专利名称：大型构件无损检测时辐射源与探测器的对中方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及核技术应用领域，特别涉及大型构件无损检测时，辐 射源与探测器无刚性连接的情况下，完成辐射源与探测器对中、定位 的方法及其装置。
背景技术：
射线无损检查技术已被广泛应用于机场、铁路、港口的安全检查和工业质量检测等诸多领域；在无损检测应用中，辐射源与探测器对 中是完成检测的基本条件。传统的无损检测应用中，或者辐射源与探 测器间有刚性连接，或者被检测物体较小，辐射源与探测器可以目视 对中。但是在大型构件或特大型构建无损检测时，由于无法刚性连接或目视对中，使辐射源与探测器的对中成为问题。因此，迫切需要一 种能保证在大型构件无损检测时能够进行可靠对位的方法和装置。发明内容针对上述检测方式的缺陷，本发明提供了一种用于大型构件无损 检测时以辐射遮挡来实现辐射源与探测器的对中的方法和装置。本发明提供的用于大型构件无损检测时辐射源与探测器的对中 方法包括以下步骤(a) 将辐射源与探测器大致对中；(b) 将对中遮挡图案旋转至遮挡位置；(c) 成像后查看遮挡图案的位置；(d) 调整辐射源至遮挡图案的成像位置在一定的误差内，完成对中。其中所述对中装置为一可旋转移动的重金属矩形遮挡射线图案， 其厚度为该金属在使用射线能量下的半值层厚度的1/5-2倍，其图案中心位于屏蔽准直器的中心。在步骤(d)中，如果遮挡图案的位置偏离中心，则可以通过该 图案所成图像的大小及偏离值计算出辐射源源点至探测器的距离及 二者中心偏离尺度，调整后再成像，直至调整到一定的误差之内，完 成对中步骤。其中所述辐射源源点至探测器的距离的计算方法如下 已知遮挡图案距辐射源源点为L,遮挡图案实际边长A,所成图像边长i(像素)，图像每像素代表实际长度U,欲求得辐射源源点距丄—j！ m —肌探测器为M。则有几何关系^^^，可得出=7,即当前摆放位 置下辐射源源点距探测器端距离。 所述偏离尺度的计算方法如下已知遮挡图案所成图像在横向或纵向偏离辐射场中心位h像素，图像每像素代表实际长度U，则实际偏移量H-hU。优选的，所述辐射源采用使用加速器或放射性同位素的便携式高 能射线源；所述探测器是DR成像屏、CR影像屏、平才反闪烁屏结合 CCD相机或充气电离室线阵列探测器、闪烁体线阵列探测器、半导 体线阵列探测器配合扫描装置之一。本发明的另一方面是提供一种用于大型构件无损检测时辐射源 与探测器的对中装置，包括对中定位板、遮挡图案和屏蔽准直器，其 中所述遮挡图案通过对中定位板设置于屏蔽准直器前端。该对中装置还包括用于将对中定位板固定在屏蔽准直器上的定 位螺丝，定位螺丝通过对中定位板四角的定位螺孔将对中定位板固定 在屏蔽准直器前端。所述遮挡图案为一可旋转移动的金属矩形遮挡射线图案，其厚度 为该金属在使用射线能量下的半值层厚度的1/5~2倍，其图案中心位于屏蔽准直器的中心。优选的，所述遮挡图案具体表现为某一左右对称或上下对称的图 形，如"田"字形，"王"交叉图形、"x"交叉图形等。优选的，所述对中定位板的一侧具有旋转轴，遮挡图案通过该旋转轴进行旋转，将遮挡图案旋转至遮挡位置可以用于对中；旋转至外 侧用于正常的辐射成像。通过本发明，射线在大型、特大型构件的无损检测应用中，可以 实现辐射源与探测器准确对中，并计算出辐射源源点距探测器的距 离，使之达到辐射成像的基本条件，完成检测。本发明的对中方法和对中装置用于大型构件的无损检测领域，如 可用于建筑物立面、顶面、楼板、桥梁建筑的柱体、面体、梁体、大 型锅炉、核电站大型管道和容器、石油管道、天然气管道和容器、石 化加工企业的大型管道和容器等大型、特大型构件的无损检测。此外本发明的对中方法和对中装置也可用于传统的机场、铁路、港口的安 全检查和工业质量检测等诸多领域。
图l为王字形遮挡图形处于对中状态下的主视图； 图2为王字形遮挡图形移出遮挡位置的主视图； 图3为田字形遮挡图形处于对中状态下的主视图； 图4为田字形遮挡图形移出遮挡位置的主视图。 图中1、对中定位板；2、定位螺丝；3、遮挡图案；4、旋转轴； 5、屏蔽准直器；6、定位螺孔。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。 本发明提供了一种利用辐射遮挡来实现辐射源与探测器的对中 的方法和装置，在锥東辐射源准直器出口使用适当的重金属遮挡图 案，通过该遮挡图案在探测器端可探测到的辐射衰减图4象，确定辐射源与探测器的相对位置，解决辐射源与探测器的对中问题。如图1至图4所示，该对中的装置由对中定位板l、旋转轴4和用于 对中的遮挡图案3构成，借助于定位螺丝2和对中定位板1四角的定位 螺孔6定位于屏蔽准直器5前端。遮挡图案3为王字形(如图l、图2所 示)或田字形(如图3、图4所示)等有助于对中的上下对称或左右对 称的图案。将对中遮挡图案旋转至遮挡位置可以用于对中(如图13 图2所示)；旋转至外侧用于正常的辐射成像(如图2、图4所示)。也 就是说，用平移或旋转的方式使遮挡图案移入或移出遮挡位置，从而 进行辐射源与探测器的对中以及对中后正常的辐射成像。其中的辐射 锥東可以是圆锥束或四棱锥東。当然，本领域技术人员应当知晓，也可以釆用悬挂、扣接等方式 将用于对中的遮挡图案移入或者移出遮挡位置，从而实现对中和对中 后的辐射成像。在本实施例中，辐射源采用X光机、加速器、60Co、 137Cs放射 性同位素；探测器是面阵探测器或线阵列探测器，配合探测器扫描装 置完成平面扫描。其中辐射源可以是X光机、加速器、放射性同位素，其能量为单 能、双能或多能，能量范围在100KeV 9MeV,射线视野张角为15。-30°。探测器3是DR成像屏、CR影像屏、平板闪烁屏结合CCD相机或 充气电离室线阵列探测器、闪烁体线阵列探测器、半导体线阵列探测 器配合扫描装置之一。在本发明中，对中遮挡图案由重金属制成，有一定的厚度，厚度 值为该金属在所用辐射源中的1/5半值层~ 2个半值层，即厚度为该金 属在使用射线能量下的半值层厚度的l/5 2倍，其图案中心位于屏蔽 准直器的中心。遮挡图案在厚度方向的所有面均平行于辐射至该处的 射线，因此遮挡图案在靠近辐射源端所成的图像小于远离辐射源端所 成的图像。该辐射遮挡图像覆盖经准直的辐射场达到l/3以上。7本发明所述对中方法的操作步骤如下将辐射源与探测器大致对中；将对中遮挡图案旋转至遮挡位置；成像后查看遮挡图案的成像位 置，如果偏离中心，则可以通过该图案所成图像的大小(像素数)及 偏离值(如偏离的像素数)计算出辐射源源点至探测器的距离及二者 中心偏离尺度，调整后再成像，直至调整到可允许的误差之内，完成 对中步骤。其中摆放位置的计算过程如下1、 已知遮挡图案距辐射源源点为L，遮挡图案实际边长A,所成 图像边长i(像素)，图像每像素代表实际长度U，欲求得辐射源源点丄 ^ ，， ！m—=—— M =-距探测器为M。则有几何关系M /[/,可得出 Z ,即当前摆放位置下辐射源源点距探测器端距离。2、 已知遮挡图案所成图像在横向(或纵向)偏离辐射场中心位h像素，图像每像素代表实际长度U,则实际偏移量H-hU。在本发明一个优选的实施方式中，将锥東应用扩展到扁束应用， 遮挡图形中与扁東平行的线条宽度应为扁束宽度的l/5至2/3宽度。扁 束应用中探测器为平行于扁束的线阵列探测器，以探测器相对辐射源 纵向运动获得辐射源有遮挡图案的辐射衰减图，以此图中遮挡图案的 位置和大小计算出辐射源与探测器的相对位置，算法同锥束方案一 样。虽然本发明是具体结合一个优选实施例示出和说明的，但熟悉该 技术领域的人员可以理解，其中无论在形式上还是在细节上都可以作 出各种改变，这并不背离本发明的精神实质和专利保护范围。
权利要求
1、一种用于大型构件无损检测时辐射源与探测器的对中方法，其特征在于，该方法包括以下步骤(a)将辐射源与探测器大致对中；(b)将对中遮挡图案旋转至遮挡位置；(c)成像后查看遮挡图案的位置；(d)调整辐射源至遮挡图案的成像位置在一定的误差内，完成对中。
2、 如权利要求1所述的用于大型构件无损检测时辐射源与探测 器的对中方法，其特征在于所述对中装置为一可旋转移动的重金属矩 形遮挡射线图案，其厚度为该金属在使用射线能量下的半值层厚度的 1/5 ~ 2倍。
3、 如权利要求1所述的用于大型构件无损检测时辐射源与探测 器的对中方法，其特征在于在步骤(d)中，如果遮挡图案的位置偏 离中心，则可以通过该图案所成图像的大小及偏离值计算出辐射源源 点至探测器的距离及二者中心偏离尺度，调整后再成像，直至调整到 一定的误差之内，完成对中步骤。
4、 如权利要求3所述的用于大型构件无损检测时辐射源与探测 器的对中方法，其特征在于所述辐射源源点至探测器的距离的计算方 法如下已知遮挡图案距辐射源源点为L，遮挡图案实际边长A,所成图像边长i(像素)，图像每像素代表实际长度U,欲求得辐射源源点距丄^ h 肌 一 =—— M =-探测器为M。则有几何关系^ W，可得出 X ，即当前摆放位 置下辐射源源点距探测器端距离。
5、 如权利要求3所述的用于大型构件无损检测时辐射源与探测器的对中方法，其特征在于所述偏离尺度的计算方法如下已知遮挡图案所成图像在横向或纵向偏离辐射场中心位h像素，图像每像素代表实际长度U,则实际偏移量I^hU。
6、 如权利要求1至3之一所述的用于大型构件无损检测时辐射 源与探测器的对中方法，其特征在于所述辐射源釆用使用加速器或放 射性同位素的便携式高能射线源；所述探测器是DR成像屏、CR影 像屏、平板闪烁屏结合CCD相机或充气电离室线阵列探测器、闪烁 体线阵列探测器、半导体线阵列探测器配合扫描装置之一。
7、 一种用于大型构件无损检测时辐射源与探测器的对中装置， 其特征在于该装置包括对中定位板(1)、遮挡图案(3)和屏蔽准直 器(5),其中所述遮挡图案(3)通过对中定位板(1)设置于屏蔽准 直器(5)前端。
8、 如权利要求7所述的用于大型构件无损检测时辐射源与探测 器的对中装置，其特征在于还包括用于将对中定位板(1)固定在屏 蔽准直器(5)上的定位螺丝(2)，定位螺丝(2)通过对中定位板四 角的定位螺孔将对中定位板固定在屏蔽准直器(5)前端。
9、 如权利要求7所述的用于大型构件无损检测时辐射源与探测 器的对中装置，其特征在于所述遮挡图案(3)为一可旋转移动的金 属矩形遮挡射线图案，其厚度为该金属在使用射线能量下的半值层厚 度的1/5~2倍，其图案中心位于屏蔽准直器(5)的中心。
10、 如权利要求7所述的用于大型构件无损检测时辐射源与探测 器的对中装置，其特征在于所述对中定位板(1)的一侧具有旋转轴(4)，遮挡图案(3)通过该旋转轴(4)进行旋转，将遮挡图案旋转 至遮挡位置可以用于对中；旋转至外侧用于正常的辐射成像。
全文摘要
本发明涉及核技术应用领域，特别涉及大型构件无损检测时，辐射源与探测器无刚性连接的情况下完成对中、定位的方法及其装置。本发明用于大型构件无损检测时辐射源与探测器的对中方法的步骤如下(a)将辐射源与探测器大致对中；(b)将对中遮挡图案旋转至遮挡位置；(c)成像后查看遮挡图案的位置；(d)调整辐射源至遮挡图案的位置在一定的成像误差内，完成对中。对应的装置包括对中定位板、遮挡图案和屏蔽准直器，其中遮挡图案通过对中定位板设置于屏蔽准直器前端。本发明实现了在大型、特大型构件的无损检测应用中辐射源与探测器的准确对中，并能计算出辐射源源点距探测器的距离，使之达到辐射成像的基本条件，完成检测。
文档编号G01N23/04GK101329282SQ20071011769
公开日2008年12月24日 申请日期2007年6月21日 优先权日2007年6月21日
发明者吴万龙, 乐 唐, 张东升, 李元景, 东 林, 赵自然 申请人:清华大学;同方威视技术股份有限公司