工業X射線探傷機的射線管電壓對工業CT成像的影響

要問工業CT或X射線實時成像設備中Z重要的參數是什么，管電壓肯定是其中之一。目前，考慮到管電壓過高會降低射線無損檢測的主因對比度，國內外相關標準均對射線數字成像檢測管電壓的選用給出了相應的推薦值。國內也開始有一些相關研究，有專家認為基于傳統膠片照相工藝經驗而來的管電壓推薦值并不適用于射線數字成像檢測，需根據特定的檢測系統開展相關工藝試驗確定X射線管電壓上限值，且此上限值遠高于相關標準的推薦值。

與傳統膠片照相相同，X射線數字成像檢測Z重要的工藝參數便是曝光參數，這其中Z為關鍵的指標之一便是X射線管電壓。對比不同管電壓下圖像質量與試板裂紋識別度，提出在合理范圍內選用較高的管電壓，可以提高數字圖像歸一化信噪比，補償由于管電壓提高引起的圖像對比靈敏度的下降,從而提高人眼缺陷識別度。

相關標準均對管電壓上限值進行了明確規定，隨著X射線管電壓的升高，衰減系數減小，對比度降低，固有不清晰度增大，其結果是檢測靈敏度下降。在膠片照相中，靈敏度降低會明顯降低缺陷識別率，且一般情況下管電壓上限值是經大量工藝試驗得出的，具有一定的合理性和適用性。在DDA和CR檢測中，過高的管電壓也會降低圖像對比靈敏度，一定程度上降低了圖像質量。另一方面，過高的管電壓會提高X射線光子動能，使得單位時間內穿透工件到達接收器的X射線光子數增加且圖像信噪比增加，這會在一定程度上提高圖像質量。射線數字成像檢測中，圖像噪聲直接影響到圖像細節的識別，當因缺陷產生的信號差(對比度)小于噪聲時，該缺陷的信號將不能被識別。

提高X射線管電壓會增加圖像信噪比，降低圖像對比靈敏度。所以，為了獲得合適的圖像對比靈敏度,相關標準均沿用膠片照相的要求限制了DDA和CR檢測時的Z高管電壓，且推薦采用較低管電壓。

一般認為：管電壓在相當寬的范圍內提高.數字圖像隨之呈近似對數關系提高，管電壓提高后，主因對比度會降低，成像后數字圖像對比度降低，缺陷灰度相對背景灰度起伏比例降低但差值提高，通過對比度拉伸處理可以大幅提高數字圖像對比度.以此來補償管電壓升高所帶來的圖像對比度損失?？梢酝ㄟ^提高管電壓提高圖像信噪比以補償對比度的降低，Z終提高數字圖像質量。管電壓不能無限制地提高，過髙時圖像信噪比提升幅度會下降.以致無法補償對比度損失，故需通過工藝試驗確定管電壓上限值，該上限值高于膠片照相規定的上限值。

由于硬件設備和軟件算法的不同，膠片照相中規定的管電壓上限值在射線數字成像檢測中并不完全適用，有必要根據所選用的檢測系統開展工藝試驗，研究與特定檢測系統相匹配的管電壓推薦范圍或優化目前的管電壓推薦曲線.以獲得更高的檢測圖像質量。

在工業CT無損檢測中，我們對管電壓的選取秉持如下原則：管電壓必須保證能穿透所觀察區域Z厚的部位。若管電壓過低，射線能量不夠，沒有完全穿透工件。這種情況雖然也可以得到CT圖像，但圖像質量很差，邊界模糊，不利于后續圖像觀察和處理，嚴重時甚至會出現嚴重穿不透偽像。另外，射線能量選取過高，不利于低密度小細節特征的檢測，容易造成漏檢。對于單一材料或密度差異較大的材料組成的被測物，在保證穿透被測物的前提下宜選用偏高的射線能量，以提高信噪比;對于密度差異小的材料組成的被測物，在保證穿透被測物的前提下宜選擇偏低的射線能量，以提高對比度。