工业X射线探伤机的射线管电压对工业CT成像的影响

要问工业CT或X射线实时成像设备中最重要的参数是什么，管电压肯定是其中之一。目前，考虑到管电压过高会降低射线无损检测的主因对比度，国内外相关标准均对射线数字成像检测管电压的选用给出了相应的推荐值。国内也开始有一些相关研究，有专家认为基于传统胶片照相工艺经验而来的管电压推荐值并不适用于射线数字成像检测，需根据特定的检测系统开展相关工艺试验确定X射线管电压上限值，且此上限值远高于相关标准的推荐值。

与传统胶片照相相同，X射线数字成像检测最重要的工艺参数便是曝光参数，这其中最为关键的指标之一便是X射线管电压。对比不同管电压下图像质量与试板裂纹识别度，提出在合理范围内选用较高的管电压，可以提高数字图像归一化信噪比，补偿由于管电压提高引起的图像对比灵敏度的下降,从而提高人眼缺陷识别度。

相关标准均对管电压上限值进行了明确规定，随着X射线管电压的升高，衰减系数减小，对比度降低，固有不清晰度增大，其结果是检测灵敏度下降。在胶片照相中，灵敏度降低会明显降低缺陷识别率，且一般情况下管电压上限值是经大量工艺试验得出的，具有一定的合理性和适用性。在DDA和CR检测中，过高的管电压也会降低图像对比灵敏度，一定程度上降低了图像质量。另一方面，过高的管电压会提高X射线光子动能，使得单位时间内穿透工件到达接收器的X射线光子数增加且图像信噪比增加，这会在一定程度上提高图像质量。射线数字成像检测中，图像噪声直接影响到图像细节的识别，当因缺陷产生的信号差(对比度)小于噪声时，该缺陷的信号将不能被识别。

提高X射线管电压会增加图像信噪比，降低图像对比灵敏度。所以，为了获得合适的图像对比灵敏度,相关标准均沿用胶片照相的要求限制了DDA和CR检测时的最高管电压，且推荐采用较低管电压。

一般认为：管电压在相当宽的范围内提高.数字图像随之呈近似对数关系提高，管电压提高后，主因对比度会降低，成像后数字图像对比度降低，缺陷灰度相对背景灰度起伏比例降低但差值提高，通过对比度拉伸处理可以大幅提高数字图像对比度.以此来补偿管电压升高所带来的图像对比度损失。可以通过提高管电压提高图像信噪比以补偿对比度的降低，最终提高数字图像质量。管电压不能无限制地提高，过髙时图像信噪比提升幅度会下降.以致无法补偿对比度损失，故需通过工艺试验确定管电压上限值，该上限值高于胶片照相规定的上限值。

由于硬件设备和软件算法的不同，胶片照相中规定的管电压上限值在射线数字成像检测中并不完全适用，有必要根据所选用的检测系统开展工艺试验，研究与特定检测系统相匹配的管电压推荐范围或优化目前的管电压推荐曲线.以获得更高的检测图像质量。

在工业CT无损检测中，我们对管电压的选取秉持如下原则：管电压必须保证能穿透所观察区域最厚的部位。若管电压过低，射线能量不够，没有完全穿透工件。这种情况虽然也可以得到CT图像，但图像质量很差，边界模糊，不利于后续图像观察和处理，严重时甚至会出现严重穿不透伪像。另外，射线能量选取过高，不利于低密度小细节特征的检测，容易造成漏检。对于单一材料或密度差异较大的材料组成的被测物，在保证穿透被测物的前提下宜选用偏高的射线能量，以提高信噪比;对于密度差异小的材料组成的被测物，在保证穿透被测物的前提下宜选择偏低的射线能量，以提高对比度。