(高清版)GB∕T 38240-2019 無損檢測儀器 射線數(shù)字探測器陣列制造特征

ICS19.100無損檢測儀器射線數(shù)字探測器國家市場監(jiān)督管理總局中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會I 12規(guī)范性引用文件 1 14意義和用途 35儀器與器件 4 6 78結(jié)果計算或分析 9制造商測試結(jié)果的顯示 10數(shù)字探測器陣列的分類 附錄A(規(guī)范性附錄)輸入與輸出數(shù)據(jù)模板 參考文獻(xiàn) ⅢGB/T38240—2019本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。本標(biāo)準(zhǔn)由中國機械工業(yè)聯(lián)合會提出。本標(biāo)準(zhǔn)由全國試驗機標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(SAC/TC122)歸口。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：中國工程物理研究院應(yīng)用電子學(xué)研究所、上海奕瑞光電子科技有限公司、山東省特種設(shè)備研究院濟寧分院。GB/T38240—2019無損檢測儀器射線數(shù)字探測器陣列制造特征本標(biāo)準(zhǔn)適用于數(shù)字面陣列探測器。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文ASTME1742射線照相檢驗規(guī)程(Standardpracticeforradiographicexamination)ASTME1815用于工業(yè)輻射照相底片系統(tǒng)分類標(biāo)準(zhǔn)測試方法(Standardtestmethodforclassifi-cationoffilmsystemsforindustrialradiography)ASTME2002放射學(xué)中測定總圖像不清晰度的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程(Standardpracticefordeterminingtotalimageunsharpnessandbasicspatialresolutioninradiographyandradioscopy)ASTME2446計算輻射照相系統(tǒng)的長期穩(wěn)定性(Standardpracticeformanufacturingcharacter-izationofcomputedradiographysystems)3術(shù)語和定義3.1數(shù)字探測器陣列系統(tǒng)digitaldetecterarray(DDA)system將電離輻射或穿透輻射轉(zhuǎn)化為模擬信號的離散陣列的電子裝置。然后將這些數(shù)字化的模擬信號傳注：電離輻射或穿透輻射轉(zhuǎn)化為電子信號的首要步驟是通過使用閃爍材料電離輻射或穿透輻射轉(zhuǎn)化為可見光。這些裝置的速度范圍，從若干秒生成一幅圖像，直到一秒生成若干幅圖像，最快達(dá)到或超過實時射線透視的速度(通常為30幀/s)。3.2信號強度的平均值與噪聲強度的標(biāo)準(zhǔn)偏差之比，3.3兩個圖像區(qū)域平均信號電平差與信號電平的標(biāo)準(zhǔn)偏差之比。注：在這里的應(yīng)用中，上述的兩個圖像區(qū)域分別為階梯楔槽和基材?；膹姸鹊臉?biāo)準(zhǔn)偏差是噪聲的衡量標(biāo)準(zhǔn)。CNR取決于輻射劑量和數(shù)字探測器陣列系統(tǒng)的性能。1GB/T38240—2019像元空間分辨率basicspatialresolution;SRb數(shù)字探測器陣列可以分辨到的最小幾何細(xì)節(jié)。注：像元空間分辨率與有效像素尺寸相類似。對信噪比進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化以用于計算像元空間分辨率(SRb)。注：像元空間分辨率(SRb)是直接由探測器測量所得。在測量過程中除了射束路徑中的光束濾波片外不使用其他探測器內(nèi)部的散射輻射。效率efficiencydSNRn除以劑量(單位為mGy)的平方根，用來衡量探測器在不同的光束能量和質(zhì)量條件下的使用在散射條件下響應(yīng)極低的標(biāo)準(zhǔn)樣品和X射線技術(shù)可能得到的最優(yōu)對比靈敏度?？梢缘玫教囟ǖ膱D像質(zhì)量的材料厚度范圍。注：在應(yīng)用中，數(shù)字探測器陣列的壁厚范圍內(nèi)厚度較小的壁僅能得到數(shù)字探測器陣列最大灰度值的80%,而厚度較大的壁則可以實現(xiàn)130:1的信噪比值和2%的對比靈敏度，或者是250:1的信噪比值和1%的對比靈敏度。注意的是，130:1和250:1的信噪比值并不一定意味著可以實現(xiàn)2%和1%的對比靈敏度，這兩個值僅僅為了便于說明中等圖像質(zhì)量和優(yōu)良圖像質(zhì)量。殘影l(fā)ag全程殘影首幀globallag1stframe在X射線完全關(guān)閉條件下，首幀數(shù)字探測器陣列圖像的平均信號值與X射線完全開啟條件下圖像的平均信號值之間的比值。注：該參數(shù)可用于表示在數(shù)據(jù)獲取過程中所需要使用的積分時間。在1s集成時間內(nèi)的全程殘影首幀(3.12)預(yù)計值。3.14在X射線完全關(guān)閉60s后，數(shù)字探測器陣列圖像的平均灰度值與在X射線完全開啟條件下圖像的23GB/T38240—2019平均灰度值之間的比值。3.15壞像素點badpixel性能超出數(shù)字探測器陣列系統(tǒng)對像素規(guī)定指標(biāo)范圍的像素點(見6.2)。3.16單個金屬合金質(zhì)地的階梯塊。3.173.18數(shù)字探測器陣列增益圖像DDAgainim在沒有檢測件的情況下獲得的數(shù)字探測器陣列圖3.19校正calibration3.20數(shù)字探測器陣列圖像上的一個像素的數(shù)值。3.21像素點值pixelvalue數(shù)字探測器陣列圖像上的一個像素數(shù)值。3.223.23多個像素按照一定的排列規(guī)律聚集或組合在一起。壞像素點集群clusterofbadpixel兩個或兩個以上的相連(像素點一邊或一角相連)壞像素點。4意義和用途4.1本標(biāo)準(zhǔn)提供了一種在通常技術(shù)測量條件下比較數(shù)字探測器陣列的方式。利用這種方式，在實踐中，即使使用完全不同的數(shù)字探測器陣列，只要經(jīng)過適當(dāng)調(diào)整，包括采用適當(dāng)?shù)膸缀畏糯蠡蚱渌I(yè)輻射設(shè)置方法對裝置的缺陷進(jìn)行補償，也可以獲得同樣的結(jié)果。4.2用戶應(yīng)掌握并理解本標(biāo)準(zhǔn)中所有定義及相應(yīng)的性能參數(shù)，這樣才能針對特定應(yīng)用目標(biāo)，正確使用GB/T38240—2019操作設(shè)備。4.3針對每臺數(shù)字探測器陣列，都應(yīng)對下列參數(shù)加以評估：像元空間分辨率(SRb)、在1mGy和不同能量以及光束質(zhì)量條件下的效率[探測器SNR-標(biāo)準(zhǔn)化(dSNRn)],特定材料厚度范圍(SMTR)、圖像殘影、過曝光損傷(burn-in)、壞像素點和內(nèi)部散射輻射(ISR)。5儀器與器件5.1用于像元空間分辨率(SRb)的雙線像質(zhì)計雙線像質(zhì)計根據(jù)ASTME2002相關(guān)要求設(shè)計，用于測量SRb和不清晰度。5.2階梯楔塊像質(zhì)計如圖1所示，楔塊有6個階梯。楔塊可以通過內(nèi)置屏蔽防止X射線散射和削弱。如果沒有內(nèi)置屏蔽，可以將階梯楔塊安裝到一個鉛制的支架中。然后將鉛制支架沿階梯楔塊的四周延長25.4mm,使其超出支架。鉛制支架的邊緣要與階梯楔塊的邊緣有一定的重疊(重疊寬度不超過6mm),這樣就可以大幅度降低X射線從階梯楔塊下方泄漏的數(shù)量，而這種泄漏會對每一步驟獲取的數(shù)據(jù)都會產(chǎn)生污染。階梯楔塊由3種不同的材料制成，包括Al-60601(鋁)、Ti-6Al-4V(鈦)和Inconel718(因科鎳合金718),在每個步進(jìn)梯級中都有一個中心槽，如圖1所示。用于不同材料的楔塊的三維尺寸見表1。((圖1階梯楔示意圖45GB/T38240—2019表1本標(biāo)準(zhǔn)中使用3種不同材料作為圖像質(zhì)量指示器時階梯楔的尺寸材料單位ACDE階梯楔(Inconel718)公差士200士25士25士38士38士38士38士200士200士200公差士10士10士10材料單位ACDE階梯楔(Ti-6Al-4V)公差士50士50士50士50士50士50公差士10士10士10材料單位ACDE階梯楔(Al-60601)公差士100士300士300士300士300士200士200士200公差士505.3用于測量數(shù)字探測器陣列效率的濾波片以下所列為用于獲取不同光束質(zhì)量的濾波片厚度a)～g)和合金材質(zhì)h)。這些濾波片應(yīng)安裝于光束的輸出位置。濾波片厚度的誤差范圍為±0.1mm:a)無外部濾波片(50kV);c)40mmAl(120kV);d)3mmCu(120kV);e)10mmFe(160kV);f)8mmCu(220kV);h)濾波片應(yīng)直接安置于射線管口。鋁制濾波片材料應(yīng)使用Al-6061。銅材料的純度應(yīng)不低于99.9%。鐵制濾波片材料應(yīng)使用不銹鋼304。注：b)和c)中所述的輻射質(zhì)量是根據(jù)量子探測效率和IEC62220-1制定的，而d)和e)中所述的輻射質(zhì)量是根據(jù)ISO7004制定的。此外，f)中所述的輻射質(zhì)量采用的標(biāo)準(zhǔn)與ASTME1815、ASTME2445和ASTME2446采用的標(biāo)準(zhǔn)一樣。用于測量過曝光損傷和內(nèi)部散射輻射的濾波片為銅板，其厚度應(yīng)不小于16mm(見5.3g)],其規(guī)格為100mm×75mm,并且應(yīng)至少有一邊有銳利的邊緣(不推薦使用小尺寸探源)。如果數(shù)字探測器陣列本身小于15cm×15cm,使用銅板的規(guī)格尺寸應(yīng)為數(shù)字探測器陣列激活區(qū)域的25%。6GB/T38240—20196校正對比和標(biāo)準(zhǔn)操作6.1數(shù)字探測器陣列校準(zhǔn)比對方法在認(rèn)證測試前，應(yīng)對數(shù)字探測器陣列進(jìn)行校準(zhǔn)比對，通過數(shù)字探測器陣列偏置圖像或數(shù)字探測器陣列增益圖像(參見3.17和3.18)的校正方式產(chǎn)生制造商建議的修正圖像。進(jìn)行校準(zhǔn)測試十分重要，而在實踐過程中也要進(jìn)行例行的常規(guī)校準(zhǔn)。這樣可以確保制造商收集的數(shù)據(jù)與系統(tǒng)投入使用后收集到的數(shù)據(jù)密切匹配。6.2數(shù)字探測器陣列壞像素點標(biāo)準(zhǔn)操作通常情況下，制造商可以通過不同的方法修正壞像素點。如有必要，可根據(jù)制造商提供的壞像素點修正方法對認(rèn)證測試收集到的圖像中壞像素點進(jìn)行修正。可以根據(jù)下列定義來判定壞像素點和好像素點。根據(jù)這些定義，針對特定的探測器型號，制造商在統(tǒng)計的基礎(chǔ)上設(shè)定了分類標(biāo)準(zhǔn)，確定了該型號探測器產(chǎn)生壞像素點的“典型”結(jié)果。交付使用的數(shù)字探測器陣列系統(tǒng)中，壞像素點的判定和修正的設(shè)置根據(jù)制造商和供應(yīng)商之間的協(xié)議來確定。6.2.2壞像素點的定義和測試6.2.2.1死像素點——沒有響應(yīng)的像素點，或是響應(yīng)保持恒定且不受探測器輻射劑量條件影響的像6.2.2.2響應(yīng)過高的像素點——在一個最小為21×21像素點區(qū)域內(nèi)，灰度值大于平均灰度值1.3倍的像素點。這個測試可以在偏置修正圖像上進(jìn)行。6.2.2.3響應(yīng)過低的像素點——在一個最小為21×21像素點區(qū)域內(nèi)，灰度值小于平均灰度值0.6倍的像素點。這個測試可以在偏置修正圖像上進(jìn)行。6.2.2.4噪聲像素點——在沒有輻射的條件下，從30副到100副圖像序列，大于整個數(shù)字探測器陣列像素點標(biāo)準(zhǔn)差中值6倍以上的像素點。6.2.2.5不均一像素點——像素點的值要比其相鄰9×9像素點區(qū)域內(nèi)的平均像素點值的偏差超過±1%?？梢允褂闷骄叶戎颠_(dá)到或超過數(shù)字探測器陣列線性范圍75%的圖像上進(jìn)行這樣的測試。測試可在偏置或增益修正圖像上進(jìn)行。6.2.2.6持久/殘影像素點——X射線關(guān)閉后產(chǎn)生的第一張圖像中，像素點的值要比其相鄰9×9像素點區(qū)域內(nèi)的平均像素點值的偏差超過2個因數(shù)(參見7.11a)]。6.2.2.7壞相鄰像素點——如果與一個像素點相鄰的其他8個像素點都是壞像素點，那么這個像素點也應(yīng)視為壞像素點。6.2.3壞像素點分組或分類6.2.3.1單壞像素點——單個壞像素點，與其相鄰的其他像素點都是好像素點。6.2.3.2壞像素點集群——兩個或兩個以上的相連壞像素點被稱為壞像素點集群。這里的相連是指像素點的一邊或一角與其他像素點相連(最大可能有8個相鄰像素點)。如果一個像素點與其相鄰的好像素點沒超過5個，該像素點則被稱為集群核心像素點(CKP)。6.2.3.3如果一個集群中沒有集群核心像素點(CKP),該集群則可具修正價值，并且極易修正，這種集7GB/T38240—2019群稱之為不相干集群。這種集群是按其周圍的矩形尺寸以及不相干集群的壞像素點數(shù)量來命名的，例2×3cluster4CCCCCCCCCCCDCCCDCCCCCDCCCCCCCCDCCCCCCDDDDDDDDDDDDDDDDDDCCCCCCCCCCCCCCCC壞像素(相鄰好像素個數(shù)≥5)KCKP;壞像素(相鄰好像素個數(shù)<5)圖2壞像素點的不同類型(集群、相干集群和壞線段)6.2.3.4如果一個集群中存在集群核心像素點(CKP),這種集群稱之為相干集群。在命名的時候，前面加一個“rel”,后面加上在集群核心像素點(CKP)的數(shù)字，如“rel3×4cluster7-2”,其中數(shù)字“7”為壞像素6.2.3.5壞線段指的是在一個空間不相干集群中，存在10個或10以上的壞像素點連接成線段(橫排或縱列),但該線段上與壞像素點相連的部分應(yīng)低于其總長度的10%。壞線段上的像素點不應(yīng)是集群核心像素點(CKP),見圖2。壞線段的命名方式與集群的命名方式相同，只不過集群名稱中用“cluster”,而壞線段名稱中用“Line”,如“1×256Line256”或“2×24Line26”,見圖2。7方法7.1每次測試時，均應(yīng)根據(jù)測試方法對光束過濾進(jìn)行確定。值得注意的是內(nèi)置光束濾波片應(yīng)安裝在X7.2在所有測量中，除了另有特殊規(guī)定外，用于性能測試時，X射線源與探測器之間的距離(SDD)應(yīng)大于1000mm。在通常情況下，光束不應(yīng)與干擾物體產(chǎn)生相互作用，除非特意安排物體與其產(chǎn)生相互作用。此外，還應(yīng)通過在射線源上使用光學(xué)準(zhǔn)直設(shè)備，使光束輻照面積盡量接近(不能遠(yuǎn)大于)探測器區(qū)域。注意本方法中給出的曝光時間可以通過數(shù)字探測器陣列實現(xiàn)的延長曝光或多幀照相相結(jié)合得到。盡管如此，無論使用哪種方式，均應(yīng)在測試報告中記錄相關(guān)信息，并且在所有測試中都要使用相同的數(shù)字探測器陣列集成時間(每幀)。在本標(biāo)準(zhǔn)以下章條中，每當(dāng)?shù)玫綀D像時，該圖像就會按一個相應(yīng)的格式存貯下來，在該格式中包括獲取圖像的完整比特(位數(shù))深度以便于后續(xù)分析。7.3由于X射線焦斑尺寸有限以及幾何放大造成了圖像不清晰度，但這種圖像不清晰度應(yīng)不超過ASTME1742中輻射照相操作規(guī)程的規(guī)定范圍。8GB/T38240—20197.4每次測試使用的測量參數(shù)應(yīng)記錄在附錄A數(shù)據(jù)表(輸入)中的數(shù)據(jù)表模板中。7.5除非另有專門規(guī)定，否則所有的圖像均應(yīng)使用數(shù)字探測器陣列偏置圖像和增益圖像進(jìn)行校準(zhǔn)比對。除了進(jìn)行壞像素點判定測試以外，所有的測試過程均應(yīng)使用制造商提供的壞像素點修正數(shù)字方法對圖像中的壞像素點進(jìn)行修正(見7.12和8.7)。7.6針對特定的數(shù)字探測器陣列型號，對于其規(guī)定的所有測試均應(yīng)在相同的內(nèi)部探測器設(shè)置的條件(例如增益與A/D轉(zhuǎn)化)下進(jìn)行。7.7像元空間分辨率(SRb)的測量方法如下：a)用于像元空間分辨率(SRb)測量評估的測試樣品為雙線測量計(見ASTME2002)。該雙線測量計應(yīng)直接安置于探測器上，與探測器橫排/縱列成2°或5°夾角。如果數(shù)字探測器陣列中有非等方性像素點，則應(yīng)產(chǎn)生兩張圖像，這兩張圖像分別使用接近平行于探測器縱向和橫排的雙線測量計產(chǎn)生。除了增益/偏置與壞像素點修正需要進(jìn)行圖像處理以外，其他的都不需要進(jìn)行圖像處理。b)曝光距離應(yīng)大于1m,曝光使用的焦點源尺寸應(yīng)符合7.3中的規(guī)定。c)像元空間分辨率(SRb)的測量與輻射質(zhì)量相關(guān)。對于操作能量大于160kV的數(shù)字探測器陣列，進(jìn)行測量時，應(yīng)使數(shù)字探測器陣列的能量為220kV(無預(yù)過濾)。對于其他的數(shù)字探測器陣列，進(jìn)行測量時，應(yīng)使數(shù)字探測器陣列的能量為90kV(無預(yù)過濾)。此外，還應(yīng)對X射線的管電流mA進(jìn)行適當(dāng)選擇，從而確保測試物體(雙線測量計)圖像的灰度值達(dá)到數(shù)字探測器陣列飽和值的80%(±5%)。如果在這些能量(無過濾)下不能生成好的圖片，則測試工程師應(yīng)減小光束流或增加射線源到數(shù)字探測器陣列的距離，從而保證生成圖像的質(zhì)量。如果這些方法仍然不實用，5.3b)中定義的輻射質(zhì)量應(yīng)被用作在90kV下的測量，而5.3f)中定義的輻射質(zhì)量應(yīng)被用作在220kV下的測量。在任一情況下，光束質(zhì)量應(yīng)被記錄在數(shù)據(jù)表模板[附錄A,數(shù)據(jù)表(輸入)]上。注：進(jìn)行這種測試的目的在于確定在測試中可達(dá)到的像元空間分辨率(SRb)或者是數(shù)字探測器陣列可以實現(xiàn)的最佳像元空間分辨率(SRb)。就這方面而言，采取適當(dāng)方法顯著降低測量過程中的量子噪聲就顯得特別重要了。7.8效率的測量方法如下：a)這種測量可以選擇幾個輻射劑量分別高于和低于1mGy的點來進(jìn)行。這樣就可以通過對上述點的測量結(jié)果進(jìn)行計算，得到輻射劑量為1mGy條件下的效率。此外，在測試過程中，根據(jù)這一系列的點的測量結(jié)果還可以得到關(guān)于探測器線性響應(yīng)的其他信息。同時，數(shù)字探測器陣列響應(yīng)最大(頂部)的幾個數(shù)據(jù)點還可用于獲取dSNRn的最大值。b)應(yīng)使用7.8.4規(guī)定的圖像集成時間收集一張偏置圖像(在無輻射條件下)。c)在本測量過程中，使用的輻射質(zhì)量應(yīng)符合5.3的規(guī)定。d)在進(jìn)行效率測量時，應(yīng)根據(jù)5.3的規(guī)定設(shè)置X射線管，同時應(yīng)立即將濾波片直接安裝于X射線管輸出端口處，這樣就可以確保到達(dá)數(shù)字探測器陣列的所有輻射均經(jīng)過過濾處理。對束流和曝光時間進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，這樣可以確保得到用一個電離測量計測量的數(shù)字探測器陣列特定區(qū)域的已知劑量率。進(jìn)行劑量率測量過程中，應(yīng)避免受到散射的干擾，因此最好在安裝探測器之前就進(jìn)行劑量率測量。將劑量率與以秒為單位的曝光時間相乘(或以分?jǐn)?shù)形式)就可以得到劑量。為實現(xiàn)1mGy的劑量，宜對所有數(shù)據(jù)點(劑量高于和低于1mGy的幾個點)都進(jìn)行測量，并記錄下安裝探測器前實現(xiàn)劑量值所需要的電流(mA)值。注：用于劑量率測量的電離測量計根據(jù)制造商的建議進(jìn)行校準(zhǔn)比對。e)在上述條件下，應(yīng)收集兩張圖像。這兩張圖像用于通過不同的圖像在無固定格式或其他潛在9GB/T38240—2019異常條件下獲取噪聲。7.9可達(dá)到的對比靈敏度測試方法如下：a)在5.2中定義的階梯楔圖像質(zhì)量指示器由三種不同材料構(gòu)成。測試過程中(這些材料)使用的厚度范圍應(yīng)符合5.2的規(guī)定。在進(jìn)行測試時，階梯楔的安裝位置應(yīng)至少與探測器保持600mm的距離(而SDD則應(yīng)大于1000mm)。預(yù)濾波片應(yīng)直接安裝在X射線管之前。應(yīng)對光束進(jìn)行準(zhǔn)直處理，確保曝光區(qū)域局限于階梯楔。同時，應(yīng)在數(shù)據(jù)表(輸入)中記錄使用的預(yù)濾波片。b)如果探測器區(qū)域過小，僅靠一張圖像無法將階梯楔完全涵蓋，則應(yīng)在X射線和數(shù)字探測器陣列設(shè)置保持相同的條件下，收集兩張或兩張以上的圖像以完全涵蓋階梯楔。c)進(jìn)行測量時，使用的能量應(yīng)設(shè)置為160kV,使用的過濾銅板厚度應(yīng)為0.5mm。在這種光束能譜條件下的X射線管的電流(mA)也應(yīng)確定，以確保在所有測試所采用的集成時間內(nèi)，厚度最小的階梯楔上數(shù)字探測器陣列不會產(chǎn)生飽和現(xiàn)象。通過多幀疊加獲得圖像，得到圖像的有效曝光時間應(yīng)至少包括1s、4s、16s和64s。如有需要，制造商還可以提供其他曝光時間的數(shù)據(jù)。7.10特定材料厚度范圍的測量方法：如果已經(jīng)完成7.9規(guī)定的步驟，進(jìn)行特定材料厚度范圍的測試時，不需要采取另外的測量方法。如果確實需要獨立于CS測試而單獨完成，則可根據(jù)7.9規(guī)定的步驟進(jìn)行。7.11殘影和過曝光損傷的測量方法如下：a)殘影的測量方法：1)可以通過使用一個圖像序列測量探測器的殘影。開啟數(shù)字探測器陣列的電源，但其暴露在輻射環(huán)境條件下的時間不超過30min。在其啟動前，應(yīng)(在沒有輻射的條件下)首先獲取一張偏置圖像(圖像0)。2)數(shù)字探測器陣列暴露在輻射環(huán)境中的時間應(yīng)不少于30min,在這個輻射環(huán)境中劑量率保持恒定為120kV(0.5mm的銅過濾),灰度值為飽和灰度值的80%。此過程完成后，應(yīng)立即產(chǎn)生一張圖像，該圖像的總曝光時間大約為4s。3)接下來就可以在70s內(nèi)采集一個圖像序列，在序列圖像成像開始后約5s關(guān)閉X射線。b)過曝光損傷的測量方法：1)測量過曝光損傷的條件：在120kV的能量條件下，用一個厚度為16mm的銅板直接放置在數(shù)字探測器陣列表面上，銅板覆蓋數(shù)字探測器陣列表面一半。數(shù)字探測器陣列應(yīng)被曝光30min,灰度值為未被銅板覆蓋的另一半數(shù)字探測器陣列區(qū)域飽和灰度值的80%。然后關(guān)閉X射線，將銅板移開。接著，再讓數(shù)字探測器陣列在同樣能量的輻射環(huán)境中暴露，但輻射劑量為原有輻射劑量的1/10。采集一張圖像，該圖像的有效曝光時間為30s。仔細(xì)觀察圖像，會發(fā)現(xiàn)圖像中原來放置銅板(被銅板覆蓋)的區(qū)域會出現(xiàn)肉眼可見陰影。2)數(shù)字探測器陣列暴露在輻射環(huán)境中接受劑量照射30min后，應(yīng)立即移走其上覆蓋的銅板，然后迅速曝光30s產(chǎn)生圖像。在此過程中任何拖延都會影響到測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。然后，分別在1h、4h和24h后重復(fù)上述測量，但在每次測量之間不需要再對數(shù)字探測器陣列進(jìn)行另外的輻射劑量照射。7.12壞像素點的測量方法：a)以下所述為判定壞像素點所需的數(shù)據(jù)。所有的測量均應(yīng)在100kV輻射條件下，使用0.5mm銅制預(yù)濾波片的條件下進(jìn)行。對于特定型號的數(shù)字探測器陣列而言，需要根據(jù)一組探測器(探GB/T38240—2019測器應(yīng)至少為3個)的測量結(jié)果才能得出壞像素點檢測報告。b)在此測量過程中，至少需要一個在無X射線輻照條件下產(chǎn)生的暗場圖像(darkimage)序列，該序列的總集成時間為120s。存貯該序列以用于噪聲像素點判定。然后將該序列進(jìn)行平均以c)通過設(shè)置X射線，使平均灰度值達(dá)到偏置修正后數(shù)字探測器陣列飽和灰度值范圍的50%,在此條件下產(chǎn)生一個圖像序列。圖像序列的總集成時間約為120s。然后再對該序列圖像進(jìn)行d)通過設(shè)置X射線，使平均灰度值達(dá)到偏置修正后數(shù)字探測器陣列飽和灰度值范圍的10%,在此條件下產(chǎn)生一個圖像序列，圖像序列的總集成時間約為120s。然后再對該序列圖像進(jìn)行平e)通過設(shè)置X射線，使平均灰度值達(dá)到偏置修正后數(shù)字探測器陣列飽和灰度值范圍的80%,在此條件下產(chǎn)生一個圖像序列，圖像序列的總集成時間約為120s。然后再對該序列圖像進(jìn)行平f)持久/殘影像素點測量——在此測試過程中，無需使用增益修正。開啟探測器電源，使其暴露在輻射環(huán)境中接受輻照的時間不超過30min。在接受輻射劑量照射前，應(yīng)首先產(chǎn)生一張偏置圖像。然后，將探測器暴露在輻射環(huán)境中至少300s,這個輻射環(huán)境中劑量率保持恒定為120kV,灰度值為偏置修正后飽和灰度值的80%。然后產(chǎn)生一個為時70s的圖像序列。序列成像開始后5s時，應(yīng)關(guān)閉X射線。7.13內(nèi)部散射輻射的測量方法：根據(jù)7.11的規(guī)定，使用一個厚度為16mm的銅板，將其直接放置在數(shù)字探測器陣列上。放置的時候，應(yīng)將銅板鋒利的一邊正好放在數(shù)字探測器陣列的中間，使其與射束方面保持垂直，這樣在圖像中才能得到清晰的邊緣。使用220kV的輻射劑量和一個厚度為8mm的銅制預(yù)濾波片，讓數(shù)字探測器陣列暴露在輻射環(huán)境中接受劑量照射。而對于那些推薦輻射劑量范圍不在此范圍中的數(shù)字探測器陣列，則應(yīng)使用其推薦范圍中最高X射線能量，同時使用銅板作為預(yù)濾波片，銅板厚度為3mm到8mm之間。調(diào)節(jié)X射線管的束流，確保經(jīng)過偏置修正后的灰度值達(dá)到飽和灰度值的80%。使用符合7.3規(guī)定的焦電源尺寸，產(chǎn)生一張圖像，其有效曝光時間應(yīng)為60s。然后對這張圖像進(jìn)行偏置和增益修正。8結(jié)果計算或分析8.1測試結(jié)果記錄所有的測試結(jié)果均應(yīng)記錄在附錄A數(shù)據(jù)表(輸出)中提供的數(shù)據(jù)表模板中。8.2像元空間分辨率(SRb)的計算8.2.1應(yīng)對60%雙線像質(zhì)計的面積進(jìn)行測試，并對測試結(jié)果進(jìn)行平均，以防止因為線的長度變化而帶來的變化(見圖3)。測量結(jié)果圖示見圖3?；叶戎祷叶戎?220240260280300320340360380400420信號值background~與線對距離信號值background~與線對距離和對灰度值/%D7D828.3%圖3用于像元空間分辨率計算的線對圖像分析8.2.2SRb(像元空間分辨率)由線對距離的線性差值由式(1)計算而得，后一對線對的線對距離小于20%的降幅，而前一對線對的線對距離大于20%降幅(見圖3)。式中：D?——最小線對的直徑，與間隙處相比的分辨率大于20%;D?——最大線對的直徑，與間隙處相比的分辨率小于20%;R?——D?相對應(yīng)線對的調(diào)制度(dip值),用降幅百分比值表示，%;R?——D?相對應(yīng)線對的調(diào)制度(dip值),用降幅百分比值表示，%。8.3效率的計算8.3.1通過階梯楔的圖像差值可以計算效率，曝光實驗設(shè)置示意圖見圖4。在進(jìn)行求差處理前，圖像中的壞像素點已通過使用制造商提供的修正方法進(jìn)行了修正。差值圖像的處理結(jié)果避免了所有的幾何變GB/T38240—2019形，同時只需要測量輻照時間和劑量條件下的行為。通過對差值圖像中5個區(qū)域進(jìn)行計算得到了50×50像素點區(qū)域的噪聲(標(biāo)準(zhǔn)差),表示為σ[differenceimage]。然后將上述5個50×50像素點區(qū)域放圖像中，其中一個區(qū)域位于圖像的中心位置；而另外4個則分別位于圖像的四角，與數(shù)字探測器陣列有效范圍的邊緣保持10%的距離。然后將上述5個50×50像素點區(qū)域的平均信號分別與一張未經(jīng)差值處理的圖像上相應(yīng)位置的信號進(jìn)行平均，其結(jié)果表示為MeanGV[firstimage]。而MeanOV指的是一幅偏置圖像的同一區(qū)域的平均值?？梢愿鶕?jù)式(2)計算得到dSNRn(由于噪聲計算使用了兩張圖像的差值用2的平方根進(jìn)行修正，然后將其與標(biāo)準(zhǔn)化分辨率88.6/SRb相乘。計算過程與ASTME2446中規(guī)定的SNRn計算方法相同)。5個區(qū)域的dSNRn則應(yīng)進(jìn)行平均，從而得到最終的dSNRn值。1”t4.sist2:ts1指示器100017177—8.3.2在圖5中給出了一個示意圖，在這個示意圖中，差值圖像的dSNRn值表示為輻射劑量平方根的函數(shù)。通過許多點(點線)來表示不同的能量。而圖5中直線的斜率表示的是效率。其數(shù)值與1mGy輻射水平的dSNRn值相同。盡管在作為輻射劑量函數(shù)來計算和測量效率并非完全必要，但制造商還是基于經(jīng)驗和判斷收集了這些數(shù)據(jù)，并且在圖中標(biāo)示出來。通過這些數(shù)據(jù)可以得到關(guān)于dSNRn的最大可能值以及探測器的線性響應(yīng)信息。ANSPANSP圖5不同能級的不同圖像效率測試圖例(SNRn值已被轉(zhuǎn)化為dSNRN值)8.4.2如圖6所示，在每個階梯中，均應(yīng)對3個矩形區(qū)域內(nèi)的信號(平均灰度值)和噪聲(標(biāo)準(zhǔn)差)進(jìn)行計算。用于評估的關(guān)注矩形區(qū)域最小尺寸為1100像素點(20×55像素點)。使用ASTME2446中介紹的單線標(biāo)準(zhǔn)差中值法計算該矩形區(qū)域內(nèi)的噪聲。通過計算對比值(楔形槽上與楔形槽外的信號差)和楔形槽外噪聲的比值可以得到對比度-噪聲比[CNR(5%)]的值，如式(3)所示。階梯楔圖像的每一個階梯都要進(jìn)行這樣的計算。5%groove注：階梯楔上的區(qū)域分別標(biāo)注為“area1”、“area2”和“area3”,這3個區(qū)域?qū)⒂糜谔峁┬盘柡驮肼?。GB/T38240—2019的對比靈敏度是最佳的可達(dá)到的對比靈敏度，零部件產(chǎn)生的散射現(xiàn)象已大大降低。在實踐中，可達(dá)到的對比靈敏度曲線可能與本文件提供的結(jié)果有所不同，這是因為在用戶的設(shè)施上，幾何不清晰度和散射輻射的情況會有所不同。/材料厚度/mm圖7不同圖像獲取時間的最大對比靈敏度的測試結(jié)果信噪比的值應(yīng)為130或者高于130。注意，在這里我們僅僅將這種情況視為一個通例，這并不意味著在任何條件下只要信噪比的值為130:1,都應(yīng)會得到一個對比靈敏度為2%的結(jié)果。的材料為A1,曝光時間為4s。SNRSNR圖8在信噪比為130:1、對比靈敏度為2%的條件下的特定材料厚度范圍(在4s曝光時間時，0～84mm)8.5.3在對比靈敏度為1%的應(yīng)用條件下，信噪比的值應(yīng)為250或者高于250。在此僅將這種情況視為一個通例，這并不意味著在任何條件下只要信噪比的值為250:1,都應(yīng)會得到一個對比靈敏度為1%的結(jié)果。8.5.4如圖8中的示例，1%的對比靈敏度對應(yīng)的特定材料厚度范圍從10mm～74.6mm不等，曝光時間為16s。8.6殘影與過曝光損傷(burn-in)的計算8.6.1殘影的計算8.6.1.1設(shè)偏置圖像為0,4s積分時間內(nèi)產(chǎn)生的第一張圖像為圖像1。在采集的圖像序列中，找到(X射線關(guān)閉后)完全為暗圖的第一張圖像，將其命名為圖像2。而在圖像2產(chǎn)生后60s產(chǎn)生的圖像則被命名為圖像3。8.6.1.2對于所有的圖像，數(shù)字探測器陣列中心的90%區(qū)域的平均信號均應(yīng)進(jìn)行測量：a)GV0=圖像0中心90%的平均信號；b)GV1=圖像1中心90%的平均信號；c)GV2=圖像2中心90%的平均信號；d)GV3=圖像3中心90%的平均信號。8.6.1.3根據(jù)式(5)可以計算得到參數(shù)全程殘影首幀、全程殘影1s和全程殘影60s的值。而圖9所示則為典型的殘影測量數(shù)據(jù)。GB/T38240—2019ADUsADUs圖9圖像殘影測量序列結(jié)果過曝光損傷的計算可以根據(jù)式(6)進(jìn)行。圖10所示為過曝光損傷的典型測量數(shù)據(jù)。MeanGV[offtheplate]表示的是板面區(qū)域外的平均灰度值，而MeanGV[onplate]表示的是板面區(qū)域內(nèi)的平均灰度值。IminIh4h24l圖10過曝光損傷測量結(jié)果分別計算并報告1min、1h、4h和24h的值。8.7壞像素點的計算輸出數(shù)據(jù)表中會按照附錄A的模板給出單個壞像素點的5個分類、壞像素集群的3個分類。針對GB/T38240—2019某個特定的數(shù)字探測器陣列型號，這些結(jié)果應(yīng)根據(jù)一組探測器(探測器數(shù)量至少為3個)的計算得到。壞像素點的計算方法如下。判定每個探測器的死像素點數(shù)量，然后取平均值。針對某種特定型號的探測器，取一組探測器，并對其中每個探測器的響應(yīng)過度像素點進(jìn)行判定并記對壞像素數(shù)據(jù)1中所有像素點進(jìn)行測試。測試方法為將一個21×21的屏蔽罩(遮光罩)覆蓋在圖像上，找出值大于遮光罩下平均灰度值130%的像素點。報告測試的所有探測器響應(yīng)過度像素點的平均數(shù)。8.7.4.1對每個探測器的響應(yīng)過低像素點進(jìn)行判定并記錄。8.7.4.2對壞像素數(shù)據(jù)1中所有像素點進(jìn)行測試。測試方法為將一個21×21的屏蔽罩(遮光罩)覆蓋在圖像上，找出值小于遮光罩上平均灰度值60%的像素點。8.7.4.3報告測試的所有探測器響應(yīng)過低像素點的平均數(shù)。計算暗場圖像序列中每個像素點的σ(標(biāo)準(zhǔn)差)以及像素平均σ值。接受測試的每個探測器都要進(jìn)行這種計算。報告要記錄所得平均數(shù)。然后根據(jù)以下步驟計算噪聲像素點的數(shù)量。個像素點的值都替換為該像素點標(biāo)準(zhǔn)差的值，計算數(shù)字探測器陣列有效范圍內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)差圖像的平均值。在經(jīng)過偏置和增益修正后，如果一個像素點的值仍然與其相鄰的9×9像素點的平均值的偏移超過±1%,則該像素點應(yīng)被標(biāo)記為壞像素點。在這項測試中要用到壞像素數(shù)據(jù)2和壞像素數(shù)據(jù)3?？梢愿鶕?jù)下列步驟來計算不均一像素點的數(shù)量。將一個9×9像素點的屏蔽罩(遮光罩)覆蓋在壞像素數(shù)據(jù)2和壞像素數(shù)據(jù)3有效數(shù)字探測器陣列范圍上，找出值為其相鄰9×9像素點平均值1.01倍或0.99倍的像素點。這些像素點則應(yīng)被視為不均一像素點。選擇圖像序列中產(chǎn)生的第一張完全為暗圖(第一張暗圖指的是在有大塊黑暗和明亮區(qū)域圖像之后產(chǎn)生的圖像或者是第一張完全黑暗的圖像)作為評估對象。持久/殘影像素點的計算過程應(yīng)按照以下步驟來進(jìn)行。將一個9×9像素點的屏蔽罩(遮光罩)覆蓋在圖像上，找出值大于其相鄰9×9像素點平均值2倍以上的像素點。這些像素點則應(yīng)被視為持久/殘影像素點。如果一個像素點周圍與其相鄰的其他8個像素點均為壞像素點，則該像素點也應(yīng)被視為壞像素點。GB/T38240—2019ISR——內(nèi)部散射輻射的測量；b——銅板刃邊的信號電平。280004280004240002200020000600040002000+最小值1191位置0,最大值28910位置42距離此例中散射線的計算方法如下：內(nèi)部散射測量a=531信號的最大值、最小值為28910和531,最大最下偏差b=27119內(nèi)部散射輻射ISR=(2×a/b)×100%=(2×531/27119)×100%=3.83%[160kV]a——為遠(yuǎn)范圍不清晰度基值；b——為銅板刃邊的信號電平。圖11內(nèi)部散射輻射測量GB/T38240—20199制造商測試結(jié)果的顯示根據(jù)附錄A規(guī)定，所有測試能得到結(jié)果包括完整的數(shù)據(jù)薄、圖表等，這些結(jié)果應(yīng)方便易用。同樣，匯總圖和表格列出了在標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)設(shè)置條件下的結(jié)果。為便于理解和分析結(jié)果，也可以將結(jié)果按照下文所述的網(wǎng)格分布圖表示出來。在此給出一個例子就包括了第8章中所列7個參數(shù)中的5個。這5個參數(shù)分別是像元空間分辨率、效率、最大對比靈敏度、特定材料厚度范圍以及數(shù)字探測器陣列殘影。將這些參數(shù)在0(低)到15(高)的范圍內(nèi)進(jìn)行權(quán)重選擇，從而達(dá)到一個特定質(zhì)量因子。表2給出了3種不同材料的測量參數(shù)所對應(yīng)的質(zhì)量因子。每個參數(shù)的測量值與最接近邊界值的質(zhì)量因子準(zhǔn)確對應(yīng)。在此，由于壞像素點與實際應(yīng)用密切相關(guān)，所有沒有給出壞像素點的相關(guān)信息?；谕瑯拥睦碛?，在這里也沒有給出內(nèi)部散射輻射方面的信息。一個完整的數(shù)字探測器陣列設(shè)備應(yīng)能覆蓋整個區(qū)域。圖12a)和圖12b)分別給出了兩個例子。在圖12a)中例子表示的是一個數(shù)字探測器陣列設(shè)備，對于平面材料(比如很小的焊縫檢測)的檢測而言，該設(shè)備具有很高的分辨率但效率一般。而圖12b)給出的例子則是針對鋁鑄件的快速自動檢測系統(tǒng)，這種檢測要求對比靈敏度高，特定材料厚度范圍大，而對圖像殘影的要求一般。96最大對比度范圍效率9材料厚度范圍效率最大對比6AL探測器xxx模式y(tǒng)yy值質(zhì)量數(shù)值參數(shù)像元空間分辨率/%4最大對比靈敏度/%0.176圖像殘影0.21效率6材料厚度范圍/mma)適用于焊縫檢測的DDA實例AL探測器xxx模式y(tǒng)yy值質(zhì)量數(shù)值參數(shù)像元空間分辨率/%4最大對比靈敏度/%圖像殘影效率6材料厚度范圍/mmb)適用于鋁鑄件快速自動檢測的DDA實例圖12部分測量參數(shù)的網(wǎng)格匯總分布圖表2三種不同圖像質(zhì)量指示器的質(zhì)量指示Inconel合金質(zhì)量數(shù)參數(shù)單位高低條件0123456789m90kV,無濾波%21圖像殘影%第一幀，歸一化到1s21效率材料厚度鈦質(zhì)量數(shù)參數(shù)單位高低條件012345678990kV,無濾波%21圖像殘影%第一幀，歸一化到1s21效率材料厚度mm5Ti,160kV,4s,SNR>13059鋁質(zhì)量數(shù)參數(shù)單位高低條件012345678990kV,無濾波%21圖像殘影%第一幀，歸一化到1s21效率材料厚度Al,160kV,4s,SNR>130GB/T38240—201910數(shù)字探測器陣列的分類10.1為了與CR和底片分類標(biāo)準(zhǔn)(ASTME1815和ASTME2446)相匹配，制造商應(yīng)根據(jù)下列方式提供每個探測器型號的探測器信噪比-歸一化(dSNRn)和SRb值。10.2符合7.8規(guī)定的220kV(8mm銅板預(yù)濾波片)光束質(zhì)量條件下的dSNRn值；符合7.7規(guī)定的像元空間分辨率(SRb)。10.3對于由于制造商限制，導(dǎo)致一些數(shù)字探測器陣列無法在220kV電壓的X射線(8mm銅板預(yù)濾波片)條件下使用。這種數(shù)字探測器陣列適用的X射線能級則較低，但其最大允許輻射能量，應(yīng)能保證在使用厚度不小于3mm銅板預(yù)濾波片的條件下能正常運行。10.4需要提供下列兩個值以后才能進(jìn)行的分類：a)符合ASTME2446中表1需要的最小dSNRn值，及其相應(yīng)的探測器輻射劑量值(或根據(jù)距離、X射線管電流(mA)×曝光時間(s),以及材料厚度等);b)本標(biāo)準(zhǔn)中SRb值的聲明(見7.7和8.2)。注：表3中給出dSNRn的分類值，但通常情況分類值與SRb一起給出。表3較之于CR系統(tǒng)和底片系統(tǒng)，數(shù)字探測器陣列分類的最低要求數(shù)字探測器陣列系統(tǒng)分類所需輻射劑量1m距離的電流值mADDASpecialDDAIDDAⅡDDAⅢ11精度與偏差在本操作規(guī)程對于射線數(shù)字面陣列探測器系統(tǒng)特征的精度和偏差不作任何說明。本標(biāo)準(zhǔn)提供的結(jié)果僅用于驗證操作是否正確的判定標(biāo)準(zhǔn)。12關(guān)鍵詞GB/T38240—2019(規(guī)范性附錄)輸入與輸出數(shù)據(jù)模板A.