X射線工業(yè)實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)校準(zhǔn)規(guī)范

1X射線工業(yè)實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)校準(zhǔn)規(guī)范本規(guī)范適用于管電壓≤450kV的常規(guī)X射線工業(yè)實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)、微焦點(diǎn)X射線工業(yè)實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)的校準(zhǔn)，不適用于加速器源等高能X射線成像系統(tǒng)的校準(zhǔn)。本規(guī)范引用下列文件：JJG40—2011X射線探傷機(jī)GB/T29069—2012無損檢測(cè)工業(yè)計(jì)算機(jī)層析成像(CT)系統(tǒng)性能測(cè)試方法GB/T12604.2—2005無損檢測(cè)術(shù)語射線照相檢測(cè)GB17925—2011氣瓶對(duì)接焊縫X射線數(shù)字成像檢測(cè)GB18871—2002電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)JB/T7902—2015無損檢測(cè)線型像質(zhì)計(jì)通用規(guī)范ASTME1000-98(2009)-射線實(shí)時(shí)成像導(dǎo)則(StandardGuideforRadioscopy)凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本規(guī)范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本規(guī)范。3術(shù)語和計(jì)量單位3.1術(shù)語3.1.1實(shí)時(shí)成像realtimeimaging根據(jù)圖像制式；圖像采集速度能夠達(dá)到25幀/秒以上的成像。3.1.2微焦點(diǎn)tinyfocusX射線管陽極上射線發(fā)射的區(qū)域小于等于(0.1×0.1)mm的X射線管焦點(diǎn)。3.1.3圖像失真性imagedistortion一個(gè)邊界明顯而敏銳的器件成像后，其邊界的影像會(huì)畸形。3.1.4系統(tǒng)分辨力imageresolution顯示器屏幕圖像可識(shí)別線條分離的最小間距，單位是線對(duì)每厘米(lp/cm)。3.1.5試塊testblock用來檢測(cè)射線穿透力的由特定材料制作的物體，該物體具有已知的標(biāo)稱厚度。3.1.6透照靈敏度transmissionsensitivity用射線透照法能夠檢測(cè)到被測(cè)物沿射線方向的最小直徑與透照厚度的比值，以百分3.1.7圖像對(duì)比度imagecontrast射線底片圖像中鄰近區(qū)域光學(xué)密度的相對(duì)變化。3.1.8線對(duì)linepair2由一根線條和一個(gè)間距組成，間距的寬度等于線條的寬度，以每毫米寬度范圍內(nèi)可識(shí)別的線對(duì)數(shù)表示，單位為lp/mm。3.2計(jì)量單位空氣比釋動(dòng)能率的常用計(jì)量單位是戈瑞每秒，符號(hào)：Gy/s。4概述X射線實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)是利用X射線透過物體后以指數(shù)衰減，由探測(cè)器接受透過的X射線，將其轉(zhuǎn)換成模擬或數(shù)字信號(hào)，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理在顯示器上進(jìn)行顯示，圖像能夠提供金屬或非金屬材料表面及內(nèi)部缺陷的性質(zhì)、大小、位置等信息。X射線實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)主要由X射線發(fā)生器、射線探測(cè)器、計(jì)算機(jī)圖像采集與處理、圖像顯示、工件傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及屏蔽室或防護(hù)體和控制臺(tái)等組成，系統(tǒng)組成示意見圖1。圖1X射線實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)組成示意圖5計(jì)量特性5.1空氣比釋動(dòng)能率重復(fù)性在常規(guī)工作條件下，焦距600mm點(diǎn)處輻射輸出的重復(fù)性不大于2.0%。5.2系統(tǒng)分辨力在正常工作條件下，對(duì)常規(guī)實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)分辨力不小于20lp/cm,微焦點(diǎn)大于50lp/cm。5.3透照靈敏度透照靈敏度不大于2.0%。5.4圖像失真性應(yīng)能均勻、清晰顯示由純鋁組成的φ5mm的36個(gè)圓柱，并不能產(chǎn)生畸變。5.5漏射線常用最大工作管電壓/管電流，在距防護(hù)設(shè)施外側(cè)表面5cm處的任何位置上漏射線一般不超過2.5μGy/h。注：以上指標(biāo)不用于合格性判別，僅供參考。36校準(zhǔn)條件6.1環(huán)境條件溫度為(5～35)℃,相對(duì)濕度≤85%。6.2測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)及其他設(shè)備6.2.1測(cè)量空氣比釋動(dòng)能率的劑量?jī)x測(cè)量范圍在(0～10)Gy/min,校準(zhǔn)因子的擴(kuò)展不確定度不大于5.0%。6.2.2分辨力測(cè)試卡圖像分辨力測(cè)試卡的主要性能柵條寬度最大允許誤差應(yīng)不超過±10%。鉛當(dāng)量為0.03mm,最大線對(duì)不小于100lp/cm。6.2.3標(biāo)準(zhǔn)試塊試塊材料為A3鋼或純鋁(純度99.0%),規(guī)格為200mm×100mm,表面粗糙度Ra≤6.3,試塊厚度應(yīng)在(10～40)mm之間，其厚度偏差應(yīng)不超過±0.07mm。6.2.4線型像質(zhì)計(jì)校準(zhǔn)用線型像質(zhì)計(jì)的有關(guān)數(shù)據(jù)見附錄A。6.2.5動(dòng)態(tài)范圍階梯模塊試塊材料為純鋁，高50mm,底邊長(zhǎng)150mm,斜邊與底邊∠20°,厚度誤差不超過士0.02mm,階層數(shù)應(yīng)不低于50級(jí)。6.2.6圖像失真性模塊在直徑100mm的純鋁圓盤上，均勻分布(p5mm、高度為3mm)的36個(gè)純鋁圓柱組成。6.2.7防護(hù)水平劑量?jī)x用經(jīng)檢定合格的、分辨力不大于0.1μGy/h的X、γ射線輻射防護(hù)水平劑量?jī)x測(cè)量泄漏輻射。7校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法7.1輻射輸出的空氣比釋動(dòng)能率重復(fù)性在常規(guī)工作條件下，將劑量?jī)x探測(cè)器置于輻射野的中心，成像視野周圍不應(yīng)有散射物，探測(cè)器中心與射線束中心相一致，先曝光成像使探測(cè)器在視野中心，焦點(diǎn)距探測(cè)器中心距離為600mm,在此條件下分別曝光7次測(cè)量其空氣比釋動(dòng)能率：k——空氣比釋動(dòng)能率；M——空氣比釋動(dòng)能率測(cè)量值，cGy/min;N劑量?jī)x校準(zhǔn)因子；krp——溫度氣壓修正因子(半導(dǎo)體型探測(cè)器不作修正)。4按式(2)計(jì)算空氣比釋動(dòng)能率重復(fù)性V:M;——第i次的測(cè)量值，cGy/min;M——多次測(cè)量的平均值，cGy/min。7.2系統(tǒng)分辨力將圖像分辨力測(cè)試卡放置在工件臺(tái)上，射線束垂直于分辨力測(cè)試卡并和探測(cè)器處在同一軸向上，采用常用焦距和常規(guī)采集矩陣條件下成像，透照后調(diào)整X射線管電壓、管電流和對(duì)比度，調(diào)整圖像放大倍數(shù)和優(yōu)化圖像，使顯示器上的圖像顯示最清晰，再讀取可分辨的最小線對(duì)值(lp/cm)。7.3透照靈敏度根據(jù)系統(tǒng)類型，按表1選擇像質(zhì)計(jì)和試塊，將像質(zhì)計(jì)放置在工件臺(tái)上并垂直于射線束，在用試塊覆蓋像質(zhì)計(jì)，并與探測(cè)器的中心相一致。設(shè)置X射線管電壓，調(diào)管電流和顯示器對(duì)比度，曝光后用圖像放大模式，目視讀取顯示器上應(yīng)能分辨的像質(zhì)計(jì)最小線徑。按式(3)計(jì)算透照靈敏度：S——以百分?jǐn)?shù)表示的透照靈敏度，%;δ——放置的試塊厚度，mm;d——應(yīng)能分辨像質(zhì)計(jì)最小線徑，mm。工作電壓/kV像質(zhì)計(jì)組別應(yīng)能分辨像質(zhì)計(jì)線徑φ/mmA3鋼試塊厚度/mm7.4圖像失真性將圖像失真度模塊進(jìn)行成像，應(yīng)能均勻、清晰顯示由純鋁組成的φ5mm的36個(gè)方柱，并不能產(chǎn)生畸變。7.5漏射線用經(jīng)檢定合格的X、γ射線輻射防護(hù)水平劑量?jī)x，選常用最大工作管電壓/管電流，在距防護(hù)設(shè)施外側(cè)表面5cm處，任何位置上劑量率不大于2.5μGy/h。8校準(zhǔn)結(jié)果的表達(dá)按本規(guī)范進(jìn)行校準(zhǔn)，出具校準(zhǔn)證書，并給出校準(zhǔn)結(jié)果的測(cè)量不確定度，校準(zhǔn)證書內(nèi)5頁推薦格式參見附錄B。9復(fù)校時(shí)間間隔建議的時(shí)間間隔為1年，用戶可根據(jù)實(shí)際使用情況自主決定。6附錄A線型像質(zhì)計(jì)及失真性模塊的有關(guān)數(shù)據(jù)A.1像質(zhì)計(jì)材料為鋼，代號(hào)為FE。A.2像質(zhì)計(jì)的組別標(biāo)記、線號(hào)和線直徑見表A.1。組別標(biāo)記線號(hào)線直徑組別標(biāo)記線號(hào)線直徑12345671234567注：線型像質(zhì)計(jì)的完整技術(shù)數(shù)據(jù)詳見JB/T7902《無損檢測(cè)射線照相檢測(cè)用線型3mm)的36個(gè)圓柱組成。見圖A.1。7校準(zhǔn)證書內(nèi)頁推薦格式測(cè)量時(shí)X射線工業(yè)實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)的管電壓kV,電流mA,焦距mm1.空氣比釋動(dòng)能率重復(fù)性管電壓管電流測(cè)量時(shí)間s焦距mm空氣比釋動(dòng)能率(mGy/min):重復(fù)性結(jié)果2.系統(tǒng)分辨力探測(cè)器類型及輸入尺寸分辨力結(jié)果(lp/cm)3.透照靈敏選用的管電壓(kV)管電流(mA),試塊厚度(mm) 像質(zhì)計(jì)組別及可分辨的最小線徑(mm),透照靈敏度(%)4.圖像失真性所選用的模體類型圖像失真性結(jié)果5.漏射線測(cè)量漏射線劑量?jī)x的型號(hào)選用的管電壓kV管電流mA測(cè)量位置空氣比釋動(dòng)能率μGy/h8X射線實(shí)時(shí)成像空氣比釋動(dòng)能率測(cè)量結(jié)果不確定度評(píng)定示例輻射輸出的空氣比釋動(dòng)能率為主要物理量，對(duì)其測(cè)量結(jié)果作不確定度評(píng)定。C.1.1環(huán)境條件：溫度：22.5℃;相對(duì)濕度：62%。C.1.2測(cè)量空氣比釋動(dòng)能率的儀器：Solidos劑量?jī)x、R-100半導(dǎo)體探測(cè)器。C.1.3被測(cè)對(duì)象：VJ-320型X射線實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)。C.1.4測(cè)量方法：探測(cè)器軸線與射線束垂直并位于照射野中心，探測(cè)器中心距焦點(diǎn)600mm。C.2測(cè)量模型k=MNk?krp(C.1)式中k——空氣比釋動(dòng)能率；M——空氣比釋動(dòng)能率測(cè)量值，cGy/min;N——?jiǎng)┝績(jī)x校準(zhǔn)因子；k?——探測(cè)器定位偏差修正因子；krp——溫度氣壓修正因子(半導(dǎo)體型探測(cè)器不作修正)。因(C.1)式是線性測(cè)量模型，且各輸入量相互獨(dú)立無關(guān)，所以當(dāng)采用相對(duì)不確定度進(jìn)行計(jì)算時(shí)，不確定度傳播律應(yīng)為：(C.2)根據(jù)(C.1)、(C.2)式可知靈敏系數(shù)c;=p;=1。C.3標(biāo)準(zhǔn)不確定度的來源及評(píng)定C.3.1由測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u(k?)采用A類方法進(jìn)行評(píng)定。用空氣比釋動(dòng)能率劑量?jī)x在相同條件下測(cè)得空氣比釋動(dòng)能率數(shù)據(jù)如下(cGy/min):6.2,6.1,6.2,6.0,6.3,6.1。單次測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)偏差：s(k?)={[2(k?-k?)2]/(n-1)}12=0.105cGy/min重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)差：s(k?)=s(k?)/k?=0.017標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量：ura(k;)=s(k?)=0.017=1.7%C.3.2探測(cè)器定位偏差引入的不確定度分量urel(k?)由于探測(cè)器定位不準(zhǔn)引入的不確定度分量，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)其定位偏差可控制在±1cm,其范圍內(nèi)讀數(shù)的變化不會(huì)超過1.0%,其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：取均勻分布，則u(k?)=1.0%/√3=0.6%C.3.3劑量?jī)x校準(zhǔn)因子給出的不確定度分量url(N)根據(jù)檢定證書，劑量?jī)x的校準(zhǔn)因子的擴(kuò)展不確定度為3.0%,包含因子k=2,所以校準(zhǔn)因子引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為：u(N)=3.0%/2=1.5%C.3.4溫度與氣壓引入的不確定度分量urel(krp)所用的劑量?jī)x如果是空腔電離室，其電離電流與測(cè)量時(shí)的溫度與氣壓有關(guān)，其影響量最大在0.3%,用B類評(píng)定，假定為均勻分布，則：ul(krp)=0.3%/√3=0.2%C.3.5標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量見表C.1。表C.1標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量不確定度分量不確定度來源