探测器系统选择的标准要求

探测器系统选择的标准要求

1探测器系统的指标根据isou3000176-2:2013的规范，数字探测器系统的选择出现在第6.7条（图像测量和位置）、第7.9.3条（不良图像输入）、第7.3条（测量系统和金属屏）。概括这些规定,应该认为标准按技术级别规定了探测器系统应满足的二项指标:基本空间分辨力和规格化信噪比。但规定分散在不同技术要求规定中,未能形成系统性规定。1.1u3000基本分析能力的基本要求(1)探测器系统基本空间分辨力的要求在标准第6.7条(像质计类型和位置)中规定:应按附录C规定的程序作出参考图像,证明数字探测器系统的基本空间分辨力,证明系统硬件是否符合在表B.13(A级要求)和表B.14(B级要求)中作为透照厚度函数规定的要求,应确定基本空间分辨力值或双丝值。在这种测定中,双丝IQI(像质计)应直接放置在探测器上面。(2)其他要求在标准第7.9.3条(坏像素插入)中有下列规定:检验应用无CKP的DDA和CR,它们的探测器基本空间分辨力(SR(3)u3000基本空间分辨力的测定附录C规定了探测器系统的基本空间分辨力测定要求。规定主要是,要求采用双丝像质计测定。双丝像质计直接放置在探测器上,按ISOu300019232-5规定确定基本空间分辨力值:测定的透照条件规定内容可归纳成表1。测定的数字图像的平均灰度值应超过最大灰度值的50%,数字图像的信噪比,对标准系统(像素尺寸≥80μm)应超过100;对高分辨系统(像素尺寸<80μm)应超过70。(4)探测器系统基本空间分辨力从标准上述规定内容可以理解到,标准按技术级别规定了所选用探测器系统的基本空间分辨力要求,也规定了测定方法和测定条件要求。但第6.7条规定探测器系统基本空间分辨力应符合的要求,在表B.13和表B.14并未出现直接的探测器系统的基本空间分辨力项目,而且此二表本身是检测图像质量要求。在第7.9.3条规定的使用了放大技术时,按附录C测定时双丝IQI放置在检验工件上的测定,由于这时有:测定的只能是检测图像的空间分辨力(不清晰度),不能测定出单独的图像空间分辨力SR1.2u3000的标准化信噪比需要明确的规定(1).2.123.1.22在标准第7.3条(探测器系统和金属屏)的第7.3.1条(最小规格化信噪比)规定:对于数字射线成像检验,按技术级别、检验对象应达到规定的SNR(2)其他要求在标准第7.9.3条(坏像素插入)中规定:如果使用DDA或成像板,检验图像SR(3)u3000探测器的噪比标准在探测器系统条目下作出了不同技术级别的检测图像规格化信噪比具体规定,但在专门的检测图像质量要求中并未规定规格化信噪比,原因在于其实际是对探测器系统性能的要求。检测图像的规格化信噪比,一是决定于探测器系统性能,二是决定于采用的检测条件。由于探测器系统性能不同,在日常检验可采用的检测条件下,不同探测器系统可获得的规格化信噪比不同。因此,应认为这里实际是在规定可选用的探测器系统。间接地,还有限定最小曝光量的作用。如果与ENu300014784-2:2005标准(金属材料CR检测技术的通用规则标准)比较,标准要求的规格化信噪比值明显高于该标准的规定,表2给出了它与ENu300014784-2标准关于各技术级别允许使用的IP板类别的部分规定的比较。可见本标准规定的允许使用的IP板类别,明显严于欧洲标准规定的要求。1.3探测器系统性能的基本要求对标准相关规定内容归纳,这些相关规定的内容为二方面。一是探测器系统性能指标设定为基本空间分辨力和规格化信噪比,二是对不同技术级别数字射线检测技术规定了探测器系统的基本空间分辨力和规格化信噪比的最低要求。即规定了不同技术级别可选用的数字探测器系统的最低性能。关于探测器系统性能基本指标确定为基本空间分辨力和规格化信噪比,可简单的与胶片射线照相检验技术相关规定比较。基本空间分辨力可类比胶片粒度,规格化信噪比则可类比关于黑度与颗粒度(噪声)之比(即,信噪比)。由于信噪比与可达到的对比度灵敏度直接相关,规格化信噪比也就还有了胶片感光特性梯度特性的作用。但有关数字探测器系统选择,ISOu300017636-2:2013标准的规定分散在不同技术要求规定中,并未形成系统性规定。2x-ct成像技术关系分析在标准的第7.2.1条关于射线能量限制(1000kV以下的管电压)的规定中指出,对校准的DDA,可以采用明显高于标准图20推荐的最高透照电压,仍然可以获得满意的检测图像质量。如何理解标准的这个说明?这一说明的正确性可从二方面理解。首先,对于DDA(分立辐射探测器阵列),决定其空间分辨力的基本因素,严格说包括其像素尺寸、一次转换介质特性和探测器结构。理论上,也与采用的射线束谱相关。但通常,简单地分析时可仅考虑像素尺寸。也就是,对一般的检测工作,对DDA(分立辐射探测器阵列),其固有不清晰度基本由其探测器像素尺寸决定。X射线透照电压在一定范围内改变时,不会对探测器固有不清晰度产生明显影响。其次,当透照电压提高时,因射线强度按平方关系增大,将使成像射线量子数迅速增加。按照量子噪声服从泊松分布考虑,这将使获得的检测图像信噪比迅速提高。按照信噪比与对比度灵敏度关系:信噪比提高将带来对比度灵敏度提高。在管电压提高的一定限度内,信噪比对检测图像对比度灵敏度的提高作用将高于管电压提高对检测图像对比度降低作用。这样,综合起来仍然可获得符合标准规定的检测图像质量。3检测图像不清晰度在ISOu300017636-2:2013标准第6.7条(像质计类型与使用),关于检测图像质量测定规定中,对双丝像质计仅要求应放置在工件上(未明确源侧或探测器侧),对单丝像质计或阶梯孔像质计,则明确规定应优先放置在工件源侧表面。可以简单地认为,标准推荐的是像质计应优先放置在工件源侧表面。这种要求是否适宜?在几何放大倍数中,标准已经明确给出,检测图像不清晰度计算式为:按上式,对给定的数字射线检测技术系统,可以求得存在最佳放大倍数,如图1,像质计放置在工件不同侧将具有不同放大倍数。例如,工件厚度为20mm、30mm、40mm,在焦距为700mm时,简单地可得到工件源侧的放大倍数分别为1.0294、1.0447、1.0606。而工件源侧的放大倍数可近似认为是1。放大倍数不同,检测图像不清晰度不同。表3、表4给出的是在条件为:射线源焦点尺寸为:0.4mm、3.0mm;DDA像素尺寸:200μm;IP板系统有效像素尺寸:143μm;按不清晰度三次方关系处理的检测图像不清晰度计算式,一些计算结果,清楚显示了放大倍数与检测图像不清晰度的关系。从表3、表4给出的结果可见,对于适宜采用放大技术的小焦点数字射线检测系统