JJF 2043-2023 工业用X射线CT装置校准规范

中华人民共和国国家计量技术规范

JJF2043—2023

工业用X射线CT装置校准规范

CbrationSpecificationforIndustrialX-rayCTDevices

2023-06-30发布2023-10-30实施

国家市场监督管理总局发布

JJF2043—2023

目录

引言

………………………(Ⅱ)

范围

1……………………(1)

引用文件

2………………(1)

术语和计量单位

3………………………(1)

概述

4……………………(2)

计量特性

5………………(2)

校准条件

6………………(3)

校准项目与校准方法

7…………………(3)

空间分辨力

7.1…………(3)

密度分辨力

7.2…………(5)

定位光标误差

7.3………………………(5)

空气比释动能率

7.4……………………(5)

辐射泄漏

7.5……………(6)

校准结果

8………………(6)

复校时间间隔

9…………(7)

附录圆孔型测试卡法测试空间分辨力

A……………(8)

附录空气间隙法测试密度分辨力

B…………………(9)

附录工业用射线装置校准记录格式

CXCT………(10)

附录工业用射线装置校准证书内页内容

DXCT()……………(11)

附录工业用射线装置校准不确定度评定示例

EXCT……………(12)

Ⅰ

JJF2043—2023

工业用X射线CT装置校准规范

1范围

本规范适用于使用射线管作为辐射源的常规焦点工业用射线装置简称工业

XCT(

装置的首次使用过程中维修后的校准设备技术验收可参照本规范

CT)、、。。

2引用文件

本规范引用了以下文件

:

射线探伤机

JJG40—2011X

医用诊断螺旋计算机断层摄影装置射线辐射源检定规程

JJG961—2017(CT)X

工业射线探伤放射防护要求

GBZ117—2015X

无损检测术语射线数字成像检测

GB/T12604.11—2015X

气瓶对接焊缝射线数字成像检测

GB/T17925—2011X

无损检测仪器工业用射线装置性能测试方法

GB/T26593—2011XCT

无损检测仪器工业用射线装置通用技术条件

GB/T26835—2011XCT

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

术语

3.1

空间分辨力

3.1.1spatialresolution

工业装置鉴别和区分高对比度微小细节特征的能力

CT。

密度分辨力

3.1.2densityresolution

工业装置区分材料密度特性变化的能力

CT。

伪像

3.1.3artifact

在图像上出现的与试件的结构及物理特性无关的图像特征

CT。

标准试件

3.1.4phantom

用来确定工业装置空间分辨力及密度分辨力等性能指标的试件

CT。

调制传递函数

3.1.5modulationtransferfunction

图像系统的成像能力随空间频率的变化关系它在数值上等于线扩展函数的一维傅

,

里叶变换

。

重建

3.1.6reconstruction

射线穿过试件后的投影数据转换成代表试件截面衰减特性分布图像的计算过程

。

像素

3.1.7pixel

构成图像的基本单元

CT。

1

JJF2043—2023

切片厚度

3.1.8slicethickness

图像所对应的射线切割物体的厚度

CT。

线扩展函数

3.1.9linespreadfunction

理想的线状物质在重建图像上的响应或扩展函数

。

调制度

3.1.10modulation

图像系统对特定空间频率响应能力的度量在图像上它近似等于细节特征有

。CT,

效对比度和实际对比度的比值有效对比度是细节特征和背景的显示对比度实际对比

。;

度是细节和背景的真实对比度

。

投影

3.1.11projection

材料线性衰减系数分布函数沿着射线方向的线积分

。

平板探测器

3.1.12fiatpaneldetector

射线通过转换屏转换为光电信号后由平板式二维图像探测器阵列接收并转

X(),

化为图像数据输出的一种射线探测器

X。

值

3.1.13CTCTnumber

用来反映图像上每个像素区域代表的射线衰减的平均数值

CTX。

计量单位

3.2

比释动能率单位的名称戈瑞每秒符号

3.2.1:[];:Gy/s。

空间分辨力单位的名称线对每毫米符号

3.2.2:;:Lp/mm。

4概述

工业能在对检测物体无损条件下以二维断层图像或三维立体图像的形式清

CT,,

晰准确直观地展示被检测物体内部的结构组成材质及缺损状况工业技术

、、、、。CT

涉及了核物理学微电子学光电子技术仪器仪表精密机械与控制计算机图像处

、、、、、

理与模式识别等多学科领域

。

5计量特性

空间分辨力

5.1

空间分辨力应优于

2.0Lp/mm。

密度分辨力

5.2

密度分辨力应优于

0.8%。

定位光标误差

5.3

定位光标误差应不超过

±0.5mm。

空气比释动能率

5.4

输出射线束轴上距焦点处的空气比释动能率

300mm。

辐照泄漏

5.5

辐射泄漏率额定条件下离机柜壁的处测量应符合表要求

:,1m,1。

2

JJF2043—2023

表1辐射泄漏要求

管电压漏射线空气比释动能率

/kVmGy/h

<150<1

150~200<2.5

>200<5

注:以上所有指标不适用于合格性判别,仅提供参考。

6校准条件

环境条件

6.1

应满足工业装置的常规使用条件

6.1.1CT。

应满足电离室剂量计正常使用的环境条件温度为相对湿度为

6.1.2,10℃~40℃,

30%~75%。

测量标准及其他设备

6.2

工作级电离室剂量计其测量范围为校准因子扩展不确

6.2.1:(0.01~10)Gy/min,

定度不大于k

5.0%(=2);

辐射防护用辐射剂量率仪在有效量程内的相对固有误差不应超过

6.2.2X:±20%;

空间分辨力体模其有效线对至少对应满足

6.2.3:(1.6,1.8,2.0,2.2,2.6,3.0,

含三种材料

3.4,3.8)Lp/mm();

密度分辨力体模高度在以上凹槽直径不小于

6.2.4:15mm,20mm。

定位光标误差体模圆柱形材质高度在以上插件位置误

6.2.5:(PMMA),15mm,

差不大于

0.5mm。

温度计测量范围为分度值不大于最大允许误差为

6.2.6:(0~50)℃,0.5℃,

±0.5℃;

气压计测量范围为分度值不大于最大允许误差为

6.2.7:(86~106)kPa,100Pa,

±2.5hPa。

7校准项目与校准方法

空间分辨力

7.1

采用圆孔测试卡法或调制解调函数方法

。

采用圆孔测试卡法测试时应使圆孔型测试卡对射线的衰减条件与实际检测试

7.1.2,

件接近必要时要采用射线衰减补偿

,。

选择常规的扫描条件切片位置应选在孔深的中部区域根据圆孔型测试卡的

7.1.3。。

图像按公式计算空间分辨力用孔径代替线条宽度

CT,(1)。。

空间分辨力的计算

7.1.4

按公式计算系统的空间分辨力R

(1):

R=×D

(1/2)1/min(1)

3

JJF2043—2023

式中

:

R空间分辨力

———,Lp/mm;

D在图像上能够分辨的最小孔径在的调制度下分辨

min———CT(10%),mm。

概述

7.1.5

通过圆盘标准试件见附录扫描图像得到圆盘边缘数据轮廓变化获

(A)CTCT,

得边缘响应函数对求导得到点扩展函数通过对的傅里叶

(ERF);ERF(PSF);PSF

变换计算最终导出调制传递函数由获得装置在不同调制度下的空间分

(MTF);MTF

辨力

。

的生成

7.1.6ERF

对圆盘扫描获得圆盘图像计算出圆盘图像的质心位置以质心位置为圆

CT;CT;

心在圆盘图像上选择一圆环区域使圆盘的边缘图像包含在该圆环区域中计算出圆

,,;

环区域内所有像素点到质心的距离

。

将圆环区域内像素按一定的距离单位归组距离单位的大小根据图像矩形尺寸加以

,

选择同一个距离单位范围内像素为一组

。。

将圆环区域内每个组的像素点分别取平均像素值得到组别与平均像素值的对应关

,

系建立距离和平均像素值之间关系表从距圆心最近的端数据开始按照表中推

。。1,2

荐的拟合点数奇数依次选取相应的点数组合第个组合中的第个点应是第

(),。211

个组合中的第个点以此类推可得到一组合系列例如对于像素矩阵尺寸为的情

2,。512

况选取每个组合中包含个点即个距离和平均像素值关系第个点为中

,21,(21),11

间点对每个组合中点的平均像素值进行最小二乘法立方拟合用拟合计算得到的中间

。,

点像素值替代原中间点的像素值以此重复操作计算出全部拟合后的像素值得到拟

,,,

合像素值和距离的关系删除开始端和结束端的多余部分根据距离和拟合像素值的关

。,

系得到或曲线

ERF(ERF)。

表2推荐适用的各项参数单位像素

:

图像矩阵尺寸圆盘图像方块最大尺寸像素距离单位拟合点数

256235120.10011

512470240.05021

1024940480.02541

的生成

7.1.7PSF

对于生成的结果重新进行与上面相似的分段拟合对在此过程中每一次拟合

ERF,

得到的多项式求导计算中间点在每个导数解析式对应的值得出距离和导数值关系的

,,

函数

。

解得此函数的最大值用最大值对此函数进行标准化处理得到或曲

,PSF(PSF

线

)。

的生成

7.1.8MTF

计算的傅里叶变换图像矩阵的截止频率定义为线对像素傅里叶变换

PSF。0.5/,

后的最高频率应不低于图像截止频率的倍由采样定理得到对的采样间隔不大

4。PSF

4

JJF2043—2023

于像素为获得光滑的曲线频率域内采样间隔应小于亦

0.25。MTF,0.01Lp/pixel(

即对于的采样范围应大于像素计算傅里叶变换的振幅对振幅随频率的变

PSF100)。。

化曲线在零频率处进行标准化处理得到或曲线

,MTF(MTF)。

测试结果

7.1.9

由曲线直接读出工业装置在不同调制度下的空间分辨力指标

MTFCT。

密度分辨力

7.2

使空气间隙试块对射线的衰减条件与实际检测试件接近必要时要采用射线衰

7.2.1,

减补偿选择常规的扫描条件扫描时应使凹槽包含在切片厚度范围之内且处于切

。。,,

片厚度的中心

。

密度分辨力的测量

7.2.2

客观评价在图像上按照相同或接近的分布直径选择相同大小的圆形

a):CT,,

测试范围如直径范围分别测试有凹槽部位和没凹槽部位的值测试范

(20mm),CT(

围内像素的平均值没有凹槽部位的值的测试不能少于个部位求出没有凹槽

)。CT5。

部位测试部位点的平均值和标准偏差值若测试有凹槽部位的值与凹槽的高度

CT。CT

变化呈近似线性且与没有凹槽部位的平均值的差绝对值大于没有凹槽部位

,CT(),

值的倍标准差值则认为此凹槽和基体密度差可分辨最小分辨的密度差代表了

CT3,。

密度分辨能力

。

主观评价调节图像参数以分辨不同高度凹槽可判断为不同灰阶的认为

b):,,,

此凹槽和基体密度差可分辨

。

密度分辨力的计算

7.2.3

密度分辨力按公式计算

(2):

h

C=×

t100%(2)

式中

:

C密度分辨力

———;

h能分辨的凹槽深度值

———,mm;

t切片厚度值

———,mm。

定位光标误差

7.3

采用均质材料制成圆柱形定位光标误差体模材质表面应有清晰易

7.3.1(PMMA),

见的定位标记内部嵌有与均质环境成高对比的特定形状的物体此物体形状和位置与

,,

定位光标误差体模的定位标记具有严格空间几何关系

。

定位光标误差体模放置在检测台上使定位光标误差体模圆柱轴线垂直于扫描

7.3.2,

平面并处于扫描视野中心位置定位光标误差体模的定位标记和定位光标重合采用常

,。

规的扫描条件进行扫描在图像中测量标准试件在扫描层中所处准确位置利用表

。CT。

面的定位标记测出定位光标对实际扫描层面位置的误差

。

空气比释动能率

7.4

将剂量计电离室的有效测量点置于工业装置主射线束中心并与射线束轴

7.4.1CT,

垂直距有效焦点

,300mm。

5

JJF2043—2023

将工业装置的管电压管电流调至常规使用条件

7.4.2CT、。

在上述条件下连续测量次取平均值按公式计算出相应的空气比释动

7.4.3,5,(3)

能率̇K

。

̇

K=MNkKTp

··(3)

式中

:

M剂量计读数平均值

———,Gy/min;

Nk剂量计的校准因子

———;

KTp空气密度修正因子计算公式如下

———,:

+T

KTp=273.15101.3

·p(4)

293.15

式中

:

T校准时温度

———,℃;

p校准时气压

———,kPa。

重复性

7.4.4

测量步骤同上每次开机测量一次得到个数据连续测量不少于次按公式

,,1,6,

计算相对标准偏差V表示其重复性

(5),。

n

Mi-M2

i=()

V=1∑1×

Mn-100%(5)

1

辐射泄漏

7.5

工业装置以标称管电压运行使用防护水平剂量仪在机柜壁外任意一点测

CT,1m

量剂量率在屏蔽厂房中使用的大型工业装置不需测此项

。CT。

8校准结果

校准结果应在校准证书或校准报告上反映校准证书或报告至少包括以下信息

。:

标题校准证书

a),“”;

实验室名称和地址

b);

进行校准的地点如果与实验室的地址不同

c)();

证书的唯一性标识如编号每页及总页数的标识

d)(),;

客户的名称和地址

e);

被校对象的描述和明确标识

f);

进行校准的日期如果与校准结果的有效性和应用有关时应说明被校对象的

g),,

接收日期

;

如果与校准结果的有效性和应用有关时应对被校样品的抽样程序进行说明

h),;

校准所依据的技术规范的标识包括名称和代号

i),;

本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明

j);

校准环境的描述

k);

校准结果及其测量不确定度的说明

l);

6

JJF2043—2023

对校准规范的偏离的说明

m);

校准证书及校准报告签发人的签名职务或等效标识

n)、;

校准结果仅对被校对象有效的声明

o);

未经实验室书面批准不得部分复制证书的声明

p),。

9复校时间间隔

建议最长复校时间间隔不超过年复校时间间隔的长短是由仪器的使用情况使

1,、

用者仪器本身质量等诸因素所决定送校单位可根据实际使用情况决定复校时间

、,

间隔

。

7

JJF2043—2023

附录A

圆孔型测试卡法测试空间分辨力

概述

A.1

用圆孔型测试卡测试空间分辨力圆孔型测试卡的制作也可以根据供需双方协商

。

决定

。

圆孔型测试卡基本结构

A.2

圆孔型测试卡是在高密度的圆柱形基体钢例如铝如塑

A.2.1[(Q235)、(3003),

料如等上加工一系列直径不同的圆形孔其加工误差应小于孔

(PMMA)],,1%,

成行状排列其基本结构如图所示

。A.1。

圆孔型测试卡的直径可以根据具体情况设计厚度H一般为左右

A.2.2。20mm。

图圆孔型测试卡结构图

A.1

8

JJF2043—2023

附录B

空气间隙法测试密度分辨力

概述

B.1

用空气间隙试块测试密度分辨力测试卡的制作可以根据供需双方协商确定

。。

空气间隙试块

B.2

空气间隙试块是在均质刚性基体材料一般为钢例如铝如

B.2.1[(Q235)、(3003)、

聚丙烯中人工制造一定直径和高度的空气间隙使得切片厚度内的局部平均密度发生

],

变化从而测试密度分辨力其基本结构如图所示

,。B.1。

基体是由两个高密度圆柱体组成高度在以上凹槽直径ϕ不小于

B.2.2,15mm。

圆柱体直径可根据实际情况规定一般不小于ϕ

20mm,,3。

凹槽深度h根据切片厚度t和实际情况确定

B.2.3。

图空气间隙试块剖面图

B.1

9

JJF2043—2023

附录C

工业用X射线CT装置校准记录格式

委托单位证书编号

::

制造厂校准日期

::

型号规格校准地点

::

编号相对湿度

::

气压流水号

::

技术依据温度

::

空气比释动能率

1.:

管电压管电流

/kV:/mA:

校准因子

:

KTp修正因子

:

空气比释动能率

:cGy/min

测量次数平均

12345

剂量

剂量的重复性

:

测量次数

123456

剂量

空间分辨力DR

2.:min=mm=Lp/mm

h

密度分辨力htC

3.:=mm=mm=t×100%=

定位光标准确度

4.:

不确定度评定

5.:

10

JJF2043—2023

附录D

工业用X射线CT装置校准证书(内页)内容

空气比释动能率

1.:cGy/min

空间分辨力

2.:Lp/mm

密度分辨力

3.:

定位光标准确度

4.:

以下空白

11

JJF2043—2023

附录E

工业用X射线CT装置校准不确定度评定示例

校准方法

E.1

环境条件

E.1.1:

温度相对湿度

:22.5℃;:62%。

标准装置

E.1.2

剂量仪电离室

DOSE1、0.6cc。

被测对象

E.1.3

HPX225-11。

测量方法

E.1.4

电离室在空气中直接测量电离室轴线与射线束垂直并位于照射野中心电离室中

,,

心距焦点

600mm。

测量模型

E.2

̇̇

D=DkkkNkTp

0123(E.1)

式中

:

̇D空气比释动能率实际值

———;

̇D空气比释动能率实测值

0———;

k测量重复性修正因子

1———;

k电离室定位偏差修正因子

2———;

k辐射场差异修正因子

3———;

N剂量仪校准因子

———;

kTp温度气压修正因子

———、。

标准不确定度的来源及评定

E.3

标准装置测量重复性引入的不确定度uk

E.3.1rel(1):

测得数据如下单位为

(cGy/min):6.2,6.1,6.2,6.0,6.3,6.1。

平均值k=nki=

:1(1/)∑16.15(E.2)

n

kik2

1-1

i=()

以标准偏差表示重复性sk=1∑1=

:(1)knn-0.017(E.3)