Цифровая рентгенография с применением композитных экранов для неразрушающего контроля в промышленности и медицине

Показана возможность применения дисперсных сцинтилляторов большой площади для дефектоскопии изделий из металла, взамен рентгеновской пленки, на основе сцинтилляционных экранов ZnSe:Al, характеризующихся максимумом люминесценции в области фотопоглощения селенида цинка. приведены экспериментальные дан...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2017
Автори:	Воронкин, Е.Ф., Пастовенский, Р.О.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України 2017
Назва видання:	Техническая диагностика и неразрушающий контроль
Теми:	Производственный раздел
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/160211
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Цифровая рентгенография с применением композитных экранов для неразрушающего контроля в промышленности и медицине / Е.Ф. Воронкин, Р.О. Пастовенский // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2017. — № 3. — С. 49-55. — Бібліогр.: 12 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-160211
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1602112019-10-28T01:25:58Z Цифровая рентгенография с применением композитных экранов для неразрушающего контроля в промышленности и медицине Воронкин, Е.Ф. Пастовенский, Р.О. Производственный раздел Показана возможность применения дисперсных сцинтилляторов большой площади для дефектоскопии изделий из металла, взамен рентгеновской пленки, на основе сцинтилляционных экранов ZnSe:Al, характеризующихся максимумом люминесценции в области фотопоглощения селенида цинка. приведены экспериментальные данные о зависимости поглощения рентгеновского излучения образцами с использованием сцинтилляционных экранов на основе халькогенидного сцинтиллятора селенида цинка и ЭрС-С-2а от толщины образца при ускоряющем напряжении. показана перспективность применения композитных экранов из селенида цинка при визуализации биологических объектов, что свидетельствует о возможности использования этих экранов в томографических медицинских системах. Показана можливість застосування дисперсних сцинтиляторів великої площі для дефектоскопії виробів з металу, натомість рентгенівської плівки, на основі сцинтиляційних екранів ZnSe:Al, що характеризуються максимумом люмінесценції в області фотопоглинання селеніду цинку. наведено експериментальні дані про залежність поглинання рентгенівського випромінювання зразками з використанням сцинтиляційних екранів на основі халькогенидного сцинтилятора селеніду цинку і ерС-С-2а від товщини зразка за прискорюючої напруги. показана перспективність застосування композитних екранів з селеніду цинку при візуалізації біологічних об’єктів, що свідчить про можливість використання цих екранів в томографічних медичних системах. The possibility of using dispersed scintillators of a large area for flaw detection of metal products instead of an X-ray film based on scintillation screens ZnSe:Al, characterized by a maximum of luminescence in the area of photoabsorption of zinc selenide, is shown. The experimental data on the dependence of X-ray absorption by specimens using scintillation screens based on the chalcogenide scintillator of zinc selenide and ERS-S-2A on the thickness of a specimen at accelerating voltage are presented. The prospects of applying composite screens of zinc selenide during visualization of biological objects is shown, which indicates the possibility of using these screens in tomographic medical systems. 2017 Article Цифровая рентгенография с применением композитных экранов для неразрушающего контроля в промышленности и медицине / Е.Ф. Воронкин, Р.О. Пастовенский // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2017. — № 3. — С. 49-55. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. 0235-3474 DOI: doi.org/10.15407/tdnk2017.03.06 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/160211 620.13.40 ru Техническая диагностика и неразрушающий контроль Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Производственный раздел Производственный раздел
spellingShingle	Производственный раздел Производственный раздел Воронкин, Е.Ф. Пастовенский, Р.О. Цифровая рентгенография с применением композитных экранов для неразрушающего контроля в промышленности и медицине Техническая диагностика и неразрушающий контроль
description	Показана возможность применения дисперсных сцинтилляторов большой площади для дефектоскопии изделий из металла, взамен рентгеновской пленки, на основе сцинтилляционных экранов ZnSe:Al, характеризующихся максимумом люминесценции в области фотопоглощения селенида цинка. приведены экспериментальные данные о зависимости поглощения рентгеновского излучения образцами с использованием сцинтилляционных экранов на основе халькогенидного сцинтиллятора селенида цинка и ЭрС-С-2а от толщины образца при ускоряющем напряжении. показана перспективность применения композитных экранов из селенида цинка при визуализации биологических объектов, что свидетельствует о возможности использования этих экранов в томографических медицинских системах.
format	Article
author	Воронкин, Е.Ф. Пастовенский, Р.О.
author_facet	Воронкин, Е.Ф. Пастовенский, Р.О.
author_sort	Воронкин, Е.Ф.
title	Цифровая рентгенография с применением композитных экранов для неразрушающего контроля в промышленности и медицине
title_short	Цифровая рентгенография с применением композитных экранов для неразрушающего контроля в промышленности и медицине
title_full	Цифровая рентгенография с применением композитных экранов для неразрушающего контроля в промышленности и медицине
title_fullStr	Цифровая рентгенография с применением композитных экранов для неразрушающего контроля в промышленности и медицине
title_full_unstemmed	Цифровая рентгенография с применением композитных экранов для неразрушающего контроля в промышленности и медицине
title_sort	цифровая рентгенография с применением композитных экранов для неразрушающего контроля в промышленности и медицине
publisher	Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
publishDate	2017
topic_facet	Производственный раздел
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/160211
citation_txt	Цифровая рентгенография с применением композитных экранов для неразрушающего контроля в промышленности и медицине / Е.Ф. Воронкин, Р.О. Пастовенский // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2017. — № 3. — С. 49-55. — Бібліогр.: 12 назв. — рос.
series	Техническая диагностика и неразрушающий контроль
work_keys_str_mv	AT voronkinef cifrovaârentgenografiâsprimeneniemkompozitnyhékranovdlânerazrušaûŝegokontrolâvpromyšlennostiimedicine AT pastovenskijro cifrovaârentgenografiâsprimeneniemkompozitnyhékranovdlânerazrušaûŝegokontrolâvpromyšlennostiimedicine
first_indexed	2025-07-14T12:49:35Z
last_indexed	2025-07-14T12:49:35Z
_version_	1837626688894140416
fulltext	49ISSN 0235-3474. Техн. диагностика и неразруш. контроль, 2017, №3 ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ РАЗДЕЛ УДК 620.13.40 https://doi.org/10.15407/tdnk2017.03.06 ЦиФрОваЯ рентГенОГраФиЯ С применением КОмпОзитных ЭКранОв ДлЯ неразрУшаЮЩеГО КОнтрОлЯ в прОмышленнОСти и меДиЦине е. Ф. вороНкИН1, р. о. ПАСтовеНСкИй2 1институт сцинтилляционных материалов, нтК «институт монокристаллов», нан Украины. 61001, г. харьков, пр-т науки, 60. E-mail: voronkin@isma.kharkov.ua 2иЭС им. е. О. патона нанУ. 03680, г. Киев-150, ул. Казимира малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua показана возможность применения дисперсных сцинтилляторов большой площади для дефектоскопии изделий из ме- талла, взамен рентгеновской пленки, на основе сцинтилляционных экранов ZnSe:Al, характеризующихся максимумом люминесценции в области фотопоглощения селенида цинка. приведены экспериментальные данные о зависимости поглощения рентгеновского излучения образцами с использованием сцинтилляционных экранов на основе халько- генидного сцинтиллятора селенида цинка и ЭрС-С-2а от толщины образца при ускоряющем напряжении. показана перспективность применения композитных экранов из селенида цинка при визуализации биологических объектов, что свидетельствует о возможности использования этих экранов в томографических медицинских системах. Библиогр. 12, табл. 3, рис. 7 К л ю ч е в ы е с л о в а : неразрушающий контроль, сцинтилляционные экраны, дефектоскопия Цифровая рентгенография (флюорография) от- носится к тем методам, при которых изображение формируется и обрабатывается исключительно Эвм [1]. в устройствах данного типа происходит преобразование лучевого рельефа в набор цифро- вых данных. то есть на каждой единице площа- ди аналогового изображения цифровая система рассчитывает среднюю оптическую плотность и ставит ей необходимые числовые значения. та- ким образом, получается изображение в виде цифровой матрицы. единицей площади цифрово- го изображения является пиксель, который имеет на матрице собственные пространственные коор- динаты. на цифровом носителе содержится ин- формация о координатах и оптической плотности каждого пикселя. Цифровые снимки в сравнении с аналоговыми пленочными носителями гораздо проще изучать, обрабатывать и хранить [2]. в отличие от пленоч- ных, цифровые флюорографы работают в режиме реального времени и выдают снимки практически мгновенно. при большом количестве снимков, их можно паковать в архив, что дает возможность в любое время анализировать прогресс или регресс в течение заболевания. Цифровые фото можно от- правлять по электронной почте без потери каче- ства снимка (256 оттенков серого цвета) для кон- сультирования со специалистами [3, 4]. Сейчас практикуют несколько вариантов по- лучения теневого рентгеновского изображения. Основные отличия заключаются в вариантах по- лучения снимка – с плоского сцинтилляционно- го экрана или методом сканирования линейным детектором – рентгеновский сканер. их отличие состоит во временных рамках исследования и алгоритме обработки сигналов фотодетекторов. Сканирующие матричные флюорографы послой- но просвечивают объект, составляя на мониторе общую картину. матричные флюорографы прово- дят экспозицию за сотые доли секунды, что очень важно, когда пациент по той или иной причине не может задержать дыхание даже на непродолжи- тельное время. моментальное фото грудной клет- ки матричного флюорографа получается очень ка- чественное, потому что на него не влияют такие «отвлекающие» моменты, дающие ложные дан- ные, как: пульсирующие движения сердца, аорты и крупных кровеносных сосудов. принципиальным отличием пзС-детекторов от рентгеновского экрана является формирование тене- вого изображения с помощью системы линз (объек- тива) со светящегося экрана размером 400×400 мм. при этом система линз и зеркал уменьшает изобра- жение до размера матрицы пзС. Системы с плоским экраном также применя- ются в дефектоскопии, где допустимо достаточно большое время экспозиции объекта. рентгеновские сканеры с применением детек- торов типа сцинтиллятор-фотоприемник широко используются на транспорте в системах досмотра багажа пассажиров, при грузоперевозках и в по- чтовых отделениях. в настоящее время идет раз- работка разнообразных видов полупроводниковых детекторов, однако они не нашли широкого при- менения из-за высокой стоимости и недостаточ- ной радиационной стойкости. © е. Ф. воронкин, р. О. пастовенский, 2017 50 ISSN 0235-3474. Техн. диагностика и неразруш. контроль, 2017, №3 ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ РАЗДЕЛ исходя из этого можно заключить, что визу- ализация внутренней структуры объектов с по- мощью сцинтилляционных детекторов является важной и многогранной задачей, а параметры де- текторов в значительной степени определяют ка- чество получаемых изображений. в настоящей работе приведены сравнительные данные традиционных и новых типов композит- ных сцинтилляционных экранов на основе халь- когенидных оксисульфидных и вольфраматных люминофоров и дана оценка эффективности их применения в цифровой рентгенографии [5–7]. отличительные особенности сканирующих и экранных систем. Как указано выше, отличие заключается в детекторах рентгеновского излуче- ния, применяемых в аппаратах. если взять линей- ный рентгеновский детектор размером около 400 мм, перемещая который вдоль пациента одновре- менно с веерообразным рентгеновским излуче- нием можно просмотреть площадь 400×400 мм и более. такие сканирующие системы имеют такие достоинства и недостатки: Достоинства: 1 . Сканирование объектов большой протяженности. 2. возможность применения мультиэнергети- ческих детекторов, что позволяет различать ма- териалы с разным атомным номером (органику и неорганику). 3. возможность получения объемного отобра- жения объекта при спиральном сканировании (применяется в томографии). Недостатки: 1. Сложность математической обработки сиг- налов для реконструкции теневого рентгеновско- го отображения. 2. высокие требования к механическим устройствам сканирования по вибрации и равно- мерности перемещения. 3. размытие отображений движущихся объек- тов, например при обследовании сердца пациента. в детекторах сканирующих систем чаще все- го применяют сцинтилляционные кристаллы или керамику. их характеристики, представленные в табл. 1, мы рассмотрим далее. Для экранных систем характерно малое время экспозиции – сотые доли секунды. Это обязатель- ное требование медиков при исследовании орга- нов грудной клетки. Даже в том случае, когда па- циент правильно задерживает дыхание остается пульсация аорты, сердца и крупных сосудов. по- этому при цифровой флюорографии легких край- не важно производство «моментального» снимка, с четкой границей сосудов и сердца. важнейши- ми элементами экранных рентгенографических систем являются сам рентгеновский экран и фо- топриемник. Качество рентгеновского отображе- ния на экране монитора зависит не столько от раз- решающей способности рентгеновского экрана и фотоприемника, сколько от соотношения трех па- раметров: конверсионная эффективность люми- нофора, зернистость или размер частиц экрана, динамический диапазон (градационная разреша- ющая способность – количество уровней серого) у экрана и фотоприемника. теоретически, чем большее количество пик- селей у фотоприемника, тем выше разрешающая способность. Однако важным является снижение дозовой нагрузки на пациента. Уменьшить дозу и не потерять динамический диапазон изображения (число градаций оттенков серого) можно за счет высококачественной оптики и сложного алгорит- ма обработки изображения. Более дешевая (читай, менее качественная) оптика не дает возможности снизить дозу облучения пациента и не потерять динамический диапазон, и, как следствие, ухуд- шается качество «картинки» несмотря на боль- шую разрешающую способность. Говоря о флюорографии органов грудной клет- ки необходимо иметь в виду, что для их рентгено- логического отображения гораздо важнее возмож- ность передачи большего количества полутонов – градаций оттенков серого (т. е. малоконтрастных плохо очерченных образований, диаметром около 1 мм), чем способность передавать мелкие кон- трастные детали. Сравнительные характеристики люмино- форов. интенсивность люминесценции экрана зависит от квантового выхода сцинтиллятора, тол- щины поглощающего слоя и прозрачности экра- на к собственному излучению. Для повышения светового выхода экрана необходимо использо- вать толщину слоя сцинтилляционных частиц оп- тимальную с точки зрения эффективности погло- щения рентгеновских квантов и выхода светового сигнала на фотоприемное устройство. Для обе- спечения высокого пространственного разреше- ния сцинтиллятор должен обладать высоким кон- трастом теневого изображения а фотоприемное устройство – необходимым пространственным разрешением и максимальной чувствительностью в области максимума люминесценции люмино- фора. в табл. 1 приведены сравнительные пара- метры традиционных и новых типов люминофо- ров, применяемых в рентгеновских детекторах. Эти параметры дают представление о светимости (световыход, lмax), поглотительной способности рентгеновских квантов (плотность и Zэфф), услови- ях светособирания (показатель преломления и ко- эффициент ослабления собственного излучения), радиационной стойкости к рентгену и кинетике сцинтилляционного сигнала (время высвечива- ния и уровень послесвечения через 3 милисекун- ды после прекращения рентгеновского импульса). 51ISSN 0235-3474. Техн. диагностика и неразруш. контроль, 2017, №3 ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ РАЗДЕЛ Для технической дефектоскопии, в которой допустимы большие флюэнсы высокоэнергети- ческих рентгеновских квантов, необходимо при- менять люминофоры высокой плотности и с большим атомным номером, такие как CdWO4, ZnWO4, Lu2SiO5:Ce, Gd2O2S:Tb (см. табл. 1). Для ряда люминофоров, которые не разлагаются при плавлении (CdWO4, ZnWO4, Lu2SiO5:Ce), возмож- но получение экранов в виде кристаллов. Ок- сисульфиды применяются в виде монодисперс- ного порошка, распределенного в полимерном связующем, или в виде керамики. Для сцинтил- ляционных веществ, приведенных в таблице, ха- рактерны высокая радиационная стойкость, удов- летворительные кинетические параметры (кроме Gd2O2S:Tb), удовлетворительное согласование со спектром чувствительности кремниевых фотопри- емников для ZnSe:Al, Gd2O2S:Tb, Gd2O2S:Pr,Се,F. особенности применения композитных сцин- тилляторов в цифровой рентгенографии. в связи с необходимостью дефектоскопии объектов в режи- ме реального времени с применением видеореги- страции высокого разрешения и развитием муль- тиэнергетических методик регистрации теневых изображений возникли новые требования к параме- трам сцинтилляторов. Это ужесточение требований к кинетике люминесценции, симбатный характер изменения световыхода с температурой, радиацион- ная стойкость сцинтилляторов не ниже 106 рад. при этом энергетическая зависимость световыхода сцин- тилляторов существенно зависит от толщины образ- ца, эффективного атомного номера (Zэфф) и прозрач- ности к собственному излучению. на рис. 1. приведены зависимости световыхо- да керамического и кристаллических сцинтилля- торов от анодного напряжения. при 50 кв макси- мальный сигнал у селенида цинка толщиной 0,6 мм. С увеличением напряжения анода от 50 до 130 кв световыход этого образца практически не изменяется по причине поглощения в нем только низкоенергетической части рентгеновского сигнала. нами были проведены сравнительные испыта- ния разных образцов сцинтилляционных экранов как изготовленных нами, так и выпускаемых про- мышленностью. Экраны испытывали в диапазо- не энергий радиационного излучения от 30 до 120 кэв. Для сравнения в тех же режимах и для тех же толщин провели тестирование медицинского экрана ЭрС-С-2а. Определяли чувствительность радиационного контроля по канавочному индика- тору чувствительности для различных толщин и энергий излучения. в качестве источника рентге- новского излучения использовался рентгеновский аппарат рап 150/300 с фокусным пятном 3,2 мм, что для рентгеноскопии не является подходящим. результаты получены на нашем не серийном обо- т а б л и ц а 1 . Сравнительные данные параметров рентгеновских сцинтилляторов параметр CsI(Tl) CdWO4 ZnWO4 Gd2O2S:Pr,Се,F Gd2O2S:Tb Lu2SiO5:Ce (LSO:Ce) ZnSe:Al абсолютный световыход, фот./мэв при 662 кэв (·103) 56 20 14 35 60 30 60 плотность, г/см3 4,51 8,28 7,87 7,3 7,3 7,41 5,42 Эффективный атомный номер, Zэфф 54 66 61 62 62 66,4 33 тплавления, оС 894 1325 1200 разлаг. разлаг. 2150 1520 показатель преломления 1,79 2,3 2,2 2 2 1,82 2,5 максимум излучения, lмax, нм 550 495 490 520 550 420 610 Коэф. ослабления собственного из- лучения, см-1 0,05 0,03 0,05 1 0,6 0,04 0,3 радиационная стойкость, рад 106 106 105 107 107 108 107 время высвечивания, мкс 6 5 3 4 600 0,04 2 послесвечение через 3 мс, % 20 0,1 0,2 0,1 1 0,5 0,1 Рис. 1. зависимость уровня светового выхода керамики: 1 – GOS (2,0 мм); 2 – ZnSe (0,6 мм); 3 – ZnSe (4,0 мм); 4 – CsI(Tl) (4,0 мм), измеренного при постоянном токе рентгеновского излучателя, от варьирования анодного напряжения в диапа- зоне 50...130 кв 52 ISSN 0235-3474. Техн. диагностика и неразруш. контроль, 2017, №3 ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ РАЗДЕЛ рудовании (рис. 2) с использованием аппаратно- го видеопроцессора для статистической обработ- ки теневого рентгеновского изображения методом накопления для фильтрации флуктуационных шу- мов рентгенотелевизионного канала. Кроме того, видеопроцессор позволяет документировать рент- генограммы в электронном виде. по результатам испытаний и полученным изобажениям тест-объ- ектов можно сделать выводы относительно экс- плуатационных характеристик работы экранов. Как показали приведенные ниже результаты испытаний, наиболее эффективным преобразо- вателем теневого рентгеновского изображения в видимое оказался экран № 1 – первый мелкодис- персный сцинтилляционный экран (табл. 2). на втором месте со значительным отставанием по эффективности идет экран ЭрС-С-2а (табл. 3). второй экран размывает изображение, т. е. не обеспечивает разрешающую способность. Это связано с высоким коэффициентом рассеивания экрана, что хорошо заметно на рентгенограммах эталона чувствительности при одинаковых пара- метрах просвечивания. Обе рентгенограммы получены при одинако- вых условиях просвечивания. на рис. 3 четко вид- ны контуры индикатора чувствительности и 6 кана- вок. Кроме того, на изображении четко видны пятна окислов на металле, что свидетельствует о высокой чувствительности экрана к незначительным измене- ниям плотности контролируемого изделия. на рис. 4. видно размытие контура индикато- ра и практически не видны канавки. Это связано с размытием теневого рентгеновского изображения в структуре самого экрана. Кроме того, более заметна сама структура экрана. Экран под рентгеном светит- ся, но не обеспечивает достаточную разрешающую способность и чувствительность контроля. ниже представлены зависимости чувствитель- ности радиационного контроля изделий из алю- миния по канавочному индикатору для различных толщин материала и различных энергий ионизи- рующего излучения при использовании двух ти- пов экранов: № 1 и медицинский ЭрС-С-2а. т а б л и ц а 2 . Эффективность преобразования теневого рентгеновского изображения в видимое на мелкодисперс- ном экран № 1. Просвечиваемый материал – алюминий Ускоряющее напряжение, кв Чувствительность контроля (%) при толщи- не (мм) контролируемого объекта + толщина индикатора чувствительности(2 мм) 5 8 11 14 19 24 30 12 – – – – – 40 4 6,25 18 – – – 50 2 3,75 4,5 4,3 – – 60 2 2,5 2,7 2,9 10 – 70 1,5 1,5 1,8 2,1 3,1 1,7 80 1,5 1,25 0,9 1,4 1,6 1,7 90 1,5 1,25 0,9 0,7 1 1,3 100 – 2,5 0,9 0,7 1 1,7 110 – 3,75 0,9 0,6 0,5 2 120 – – 0,9 0,6 0,5 2 130 – – 1,8 1,4 1 – т а б л и ц а 3 . Эффективность преобразования теневого рентгеновского изображения в видимое на медицинском экране ЭрС-С-2А. Просвечиваемый материал – алюминий Ускоряющее напряжение, кв Чувствительность контроля (%) при толщине контролируемого объекта (мм) 5 8 11 14 19 30 12 – – – – 40 6 25 18 – – 50 5 4 3,6 14 – 60 5 3 3,6 2,1 10 70 4 3 2,7 1,4 10 80 3 2,5 1,8 2,1 10 90 2 2,5 1,8 2,1 10 100 4 2,5 1,8 2,1 10 110 – 2 1,8 1,8 3,2 120 – – 1,8 1,4 3,2 130 – – – 1,8 3,2 Рис. 2. Схема и состав оборудования для исследования пара- метров рентгеновских экранов: 1 – источник рентгеновского излучения; 2 – пластина алюминия (толщина изменяется); 3 – индикатор чувствительности Al № 1; 4 – рентгенооптический преобразователь (экран); 5 – телевизионная передающая каме- ра; 6 – видеопроцессор; 7 – телевизионный монитор; 8 – ком- пьютерный блок обработки и архивирования рентгенограмм; L1 – расстояние от излучателя до образца; L2 – толщина пластины 53ISSN 0235-3474. Техн. диагностика и неразруш. контроль, 2017, №3 ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ РАЗДЕЛ приведенные характеристики позволяют оце- нить эффективность преобразования теневого рентгеновского изображения в видимое экранами, а также определить рабочий диапазон энергий, в котором экран позволяет получить наилучшую чувствительность радиационного контроля каче- ства с недостаточной яркостью свечения экрана и при этом проявляются весьма существенно струк- турные шумы экрана и пзС-матрицы. верхний предел динамического диапазона определяется насыщением экрана, т. е. при увеличении энергии излучения яркость свечения не увеличивается, что приводит к уменьшению контрастности изображе- ния и потере элементов изображения с малым пе- репадом плотности. Другими словами, начинают пропадать наименьшие канавки индикатора чув- ствительности на рентгенограмме. на рис. 5, приведенном для экрана № 1, четко различимы 5 канавок индикатора № 1, что соот- ветствует чувствительности 3,3 %. на стали тол- щиной 9 мм при напряжении 140 кэв видны 4 канавки индикатора № 1, что соответствует чув- ствительности 2,7 %. полученные результаты позволили при не- посредственном участии сотрудников институ- та электросварки им. е. О. патона нан Украины троицкого в. а. и Бухенского в. н. создать на ос- нове мелкокристаллического сцинтилляционно- го экрана промышленную переносную установку для контроля сварных швов (рис. 6). при выполнении рентгенографических иссле- дований биологических объектов необходимо по- лучать информацию о морфологии (кости скелета, мягкие ткани, сосуды). Основными требованиями, предъявляемыми к изображению, являются высо- Рис. 3. рентгенограмма индикатора чувствительности № 1 на алюминии Н = 3 мм, полученная с помощью первого экрана Рис. 4. рентгенограмма индикатора чувствительности № 1 на алюминии Н = 3 мм, полученная с помощью второго меди- цинского ЭрС-С-2а экрана Рис. 5. рентгенограмма индикаторов чувствительности № 1 и № 2 стали толщиной 4 мм при энергии рентгеновского излу- чения 140 кэв Рис. 6. внешний вид переносной установки для неразрушаю- щего контроля сварных швов 54 ISSN 0235-3474. Техн. диагностика и неразруш. контроль, 2017, №3 ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ РАЗДЕЛ кое пространственное разрешение, высокая кон- трастность в широком динамическом диапазоне и минимальная лучевая нагрузка на пациента. Экран, изготовленный из мелкокристалли- ческого сцинтилляционного порошка селенида цинка (рис. 7) [8–12] имеет хорошую чувстви- тельность, разрешающую способность и эффек- тивность преобразования теневого рентгеновского изображения в видимое. Данный экран особенно эффективен для визуализации биологических объ- ектов и, как видно из рис. 7, позволяет контрастно различать даже ткань рыбьего пузыря. Оптималь- ный диапазон энергий такого экрана 30...50 кэв. выводы 1. изготовлен образец мелкодисперсного экра- на на основе ZnSe для применения в радиацион- ных дефектоскопических системах, работающих в диапазоне энергий 50...140 кэв. проведенные ис- пытания показали высокую эффективность дефек- тоскопии металлических индикаторных образцов, высокую разрешающую способность и контраст- ную чувствительность экрана. 2. Спектральная характеристика излучения экра- на хорошо сочетается с характеристикой спектраль- ной чувствительности пзС- и КмОп-сенсоров изображения, используемых для преобразования те- невого изображения в видеосигнал. 3. на образце изделия из алюминия толщиной 10 мм по канавочному дефектометру была полу- чена чувствительность контроля 1 %, что близко к чувствительности, получаемой с применением пленочной технологии. 4. показана перспективность применения ком- позитных экранов из селенида цинка при визуали- зации биологических объектов. Список литературы 1. рюдигер Ю. Г. (2004) О применении синей и зеленой си- стем визуализации изображения в рентгенографии. Ме- дицинская техника, 6, 32. 2. Carel W. E. van Eijk. (2002) Inorganic scintillators in medical imaging. Physics in medicine and biology, 47, 85. 3. (1991) Физика визуализации изображений в медицине: в 2-х т. С. Уэбба. (ред.). москва, мир. 4. полойко Ю. Ф. (1998) Цифровая рентгенография – новая эра лучевой диагностики. Новости лучевой диагностики, 1, 31. 5. ананьева Г. в., Горохова е. и., Демиденко в. а. (2005) Оптические свойства керамики на основе Gd2O2S. Опти- ческий журнал, 72(1), 68. 6. Nikl M. (2006) Scintillation detektors bor x-rays. Meas. Sci. Technol., 17, R37. 7. Weber M. J. (2002) Inorganic Scintillators: Today and Tomorrow, J. Lumin, 100, 35. 8. воронкін Є. Ф., Галкін С. м., лалаянц О. І., літічевський в. О., рижиков в. Д. (2013) Спосіб виготовлення багатоеле- ментних сцинтиляційних збірок. Україна, пат. 101234 від 11.03.2013. 9. воронкін Є. Ф., Галкін С. м., лалаянц О. І., літічевський в. О., рижиков в. Д. (2013) Сцинтилляційна панель та спо- сіб її виготовлення. Україна, пат. 101724 від 25.04.2013 р. 10. воронкін Є. Ф., Галкін С. м., лалаянц О. І., рижиков в. Д. Гриньов Б. в., Бреславський І. а. (2009) напівпровідни- ковий сцинтилляційний метеріал на основі активованого селеніду цинку та спосіб його одержання. Україна, пат. 92286 від 29.10.2009 р. 11. воронкин е. Ф. (2014) Сцинтилляционные экраны на ос- нове селенида цинка и оксидных сцинтилляторов для не- разрушающего контроля. Техническая диагностика и не- разрушающий контроль, 1, 29–33. 12. троицкий в. а., михайлов С. р., пастовенский р. О., шило Д. С. (2015) Современные системы радиационно- го неразрушающего контроля. Там же, 1, 23–35. References 1. Ryudiger Yu.G. (2004) On application of blue and green systems of imaging in radiography. Meditsinskaya Tekhnika, 6, 32 [in Russian]. 2. Carel, W.E. van Eijk (2002) Inorganic scintillators in medical imaging. Physics in Medicine and Biology, 47, 85. 3. (1991) Physics of medical imaging. Ed. by Webb’s. Moscow, Mir [in Russian]. 4. Polojko, Yu. F. (1998) Digital radiography – a new era of beam diagnostics. Novosti Luchevoj Diagnostiki, 1, 31[in Russian]. 5. Ananieva, G. V., Gorokhova, E. I., Demidenko, V. A. (2005) Optical properties of ceramics based on Gd2O2S. Opticheskij Zhurnal, 72(1), 68 [in Russian]. 6. Nikl, M. (2006) Scintillation detectors or x-rays. Meas. Sci. Technol., 17, R37. 7. Weber, M.J. (2002) Inorganic scintillators: Today and tomorrow. J. Lumin, 100, 35. 8. Voronkin, E. F., Galkin, S. N., Sosnitskaya, O. A. et al. (2013) Method of manufacture of multielement scintillation assemblies. Pat. Ukraine 101234. 11.03.2013[in Ukrainian]. 9. Voronkin, E. F., Galkin, S. N., Lalayants, A. I. et al. (2013) Scintillation panel and method of its producing. Pat. Ukraine 101724. 25.04.2013 [in Ukrainian]. 10. Voronkin, E. F., Galkin, S. N., Ryzhikov, V. D., Lalayants, O.I. et al. (2009) Semiconducting scintillation material based on alloyed ZnSe and methods to produce it. Pat. Ukraine 92286, 29.10.2009 [in Ukrainian]. 11. Voronkin, E. F. (2014) Scintillation screens based on zinc selenide and oxide scintillators for NDT Tekhn. Diagnost. i Nerazrush. Kontrol, 1, 29-33 [in Russian]. 12. Troitsky, V. A., Mikhajlov, S. R., Pastovensky, R. O. et al. (2015) Modern systems of radiation non-destructive testing, Ibid. 1, 23-35 [in Russian]. е. Ф. вОрОнКІн1, р. О. паСтОвенСьКий2 1Інститут сцинтиляційних матеріалів, нтК «Інститут моно- Рис. 7. изображение биологического объекта, полученное при помощи экрана из ZnSe 55ISSN 0235-3474. Техн. диагностика и неразруш. контроль, 2017, №3 ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ РАЗДЕЛ кристалів» нан України. 61001, м. харків, пр-т науки, 60. E-mail: voronkin@isma.kharkov.ua 2Іез ім. Є. О. патона нан України. 03680, м. Київ-150, вул. Казимира малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua ЦиФрОва рентГенОГраФІЯ Із заСтОСУваннЯм КОмпОзитних еКранІв ДлЯ нерУйнІвнОГО КОн- трОлЮ в прОмиСлОвОСтІ та меДиЦинІ показана можливість застосування дисперсних сцинтиляторів великої площі для дефектоскопії виробів з металу, натомість рентгенівської плівки, на основі сцинтиляційних екранів ZnSe:Al, що характеризуються максимумом люмінесценції в області фотопоглинання селеніду цинку. наведено експери- ментальні дані про залежність поглинання рентгенівського випромінювання зразками з використанням сцинтиляційних екранів на основі халькогенидного сцинтилятора селеніду цинку і ерС-С-2а від товщини зразка за прискорюючої на- пруги. показана перспективність застосування композитних екранів з селеніду цинку при візуалізації біологічних об’єктів, що свідчить про можливість використання цих екранів в то- мографічних медичних системах. Бібліогр. 12, табл. 3, рис. 7 Ключові слова: неруйнівний контроль, сцинтиляційні екрани, де- фектоскопія DIGITAL RADIOGRAPHY WITH USE OF COMPOSITE SCREENS FOR NON-DESTRUCTIVE TESTING IN INDUSTRY AND MEDICINE E. F. VORONKIN1, R. O. PASTOVENSKY2 1Institute of Scintillation Materials, STC «Institute of Monocrystals», NAS of Ukraine, 60, Nauky ave., 61001, Kharkov, Ukraine е-mail: voronkin@isma.kharkov.ua 2E.O.Paton Electric Welding Institute of the NAS of Ukraine, 11 Kazimir Malevich str., 03150, Ukraine. E-mail: office@paton.kiev.ua The possibility of using dispersed scintillators of a large area for flaw detection of metal products instead of an X-ray film based on scintillation screens ZnSe:Al, characterized by a maximum of luminescence in the area of photoabsorption of zinc selenide, is shown. The experimental data on the dependence of X-ray absorption by specimens using scintillation screens based on the chalcogenide scintillator of zinc selenide and ERS-S-2A on the thickness of a specimen at accelerating voltage are presented. The prospects of applying composite screens of zinc selenide during visualization of biological objects is shown, which indicates the possibility of using these screens in tomographic medical systems. 12 – Ref., 3 – Tab., 7 – Fig. Keywords: non-destructive testing, scintillation screens, flaw detection Поступила в редакцию 06.07.2017 Nazarchuk ., Skalskyi ., Serhiyenko O. Acoustic emission. Methodology and Application. Springer International Publishing A , 2017. I , 283 p. У моно ра ії детально роаналізовано ізичні ас екти яви а акус- тичної емісії (АЕ) о исано методоло ічні основи рактично о викори- стання акустичних емісійних ристроїв, відомі як в Україні, так і за її ме ами о оворено результати теоретично о та екс ериментально о дослід ення осо ливостей о інки трі иностійкості матеріалу і від ору корисних си налів АЕ то о. Е ективність методів оказано в умовах діа ностики різноманітних ромислових о ктів.

Цифровая рентгенография с применением композитных экранов для неразрушающего контроля в промышленности и медицине

Репозитарії

Схожі ресурси