相的影象质量主要由三个因素决定：对比度，清晰度和颗粒度。
• 现在推出的主要是，用线阵列或成像板构成的射线实时检测以及扫描实 时成像系统，
• 例如经常提到的X射线集装箱实时成像检测系统，就是它的工业应用之 一。
第二章 第五节—X射线检测技术
实时成像检测系统的基本组成：
• 实时成像检测系统有多种类型：
– X射线荧光检验系统， – 图象增强器射线实时成像， – 成像板实时成像以及 – 线阵列射线实时成像检测系统等。
• 它们的基本组成包括：
– 射线源可以是X光机，γ射线源，电子加速器等。不同的检测对象采用不同的 射线源。一般工业检测用低能X射线，大型集装箱检测需用高能X射线。
– 机械装置用以完成图象扫描，是实时成像检测系统的重要部分。 – 射线检测器（含A/D转换）对射线完成转换，主要是闪烁晶体或半导体光电
器件， – 图象处理用以改进图象质量， – 图象显示与存储用于图象显示和保存数据。 – 控制部分包括，计算机，软件以及一些辅助设备（摄象机，监视器等），并
– μ越大越容易发现缺陷， – 缺陷厚度越厚也越容易发现。 – 反之则越不容易发现。因为缺陷太薄对透
过射线的强度衰减很小，底片不易分辨。
第二章 第五节—X射线检测技术
射线检测灵敏度用以表示检测较小缺陷的能力。
• 检测缺陷越小，则灵敏度越高。
• 测量灵敏度最古老的方法是用wk.baidu.com透度计”，
• 现在大多数国家公认的术语是“像质计”（Image Quality Indicator IQI），它是测量射线检测器件灵敏度的术语。
• 实现；射线-荧光-电子-荧光的转换。 • 经过图象增强器，可见光的图象亮度要比简单的荧光屏放大1万倍， • 动态分辨2000：1
第二章 第五节—X射线检测技术
2.5.1.3. 计算机断层成像（CT）
• 在X射线成像技术中，存在2个根本的问题：
– 1）常规的X射线成像是利用透射原理完成的，它使物体的三维结 构通过投影后显示在一个二维的平面上，使图象前后重叠，读片 困难。