楊 明，林德峰，王 冬，薛 冰

(中國人民解放軍96630部隊， 北京 102206)

增感屏在9 MeV X射線CR檢測中的應用

楊 明，林德峰，王 冬，薛 冰

(中國人民解放軍96630部隊， 北京 102206)

介紹了計算機射線照相技術(CR)和增感屏技術的原理。采用9 MeV直線加速器X射線源、iCR3600+系統(tǒng)和CR UR-1型IP板等，試驗了透照不同厚度鋼板時，增感屏對IP板成像的增感效果。得到了透照不同厚度鋼板時靈敏度最高的增感屏厚度，以為工程應用提供參考。

CR系統(tǒng)；IP板；X射線照相；增感屏

1 CR技術

1.1 概述

CR技術是數(shù)字射線檢測技術中一種較新的非膠片射線照相檢測技術，是由IP板(Imaging Panel)取代膠片成為感光介質接收X射線并形成影像，再由IP板圖像掃描器將其影像轉換為電信號，并進行數(shù)字化圖像處理的成像技術。

CR系統(tǒng)是由射線源、IP板、相應的掃描器或讀取器和軟件等構成的一個整體。其工作流程是：工件經(jīng)X射線透照后，將信息記錄在IP板上，經(jīng)相應的掃描器或讀取器讀取后，再由計算機生成數(shù)字化圖像，見圖1[1-2]。

圖1 CR圖像掃描讀出基本過程

1.2 IP板

IP板是X射線影像的接受體，準確地說是一個影像信息采集與信息形成的轉換部件。IP板由保護層、熒光層、支持層和背襯層組成[3]，結構示意如圖2所示，其具有保留潛在圖像信息的能力。CR檢測時，透過工件的X射線，在IP板表面產(chǎn)生沿二維分布的、與該點接受的X射線劑量成正比的俘獲電子和空穴，X射線影像就以電子空穴分布的潛像形式存儲起來；再用聚焦的激光光束對IP板表面作x-y行禎掃描，在激光束的激勵下，俘獲態(tài)電子和空穴將被釋放出來，產(chǎn)生與該點的電子空穴密度成正比的熒光；熒光被逐點接收后，轉變?yōu)橛袝r序的電信號，再經(jīng)放大和模/數(shù)變換轉變?yōu)閿?shù)字信號進入計算機作數(shù)字圖像處理，最后在熒光屏上顯示出X射線透射圖像。

圖2 IP板結構示意

1.3 IP板圖像掃描器 IP板貯存的圖像需要采用特殊的掃描器讀出。IP板掃描讀出器掃描IP板的基本過程如圖1所示。IP板圖像的掃描讀出是采用一定尺寸的激光束，按照程序設定的方式掃描IP板，完成圖像讀出的。掃描激光束的尺寸按圖像質量要求選擇，經(jīng)常選擇100 μm或50 μm。在掃描時，激光激發(fā)IP板發(fā)射熒光，熒光經(jīng)光導收集送入光電倍增器，轉換成模擬電信號，再經(jīng)A/D轉換形成數(shù)字圖像文件。數(shù)字圖像文件貯存在計算機內(nèi)存中，成為初始圖像[3]。

2 增感屏

X射線照相底片的影像是由膠片乳劑層吸收射線產(chǎn)生光化學作用形成的。射線穿透能力極強，即使采用較厚的乳劑層和雙面乳劑結構，也僅有1%左右的射線被膠片吸收，而其余99%的射線穿透膠片不能產(chǎn)生光化學反應，曝光效率很低。

2.1 增感效果

X射線照射金屬可以發(fā)射電子，照射某些熒光物質可以發(fā)射熒光，電子和熒光都具有使膠片感光的作用。增感屏就是將金屬箔或涂布熒光物質的薄板制成的屏。將增感屏與膠片緊貼在一起進行射線照相，利用增感屏在射線照射時發(fā)射的電子或熒光，對膠片產(chǎn)生附加的感光作用，增加影像采集器的感光量，達到縮短曝光時間、提高工作效率的目的。

2.2 抑制散射線 在工程實踐中，X射線穿透工件時，由于光電效應、康普頓散射、電子對效應等原因，不可避免地會產(chǎn)生相對低能的散射線。増感屏一般由密度大的金屬元素構成，如鉛、銅等，其原子序數(shù)也較高，易吸收低能的散射線，減少了雜亂影像，提高了影像靈敏度。

隨著工件厚度的變化，X射線穿透工件后形成的散射線的能量和強度曲線也在變化，因此増感屏的厚度也應該做相應調(diào)整。此次試驗旨在找出透照幾種特定厚度工件時増感屏與靈敏度之間的關系，以為工程應用提供參考。

3 試驗參數(shù)和過程

3.1 試驗參數(shù) 試驗中加速器參數(shù)為：焦點2 mm，能量9 MeV，距射線束流中心±7.5°劑量分布的不對稱性小于±5%，距射線束流中心±7.5°處的劑量率不低于射線束中心軸的55%。

iCR3600+系統(tǒng)掃描軟件為TigerView8，掃描參數(shù)設置為：對比度為2，感測器像素為485 PPI，最大寬度為404 mm，激光功率為26 W，掃描線對為10 lp·mm-1。

感光介質為CR UR-1型IP板，尺寸為430 mm×350 mm，感光顆粒大小約為50 μm。

增感屏為鉛制，厚度為0.5～2.0 mm，間隔0.1 mm，焦距為1.83 m。

3.2 試驗過程

使用9 MeV加速器透照厚度為85,150,250,300 mm的鋼板時，更換増感屏，每相鄰的四種厚度的増感屏放置在一個暗盒中成為一組，共透照16組。由于暗盒內(nèi)空間有限，部分試驗中后增感屏厚度約為前增感屏厚度的0.5倍。

4 試驗結果

4.1 透照85 mm厚的鋼板的增感效果

如表1所示，透照85 mm厚的鋼板，鉛增感屏厚度前屏為2.0 mm、后屏為0.9 mm時，靈敏度達到最高，即8號絲可見,且9號絲可見5 cm。

表1 透照85 mm厚的鋼板的增感效果

4.2 透照150 mm厚的鋼板的增感效果 如表2所示，透照150 mm厚的鋼板，鉛增感屏前后屏均為1.7 mm時，靈敏度達到最高，即7號絲可見。

表2 透照150 mm厚的鋼板的增感效果

4.3 透照250 mm厚的鋼板的增感效果 如表3所示，透照250 mm厚的鋼板，鉛增感屏前后屏厚度為0.9 mm時，靈敏度達到最高，即7號絲可見。

表3 透照250 mm厚的鋼板的增感效果

4.4 透照300 mm厚的鋼板的增感效果 如表4所示，透照300 mm厚的鋼板，鉛增感屏厚度前屏為1.5 mm、后屏為0.8 mm和前后屏均為1.8 mm時，靈敏度達到最高，即6號絲可見。

表4 透照300 mm厚的鋼板的增感效果

4.5 結果分析

由表1～表4可看出：

(1) 經(jīng)過試驗，找到了CR系統(tǒng)檢測不同厚度鋼板的增感效果，均達到了GJB 1187A-2001《射線檢驗》的B級要求。

(2) 隨著透照工件厚度的增加，線型像質計靈敏度達到最高時，増感屏的厚度也在隨之變化，總體呈現(xiàn)先增加、再減小和最后再增大的過程，如圖3所示。

圖3 工件厚度與増感屏厚度的關系曲線

5 結論

(1) 透照85 mm厚的鋼板，鉛增感屏厚度前屏為1.5 mm、后屏為0.9 mm時，靈敏度達到最高；透照150 mm厚的鋼板時，鉛增感屏前后屏均為1.7 mm時，靈敏度達到最高。透照這兩種厚度工件時，所需増感屏厚度相差不大，可能的原因是9 MeV X射線在透照低厚度工件時相差不大；透照這兩種厚度工件，靈敏度達到最高時所需増感屏的厚度較大，原因可能是9 MeV X射線透照低厚度工件時，形成的散射線較多，故需要相對較厚的増感屏來屏蔽散射線，從而得到較好的圖像效果和較高的靈敏度。

(2) 透照250 mm厚的鋼板，鉛增感屏前后屏厚度為0.9 mm時，靈敏度達到最高。形成此現(xiàn)象的原因可能是9 MeV X射線透照此厚度工件時形成的散射線較少，因此不需要較厚的増感屏來屏蔽散射線，同時穿透工件后的一次射線較多，也不需要增強增感效果來提高靈敏度。

(3) 透照300 mm鋼板，鉛增感屏厚度前屏為1.5 mm、后屏為0.8 mm和前后屏均為1.8 mm時，靈敏度達到最高。形成此現(xiàn)象的原因可能是9 MeV X射線透照此厚度工件后，強度降低較多，而需要較厚的増感屏來增加一次穿透射線的增感效果，以使靈敏度得到提高。

[1] 鄭世才. CR技術介紹[J]. 無損探傷, 2008, 32(5): 1-10.

[2] 馬海全，李蓓，何有都，等.CR技術與膠片射線照相技術檢測能力的對比[J].無損檢測，2015，37(12):38-45.

[3] 楊明，王東，蘇志軍，等.計算機射線照相系統(tǒng)與工業(yè)膠片在9 MeV X射線照相中的性能對比[J].無損檢測，2015，37(9)：42-45.

Application of Intensifying Screen in 9 MeV X-ray CR Detection

YANG Ming, LIN Defeng, WANG Dong, XUE Bing

(No.96630 Army of PLA, Beijing 102206, China)

This paper introduces the principle of the computer radiography technology and intensifying screen. Using 9 MeV X-ray accelerator system, iCR3600+ and CR UR-1 IP board, etc., the transillumination of steel plate with different thicknesses shows the imaging sensitization effect of the intensifying screen to IP board. Corresponding thicknesses of intensifying screen resulting in the highest sensitivity for steel plate of various thicknesses were obtained, which might provide useful reference for engineering applications.

CR system; image plate; X-ray radiography; intensifying screen

2016-09-21

楊 明(1980-)，男，本科，工程師，主要從事射線檢測工作

楊 明，ym751170@163.com

10.11973/wsjc201706007

TG115.28

A

1000-6656(2017)06-0033-03