数字射线检测系统平板探测器响应特性的研究

１ ＤＲ简 介
自动 １ ８ ５ 年伦 琴 发现 射线 后 ， 射 线 照相技术边 逐步 的运用 到了
无损检测中去 ，由于其可 靠性 较强 ，所 以应用愈加广泛 。射线 检测是 列 ，将其转换为 电信号并逐行取出转换为数字图像。 通过 ｘ射线等一 系列的射线 来根据射 线在 材料中的衰减规律和穿透力 从平板探测器本身来看 ， 其性 能参数 的评价主要从 三个方面进行： 来找到材料 内部存在 的缺陷 ，对材料的性能进行检 测。射 线检 测原理 空 间分 辨率 （ Ｓ ｐ ａ ｉ ｔ ａ ｌ Ｒ ｅ ｓ ｏ ｌ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ， Ｓ Ｒ ） 、 量子 检测 效率 （ Ｄｅ ｔ ｅ ｃ ｉ ｔ ｖ ｅ Ｑｕ ａ ｎ ｔ ｕ ｍ 和技术的基础便是射线 衰减规律 ，检测过程 中能够生成和 工件信息有 Ｅ ｉｃ ｆ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ ， Ｄ ＱＥ ） 和调制传递函数 （ Ｍｏ ｄ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｔ ｒ ｎｓ ａ ｆ ｅ ｒ Ｆ ｕ ｎ ｃ ｉ ｔ ｏ ｎ ， ＭＴ Ｆ ） 。 关的检测图像。在工程检测中 ， 射线检测是使用最久的无损检测手段 ， （ １ ）空 间分辨率 。图像可分辨 最小物体 直径是 由空 间分 辨率 决 在工业生产 的各个 方面 运用都非常广泛 。射线胶 片检测 是吧射线胶片 定 的，期测量 方法 在高对 比度特点 以及 噪声较 低的情况下 ，通过较 大 作为检测记录器进行记 录 ，也是应用最早 ，当前使 用范 围最广泛的一 电流 以及较低 电压来测量 。 种射线检测技术 。然而胶 片照相没法达到实 时成像 ， 并 且胶片照相对 （ ２ ） 奈奎斯特频率 。 奈奎斯特频率是通过像素尺寸来进行计 算的 ， 胶片质量 的要求较 高 ，这也导致了其成本较大 。并且胶 片存储需要严 其又 叫截止频率 ，代表 的是像素点 中心距离 。 格的温度 、湿度控 制 ， 对 环境要求很高 ，操作起来 很不 方便 ，不利于 （ ３ ）调制传递 函数 。在射线进入平板时 ，其会和平板 发生作 用 ， 方便管理 。 最近几年来 ， 计算机层析技术 、 Ｃ Ｃ Ｄ技术 、 线扫描成像技术 、 并进行 光电转换。在转换时 ，射线衰减 相关信 息会被调制到模拟 电压 平板探测器技术 发展速度较快 。这些技术都具备 实时成像、实时检测 上面 ，通过 计算机 读 出形 成 图像 灰度值 。在这 个过程 中 ，通过 ＭＴ Ｆ 以及实时评估 的优 点 ，并且数字 图像也能够在 网络 上被更多的人所看 来进行对 比度变化 的表示 。 到及采用 。射线数 字成像技术首先应用到 医学领 域中 ，早先发展速度 ＭＴ Ｆ函数 能够将 成像 系统的 图像细节 区分能 力反应 出来 。Ｍ Ｔ Ｆ 较慢 ，最近 几年 尤为迅速。在射线检测领域 中 ， 射 线数 字照相技术也 能够决定 通过探 测器 进行物 体探测 时 ，对 比度 的损失 ，其和 探测 器 逐步得到了应用 ，相关的研究也在不断增加 ，一些标准也在制定中 。 物理 结构 构成 有着 直接 关系 ，探 测器 不 同其 ＭＴ Ｆ也 会存 在很 大 不 Ｄ Ｒ成 像 系 统 主 要 由 ｘ 射 线 源 、 平 板 探 测 器 （ Ｆ ｌ ａ ｔ Ｐ ａ ｎ ｅ ｌ 同。 比如 函数一 帧空 间频 率分布 在 ０和截止 频率 的图像 ，这个 图像 Ｄ ｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ ， Ｆ Ｐ Ｄ ） 、工控计算 机等组成 。ｘ射线 源发出 ｘ射 线光子 ，穿透 的 ＭＴ Ｆ值在 １ 到 ０之 间变化 。其中 １ 表 示 的是 在 灰度 范 围 中对 比 工件 后被平板 探测器 接收并转换 为 电信 号 ，再 由 Ａ／ Ｄ转换 电路将其 度的 有效转 换 ，０表示 的则是 这个 对 比度 的转换截 止 ，也就 是这 个 转换成数字化信 息 ，将数字化信息传输 到计算中去 ，经过相关 的处理 细节无 法在 图像上 看到 。根据其 定义 ，空 间频率为 ０ 的成 像系统 ， 形成并显示数字 图像 。 Ｄ Ｒ 检测 系统于 近几年 逐渐应 用于 工业检测 中 ， 其 ＭＴＦ为 １ ， 若是 ＭＴＦ数值 出现下 降 ， 那 么则代表 空 间频 率的增 加 ， 随着 技术 的发 展 ，探测器性 能的不 断优 化 ，ＤＲ成像 系统的 图片 质量 而像 素 尺寸 又 决定 了极 限 空 间频率 。ＭＴ Ｆ能 够 将空 间分 辨率 和 对 接近胶片成像 ，缺 陷检 出率 比胶 片成像 系统高 出很多 。 比度 的关 系反 映 出来 。ＭＴ Ｆ数值 越 高 ，反映 出 的 图像信 息也 会 愈 Ｄ Ｒ检 测能够给 工业检测评 价以及疾病 诊断提供可 靠的依据 和准 加真 实。 确 的信息 。ＤＲ检测 技术研究 中 ，怎样获得 高质量 、失真 较低 的图像 Ｄ Ｒ平板探测器响应特性的研究具有 以下意义 ： 直 是其重点和南段 。现在 ＤＲ检测技术还 存在 很多 问题需要解 决。 （ １ ）重视检 测灵敏度 的提高 。通 过数字 图像处理 技术能够 处理 比如 空间分辨率较低 、元相应没有实现一 致等。进行 ＤＲ检测 时有下 Ｄ Ｒ图像 中的模糊、噪声等 一系列 的问题 ，更加容 易找到 噪声 中存在 面几 点关键技术 ：
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柬工誊良 术
电 子 技 术
数 字射线检测 系统平板探测器 响应特性 的研究
王 洪 良
（ 青 岛青 力锅炉辅机有 限公 司 ， 山东 胶州 ２ ６ ６ ３ ０ ０）
摘 要 ：数 字射 线检 测 （ Ｄ Ｒ）方法优点 明显 ，比如量子检测效率较 高、动态范围比较 大、成像速度较快等 。这种方法在工业和 医学无损检 测 中， 运用非常广泛 ，Ｄ Ｒ系统 主要 成像设备 是平板探测 器，由于受到制造工艺和散射等 因素 的限制，导致 了 Ｄ Ｒ系统 空间分辨率 比较 差，量子、结构 噪声的干扰会严重影响 图像质量 。所 以设 法改善图像质 量就变得尤为重要 。掌握平板探 测器的响应特 性可 以大大提 高影像质量 ，降低剂量 ，提 高检测效率 ，本文研究平板探测器对 ｘ 射 线的能量和强度 响应 特性，为数 字射 线检 测技 术提供指 导。 关键词 ： 数字射线检测；平板探测器；成像设备；响应特性
快速成像 ，成像 质量高、成像 区域均匀 ，动态 范围 ，空间分辨率和灵 敏度 高等优 点 ，被认为是 目前最有可 能取代传 统胶片成像 的成像技术
。
从而不 断提高 Ｄ Ｒ图像 的实际质量 ，提高其检测效率 。这便要求处理 图像 时 ， 设 法去除噪声 ，尽最大可 能得 到不失真 的原有图像的相关信
ＤＲ检测系统采 用平板探 测器作为 图像 采集设备 ，具 有成像快速
便捷 ，比传统 胶片拥有更 高的量子检测效率 （ Ｄ Ｑ Ｅ ） 等优 点。平板探 测 Ｄ Ｒ检测在 医学疾病诊断和工业检测评价领域发挥重大作用 ， 获取 器的数字成像 动态 范围宽 ，散射 损耗低 ，图像采集快捷高速 。 高质 量图像一直是 Ｄ Ｒ技术 的研究热点 。采用平板探 测器的 Ｄ Ｒ检测 平板探测器根据 能量转 换可 以分成直接或者 间接转换两 种方式。 系统 中， 平 板探测器响应特性的研究对 图像质 量的提 高具有重 要意 义。 直接转换 型的 Ｆ Ｐ Ｄ使用 的是光导体 材料 ，在 ｘ射线 曝光后转化 为 电
Ｄ Ｏ Ｉ： １ ０ ． １ ６ ６ ４ ０ ／ ｊ ． ｃ ｎ ｌ ｄ ． ３ ７ — １ ２ ２ ２ ／ ｔ ． ２ ０ １ ５ ． ２ ２ ． １ ３ ５
０ 引言
射 线 照 相 技 术 的 可 靠 性 较 强 ，现 在 已 经 在 各 个 领 域 的 无 息就变得尤为重要 。 损 检 测 中 广 泛 应 用。 数 字 平 板 直 接 成 像 （ Ｄ ｉ ｒ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ Ｄ ｉ ｇ ｉ ｔ ａ ｌ Ｐ ａ ｎ ｅ ｌ Ｒ ａ ｄ ｉ ｇ ｒ ａ ｐ ｈ ｙ ， Ｄ Ｒ ） ，是近几年发展起来 的 ｘ射线数字化成像技术 ，具有 ２ 平板探测器