提高X射线实时成像检测灵敏度和清晰度的方法

　　X射线实时成像检测技术经过十多年的发展,已日臻成熟并广泛应用于航天、航空和机械等行业。该技术基于计算机图像处理技术,实现图像检测的数字化和实时化,它具有检测速度快、图像清晰和成本低廉等优点,在检测灵敏度方面,与传统的X射线照相法几乎相当,因而在一些场合可替代它。

　　通过多年的试验和实际应用,笔者总结了提高X射线实时成像检测系统灵敏度和清晰度的一些有效方法,应用后可使灵敏度提高2%~3%。

　　1　X射线实时成像系统对检测灵敏度的影响

　　选用低碳钢焊接件和铝合金焊接件作为检测试样和飞利浦MCN3232320 kV X射线实时成像系统,系统由金属陶瓷X射线管(带铍窗,双焦点1.2 mm/4.0 mm,法兰盘连接)、运动工作台、图像增强器、摄像系统、±160 kV高压发生器、冷却系统、电源系统、控制台、监视器、计算机及打印机等组成。

　　1.1　X射线机焦点的影响

　　X射线实时成像系统所用X射线管以微小焦点为主。系统的固有不清晰度和X射线管焦点是已知条件,系统的不清晰度与固有不清晰度和X射线管焦点尺寸成正比,因而,减小焦点尺寸可提高系统清晰度,改善图像质量;另一方面,减小焦点尺寸能检出更小缺陷,有利于提高检测可靠性。用MCN3232320 kV金属陶瓷X射线管小焦点(1.2 mm×1.2 mm)的最佳灵敏度可达1.5%,而且随着板厚的增加,其焦点的影响更为显著。

　　但是,X射线管焦点尺寸d不可能无限制减小。减小了焦点尺寸,一方面意味着X射线强度减小,会使检测图像的亮度和对比度下降,不利于图像的观察;另一方面,微小焦点发热量大,如果冷却不好,焦点很容易烧坏。目前,国内外能够提供小焦点的有160 kV恒压金属陶瓷管,d≤0.4 mm×0.4 mm,225 kV的d≤0.8 mm×0.8 mm;320 kV的d≤1.2 mm×1. 2 mm; 450 kV的d≤1. 8 mm×1.8 mm。高管电压和更微小焦点的X射线探伤机在不久的将来会很快投入实际应用。

　　1.2　检测规范的选择

　　X射线实时成像检测的主要参数是管电压U和管电流I。笔者对低碳钢焊接件做了系列规范试验,焊缝的厚度T=12 mm,焦距F=300 mm。

　　图1和2分别为管电压和管电流对灵敏度S的影响情况,可见,其主要影响参数是管电压,其过低和过高均影响系统的灵敏度;管电流对灵敏度的影响不显著,通常选用3~5 mA管电流较合适。

　　1.3　焦距F的选择

　　X射线机焦距F由X射线管到被检工件距离L ₁、工件厚度T和被检工件到图像增强器距离L ₂三部分组成,即F=L ₁+T+L ₂。焦距对图像几何清晰度U _g和灵敏度起着重要的影响作用,随着焦距增大,射线的散射面积加大,促使图像清晰度和灵敏度下降,其关系式如下