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What is computed radiography (CR)?



使用存储磷光板的数字射线照相技术就是所谓的“计算机射线照相技术”
,简称“CR”。 这种“无胶片”技术是使用中粗粒度 X 射线胶片的替代方法。 与传统胶片相比,CR 技术拥有极广泛的动态范围,而且对辐射更为敏感,因此所需的剂量更低,见图 6-16 和图 13-16。 这缩短了曝光时间,减小了安全区域。
CR 是一个两步式的流程。 图像并非直接生成,而是通过一个中间
阶段形成的,这与传统的 X 射线胶片一样。 通过 CR 生成的潜影存储(
中间阶段)于对辐射敏感的磷光粉层中,而非存储于
卤化银晶体中并进行化学显影。
图像信息随后在其他地方通过
激光刺激在 CR 扫描仪中转化为光,然后才转化为数字图像。
将由细小颗粒组成的磷光粉层涂在柔性透明
载体上,并涂有保护层。
额外的复合层是柔韧性等机械性能的主要决定因素,但其柔韧性不如 X 射线胶片。
图 2-16 显示了这种一般被称为成像板(有时也被误称为
成像屏)的分层结构。
注:在无损检测领域,用铅或其他金属制成的筛屏用于增强
入射辐射的效果或减弱(散射)辐射的效果。

由于 X 射线或伽马射线辐射入射到存储磷光粉上,磷光粉中
的部分电子被激发并被困在半稳定的高能状态中。 潜影
由此而生成。 这些被困住的电子可通过激光束能量再次释放,从而
发出会被 PMT(光电倍增管)捕捉到的光。
激光束和产生的可见光各自的波长明显
不同,这可以将两者区分开来。

潜影的扫描(显影)由激光扫描装置完成,该装置包含 PMT 及其电子装置,可将生成的模拟光信号数字化。 此过程发生在磷光扫描仪(或所谓的“CT 扫描仪”)内。 扫描仪的种类多种多样。 使用高度专业级的扫描仪时,只需将暗盒插入输入托盘,机器就会自动完成处理循环。 此过程(包括擦除潜影)完成后,CR 扫描仪将释放暗盒,且可供再次使用。 图 3-16 展示了典型的大型塔式自动扫描仪。

对于适用于海上平台等偏远地点的便携式桌面小型扫描仪
,需要手动将 CR 成像板从暗盒中取出,然后插入
扫描仪,这略微增加了成像板
受损的风险。
为此,可打开暗盒,如图
4-16 所示。

CR 板可在弱光下曝光
数分钟,而不会影响图像
质量。 扫描图像最终在工作站的
高分辨率显示器(计算机
屏幕)上显示,见图 18-16。


该成像板以线性模式接受扫描,这与电视图像的形成模式相同。
扫描速度为每秒
5 至 10 毫米,具体取决于所选的线距(通常为 50 或 100 微米)。 这与射线照片数字化的速度相似。
扫描仪不仅会读取潜影,而且随后还会将其擦除(重置),因此
CR 成像板可立即用于下一次曝光。


CT 暗盒具备一定的柔韧性,在
小心处理的情况下,可重复使用多次(> 1000 次)。 暗盒有带或不带铅屏两种型号。


专为无损检测市场开发的暗盒在
源侧有内置的增强铅屏,且背面有第二个铅屏,用于吸收
反向散射产生的辐射。 此类多层暗盒虽不具柔韧性,但可重复使用的次数(数千次)比
柔性暗盒多。

图 15-16 展示了暗盒中 CR 成像板的横截面。 钢板
和磁性板可确保各层均匀、紧密地压在一起。


CR 板上的磷晶体对入射辐射的反应接近线性,而
在传统胶片上,卤化银晶体的反应则是指数式的,见图 6-16。 因此,
CR 板的动态范围远比传统胶片广泛,这降低了对曝光时间的需求,
减少了重拍(补拍)的次数,并可用于同时检测不同厚度的材料。 此外,剂量灵敏度(速度)
也要高五至十倍(将密度为 2 的 A 点和 B 点进行比较(另见图
13-16)),因此可以缩短曝光时间或使用较弱的辐射源,从而减少受控区域
,甚至可以在某些薄壁曝光中使用其他辐射源(例如用铱 192 取代
钴 60),从辐射安全的角度来看,这不失为一种优势。
但不好的方面在于图像质量会下降。 铱 192 的能量比
钴 60 低,需要更长的曝光时间,反过来又会因
散射辐射量更大而降低图像质量。


注:与传统胶片相比,CR 板对散射更为敏感(噪点更多)。


对于生产应用,铱
可以替代钴,用于直径
达 6 英寸(150 毫米)(薄壁管道的情况下
达 8 英寸(200 毫米))的管道,生成质量尚
可接受的图像。
一般而言,曝光时间
越短,散射越少,
图像质量就越好。


由于不断改进
,目前
磷光板的相对图像质量
与中等粒度传统 X 射线胶片
的质量相当,见图 13-16。 在细粒度胶片中,颗粒度仅有数微米,而在目前
(2006 年)的磷光板中,颗粒度仍然要高出很多(25 微米)。


曝光后,半
稳定的磷光粉层中
存储的信息会随着
时间的推移而降低强度。 曝
光后 1 小时内即可获得最佳结果,经过 24 小时后
会丢失一半的信息。 因此,为了避免这种衰减,
扫描 CR 板的延迟时间
不得超过处理所需的时间。


为优化 CR 成像
板的实际使用效果,我们开发了一款小型手持
终端(如图 7-16 所示),
用于将特定项目和曝光信息叠加到图像上。 为此,暗盒内装有
一个微型芯片,可以接收终端的(无线)信息。 在现场曝光
之前,相关信息将从该终端发送至
暗盒上的微型芯片。 具体数据最终会添加到 CR 扫描仪的图像中。
一旦微型芯片中的数据被擦除,即可再次使用暗盒。

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Strucutre of the CR imaging plate

 

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Automated CR-Scanner
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Opened CR-cassette

 

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Structure of a CR cassette with storage phosphor
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Density/intensity versus close for film and digital methods

 

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Terminal for CR-imaging plates