无损检测之Ｘ射线检测实时成像技术分辨率

X射线实时成像检测技术作为一种新兴的无损检测技术，已进入工业产品检测的实际应用领域。与其他检测技术一样，X射线实时成像检测技术需要一套设备(硬件与软件)作为支撑，构成一个完整的检测系统，简称X射线实时成像系统。X射线实时成像系统使用X射线机或加速器等作为射线源，X射线透过后被检测物体后衰减，由射线接收/转换装置接收并转换成模拟信号或数字信号，利用半导体传感技术、计算机图像处理技术和信息处理技术，将检测图像直接显示在显示器屏幕上，应用计算机程序进行评定，然后将图像数据保存到储存介质上。X射线实时成像系统可用金属焊缝、金属或非金属器件的无损检测。

2 X射线实时成像系统的基本配置及影响因素

X射线实时成像系统主要由X射线机、X射线接收转换装置、数字图像处理单元、图像显示单元、图像储存单元及检测工装等组成。

2.1 X射线机

根据被检测工件的材质和厚度范围选择X射线机的能量范围，并应留有一定的的能量储备。对于要求连续检测的作业方式，宜选择直流恒压强制冷却X射线机。X射线管的焦点尺寸对检测图像质量有较大的影响，小焦点能够提高系统分辨率，因此，应尽可能选用小焦点X射线管。

目前探伤机厂能够提供的小焦点X射线探伤机是：160 kV恒压式X射线系统，焦点尺寸≤ 0.4mm×0.4mm;225 kV恒压式X射线系统，焦点尺寸≤0.8mm×0.8mm;320 kV恒压式X射线系统，焦点尺寸≤1.2mm×1.2mm;450 kV恒压式X射线系统，焦点尺寸≤1.8mm×1.8mm。对焦点的要求也不宜过小，如果焦点过小且冷却不好，焦点容易"烧坏"。

2.2 X射线接收转换装置

X射线接收转换装置的作用是将不可见的X光转换为可见光，它可以是图像增强器或成像面板或者线性扫描器等射线敏感器件。X射线接收转换装置的分辨率应不小于3.0LP/mm。

X射线接收转换装置子系统又称为图像成像系统，按目前成像的技术水平可分为两种。一种是以图像增强器为主的传统成像器系统。图像增强器为一种真空管，射线输入屏由较薄的铝或钛材料制成，屏的基层涂有钠(Na)-碘化铯(CsI)作为输入闪烁体(CsI∶Na)，它能够将不可光的X光图像转换为可见光图像，再经过光电阴极板的作用将可见光图像转换为相应的电子束，电子束在高电压作用下加速并聚焦于荧光输出屏(ZnCdS：Ag闪烁体材料)，从而形成可视的检测图像。在输出屏后端配有聚焦光学镜头和CCD(charge-coupled device电荷耦合器件)摄像机，将可视图像的模拟信号采集输入图像采集卡进行A/D转换，再输入计算机进行图像处理。当前可供选用的图像增强器按输入屏直径有Φ225mm(9″)、Φ150mm(6″)、Φ100mm(4″) 三种;Φ225mm(9″)图像增强器直径较大，视野宽阔，一次检测长度较大，但清晰度较低，价格较高;Φ100mm(4″)图像增强器直径较小，重量较轻，便于携带式作业，且清晰度较高，但视野较狭小，一次检测长度较小，工效较低;通常以选择Φ150mm(6″)图像增强器为宜。常用的CCD摄像机有晶片为1/2″、分辨率为 752×582线和晶片为1/3″、分辨率可达到1000×752线的CCD摄像机，目前更高清晰度的CCD摄像也已新近上市。

另一种是基于线阵扫描探测器(LDA-linear diode arrays 线阵探测器)的成像系统，LDA含有大量的电子元件和成像点，主要由发光晶体、光电二极管陈列，前端数据采集系统等组成，X射线闪烁体材料(常用晶体有基于磷屏的钇、GdWO4和CsI)能够将X射线转换为可见光，晶体安装在众多的光电二极管表面并按一定规则排列成为光电二极管阵列(大规型集成电路)，按扫描方式分为线扫描(线阵列)和面扫描(面阵列)。面阵探测器价格昂贵，目前多采用线陈列探测器。线阵扫描探测器LDA成像系统按照结合方式又分为两种，一种是LDA成像系统直接与图像采集要卡相结合，LDA成像系统采集的模拟图像送到采集卡进行A/D 转换，再经计算机图像处理，其工作原理基本与图像增强器相同，但LDA成像系统的分辨率比起图像增强器成像系统的分辨率有较大的提高。另一种是LDA成像系统与CMOD(complementary metal -oxide-semiconductor (transistor)，互补金属氧化物半导体(晶体管))传感器相结合，一步完成射线光电转换、数字采集的全过程， 这种成像系统称为LDA-CMOS射线数字直接成像系统。LDA-CMOS射线数字直接成像系统目前在各种成像系统中处于先进水平。LDA-CMOS射线-数字直接成像系统的转换方式大大减少了信号长距离传输和转换过程的信号干扰，且光电阵列像素