数字 X 射线成像技术的发展历史
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在 1895 年,德国物理学家威廉伦琴发现了 X 射线,被认为是 19 世纪的重大发现.经 过了他几个月的的技术突破,这种"新光线"被应用于检查骨折和确定枪伤中子弹的位置. 尽 管 X 射线最初被医学目的使用,但该新技术的理论也被应用到无损检测领域.例如,早期 锌板的 X 射线,暗示了焊接质量控制的可能性,20 世纪初期,X 射线被应用于锅炉检测. 在下半个世纪, 射线技术—尽管长期不变—没有发生巨大的变化, X 由射线源发射的 X 射线穿过物体,然后通过胶片或荧光屏接受.胶片的对比度和空间分辨率,随胶片的速度和 X 射线源的控制,使用带胶片的荧光增感屏,在低能量下,得到了较好的图像效果.
在 20 世纪 50 年代,随着图象增强器的出现,发生了巨大的变化,第一次得到了实时的 清晰的图像.通过图像放大器,从荧光屏上采集 X 射线,聚焦在另外一个屏上,可以直接 观察或通过高质量的 TV 或 CCD 摄像机观察.对于实时成像,虽然图象增强器具有强大的 性能,直到最近之前仍然选择胶片保存大的图像,高质量的空间分辨率及对比度. 然而,这里的每一项技术都有其自己的缺点.化学处理 X 射线胶片,从图像的采集到 技术人员的检测,通常需要 20 分钟的滞后时间.如果胶片暴光量不够或透照角度错误,必 须重新进行所有的程序,那么仍然需要 20 分钟时间.如果照射许多的胶片,将需要几个小 时.此外,公司必须配备存放地点和经过培训的员工,以保证安全操作,存储和处理胶片 冲 洗药液.虽然胶片的空间分辨率较好,但是,胶片线性不好和对比度范围狭窄,再加上人 的 眼睛的局限性, 辨别能力不能超过 100 的灰度级别, 已经不可能从一个范围宽广的胶片密度 来检测和获得更精确的数据. 对于图象增强器, 其应用范围又受其防护体积庞大和视域的限制, 而且图像的边沿出 现 扭曲,只有中心位置的图像对于某些应用才有用.另外,图像增强器的对比度和空间分辨率 也不能和其他的技术相提并论.无论胶片还是图像增强器,存档和分发多少也有些不便, 对 于图像增强器的图像存档,需要将转化为视频格式;对于 X 胶片则通过扫描. CR 计算机化的 X 射线技术(computed radiography) 自从 20 世纪 80 年代引入了计算机化的 X 射线技术 (CR) X 射线成像发生了巨大的变 , 化.直到此时,才实现了真正的自动化检验,缺陷识别,存储以及依靠人为对图像或胶片 的
解释. 提供了有益的计算机辅助和图 CR 像辨别,存储和数字化传输,剔除了胶 片的处理过程和节省了由此产生的费 用.CR 作用类似胶片,但是取代了胶 片,通过照射存储荧光屏,将图像存储 在其内部.在许多情况下,该技术很容 易的被翻新成胶片基的系统,但不需要 胶片,化学药品,暗室,相关设备及胶 片存储. 在这些方面降低成本,就以为着快 速回收投资, 例如, Fuji 公司的 DR NDT 产品部的 Fred Morro 说: "我们为每个顾 客作一个成本分析,其成本包括胶片, 药液以及药液处理.当然,这些取决于 用量,但是 ROI 比以前少了". 美国 Envision 公司研制成功 CMOS 数字化平板,节省了胶 片,处理和化学药品的回收等成本,估计每 1000 张 X 射线片节省大约 6000 美元,其中还 不包括存储胶片和暗室的成本. 关于性能,Morro 说:CR 的对比精度是 12 位或 4096 灰度,与胶片相仿.Morro 还补 充说:尽管其空间分辨率还没有超过胶片,对于大多数 NDT 应用已经足够了,CR 的精度 是 5 线对/毫米(即 100m) .由于它的对比度范围很大,CR 能够被应用于所有的数字 X 射 线技术, 通过一个入口就可以获得多数拍摄对象的全部厚度范围, 对于胶片有时是不可能 完 成的.通过计算机,你可以浏览全部厚度范围的任何感兴趣的位置. 与胶片一样,也能够分割 CR 屏和弯曲,虽然存储板比胶片的成本高(14×17in) ,板的 价格大约为 700 美元,但是可以被使用几千次,其寿命决定于机械磨损程度,但实际比胶片 更便宜.另外也和胶片一样,使用条件要求非常苛刻,不能使用在潮湿的环境中和极端的温 度条件下. CR 比其他数字技术的优点是:在大多数情况下,在整个实验室中只需要一个屏幕读取 器,该读取器与图像采集部分是独立的,用户可以分别购买,这一点就区别于其它的采集和 读取一体的数字技术. CR 的缺点是:类似胶片,不能实时.尽管比胶片速度快,但是必须将屏幕从X 射线站 移走,然后将其放入读取器中.CR 使得无胶片 X 射线技术前进了大步,但是却不能提供 X 射线数字技术的所有的优势. 数字平板 DR 在 20 世纪 90 年代后期,数字平板产生了.该技术与胶片或 CR 的处理过程不同,采用 X 射线图像数字读出技术, 真正实现 X 射线 NDT 检测自动化. 除了不能进行分割外和弯曲. 数字平板能够与胶片和 CR 同样的应用范围,可以被放置在机械或传送带位置,检测通过的 零件, 也可以采用多配置进行多视域的检测. 在两次照射期间, 不必更换胶片和存储荧光 板, 仅仅需要几秒钟的数据采集,就可以观察到图像,与胶片和 CR 的生产能力相比,有巨大的 提高. 目前,两种数字平板技术正在市场上进行面对面的竞争:即非晶硅(aSi)和非晶硒 (aSe) .表面上,这两种的平板都是以同样的运行方式:通过面板将提取X 射线转化成为 数字图像.面板无需象胶片一样进行处理,可以以几秒钟一幅图像的速度到进行数据采集, 也可以以每秒 30 幅图像的速度进行实况采集.另外,由于它们的精度高和视域宽,平板以

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