JJF 2102-2024 X射线安全检查计算机断层成像装置(CT)校准规范

中华人民共和国国家计量技术规范JJF2102—2024X射线安全检查计算机断层成像装置(CT)校准规范CalibrationSpecificationforX-rayComputedTomographySecurityInspectionDevices2024-02-07发布2024-08-07实施国家市场监督管理总局发布JJF2102—2024一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一X射线安全检查计算机断层一一一一一一一一一一一一一一一一成像装置(CT)校准规范JJF2102—2024CalibrationSpecificationforX-rayComputed归口单位:全国电离辐射计量技术委员会主要起草单位:江苏省计量科学研究院中国计量科学研究院北京市计量科学研究院参加起草单位:同方威视技术股份有限公司中国测试技术研究院本规范委托全国电离辐射计量技术委员会负责解释JJF2102—2024本规范主要起草人:王鹏(江苏省计量科学研究院)张健(中国计量科学研究院)罗琛(北京市计量科学研究院)参加起草人:张丽(同方威视技术股份有限公司)夏勋荣(江苏省计量科学研究院)杨勇(中国测试技术研究院)蒋伟(江苏省计量科学研究院)JJF2102—2024Ⅰ引言 (Ⅱ)1范围 (1)2引用文件 (1)3术语和计量单位 (1)3.1术语 (1)3.2计量单位 (2)4概述 (2)5计量特性 (2)5.1空间分辨力 (2)5.2密度分辨力 (2)5.3等效原子序数测量值差异性 (2)5.4测量值相对偏差 (2)5.5泄漏辐射 (2)6校准条件 (2)6.1环境条件 (2)6.2校准用标准器及配套设备 (3)7校准项目与校准方法 (3)7.1空间分辨力 (3)7.2密度分辨力 (3)7.3等效原子序数测量值差异性 (3)7.4测量值相对偏差 (4)7.5泄漏辐射 (5)8校准结果表达与处理 (5)8.1校准记录 (5)8.2校准结果的处理 (5)9复校时间间隔 (5)附录A测试模体结构图 (6)附录B校准证书内页推荐格式 (10)附录C泄漏辐射测量结果不确定度评定示例 (11)JJF2102—2024ⅡJJF1071—2010《国家计量校准规范编写规则》、JJF1001—2011《通用计量术语及定义》、JJF1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》共同构成支撑本规范编制工作的基础性系列文件。本规范为首次发布。JJF2102—20241X射线安全检查计算机断层成像装置(CT)校准规范1范围本规范适用于单能、双能X射线安全检查计算机断层成像装置(CT)的校准。2引用文件本规范引用了下列文件:JJF1001通用计量术语及定义JJF1035电离辐射计量术语及定义JJF1275X射线安全检查仪校准规范GB∕T37128—2018X射线计算机断层成像安全检查系统技术要求凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本规范;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。3术语和计量单位JJF1001、JJF1035、GB∕T37128—2018界定的及以下术语和定义适用于本规范。3.1术语3.1.1X射线计算机断层成像X-raycomputedtomography是一种利用一系列不同角度的X射线透视图像通过计算机运算处理得到物体内部截面图像的成像方法。3.1.2线对linepair由一根线条和与其宽度相等的相邻间距所组成。3.1.3空间分辨力spatialresolution系统鉴别和区分物体微小细节特征的能力。注:用系统所能识别的单位距离内的最大线对(Lp/cm)数表示。3.1.4密度分辨力densityresolution系统能够区分密度相近物质的能力。注:用两种物质密度差的绝对值相对其中低密度物质密度值的百分比表示。3.1.5泄漏辐射leakageradiation穿过屏蔽体的电离辐射束。3.1.6感兴趣区域regionofinterest图像中的被测定区域,即在一定的时间内特别感兴趣的区域。3.1.7CT值CTnumber反映CT图像上每个像素区域代表的X射线衰减的平均数值。3.1.8衰减系数attenuationcoefficientJJF2102—20242反映射线穿过某一物质之后射线衰减的程度。3.1.9干扰物interferingobject在附录A.4所示的模体中,用来对截面图像测量工作进行干扰的物体。此处的干扰物是不同直径的不锈钢材料圆棒。3.2计量单位3.2.1空间分辨力:线对每厘米;符号:Lp/cm。3.2.2泄漏辐射:戈[瑞]每小时;符号:Gy/h。4概述X射线安全检查计算机断层成像装置(CT)主要由X射线管、高压发生器、探测器、计算机控制系统、图像分析软件和传送带等组成。它的基本原理是通过获取物体在不同视角下的投影进行重建运算,得到被检物体的断层图像,进而识别物质的衰减系数、密度、CT值和等效原子序数等信息,并给出违禁品报警提示。在机场、港口等重要场所对行李、包裹等密封物件进行快速、无损检查。5计量特性5.1空间分辨力空间分辨力≥2.00Lp/cm。5.2密度分辨力能分辨模体中直径为3cm、密度分辨力为3%的圆柱体断层图像。5.3等效原子序数测量值差异性对不同尺寸、同一种物质的等效原子序数测量值的差异≤15%。5.4测量值相对偏差测量值包括:密度值、等效原子序数、CT值、衰减系数。a)无干扰物、同一尺寸条件下,测量值相对偏差±1.5%;b)有干扰物、同一尺寸条件下,测量值相对偏差±3%;c)无干扰物、不同尺寸条件下,测量值相对偏差±3%。5.5泄漏辐射在距装置主体(不含辊道)外表面5cm的任意处(包括系统的入口、出口处),X射线的空气比释动能率≤5μGy/h。注:以上计量特性指标不适用于合格性判定,仅供参考。6校准条件6.1环境条件6.1.1环境温度:(25±10)℃。6.1.2相对湿度:30%~75%。6.1.3大气压力:86kPa~106kPa。6.1.4仪器周围无影响使用的震动和电磁场干扰。JJF2102—202436.1.5周围环境剂量当量率不超过0.25μSv/h(高本底地区除外)。6.2校准用标准器及配套设备6.2.1性能测试模体性能测试模体见附录A。6.2.2防护水平X辐射测量仪相对固有误差-15%~+22%。6.2.3散射体散射体由软质木材制成,尺寸应不小于300mm×300mm×75mm。7校准项目与校准方法7.1空间分辨力7.1.1将空间分辨力测试模体(见附录A.1)置于输送带中心位置(见图1),模体X轴(见图A.1)与输送带运动方向相同,使用常规工作条件扫描模体。图1在输送带中间位置摆放模体的示意图7.1.2在扫描所得的断层图像中选择位于每个插件(见图A.1)中间位置的图像进行观察,调整图像的亮度、对比度,分辨出图像中一组最小的线对数(无断点、无黏连)。7.2密度分辨力7.2.1将密度分辨力测试模体(见附录A.2)置于输送带中心位置(见图1),模体X轴(见图A.3)与输送带运动方向相同,使用常规工作条件扫描模体。7.2.2在扫描所得的断层图像中选择模体中间位置的图像进行观察,调整图像的亮度、对比度,记录图像中可清晰分辨的圆孔的直径和密度。7.3等效原子序数测量值差异性7.3.1将等效原子序数测量值差异性测试模体(见附录A.3)置于输送带中心位置(见图1),模体X轴(见图A.5)与输送带运动方向相同,使用常规工作条件扫描模体。7.3.2测量ϕ40mm聚乙烯棒的等效原子序数,测量值记作Z1;测量ϕ120mm聚乙烯棒的等效原子序数,测量值记作Z2,用公式(1)计算等效原子序数测量值的差异性δ1。δ1=×100%(1)式中:Z1—ϕ40mm断层图像的等效原子序数测量值;JJF2102—20244(2)Z2—ϕ120mm断层图像的等效原子序数测量值。(2)7.3.3重复7.3.2的操作,测量并记录聚氯乙烯棒的等效原子序数,参考公式(1)计算其等效原子序数测量值的差异性δ2。7.4测量值相对偏差7.4.1选择感兴趣区域后,软件界面可以指示密度值、等效原子序数、CT值和衰减系数中的一项或多项,根据被校准装置实际指示的测量项目进行本项目校准。7.4.2将感兴趣区域测量值相对偏差测试模体(见附录A.4)置于输送带中心位置(见图1),模体X轴(见图A.6)与输送带运动方向相同,使用常规工作条件扫描模体。7.4.3在扫描插件1(见图A.7)得到的断层图像中选择中间一幅图像,画一个与插件聚乙烯圆柱截面内接的正方形区域(见图2),记录该区域显示的测量值平均值ρ1,ρ1作为计算测量值相对偏差的参考值。7.4.4分别在扫描插件2(见图A.8)、插件4(见图A.10)所得断层图像中各选择中间一幅清晰图像,分别画一个与插件聚乙烯圆柱截面内接的正方形区域(见图2),分别记录该区域显示的测量值平均值ρ2、ρ4。图2与聚乙烯圆柱截面内接的正方形区域示意图7.4.5在扫描插件3(见图A.9)得到的断层图像中选择中间一幅图像,画一个与插件聚乙烯圆柱截面内接的正方形区域(见图2),再画一个与ϕ2mm不锈钢棒干扰物截面外接的正方形区域(见图3),用公式(2)计算插件3的测量值ρ3。ρ3=式中:N1m1-N2m2N1-N2ρ3—所画区域的测量值;N1—内接正方形区域的像素点数;m1—内接正方形区域的测量值平均值;N2—外接正方形区域的像素点数;m2—外接正方形区域的测量值平均值。图3与不锈钢棒干扰物截面外接的正方形区域示意图7.4.6将测试模体置于输送带上距离边缘约10cm的位置(见图4),重复7.4.2扫描JJF2102—20245模体。图4在输送带边缘位置摆放模体的示意图7.4.7重复步骤7.4.3得到ρ5,重复步骤7.4.4得到ρ6、ρ8,重复步骤7.4.5得到ρ7。7.4.8用公式(3)依次计算ρ2~ρ8与ρ1之间的相对偏差σn。σn=×100%(3)σ5参考5.4a)的要求;σ3、σ4、σ7、σ8参考5.4b)的要求;σ2、σ6参考5.4c)的要求。7.4.9密度值测量值相对偏差用σn表示;等效原子序数测量值相对偏差用εn表示;CT值测量值相对偏差用Δn表示;衰减系数测量值相对偏差用θn表示。7.5泄漏辐射设置在最高工作电压和相应的最大束流下工作,在检测通道内放入散射体,距装置主体外表面(包括前后及侧面)5cm处共选择5个测量点,用防护水平X辐射测量仪进行X射线泄漏剂量率测量。在上述规定条件下,每个点测量10次,选取其中最大值为该X射线安全检查计算机断层成像装置(CT)的泄漏辐射。8校准结果表达与处理8.1校准记录校准记录格式参见附录B。8.2校准结果的处理按本规范进行校准,出具校准证书,校准证书内页推荐格式见附录B;校准结果应给出测量不确定度(评定示例见附录C)。9复校时间间隔建议复校时间间隔不超过12个月。由于复校时间间隔的长短是由仪器的使用情况、使用者、仪器本身质量等诸因素所决定的,因此送校单位可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔。JJF2102—20246附录A测试模体结构图测试模体包括4个模体:空间分辨力测试模体(Test1)、密度分辨力测试模体(Test2)、等效原子序数测量值差异性测试模体(Test3)、感兴趣区域测量值相对偏差测试模体(Test4),每个模体的结构示意如下。A.1空间分辨力测试模体(Test1)Test1模体由不少于3个内嵌不同厚度铝条(铝材纯度≥99%)的插件(长度100mm~150mm,截面边长30mm~50mm)组成,插件的材料为聚乙烯。Test1模体的上方和下方各安装有1组插件,用来测试设备在距离输送带不同位置处的空间分辨力,Test1模体结构如图A.1和A.2所示。图A.1Test1模体侧面示意图图A.2Test1模体剖面示意图空间分辨力测试模体内铝板厚度与其对应的空间分辨力见表A.1。表A.1空间分辨力测试模体内铝板厚度与其对应的空间分辨力空间分辨力/(Lp/cm)3.332.502.00铝板厚度/mm1.50±0.012.00±0.012.50±0.01铝板间距/mm1.50±0.012.00±0.012.50±0.01A.2密度分辨力测试模体(Test2)JJF2102—20247图A.3Test2模体侧面示意图图A.4Test2模体剖面示意图Test2模体为聚乙烯材质的可密封水箱,使用时应注满水。模体内部嵌有9个可密封的聚乙烯材质圆柱体容器(长度100mm~150mm),圆柱体直径分别为(20±1)mm、(30±1)mm、(40±1)mm。相同直径的3个圆柱体内分别注满密度为(1.010±0.001)g/mL、(1.020±0.001)g/mL、(1.030±0.001)g/mL的氯化钠溶液,其对应的密度分辨力分别为1%、2%、3%。Test2模体结构如图A.3和A.4所示。A.3等效原子序数测量值差异性测试模体(Test3)Test3模体外壳为有机玻璃,内部由两种不同材质、不同尺寸的插件(长度100mm~150mm)构成,直径分别是(40±1)mm聚乙烯棒、(120±1)mm聚乙烯棒、(40±1)mm聚氯乙烯棒、(120±1)mm聚氯乙烯棒,Test3模体结构如图A.5所示。图A.5Test3模体侧面示意图A.4感兴趣区域测量值相对偏差测试模体(Test4)JJF2102—20248Test4模体外壳材料为有机玻璃,结构如图A.6~A.10所示,Test4模体内部由4个插件(长度100mm~150mm)组成:图A.6Test4模体侧面示意图插件1为直径(50±1)mm的聚乙烯圆柱;插件2为直径(100±1)mm的聚乙烯圆柱;插件3主体与插件1相同,在圆柱中心插入一根直径(2.0±0.1)mm的不锈钢棒干扰物;插件4主体与插件1相同,在距圆柱中心60mm处放置一根直径(10.0±0.1)mm的不锈钢棒干扰物。注:聚乙烯材料密度为0.91g/cm3~0.97g/cm3,聚氯乙烯材料密度为1.2g/cm3~1.6g/cm3。图A.7插件1剖面示意图图A.8插件2剖面示意图JJF2102—20249图A.9插件3剖面示意图图A.10插件4剖面示意图JJF2102—202410附录B校准证书内页推荐格式校准证书内页内容包括如下:被校设备型号:制造厂:出厂编号:扫描条件:□手动kVmA□自动校准结果:1.空间分辨力分辨力为Lp/cm2.密度分辨力能分辨模体中直径为cm、密度分辨力为%的圆柱体断层图像3.等效原子序数测量值差异性聚乙烯材料的差异性δ1=聚氯乙烯材料的差异性δ2=4.密度值测量值相对偏差:σ2=σ3=σ4=σ5=σ6=σ7=σ8=等效原子序数测量值相对偏差:ε2=ε3=ε4=ε5=ε6=ε7=ε8=CT值测量值相对偏差:Δ2=Δ3=Δ4=Δ5=Δ6=Δ7=Δ8=衰减系数测量值相对偏差:θ2=θ3=θ4=θ5=θ6=θ7=θ8=5.泄漏辐射在距装置主体(不含辊道)外表面5cm的任意处(包括装置的入口、出口处),X射线的空气比释动能率最大为μGy/h6.测量结果的扩展不确定度:JJF2102—202411附录C泄漏辐射测量结果不确定度评定示例以某型号X射线安全检查计算机断层成像装置(CT)泄漏辐射测量为例,对泄漏辐射测量结果做不确定度评定。C.1测量条件与测量方法C.1.1测量条件C.1.1.1环境条件温度15℃~35℃,相对湿度30%~75%,大气压力86kPa~106kPa,仪器周围无影响使用的震动和电磁场干扰,周围环境剂量当量率不超过0.25μSv/h。测量温度24.3℃,相对湿度66%,气压101.2kPa。C.1.1.2测量设备C.1.2测量方法防护水平X射线剂量仪,校准因子不确定度Urel=6.0%,包含因子k=C.1.2测量方法被校准设备设置常规工作条件,在输送带的几何中间位置放置散射体,距设备主体外表面(包括前后及侧面)5cm处,用防护水平X辐射测量仪进行X射线泄漏辐射测量。C.2测量模型与灵敏系数C.2.1测量模型·K=M×NK×KTP式中:·K—泄漏辐射的空气比释动能率,μGy/h;M—泄漏辐射的空气比释动能率测量示值,μGy/h;NK—泄漏辐射的空气比释动能率校准因子;KTP—电离室型探测器温度、气压密度修正。由于使用的不是电离室,所以其值为1。注:即使是电离室型,但是其为密闭型的电离室,其温度、气压修正值亦为1。C.2.2灵敏系数对M、NK的灵敏系数分别为:·c1=NK·c2=MC.3输入量的标准不确定度C.3.1输入量M的标准不确定度u(M)输入量M的标准不确定度包括仪器测量重复性引入的标准不确定度u1(M)和剂量JJF2102—202412 仪定位偏差引入的标准不确定度u2(M)。前者可以通过连续测量得到测量列,采用 A类方法评定,后者可以用试验得到测量值,采用B类方法评定。C.3.1.1测量重复性引入的标准不确定度u1(M)u1(M)由空气比释动能率的测量列获得,采用A类方法进行评定。防护水平X射线剂量仪在相同条件下相同位置测量空气比释动能率的测量结果见表C.1(单位:μGy/h)。表C.1空气比释动能率的测量结果测量次数12345678910测量值2.502.552.602.522.492.552.542.612.582.481n读数平均值:1nMi=2.54μGy/h实验标准差:s=(nM-i)2=0.045μGy