X射线源透射式工业计算机断层扫描成像技术在复合材料工件检测中的散射修正

　　在X射线源透射式工业计算机断层扫描成像技术(X-TICT)中,X射线在穿过物质时,与物质发生相互作用,产生各种散射光子,而未经作用的透射光子为有用信息,各种散射光子也可穿过物质进入探头形成伪影,即使使用甄别器也难以消除,因此必须进行散射修正。

　　笔者利用X射线透射物质时光子散射的Compton散射强度方程,建立了X-TICT在复合材料工件检测中的散射修正模型及其修正方法,为有效去除复合材料工件检测中X光子散射问题造成的图像伪影提供有益的帮助。

　　1　散射修正模型

　　由于电磁相互作用的耦合系数α=1/137,电子光子的二次散射截面为其一次散射截面的10^-4倍^[1],因此只考虑一次散射。在TICT中要获得M×N阵列的断面图像则应有M个等效探头,如令工件自转,需要用轴角编码器将圆周等分成N个分度。

　　如图1所示,假定X射线源为理想单色、零聚焦点源,在t~t+dt时间内工件处于第l个分度,l=1,2,…,N,从点放射源O发出X光子,沿r射入工件,在S(r,)处发生Compton散射,如前述,不考虑本底和多次散射,在工件的有效作用散射体积内,沿散射角θ方向产生的散射光子到达探测器的强度I(θ),由Compton散射强度方程表示为^[2,3]:

　　式中　I^₀———辐射源强度(光子数);

　　r———点源到散射点S(r,)的距离;

　　ne———散射体积元dv内平均电子密度;

　　P(E,θ)———入射光子被散射到立体角dΩ内的每个电子的微分截面,即Klein2Nishina微分散射截面^[4,5];

　　μ^₀———待测样品对入射光子的线性衰减系数;

　　d^₀———入射光子在工件中通过的路径;

　　μ^₁———待测样品对散射光子的线性衰减系数;

　　d^₁———散射光子在工件中通过的路径;

　　dΩ^_D———探测器对有效控制体积所张的立体角;

　　dv———被测样品的有效作用体积;

　　η———探测效率。目前所用探测器的探测效率很高,而且有一定的频谱响应宽度,可认为其为常数;

　　r^₀———经典电子半径;

　　r_⁰=2.818×10^-13cm;

　　E^₀———入射光子的能量;

　　mc²———电子静止质量;