x射线源焦点尺寸的测试与对比分析

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1、第38卷第11期核技术Vo1．38，No．112015年11月NUCLEARTECHNIQUESNovember20l5X射线源焦点尺寸的测试与对比分析孙朝明汤光平李强王增勇(中国工程物理研究院机械制造工艺研究所绵阳621900)摘要射线源焦点的大小与形状对射线检测图像质量有重要的影响，但在射线检测中却很少对射线源焦点进行实测，这不利于准确控制射线检测图像质量。对射线源焦点的测量方法进行对比试验分析，以获得对射线源焦点进行评估的有效便捷方法。分别应用／j,~L成像板、星形测试卡、双线型像质计(Imagequalityindicat

2、or，IQI)等测试体，对工业应用的便携式x射线机进行了焦点尺寸测量。用星形测试卡、双线型像质计所测算的焦点尺寸一致性较好，但较之小孔成像的测量结果却存在较大偏差。实际检测时射线机焦点大小可能与标称值明显不同，有必要对射线焦点特性进行及时评价；双线型像质计可一定程度上代替星形测试卡的使用，便捷地实现图像不清晰度的测量、射线源焦点尺寸的评估。关键词焦点，尺寸测量，小孔成像，星形测试卡，双线型像质计中图分类号TL99DOI：10．11889／j．0253．3219．2015．hjS．38．110202对比灵敏度、空间分辨力是衡量射线检

3、测图像准，但受制于测试工具的限制，射线源焦点的测优劣的两大重要指标。射线源特性对射线检测图像量还存在不小的难度。如不能准确获知射线源的焦质量有重要的影响，射线线质软硬的程度影响到图点特性，则难以进一步研究对射线检测图像质量进像的对比灵敏度，射线源的焦点尺寸则影响图像的行准确控制或建立增强方法。空间分辨能力。射线源不可能为理想的一个点，而是具有一定尺寸，因此会在图像中造成半影。为避1星形测试卡测试射线源焦点尺寸的原理免半影对图像清晰度所带来的不利影响，可尽量采测量射线源焦点尺寸有多种方法[6]，如扫描用小焦点的射线源。法、针孔成像法

4、、计算法等。使用星形测试卡能够在工业无损检测领域，选用x射线源时需要在获得射线源焦点两个方向上的空间分辨能力，其结功率高低、焦点大小两指标间进行综合考虑¨J，不果可用于焦点尺寸的计算。等同采用国际电工委员能片面追求小的焦点。通常x射线源由阴极灯丝、会标准IEC60336：2005的国家行业标准阳极靶以及真空室构成。当阴极灯丝通电加热后，YY／T0063．2007《医用电气设备医用诊断x射线管在射线管两端高压的作用下，灯丝发射的电子轰击组件焦点特性》中，规定了星形测试卡的规格尺寸、阳极靶，电子的动能转换为x射线和热能。射线源测试布置

5、、测试参数等。焦点变小将会使阳极靶单位面积上接收更多的热通常平行排列的分辨力测试卡，每组金属线对能，导致阳极靶散热负荷增大，射线源的功率也因应于固定的分辨力；而星形测试卡中，金属线所对此会受到限制。而射线源功率较低，将不利于射线应的分辨力沿径向是连续变化的。所谓线对，由一成像的检测效率。根线条及与其宽度相等的相邻间距组成。对射线成像过程分析可知，受射线源焦点大小某星形测试卡楔形金属线圆周方向上角度为影响，物体上的一个点将在结果图像上成为一个弥2。，则测试卡一周分布有90根金属线；对于某一直散斑，从而降低图像质量。为有效保障射线检测

6、图径D，对应的分辨力为：像质量，应对射线源焦点大小进行测量，在此基础上对检测工艺参数进行优化选取，或采用合适的成=90／(rtD)(1)像方法【2]、建立合适的数学模型[3-4]对检测图像进行修正、图像恢复，可增强检测图像的细节分辨能力。式中，。为图像细节分辨力，LP-rnn'l～；D为圆周虽然目前国家己建立了测量射线源焦点尺寸的标直径，1TIIII。中国工程物理研究院技术基础科研项目(No14S105)资助第一作者：孙朝明，男，1977年出生，2002年于上海大学获硕士学位，机械电子工程专业，现从事无损检测收稿日期：2015-0

7、6．02，修回日期：2015—10—19l10202．1核技术2015。38：110202在图像中，可识别的细节分辨力表明此时可刚进行测量的方法本质上是基于测量检测图像的不清好将线条与相邻的间距分开，它表征的是图像的清晰度。不清晰度与图像分辨力存在着倒数关系。晰程度。从另一方面来讲，由于模糊效应而刚好使由于透照布置参数、射线源焦点大小的不同，线条与相邻的间距无法区分，可用图像不清晰度来将会在星形测试卡图像的不同位置出现影像模糊表示。如图1所示，在特定的透照布置下，测试卡区，影像模糊区也可能还存在多个[10]。中等间距排列的相邻金属

8、线在成像介质上的透射影像混叠在一起而无法区分。2射线源焦点尺寸测试试验方法针对便携式x射线机CERAM35(BalteauNDT1进行焦点尺寸测量。x射线机的最高电压为300kV，所标称的焦点尺寸为2．5mmx2．5toni。首先，采用星形测试卡进