无损检测(其他射线检测方法和技术)PPT课件

.第一、八章其他射线检测方法和技术8.1一般来说，随着计算机技术的发展和普及，人类进入了数字时代。无损检测技术也在变化。目前无损检测技术的发展主要有三个方面。第一，无损检测技术从常规无损检测发展到自动无损检测，引入计算机和数字图像处理技术，测试和分析数据，减少人为因素的影响，提高检测的可靠性。第二，开发微缺陷检测技术、在线检测技术和服务检测技术。第三，进行无损检测的新原理、新方法、新技术的勘探研究。辐射检测技术从20世纪20年代到现在，在工业应用领域形成了较为完善的辐射无损检测技术系统，包括三大技术：1、射线照相技术，主要是胶片射线照相技术和CR技术；2、射线实时成像技术、主要技术系统三种：图像增强器、平板探测器、线阵列检测器组成的射线实时成像检测技术系统。3、辐射层析成像，主要技术是CT技术，康普顿散射成像技术。2、与其他无损检测技术相比，射线检测技术的突出特点如下：1)检验结果直观，为评价检验结果提供了客观依据。2)测试过程的质量(工作质量、技术状态、设备质量等)为有效监督和评估测试结果的可靠性提供了客观依据。由于这些优点，作为业界第一个应用的无损检测技术，目前最重要、最广泛的无损检测技术，尤其是一些重要的行业、设施和设备，使用最多。其中一些技术(例如复合多层结构，)可能是当前应用的唯一技术。数字光线检测技术系统可以从数字光线检测技术概念的角度，将当前的光线检测技术分为直接数字光线检测技术、间接数字光线检测技术和后数字光线检测技术三个部分。直接数字射线检测技术是利用个别射线探测器实现射线图像记录的技术。其中包括CT技术、康普顿散射技术、平板探测器成像技术(DR)、线性探测器实时成像技术(LDA)等。3，间接数字化射线检测技术是需要通过图像增强器实时成像技术、CR技术等A/D转换获得射线检测图像的射线检测技术。后数字射线检测技术是胶片射线拍摄技术，必要时可以使用扫描设备将记录胶片的图像转换为数字图像。后数字化射线检测技术，执行图像数字化时可能会丢失胶片上记录的一些小细节。在对图像质量要求越来越高的今天，后数字化技术没有太大意义。根据一些文献，在EPS灵敏度方面，直接数字系统中的非晶硒探测器在比胶片曝光量低得多的情况下，可以与中间粒子膜相比获得灵敏度(可以改善)，而像IP板这样的荧光物质只能在近似粗糙粒子膜上实现(可以改善)。对于直接数字系统中的非晶硒探测器，如果空间分辨率不大于4Lp/mm，那么与胶片相比，可以进行对比(可能已经提高了)。只有在空间频率很低的情况下，CR系统才能获得与胶片相比的对比度(可能提高了)。数字射线技术继续发展，但是现在作为系统性能，无论对比度或空间分辨率如何，都达不到胶片射线技术系统水平，在检测小裂纹的能力方面，一般与胶片摄影技术有所不同(可能已经达到相当的水平或更高)。4、x-ray胶片照片检查在工业领域作为传统无损检测方法应用已有近100年的历史，现有的x-ray检查以胶片作为信息记录载体，由于检测速度和成本等问题，已不能满足现代工业生产的要求。数字光线检测技术的主要特点是数码相机代替胶片相机使用，检查结果的载体是数字图像。由连续信号组成的图像称为模拟图像，通过胶片照片获得的负片图像是模拟图像。数字图像是由许多像素点组成的可用二进制数字描述的图像。除了将胶片用作信息记录载体、将x射线和伽马射线用作检测手段的传统辐射成像方法外，其他已在工业领域应用发展的辐射检测方法还包括高能辐射、中子辐射、数字技术的图像增强射线实时成像、计算机x射线照相(CR)、数字平板直接成像(DR)、计算机射线断层扫描(工业CT)、计算机射线断层扫描(工业CT)数字光线检测技术的优点之一是不需要胶片或暗室处理。另外，常规射线照相方法(x，)、高能射线(x)和中子射线照相必须使用胶片作为信息记录介质，暗室处理，属于比较模拟检测技术。5，1)数字光线检测技术的优点是什么？数字射线检测技术比常规射线检测技术效率更高、速度更快，动态范围更广，因此存储、调用、复制和传输更加方便。数字图像可以在计算机、手机、平板、投影仪等设备上显示和观察，以进行远程判断和咨询。通过现有射线检测技术获得的胶片只能通过专业观测灯观察，一般只有一套，所需的存储空间大，调用和传输很麻烦。数字技术系统的当前空间分辨率基本上以数字方式高达6 LP/mm；使用中的探测器。CR成像板(IP板):最高10 LP/mm；图像增强器：最高5 LP/mm；胶片扫描仪：高达10Lp/mm. (Lp/mm:线对/毫米，空间分辨率单位)2)CR、DR和工业CT有何区别？CR和DR都可以获得工件的2D图像，对缺陷进行定性和量化，在长度、宽度方向定位，无法确定缺陷深度，CR是分辨率比DR稍高的间接数字成像，CR的成像板可以裁剪和弯曲，并且具有更好的曲面工件适用性。DR属于比CR效率更高的直接成像，但其探测器(数字平板)不能弯曲，因此其适用性受到限制。CT技术可以获得工件的3D图像，指定缺陷的定性、定量和精确位置(长度、宽度、深度)。非CT技术是将工作总厚度方向的信息叠加在胶片上，无法区分各部分的结构或缺陷位置(水平和深度方向)。工业CT是工件的层横截面图像，提供工件的任意截面(层平面)图像，可找出横截面所有方向分布的缺陷，具有图像无重叠、层次结构、高对比度和高分辨率等特性。6，8.2高能射线照相能量超过1MeV的x射线称为高能射线。加速器有两种类型：回旋加速器(回旋加速器)和线性加速器。1、电子回旋加速器回旋加速器(回旋加速器)是在电场中带电粒子加速，在均匀磁场中以恒定速度进行圆周运动的半径不断增大，而周期不变的特征，是使粒子在磁场中每半周在电场中加速一次的装置。电子回旋加速器(电子回旋加速器)利用变压器的磁感应效应加速电子。变压器的一次绕组连接到交流电源，其核心的二次绕组产生的电压等于二次绕组的绕组乘以磁通量的时间变化速度，生成电子由存在于导线中的自由电子组成。电子回旋加速器本质上是变压器。二次绕组是位于产生脉冲磁场的电磁体两阶段之间的陶瓷环形真空管，射出的电子由于磁场的作用将在环形通道中加速，因此作用于粒子的力与磁通量变化率和磁场大小成正比。加速的电子在撞击靶子之前，在轨道上绕几十万圈，获得足够的能量。电子回旋加速器(电子回旋加速器)的焦点是小、照片几何的清晰度小、高灵敏度的照片，但设备复杂、成本高、体积大、光线强度低，影响了其应用。7，2，线性加速器线性加速器是利用沿直线轨道分布的高频电场加速电子、质子、中温的设备。加速腔通常使用高功率高频或微波功率源。线性加速器的加速电场有行波和驻波。电子在低能中也接近光速，所以大部分电子线路加速器使用行波加速方式。线性加速器的主体是由一系列孔组成的加速管，这些孔可以让电子通过，电子从一个孔进入下一个孔，电子加速一次。线性加速器使用射频(RF)电磁场加速电子，使用磁控(磁控)生成自振荡发射微波，通过波导将微波输入到加速管。执行器旨在使从电子枪发射的电子在适当的时间发射空腔，通过谐振腔的电子在正确的时刻到达磁场的加速度点，从而增加能量，加速的电子从上一个空腔出来，然后继续加速，直到下一个共同进入并获得高能量。电子到达目标时的速度达到光速的99%(亚光速)，高速电子撞击目标，产生能量x射线。目前用于射线照相检查的线性加速器是行波加速器和驻波加速器。与电子回旋加速器相比，焦点稍大，但较小，电子束流较大，生成的x射线强度较大，更适合工业射线拍摄。8，线性加速器头，9，线性加速器头，10，线性加速器头，11，线性加速器控制箱，12，线性加速器电气控制柜，13，线性加速器电气控制柜，14，线性加速器电源盒，15，3，高能射线照相特性1)高能射线穿透力、透射力、透射厚度x:钢为100mm低于；低于。-co60:200mm；不足的钢；高能射线：1-24 mev，400mm。2)焦距小、焦距大、清晰的照片高电子回旋加速器：df=0.3 0.5mm线性加速器：df=1 3mm为了确保足够的辐射场，高能射线照相要使用大焦距，小焦距和大焦距都有助于提高照片清晰度。3)在散射线少、照相灵敏度高的高能范围内，光量子和物质的作用主要是康普顿散射和电子对效应，散射率随着光能量的增加而持续减少，并且由高能量二次粒子引起的额外散射主要集中在一个射线方向，大角度散射总量小。因此，高能辐射散射比小，照片灵敏度高。(4)光线的能量和强度可以调整加速的电子，速度和数量可以调整，因此输出的光线能量和强度也可以调整。也就是说，通过调节加速电子的速度和数量，调节输出的光能和强度。16，5)光线强度大，曝光时间短，可以连续运行，工作效率直线加速器距离目标1m处的剂量可能远高于伽马射线的剂量率4 100gy/min。曝光时间短，100毫米钢工件曝光约1分钟，散热好，连续工作，提高生产率。6)照片厚度宽的物质对高能射线的吸收系数随着能量的变化而慢。在大约1 10 mev的范围内，物质的吸收系数随能量的增加而慢慢减少，但在10 10100MeV的范围内，物质的吸收系数随能量的增加而慢慢增加。以这种变化率进行高能射线照相的厚度很大。利用高能射线检测不同厚度的毛坯(例如曲轴、涡轮叶片等)，不考虑采用补偿块或其他特殊工艺措施，即使工件厚度相差两倍，也可以满足一般标准规定的黑色度要求，低能量射线拍摄不到这样的厚度宽度。17，4，用于高能射线照片的一些技术数据1)固有不清晰度固有不清晰度是由于射线能量高，与低能射线照片相反，固有不感是影响高能射线清晰度的主要因素。2)灵敏度在大多数材料和厚度范围内，如果过程是正确的，高能射线的灵敏度可能是1%。3)在感光屏幕高能射线照片中，前屏幕的厚度对增减和过滤效果有相当大的影响。然后屏幕的厚度相对于印象并不重要。因此，拍摄高能射线时不需要使用或使用后屏幕。实验表明，在某些条件下，高能射线照相的灵敏度在不使用后屏幕的情况下反而有所提高，这与常规射线照相有所不同。实际照相时，通常选择厚度在0.25毫米左右的铅增减画面。如果使用后画面，其厚度可能与前民间的厚度相同。除铅外，还可以根据需要用铜、钽、钨等材料制作感应屏，满足各种检测要求。18，5，高能射线的辐射防护剂加速器不仅产生高能量，而且产生高强度的高能射线。假设一台加速器在瞄准的1m处每分钟发射的光线量是4Gy，能量是4MeV，那么人被这个装置误拍是很危险的。人体总辐射的半致死量为4Gy，必须彻底采取安全对策。(1)加速器保护主要利用屏蔽保护。加速器暴露室必须实施特殊安全保护设计，野外剂量率要低于国家卫生标准。(2)高能x射线电离空气后产生的臭氧和氮氧化物对人体有害。因此，为了通风，必须在室内安装通风设备。3)以线性加速器为例，除了防止高能量x射线的误损伤外，还要预防微波辐射保护、高压、氟利昂气体等对人体的危害。19，8.3线实时图像检测技术ray实时图像检测技术是指在曝光的同时观察结果图像的检测技术。为此，图像必须能够随着成像对象的变化而快速变化，通常需要至少25帧/秒的图像采集速度。满足该要求的设备有以前使用的x射线荧光检测系统和当前应用的图像增强器射线实时图像检测系统。1、图像增强器ray实时成像原理ray实时成像可以用两种“转换”来说明。图像增强器的输入转换屏幕接收穿透金属材料的x射线，将其转换为光学图像，称为“光电转换”。然后，图像增强器的光电将光学图像转换为电子后发射，聚焦电极加上25 30kv的高压加速电子，然后集中在输出屏幕上。当输出屏幕将电子能量转换回可视图像时，图像处理器(数码相机)通过A/D转换将接收到的可视图像作为数字信号发送到显示器。射线模拟信号输入屏幕闪烁体可见光输入屏幕光电层电子输出屏幕可见光CCD或其他相机视频信号A/D转换数字图像显示和判断。在图像增强器中实现的转换过程是“射线”“可见光”“电子”“可见光”。图像增强器射线实时成像是间接数字成像技术。图像增强器是系统最重要的组件。20，激光图像数字化处理-图像增强器间接数字图1-辐射源2-机械装置3-图像增强器4-图像显示和处理部分5-视频相机系统6-工件可以采用静态图像或动态视频图像采集。图像增强器间接数字图像空间分辨率影响因素：输入屏幕清晰度、视频相机系统数字采样过程像素大小(采样间隔)等影响。21，ray图像数字化过程-图像增强器间接数字化，22，2，射线实时成像系统图像的组件1)像素：像素是构成数字图像的基本单位。像素越多，单个像素越小，图像的分辨率越高，图像越清晰。CRT显示器图像的像素取决于扫描密度，例如包含1024768个像素的1024个水平扫描和包含768个垂直扫描的图像。在相机系统和液晶屏上，图像的像素取决于与一个像素对应的CCD/CMOS光电传感器中感光元素的数量。2)灰度：像素的亮度级别称为灰度。其变化取决于模块/数字转换器的位数，用二进制数表示。如果是8位模式/数字转换器，灰度可以分为2的8阶=256个级别。3、射线实时成像系统图像的质量指标射线实时成像系统图像质量的主要指标是图像分辨率、图像清晰度和对比度灵敏度。这三个指标可以大致对应胶片照片的粒度、清晰度和对比度。23，3，ray实时图像检测技术的过