專利名稱：大型構(gòu)件無損檢測時輻射源與探測器的對中方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及核技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，特別涉及大型構(gòu)件無損檢測時，輻 射源與探測器無剛性連接的情況下，完成輻射源與探測器對中、定位 的方法及其裝置。
背景技術(shù)：
射線無損檢查技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于機場、鐵路、港口的安全檢查和工業(yè)質(zhì)量檢測等諸多領(lǐng)域；在無損檢測應(yīng)用中，輻射源與探測器對 中是完成檢測的基本條件。傳統(tǒng)的無損檢測應(yīng)用中，或者輻射源與探 測器間有剛性連接，或者被檢測物體較小，輻射源與探測器可以目視 對中。但是在大型構(gòu)件或特大型構(gòu)建無損檢測時，由于無法剛性連接或目視對中，使輻射源與探測器的對中成為問題。因此，迫切需要一 種能保證在大型構(gòu)件無損檢測時能夠進行可靠對位的方法和裝置。發(fā)明內(nèi)容針對上述檢測方式的缺陷，本發(fā)明提供了一種用于大型構(gòu)件無損 檢測時以輻射遮擋來實現(xiàn)輻射源與探測器的對中的方法和裝置。本發(fā)明提供的用于大型構(gòu)件無損檢測時輻射源與探測器的對中 方法包括以下步驟(a) 將輻射源與探測器大致對中；(b) 將對中遮擋圖案旋轉(zhuǎn)至遮擋位置；(c) 成像后查看遮擋圖案的位置；(d) 調(diào)整輻射源至遮擋圖案的成像位置在一定的誤差內(nèi)，完成對中。其中所述對中裝置為一可旋轉(zhuǎn)移動的重金屬矩形遮擋射線圖案， 其厚度為該金屬在使用射線能量下的半值層厚度的1/5-2倍，其圖案中心位于屏蔽準直器的中心。在步驟(d)中，如果遮擋圖案的位置偏離中心，則可以通過該 圖案所成圖像的大小及偏離值計算出輻射源源點至探測器的距離及 二者中心偏離尺度，調(diào)整后再成像，直至調(diào)整到一定的誤差之內(nèi)，完 成對中步驟。其中所述輻射源源點至探測器的距離的計算方法如下 已知遮擋圖案距輻射源源點為L,遮擋圖案實際邊長A,所成圖像邊長i(像素)，圖像每像素代表實際長度U,欲求得輻射源源點距丄—j！ m —肌探測器為M。則有幾何關(guān)系^^^，可得出=7,即當前擺放位 置下輻射源源點距探測器端距離。 所述偏離尺度的計算方法如下已知遮擋圖案所成圖像在橫向或縱向偏離輻射場中心位h像素，圖像每像素代表實際長度U，則實際偏移量H-hU。優(yōu)選的，所述輻射源采用使用加速器或放射性同位素的便攜式高 能射線源；所述探測器是DR成像屏、CR影像屏、平才反閃爍屏結(jié)合 CCD相機或充氣電離室線陣列探測器、閃爍體線陣列探測器、半導(dǎo) 體線陣列探測器配合掃描裝置之一。本發(fā)明的另一方面是提供一種用于大型構(gòu)件無損檢測時輻射源 與探測器的對中裝置，包括對中定位板、遮擋圖案和屏蔽準直器，其 中所述遮擋圖案通過對中定位板設(shè)置于屏蔽準直器前端。該對中裝置還包括用于將對中定位板固定在屏蔽準直器上的定 位螺絲，定位螺絲通過對中定位板四角的定位螺孔將對中定位板固定 在屏蔽準直器前端。所述遮擋圖案為一可旋轉(zhuǎn)移動的金屬矩形遮擋射線圖案，其厚度 為該金屬在使用射線能量下的半值層厚度的1/5~2倍，其圖案中心位于屏蔽準直器的中心。優(yōu)選的，所述遮擋圖案具體表現(xiàn)為某一左右對稱或上下對稱的圖 形，如"田"字形，"王"交叉圖形、"x"交叉圖形等。優(yōu)選的，所述對中定位板的一側(cè)具有旋轉(zhuǎn)軸，遮擋圖案通過該旋轉(zhuǎn)軸進行旋轉(zhuǎn)，將遮擋圖案旋轉(zhuǎn)至遮擋位置可以用于對中；旋轉(zhuǎn)至外 側(cè)用于正常的輻射成像。通過本發(fā)明，射線在大型、特大型構(gòu)件的無損檢測應(yīng)用中，可以 實現(xiàn)輻射源與探測器準確對中，并計算出輻射源源點距探測器的距 離，使之達到輻射成像的基本條件，完成檢測。本發(fā)明的對中方法和對中裝置用于大型構(gòu)件的無損檢測領(lǐng)域，如 可用于建筑物立面、頂面、樓板、橋梁建筑的柱體、面體、梁體、大 型鍋爐、核電站大型管道和容器、石油管道、天然氣管道和容器、石 化加工企業(yè)的大型管道和容器等大型、特大型構(gòu)件的無損檢測。此外本發(fā)明的對中方法和對中裝置也可用于傳統(tǒng)的機場、鐵路、港口的安 全檢查和工業(yè)質(zhì)量檢測等諸多領(lǐng)域。


圖l為王字形遮擋圖形處于對中狀態(tài)下的主視圖； 圖2為王字形遮擋圖形移出遮擋位置的主視圖； 圖3為田字形遮擋圖形處于對中狀態(tài)下的主視圖； 圖4為田字形遮擋圖形移出遮擋位置的主視圖。 圖中1、對中定位板；2、定位螺絲；3、遮擋圖案；4、旋轉(zhuǎn)軸； 5、屏蔽準直器；6、定位螺孔。
具體實施方式
以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。 本發(fā)明提供了一種利用輻射遮擋來實現(xiàn)輻射源與探測器的對中 的方法和裝置，在錐東輻射源準直器出口使用適當?shù)闹亟饘僬趽鯃D 案，通過該遮擋圖案在探測器端可探測到的輻射衰減圖4象，確定輻射源與探測器的相對位置，解決輻射源與探測器的對中問題。如圖1至圖4所示，該對中的裝置由對中定位板l、旋轉(zhuǎn)軸4和用于 對中的遮擋圖案3構(gòu)成，借助于定位螺絲2和對中定位板1四角的定位 螺孔6定位于屏蔽準直器5前端。遮擋圖案3為王字形(如圖l、圖2所 示)或田字形(如圖3、圖4所示)等有助于對中的上下對稱或左右對 稱的圖案。將對中遮擋圖案旋轉(zhuǎn)至遮擋位置可以用于對中(如圖13 圖2所示)；旋轉(zhuǎn)至外側(cè)用于正常的輻射成像(如圖2、圖4所示)。也 就是說，用平移或旋轉(zhuǎn)的方式使遮擋圖案移入或移出遮擋位置，從而 進行輻射源與探測器的對中以及對中后正常的輻射成像。其中的輻射 錐東可以是圓錐束或四棱錐東。當然，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當知曉，也可以釆用懸掛、扣接等方式 將用于對中的遮擋圖案移入或者移出遮擋位置，從而實現(xiàn)對中和對中 后的輻射成像。在本實施例中，輻射源采用X光機、加速器、60Co、 137Cs放射 性同位素；探測器是面陣探測器或線陣列探測器，配合探測器掃描裝 置完成平面掃描。其中輻射源可以是X光機、加速器、放射性同位素，其能量為單 能、雙能或多能，能量范圍在100KeV 9MeV,射線視野張角為15。-30°。探測器3是DR成像屏、CR影像屏、平板閃爍屏結(jié)合CCD相機或 充氣電離室線陣列探測器、閃爍體線陣列探測器、半導(dǎo)體線陣列探測 器配合掃描裝置之一。在本發(fā)明中，對中遮擋圖案由重金屬制成，有一定的厚度，厚度 值為該金屬在所用輻射源中的1/5半值層~ 2個半值層，即厚度為該金 屬在使用射線能量下的半值層厚度的l/5 2倍，其圖案中心位于屏蔽 準直器的中心。遮擋圖案在厚度方向的所有面均平行于輻射至該處的 射線，因此遮擋圖案在靠近輻射源端所成的圖像小于遠離輻射源端所 成的圖像。該輻射遮擋圖像覆蓋經(jīng)準直的輻射場達到l/3以上。7本發(fā)明所述對中方法的操作步驟如下將輻射源與探測器大致對中；將對中遮擋圖案旋轉(zhuǎn)至遮擋位置；成像后查看遮擋圖案的成像位 置，如果偏離中心，則可以通過該圖案所成圖像的大小(像素數(shù))及 偏離值(如偏離的像素數(shù))計算出輻射源源點至探測器的距離及二者 中心偏離尺度，調(diào)整后再成像，直至調(diào)整到可允許的誤差之內(nèi)，完成 對中步驟。其中擺放位置的計算過程如下1、 已知遮擋圖案距輻射源源點為L，遮擋圖案實際邊長A,所成 圖像邊長i(像素)，圖像每像素代表實際長度U，欲求得輻射源源點丄 ^ ，， ！m—=—— M =-距探測器為M。則有幾何關(guān)系M /[/,可得出 Z ,即當前擺放位置下輻射源源點距探測器端距離。2、 已知遮擋圖案所成圖像在橫向(或縱向)偏離輻射場中心位h像素，圖像每像素代表實際長度U,則實際偏移量H-hU。在本發(fā)明一個優(yōu)選的實施方式中，將錐東應(yīng)用擴展到扁束應(yīng)用， 遮擋圖形中與扁東平行的線條寬度應(yīng)為扁束寬度的l/5至2/3寬度。扁 束應(yīng)用中探測器為平行于扁束的線陣列探測器，以探測器相對輻射源 縱向運動獲得輻射源有遮擋圖案的輻射衰減圖，以此圖中遮擋圖案的 位置和大小計算出輻射源與探測器的相對位置，算法同錐束方案一 樣。雖然本發(fā)明是具體結(jié)合一個優(yōu)選實施例示出和說明的，但熟悉該 技術(shù)領(lǐng)域的人員可以理解，其中無論在形式上還是在細節(jié)上都可以作 出各種改變，這并不背離本發(fā)明的精神實質(zhì)和專利保護范圍。
權(quán)利要求
1、一種用于大型構(gòu)件無損檢測時輻射源與探測器的對中方法，其特征在于，該方法包括以下步驟(a)將輻射源與探測器大致對中；(b)將對中遮擋圖案旋轉(zhuǎn)至遮擋位置；(c)成像后查看遮擋圖案的位置；(d)調(diào)整輻射源至遮擋圖案的成像位置在一定的誤差內(nèi)，完成對中。
2、 如權(quán)利要求1所述的用于大型構(gòu)件無損檢測時輻射源與探測 器的對中方法，其特征在于所述對中裝置為一可旋轉(zhuǎn)移動的重金屬矩 形遮擋射線圖案，其厚度為該金屬在使用射線能量下的半值層厚度的 1/5 ~ 2倍。
3、 如權(quán)利要求1所述的用于大型構(gòu)件無損檢測時輻射源與探測 器的對中方法，其特征在于在步驟(d)中，如果遮擋圖案的位置偏 離中心，則可以通過該圖案所成圖像的大小及偏離值計算出輻射源源 點至探測器的距離及二者中心偏離尺度，調(diào)整后再成像，直至調(diào)整到 一定的誤差之內(nèi)，完成對中步驟。
4、 如權(quán)利要求3所述的用于大型構(gòu)件無損檢測時輻射源與探測 器的對中方法，其特征在于所述輻射源源點至探測器的距離的計算方 法如下已知遮擋圖案距輻射源源點為L，遮擋圖案實際邊長A,所成圖像邊長i(像素)，圖像每像素代表實際長度U,欲求得輻射源源點距丄^ h 肌 一 =—— M =-探測器為M。則有幾何關(guān)系^ W，可得出 X ，即當前擺放位 置下輻射源源點距探測器端距離。
5、 如權(quán)利要求3所述的用于大型構(gòu)件無損檢測時輻射源與探測器的對中方法，其特征在于所述偏離尺度的計算方法如下已知遮擋圖案所成圖像在橫向或縱向偏離輻射場中心位h像素，圖像每像素代表實際長度U,則實際偏移量I^hU。
6、 如權(quán)利要求1至3之一所述的用于大型構(gòu)件無損檢測時輻射 源與探測器的對中方法，其特征在于所述輻射源釆用使用加速器或放 射性同位素的便攜式高能射線源；所述探測器是DR成像屏、CR影 像屏、平板閃爍屏結(jié)合CCD相機或充氣電離室線陣列探測器、閃爍 體線陣列探測器、半導(dǎo)體線陣列探測器配合掃描裝置之一。
7、 一種用于大型構(gòu)件無損檢測時輻射源與探測器的對中裝置， 其特征在于該裝置包括對中定位板(1)、遮擋圖案(3)和屏蔽準直 器(5),其中所述遮擋圖案(3)通過對中定位板(1)設(shè)置于屏蔽準 直器(5)前端。
8、 如權(quán)利要求7所述的用于大型構(gòu)件無損檢測時輻射源與探測 器的對中裝置，其特征在于還包括用于將對中定位板(1)固定在屏 蔽準直器(5)上的定位螺絲(2)，定位螺絲(2)通過對中定位板四 角的定位螺孔將對中定位板固定在屏蔽準直器(5)前端。
9、 如權(quán)利要求7所述的用于大型構(gòu)件無損檢測時輻射源與探測 器的對中裝置，其特征在于所述遮擋圖案(3)為一可旋轉(zhuǎn)移動的金 屬矩形遮擋射線圖案，其厚度為該金屬在使用射線能量下的半值層厚 度的1/5~2倍，其圖案中心位于屏蔽準直器(5)的中心。
10、 如權(quán)利要求7所述的用于大型構(gòu)件無損檢測時輻射源與探測 器的對中裝置，其特征在于所述對中定位板(1)的一側(cè)具有旋轉(zhuǎn)軸(4)，遮擋圖案(3)通過該旋轉(zhuǎn)軸(4)進行旋轉(zhuǎn)，將遮擋圖案旋轉(zhuǎn) 至遮擋位置可以用于對中；旋轉(zhuǎn)至外側(cè)用于正常的輻射成像。
全文摘要
本發(fā)明涉及核技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，特別涉及大型構(gòu)件無損檢測時，輻射源與探測器無剛性連接的情況下完成對中、定位的方法及其裝置。本發(fā)明用于大型構(gòu)件無損檢測時輻射源與探測器的對中方法的步驟如下(a)將輻射源與探測器大致對中；(b)將對中遮擋圖案旋轉(zhuǎn)至遮擋位置；(c)成像后查看遮擋圖案的位置；(d)調(diào)整輻射源至遮擋圖案的位置在一定的成像誤差內(nèi)，完成對中。對應(yīng)的裝置包括對中定位板、遮擋圖案和屏蔽準直器，其中遮擋圖案通過對中定位板設(shè)置于屏蔽準直器前端。本發(fā)明實現(xiàn)了在大型、特大型構(gòu)件的無損檢測應(yīng)用中輻射源與探測器的準確對中，并能計算出輻射源源點距探測器的距離，使之達到輻射成像的基本條件，完成檢測。
文檔編號G01N23/04GK101329282SQ20071011769
公開日2008年12月24日 申請日期2007年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月21日
發(fā)明者吳萬龍, 樂 唐, 張東升, 李元景, 東 林, 趙自然 申請人:清華大學(xué);同方威視技術(shù)股份有限公司