CR檢測系統(tǒng)長期穩(wěn)定性測試方法標準對比

計算機數(shù)字射線檢測技術在國防、能源、船舶、航空、航天、兵器等領域的應用越來越廣泛，其相對于傳統(tǒng)膠片射線檢測技術具有可長期保存、顯示多樣、便于智能識別等優(yōu)勢，預計伴隨著設備和材料的國產(chǎn)化，其技術應用將不斷成熟、深化。相對于DR(數(shù)字X射線攝影)技術，CR(計算機X射線攝影)檢測技術所使用的設備和材料成本較低，具有成像板(IP板)可彎曲、現(xiàn)場檢測便利等優(yōu)勢，且CR檢測系統(tǒng)不需要淘汰現(xiàn)有的X射線機、定向射線機、爬行器等設備，預計隨著國內數(shù)字射線檢測設備、材料、工藝等標準的陸續(xù)規(guī)范化，其會有越來越廣泛的應用場景。隨著系統(tǒng)使用時間的增加，CR成像質量及設備性能呈現(xiàn)下降的趨勢。在成像質量控制中，CR系統(tǒng)的運行情況(如正常磨損、維護不足、設置/校準不當?shù)?、滑移、激光抖動、幾何變形等多種因素都會影響CR圖像的空間分辨率、對比度、信噪比和等效靈敏度等相關指標。CR成像質量下降易導致缺陷的漏檢和誤檢。為提高CR檢測的可靠性，一般將影響成像質量的相關指標按照重要程度列入長期穩(wěn)定性考核要求。CR檢測系統(tǒng)的長期穩(wěn)定性作為無損檢測工藝控制的重要內容，能規(guī)范相關檢測技術的應用。為此，下文對GB/T21356-2008，ASTME2445-2014和EN14784-1-2005三個標準中規(guī)定的典型CR設備長期穩(wěn)定性測試的相關方法進行對比分析，并進一步梳理總結ASTM標準的要求，以期規(guī)范設備制造商的相關技術條款，為用戶建立CR系統(tǒng)長期穩(wěn)定性質量控制文件提供技術基礎，迎合高質量的工業(yè)全球化趨勢。CR檢測系統(tǒng)長期穩(wěn)定性測試技術CR檢測系統(tǒng)是利用射線在IP板上形成的潛影，采用激光掃描儀，對潛影進行數(shù)字化提取，結合相關專業(yè)軟件及顯示屏進行成像觀察。檢測系統(tǒng)主要包括射線發(fā)生裝置、IP板、掃描儀、圖像處理平臺等。圖1CR檢測系統(tǒng)構成示意工業(yè)CR檢測系統(tǒng)穩(wěn)定性最早出現(xiàn)在ASTM的相關標準中，隨著CR檢測場景和應用范圍的擴大，對設備使用階段的長期穩(wěn)定性要求也在不斷提高。相對于早期的工業(yè)CR檢測系統(tǒng)的長期穩(wěn)定性測試要求，ASTM新版對長期穩(wěn)定性要求提出了相關修訂。目前，國內外CR檢測設備品牌眾多、設備分級分類復雜、適應標準也不相同。長期穩(wěn)定性測試方法和要求的差異會導致CR檢測質量不一。國內長期穩(wěn)定性測試的器材、方法主要沿用國外的成熟經(jīng)驗，在測試方法、驗收指標的適應性、技術的先進性等方面需要進一步學習和研究?，F(xiàn)行標準ASTME2445標準將CR設備測試分為設備初始測試和長期穩(wěn)定性測試。初始測試主要用于設備出廠、交付及當設備組件發(fā)生修理、變動、升級時，具體可參考ASTME2446-2014的相關要求。長期穩(wěn)定性測試可參考ASTME2445的要求，用于用戶使用期間的設備性能測試。EN14784-1標準將測試分為CR質量初始評價和定期控制。其中，CR質量初始評價驗收由合同雙方確定，用于設備驗收和初次使用時的性能測試；定期控制用于用戶使用期間的設備性能測試考核(設備穩(wěn)定性測試)。為確保用戶保持檢測的長期穩(wěn)定性，GB/T21356標準對掃描器或IP系統(tǒng)對成像質量的影響進行了評價，該標準是直接針對工業(yè)CR用戶提供的，用于定期評價設備系統(tǒng)的適用性?，F(xiàn)行標準中，ASTM的測試要求發(fā)布時間較早，版本更新較為及時，使用經(jīng)驗比較豐富。測試試塊目前主流的CR長期穩(wěn)定性測試試塊主要分為TypeⅠCRPhantom型試塊和TypeⅡCRPhantom型試塊，分別簡稱為I型和II型試塊，如圖2所示。圖2主流CR長期穩(wěn)定性測試試塊結構示意EN14784-1和GB/T21356標準中采用I型試塊完成所有測試項目。ASTME2445測試可以使用3種類型的試塊，分別為I型、II型和EPS(等效靈敏度)試塊。其中I型試塊由13個圖像質量指示器組成，II型試塊由10個圖像質量指示器組成。I型試塊的圖像指示器種類較全，適用于較高能量的數(shù)字射線檢測設備的評價；II型試塊相對于I型試塊，其圖像質量指示器少且簡單，適用于低能量射線檢測的相關項目。在實際使用中，由于II型試塊減少了圖像質量指示器的使用數(shù)量和種類，降低了使用成本，有利于CR檢測技術的推廣和使用。EPS試塊主要用于檢測系統(tǒng)的靈敏度等級劃分，其相對于歐標和國內標準分類更加合理，更實用。測試項目對GB/T21356，ASTM

E2445和EN14784-1中典型的CR設備長期穩(wěn)定性測試項目進行比較，如表1所示，表中“o”表示該標準包含此測試項目；a為核心圖像質量測試；b為可選項試驗；c為激光束功能)。表1各標準長期穩(wěn)定性測試項目一覽表測試項目ASTM

E2445EN14784-1GB/T21356不清晰度—○○對比靈敏度a○○○基本空間分辨力a○○○幾何畸變a○○○激光束抖動a,c○○○光電倍增管非線性a○——掃描線完整性a,c○○○掃查線丟失a,c○○○聚焦c—○○模糊和閃爍—○○掃描儀滑動a○○○陰影a○○○條帶a○——擦除a○○○等效靈敏度a○——信噪比a○○○殘影b○——空間線性b○——中心束準直b○——IP板偽缺陷b○○○IP板相應變化b○——IP板衰退b○—○ASTM

E2445標準將用戶長期穩(wěn)定性測試項目分為核心圖像質量測試和可選項試驗兩大部分，其中推薦的核心圖像質量測試項目有13項，可選試驗有6項。ASTM

E2445長期穩(wěn)定性測試要求的核心圖像質量測試項目基本覆蓋EN14784-1和GB/T21356標準的測試項目，對測試項目的驗收指標有明確的要求。最新的ASTM

E2445標準不包括不清晰度測試項目。由于CR系統(tǒng)的不清晰度在實際檢測的固有不清晰度中占比較小，系統(tǒng)的總不清晰度主要受幾何不清晰度影響較大，所以ASTM

E2445標準不將不清晰度納入長期穩(wěn)定性考核指標有一定的合理性。ASTM

E2445采用等效靈敏度替代不清晰度等指標，采用光電倍增管非線性替代聚焦和閃爍等測試，覆蓋了原有的技術內容也提出了新的要求，具有更好的可操作性。EN14784-1標準推薦的測試項目和ASTM

E2445的核心圖像質量測試要求基本一致，穩(wěn)定性測試(定期控制)由10個項目組成，用于系統(tǒng)的長期穩(wěn)定性控制。GB/T21356標準規(guī)定的長期穩(wěn)定性測試亦由10個項目組成，測試項目與EN14784-1標準的內容基本相對應，在標準的編排結構上有所差異，部分驗收指標未作明確的規(guī)定。ASTM標準對CR系統(tǒng)長期穩(wěn)定性測試的要求1推薦的透照布置長期穩(wěn)定性測試透照布置和初始測試布置應保持一致，應考慮IP板潛影衰退的影響，透照布置參數(shù)包括管電壓、電流、焦距等。ASTM

E2445標準具體透照布置推薦參數(shù)如表2所示(預計使用電壓為x)，表中第一組參數(shù)在管電壓大于32kV及放射線為γ射線時可參照使用。表2

ASTM

E2445標準推薦的透照布置參數(shù)項目第一組參數(shù)試塊類型Ⅰ型適用電壓范圍/kV160<x≤320推薦電壓/kV220(160<x≤320)/90(x≤160)濾波8mm厚銅板(電壓220kV)/2mm厚鋁板(電壓90kV)信噪比測試次數(shù)8曝光到掃描的等待時間/min5~60焦距/mm≥1000濾光板厚度/mm銅板：0.8/鉛板：0.1增感屏厚度/mm鉛屏：0.1幾何不清晰度不小于50μm或為基本空間分辨力的一半項目第二組參數(shù)試塊類型Ⅱ型適用電壓范圍/kVx≤160推薦電壓/kV50濾波—信噪比測試次數(shù)8曝光到掃描的等待時間/min5~60焦距/mm≥1000濾光板厚度/mm鋁板：2.0增感屏厚度/mm鉛屏：0.1幾何不清晰度不小于50μm或為基本空間分辨力的一半項目第三組參數(shù)試塊類型EPS適用電壓范圍/kV見ASTME746-2018推薦電壓/kV濾波信噪比測試次數(shù)曝光到掃描的等待時間/min焦距/mm濾光板厚度/mm增感屏厚度/mm幾何不清晰度不小于50μm或為基本空間分辨力的一半2推薦的測試方法和驗收要求ASTM

E2445標準對CR檢測長期穩(wěn)定性測試的方法、使用試塊、測試程序和驗收有比較詳細的規(guī)定，如表3所示。為了監(jiān)測CR系統(tǒng)穩(wěn)定性成像，應考慮實際檢測頻率和長期穩(wěn)定性測試周期。ASTM

E2445推薦的CR檢測系統(tǒng)長期穩(wěn)定性測試間隔時間為3個月，客戶也可按照設備系統(tǒng)完整性和內部質量體系控制要求進行長期穩(wěn)定性測試規(guī)劃。表3ASTM

E2445標準推薦的測試方法和驗收要求試驗類型：核心圖像質量測試序號+測試項目試板型號質量指示器推薦驗收指標1.1對比靈敏度Ⅰ型銅、鋁、鋼對比度計≤2%對比度Ⅱ型鋁對比度計≤2%對比度1.2空間分辨力Ⅰ型楔型像質計/雙絲像質計相對于基準±1個線對Ⅱ型線對卡/雙絲像質計相對于基準±1個線對1.3幾何畸變Ⅰ型線性質量指示器(刻度尺)≤2%失真Ⅱ型點測量靶(4點)≤2%失真1.4激光抖動Ⅰ型T靶直邊或連續(xù)邊Ⅱ型長條靶標直邊或連續(xù)邊1.5光電倍增管非線性Ⅰ型T靶在典型窗寬下不可見Ⅱ型短條靶標在典型窗寬下不可見1.6掃描線完整性Ⅰ型背景圖像不可見Ⅱ型背景圖像不可見1.7掃查線丟失Ⅰ型背景圖像不可見Ⅱ型背景圖像不可見1.8掃描儀滑動Ⅰ型均質靶條≤2%噪聲Ⅱ型點測量靶(4點)≤2%失真1.9陰影Ⅰ型陰影質量靶(灰度測量)±15%EC靶Ⅰ型背景(目視)不可見Ⅱ型背景(灰度測量)±15%中心區(qū)域Ⅱ型背景(目視)不可見1.10條帶Ⅰ型背景(灰度測量)≤2%像素值Ⅱ型背景(目視)無可見殘留圖像1.11擦除Ⅰ型背景(灰度測量)≤2%像素值Ⅱ型背景(目視)無可見殘留圖像1.12等效靈敏度EPS(E746)EPS試塊(目視)相對于基準±1個孔組1.13信噪比Ⅰ型背景依據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計結果而定Ⅱ型背景依據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計結果而定試驗類型：可選項試驗序號+測試項目試板型號質量指示器推薦驗收指標2.1殘影Ⅰ型背景(灰度測量)≤2%像素值Ⅰ型背景(目視)無可見殘留圖像Ⅱ型背景(灰度測量)≤2%像素值Ⅱ型背景(目視)無可見殘留圖像2.2空間線性Ⅰ型線性像質計≤2%失真Ⅱ型線性像質計≤2%失真2.3中心束準直Ⅰ型中心束指向像質計(目視)規(guī)則間距螺旋2.4IP板偽缺陷Ⅰ型背景無Ⅱ型背景無2.5IP板相應變化Ⅰ型背景(灰度測量)<10%灰度變化Ⅱ型背景(灰度測量)<10%灰度變化2.6IP板衰退Ⅰ型背景(灰度測量)無Ⅱ型背景(灰度測量)無結語1現(xiàn)行CR系統(tǒng)長期穩(wěn)定性測試標準中，ASTM的測試要求發(fā)布時間較早，使用經(jīng)驗比較豐富。ASTME2445采用等效靈敏度替代不清晰度指標，采用光電倍增管非線性替代聚焦和閃爍等測試，不僅覆蓋了原有的技術內容，也提