高動(dòng)態(tài)范圍X射線成像檢測(cè)方法.pdf

《高動(dòng)態(tài)范圍X射線成像檢測(cè)方法.pdf》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。

1、第34卷，第4期光譜學(xué)與光譜分析Vo1．34，No．4，ppl104—110820l4年4月SpectroscopyandSpectralAnalysisApril，2014高動(dòng)態(tài)范圍x射線成像檢測(cè)方法劉賓，王黎明，蘇新彥中北大學(xué)電子測(cè)試技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西太原030051摘要傳統(tǒng)X射線數(shù)字成像方法通常固定x光機(jī)參數(shù)，但是受工件結(jié)構(gòu)及材料衰減系數(shù)和光電器件物理動(dòng)態(tài)范圍的制約，當(dāng)同一場(chǎng)景中透射x射線通量的最大值和最小值超出成像器件動(dòng)態(tài)范圍時(shí)，會(huì)出現(xiàn)通黽大的區(qū)域高于成像器件的電荷容納能力而達(dá)到飽和狀態(tài)，當(dāng)通量低的區(qū)域產(chǎn)生的光電荷低于設(shè)備熱噪盧水平

2、時(shí)，該區(qū)域信息將淹沒(méi)在噪聲中而無(wú)法正常成像。為有效解決傳統(tǒng)x射線數(shù)字成像技術(shù)在獲取寬動(dòng)態(tài)范圍透射X光通量?jī)?nèi)容時(shí)的局限性，提出一種管電壓遞變高動(dòng)態(tài)成像方法。首先分析了光電探測(cè)器電荷容量對(duì)有效透照厚度范圍的影響；結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)樣塊試驗(yàn)及相關(guān)數(shù)據(jù)分析，得到任意厚度特定材質(zhì)試塊達(dá)到最佳靈敏度時(shí)對(duì)應(yīng)的透照X光管電壓范圍的關(guān)系函數(shù)，在此基礎(chǔ)l卜提出管電壓遞變控制策略和有效子圖提取方法。最終對(duì)O～20ITlrn厚度范圍丁件進(jìn)行管電壓遞變高動(dòng)態(tài)成像，結(jié)果表明：管電壓遞變高動(dòng)態(tài)成像能夠有效地實(shí)現(xiàn)透照厚度差異大的工件的高動(dòng)態(tài)范圍成像，最終融合結(jié)果能夠保留較寬范圍厚度的細(xì)節(jié)

3、信息。關(guān)鍵詞X射線；衰減系數(shù)；通量；管電壓；高動(dòng)態(tài)范圍中圖分類號(hào)：0657．3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOI：10．3964／j．issn．1000—0593(2014)04—1104—05法，區(qū)別于數(shù)字x射線檢測(cè)的傳統(tǒng)應(yīng)用，在檢測(cè)過(guò)程中依次引言增加X(jué)光機(jī)管電壓，從而獲取一組x射線圖像序列，序列巾任意一幅子圖中包含一定透照厚度范圍內(nèi)的有效信息，通過(guò)數(shù)字x射線成像技術(shù)是一種工件內(nèi)部結(jié)構(gòu)狀態(tài)、密度及對(duì)子圖中有效信息提取和融合，最終獲得具有完整信息的高分布的常規(guī)無(wú)損檢測(cè)方法。當(dāng)x光穿過(guò)待檢測(cè)工件時(shí)，由于動(dòng)態(tài)范圍X射線圖像。工件材料及結(jié)構(gòu)對(duì)x光子的衰減作用，出射x

4、光強(qiáng)度分布將攜帶T件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及材料信息。工件對(duì)x光的衰減規(guī)律1X射線有效檢測(cè)厚度的分析符合比爾衰減定律，表明材料成分和射線穿過(guò)的有效長(zhǎng)度決定了出射X光強(qiáng)度。傳統(tǒng)的x射線檢測(cè)方法在透射過(guò)程中X射線在穿透物體過(guò)程中會(huì)與物質(zhì)發(fā)生相作用，L大J吸保持同定的X光機(jī)參數(shù)，對(duì)于結(jié)構(gòu)、材料復(fù)雜的1二件，透照收和散射使其強(qiáng)度減弱，強(qiáng)度衰減程度取決于物質(zhì)的衰減系方ru】的有效透照厚度差異非常大，而固定的X光機(jī)參數(shù)會(huì)導(dǎo)數(shù)和射線在物質(zhì)中的穿越厚度。單能假設(shè)條件下，若x光機(jī)致有效透照厚度較小區(qū)域的出射光強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于有效透照厚出射光強(qiáng)度為．，o，忽略空氣中的損耗，透過(guò)物體

5、后由于物質(zhì)度較大的區(qū)域，受光電成像器件對(duì)光電子的存貯能力和動(dòng)態(tài)衰減系數(shù)和穿越厚度的差異造成透射X光強(qiáng)度出現(xiàn)最大-，w范圍的限制，得到的數(shù)字X射線圖像中會(huì)出現(xiàn)局部區(qū)域過(guò)度和最小值‘，．．，則有曝光，而另外的局部區(qū)域無(wú)信息。目前，人們通常采用厚度、-，H—J0eHH(1)密度補(bǔ)償套，準(zhǔn)直局部透照，大存貯容量、高動(dòng)態(tài)范圍的光J【_一J0elqdl(2)電成像器件來(lái)解決透射光強(qiáng)度差異較大的問(wèn)題l1]，但上述透射X光強(qiáng)度的最大與最小值問(wèn)的比值為方法存在增加透射劑量、缺乏圖像的完整可視效果、增加設(shè)JH／Jl_一e‘HHldl(3)備成本等問(wèn)題。其中w，bed

6、n和d。．分別為透射x光強(qiáng)度取最大和最小值為此，本作提出一種高動(dòng)態(tài)范圍x射線成像檢測(cè)方時(shí)對(duì)應(yīng)的物質(zhì)的衰減系數(shù)和穿越厚度，nd

7、高等學(xué)校優(yōu)秀創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)支持計(jì)劃資助作者簡(jiǎn)介：劉賓，1979年生，中北大學(xué)電子測(cè)試技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)講師e-mail：liubinnuc@126．COrrl1106光譜學(xué)與光譜分析第34卷和ui+)必須保證對(duì)應(yīng)厚度區(qū)域D～D?均能夠達(dá)到最佳透3管電壓調(diào)整方法照靈敏度。假設(shè)試件厚度變化范圍為cIm～D?，將D?～Dn分為n個(gè)具有微差厚度的區(qū)間，可以得到區(qū)間內(nèi)的厚度由x射線透照檢測(cè)原理可知，增加X(jué)光機(jī)管電壓，出射n—n差異為△D：—，調(diào)整的取值可以有效控制區(qū)間x射線對(duì)工件的有效透照厚度增加，但是散射也隨之加劇，，￡影響圖像的透照靈敏度。針對(duì)有效透照厚度變化

8、較大工件，內(nèi)的厚度差值，當(dāng)”取值較大情況下，可以認(rèn)為單個(gè)區(qū)間內(nèi)要想通過(guò)遞變電壓的方法得到高動(dòng)態(tài)、高靈敏度的X射線圖厚度均勻。當(dāng)試件厚度的