B级IQI灵敏度的X-射线数字曝光曲线研究

　　0　引言

　　数字化射线检测技术从上世纪50年代开始在焊接行业应用,从CCD和增感屏到图像增强器的数字化系统,尽管检测效率大大提高,但是检测质量无法和胶片B级(表征射线检测灵敏度的一种指标,通常分为A,AB,B三级)相比严重制约着该技术的发展,更谈不上建立曝光曲线.随着成像器件的升级,非晶硅平板探测器以其高性能的材料组成和精湛的集成工艺逐渐成为目前的国际主流产品[1-2].基于此种探测器的数字技术不仅在检测质量上可以与胶片相媲美,而且检测效率是胶片的几十倍,可以实现焊接质量的在线检测.

　　数字化探测器和胶片是完全不同的,所以无法采用传统的曝光曲线,并且曝光参数错综复杂,因此建立基于平板探测器检测系统的数字曝光参数优化曲线是必须的,它不仅避免了盲目的尝试曝光参数,而且会极大促进数字化检测技术的工程应用.本文以IQI灵敏度作为曝光优化曲线的目标函数,优化IQI灵敏度的各制约参数,集各优化参数为一体,建立B级IQI灵敏度的曝光曲线.

　　1　优化目标函数IQI灵敏度

　　IQI灵敏度是描述一些规定形式的细节(像质指示器,透度计)在图像上被记录或显示的程度,它的值S反映了获取的射线图像质量,在一定程度上综合评定了成像三个基本因素对比度C、几何不清晰度Ug、噪声σ对图像质量的制约,即[3]

　　在射线检测中,通常用丝型透度计来测IQI灵敏度的值S,即以在射线图像上可识别的最细丝的直径Δd与被检测工件厚度d的百分比表示

　　2　IQI灵敏度制约参数

　　对比度、几何不清晰度和噪声是影响图像质量的三大要素,图像质量是它们共同影响的结果,通常用IQI灵敏度来表征.所以IQI灵敏度的制约参数来源于这三个要素.

　　2.1　对比度

　　对比度是指一定材料的试件,当射线穿过的厚度d变化Δd时,它的透射射线成像场强g(E)(E为射线光子能量)在其幅值上产生的变化Δg(E),表示为

　　C=Δg(E)/g(E).

　　根据射线指数衰减BEER定律,当射线穿过厚度为d的物体后,有

　　g0(E)为透照物体前射线场强,μ(E)为被检测物体的射线衰减系数,则对比度可表达为

　　C=Δg(E)/g(E)=-u(E)Δd.

　　在工业射线检测中,大都采用波长连续的宽能谱,它们与物体相互作用会产生二次散射线,导致对比度下降.所以在这种情况下散射不能忽略,散射通常用散射比n表示,考虑到散射的对比度表达为

　　显然除了被检测物体的Δd,射线衰减系数μ(E)和散射比n是制约对比度的参数.