RTIII级复试2010（梁丽红讲稿）

中国特种设备检测研究院CHINASPECIALEQIPMENTINSPECTIONANDRESEARCHINSTITUTETel:010-59068310Email:[e-mail]射线数字检测原理及应用中国特种设备检测研究院梁丽红北京市朝阳区和平街西苑2号楼中国特种设备检测研究院CHINASPECIALEQIPMENTINSPECTIONANDRESEARCHINSTITUTETel:010-59068310Email:[e-mail]射线数字检测概述数字探测器评价指标射线数字检测应用中国特种设备检测研究院CHINASPECIALEQIPMENTINSPECTIONANDRESEARCHINSTITUTETel:010-59068310Email:[e-mail]关于胶片照相1、工艺成熟，检测人员应用熟练，便捷、习惯，适合各种复杂工件；2、缺点：效率低，时间长、环境污染、查询统计难；3、研究人员一直以来致力于克服胶片照相的缺点的研究工作；4、计算机技术与数字探测器的发展，使得射线检测技术发生了质的飞跃。中国特种设备检测研究院CHINASPECIALEQIPMENTINSPECTIONANDRESEARCHINSTITUTETel:010-59068310Email:[e-mail]一、射线数字检测概述中国特种设备检测研究院CHINASPECIALEQIPMENTINSPECTIONANDRESEARCHINSTITUTETel:010-59068310Email:[e-mail]1.1组成射线源被检对象数字成像器件（探测器）机械传动控制与处理一、射线数字检测概述中国特种设备检测研究院CHINASPECIALEQIPMENTINSPECTIONANDRESEARCHINSTITUTE射线源成像器件射线控制器成像及控制中心检测控制系统检测工装被检对象控制器射线数字成像系统组成框图中国特种设备检测研究院CHINASPECIALEQIPMENTINSPECTIONANDRESEARCHINSTITUTETel:010-59068310Email:[e-mail]与胶片照相不同之处：增加了硬件（机械支撑与传动）与软件（数据采集、控制、图像处理）；减少了胶片暗室处理环节。中国特种设备检测研究院CHINASPECIALEQIPMENTINSPECTIONANDRESEARCHINSTITUTETel:010-59068310Email:[e-mail]1.2特点图像质量可以和X射线照相底片质量相媲美降低了射线剂量、提高了检测效率(时间)具有很大的宽容度一次投入成本高探测器不可以弯曲具有两种成像方式中国特种设备检测研究院CHINASPECIALEQIPMENTINSPECTIONANDRESEARCHINSTITUTE1.3成像原理射线透照物体后，由数字探测器接收，把射线光子转换成电信号，由软件采集，并在计算机屏幕上显示。工业电视中国特种设备检测研究院CHINASPECIALEQIPMENTINSPECTIONANDRESEARCHINSTITUTETel:010-59068310Email:[e-mail]射线数字成像方式（采集帧频有关）：（1）静态成像（静止）基于数字成像技术的静态成像是指以一定采集幀频，对试件的同一部位进行曝光、成像。在指定的时间内，输出单幅、静止的图像。类似于胶片照相，但数字成像技术在得到同样像质图像的时间要远远低于胶片照相的时间。中国特种设备检测研究院CHINASPECIALEQIPMENTINSPECTIONANDRESEARCHINSTITUTETel:010-59068310Email:[e-mail]（2）动态成像（实时）基于数字成像技术的动态成像是指以一定幀频的采集速率实现快速成像。被检试件通过机械扫描装置进行旋转或平移，射线源连续发射线，探测器对不同位置的试件进行连续曝光，实时的采集并显示不同检测位置的图像。中国特种设备检测研究院CHINASPECIALEQIPMENTINSPECTIONANDRESEARCHINSTITUTETel:010-59068310Email:[e-mail]二、数字探测器2.1发展历史1975年，薄膜掺杂成功；1985年开始有光电二极管与荧光材料耦合的研究报道，并开始应用于线阵探测器的CT成像。中国特种设备检测研究院CHINASPECIALEQIPMENTINSPECTIONANDRESEARCHINSTITUTETel:010-59068310Email:[e-mail]2.1发展历史二十世纪八十年代末和九十年代初，真正的二维探测器才有报道；上世纪九十年代末，开始有关于平板探测器在医学领域应用的报道。中国特种设备检测研究院CHINASPECIALEQIPMENTINSPECTIONANDRESEARCHINSTITUTETel:010-59068310Email:[e-mail]2.1发展历史随着技术的不断成熟，本世纪开始了在工业检测领域应用的研究。中国特种设备检测研究院CHINASPECIALEQIPMENTINSPECTIONANDRESEARCHINSTITUTETel:010-59068310Email:[e-mail]数字探测器对检测信号的转换分为两种：（1）直接转换射线光子电信号数字图像射线光子透照物体后，直接由后续电路把射线衰减信息转变为电信号，经计算机处理后以数字图像的形式显示。中国特种设备检测研究院CHINASPECIALEQIPMENTINSPECTIONANDRESEARCHINSTITUTETel:010-59068310Email:[e-mail]（2）间接转换射线光子可见光电信号数字图像射线光子透照物体后，首先经过闪烁体屏（荧光屏）把射线光子转换为可见光，然后再由后续电路把可见光信息转变为电信号，经计算机处理后以数字图像的形式显示。中国特种设备检测研究院CHINASPECIALEQIPMENTINSPECTIONANDRESEARCHINSTITUTE中国特种设备检测研究院CHINASPECIALEQIPMENTINSPECTIONANDRESEARCHINSTITUTETel:010-59068310Email:[e-mail]2.2数字探测器分类及工作原理目前市场上有三类平板探测器：非晶硒非晶硅CMOS中国特种设备检测研究院CHINASPECIALEQIPMENTINSPECTIONANDRESEARCHINSTITUTE中国特种设备检测研究院CHINASPECIALEQIPMENTINSPECTIONANDRESEARCHINSTITUTE（2）工作原理这类平板探测器有一厚的光电导层（典型的是用200～500μm的非晶硒），光电导层两面的电极板间加有高电压，光电导层吸收X-射线光子，激发出电子/空穴对，并在所加电场下运动至相应电极。到达像元电极的电荷给存储电容充电，产生相应电荷的变化。电容中的累积电荷由TFT（ThinFilmTransistor即薄膜场效应晶体管）进行控制，读出，经放大、A/D转换等处理形成数字化图像输出。中国特种设备检测研究院CHINASPECIALEQIPMENTINSPECTIONANDRESEARCHINSTITUTE（3）特点优点：此类探测器克服了转换屏的弥散，成像分辨率比较高，光电导膜层较厚，使转换效率比较高。像元尺寸是影响分辨率的主要因素。缺点：在图像边缘分辨率低；一般要求5～10kV的高电压；对环境温度敏感；抗震性能差；两次曝光的时间间隔较长。中国特种设备检测研究院CHINASPECIALEQIPMENTINSPECTIONANDRESEARCHINSTITUTETel:010-59068310Email:[e-mail]2.2.2CMOS平板探测器（1）结构定义：CMOS—ComplementaryMetalOxideSilicon，互补金属氧化硅半导体。组成：闪烁体屏+CMOS记忆芯片中国特种设备检测研究院CHINASPECIALEQIPMENTINSPECTIONANDRESEARCHINSTITUTE（2）工作原理当射线穿过被照体后，入射到探测器荧光层，产生与入射射线相对应的荧光（可见光）。光纤将这些可见光耦合到CMOS芯片上。再由CMOS芯片将光信号转换成电信号，并将这些电信号储存起来，从而捕获到所需要的图像信息。图像信息经放大、读出，送到图像处理系统进行处理。中国特种设备检测研究院CHINASPECIALEQIPMENTINSPECTIONANDRESEARCHINSTITUTE（3）特点•寿命长•适应温度范围大•像素尺寸可达80um•灵敏度高•成像速度慢中国特种设备检测研究院CHINASPECIALEQIPMENTINSPECTIONANDRESEARCHINSTITUTE中国特种设备检测研究院CHINASPECIALEQIPMENTINSPECTIONANDRESEARCHINSTITUTE中国特种设备检测研究院CHINASPECIALEQIPMENTINSPECTIONANDRESEARCHINSTITUTE中国特种设备检测研究院CHINASPECIALEQIPMENTINSPECTIONANDRESEARCHINSTITUTETel:010-59068310Email:[e-mail]（2）工作原理射线透照探测器，射线光子由闪烁体屏（常用的是Gd2O2S或CsI）转换为可见光，再由非晶硅光敏阵列转换为电信号，经放大、A/D转换输出。中国特种设备检测研究院CHINASPECIALEQIPMENTINSPECTIONANDRESEARCHINSTITUTE射线经非晶硅探测器的成像过程中国特种设备检测研究院CHINASPECIALEQIPMENTINSPECTIONANDRESEARCHINSTITUTETel:010-59068310Email:[e-mail]（3）特点高对比度灵敏度较高的空间分辨率输出灰度范围：12～14Bit较大的成像面积图像采集帧频：0～7.5fps，10fps、30fps探测器不可以弯曲，在役检测受到限制中国特种设备检测研究院CHINASPECIALEQIPMENTINSPECTIONANDRESEARCHINSTITUTETel:010-59068310Email:[e-mail]2.2.3线阵探测器基于CMOS技术和基于非晶硅技术两种各自的组成、工作原理都与上述的平板探测器一致。不同之处在于：线阵探测器作为平板探测器的一个特例，它只有一行像素，一次成像输出一行。中国特种设备检测研究院CHINASPECIALEQIPMENTINSPECTIONANDRESEARCHINSTITUTE中国特种设备检测研究院CHINASPECIALEQIPMENTINSPECTIONANDRESEARCHINSTITUTE（1）CMOS技术中国特种设备检测研究院CHINASPECIALEQIPMENTINSPECTIONANDRESEARCHINSTITUTE非晶硅技术中国特种设备检测研究院CHINASPECIALEQIPMENTINSPECTIONANDRESEARCHINSTITUTETel:010-59068310Email:[e-mail]线扫描DR工作原理由于线阵列探测器接收到的X射线是一