CN110192435A - 用于x射线胶片的探测器带 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在胶片(2)、尤其X射线胶片曝光时检测图像参数的系统(1)。本发明的任务是提供一种能够实现简单并且快速地产生最佳曝光的记录的系统。为此，所述系统(1)具有探测器元件(3)，所述探测器元件能够可拆卸地施加在所述胶片(2)上，并且，所述探测器元件位置分辨地探测在所述曝光时射到所述胶片(2)上的辐射(4)或透射穿过所述胶片的辐射(4)并且在此产生以下信号：由所述信号能够推导出通过连续的胶片曝光而产生的图像参数。

Description

用于X射线胶片的探测器带

技术领域

本发明涉及一种用于在胶片、尤其X射线胶片曝光时检测图像参数的系统。

背景技术

这种X射线胶片经常应用在非破坏性的检验(英语NDT＝non-destructivetesting：无损检验)的领域中。非破坏性的检验是使用非侵入性技术来检查材料的和结构的状态的学科。非破坏性的检验的主要任务是揭露错误或缺陷并且给出在所检查的对象的运行安全性和/或可靠性方面的错误或缺陷是否重要的线索。

为了进行非破坏性的检验，应用多种不同的技术和方法。最常用的用于体积检验的技术中的一种是射线照相术。在此尤其使用X射线射束或伽马射束以产生待检验的对象的射线照相图像。侵入的辐射用于对固体的和硬的材料——例如钢或其他金属或甚至混凝土——的内部结构进行可视化。在常见的检验方法的情况下，辐射源(伽马/X射线辐射)处在检查对象的一侧上而辐射敏感的胶片处在检查对象的另一侧上，以便探测穿透该检查对象的辐射。这能够实现在厚度、结构中的变化或其他的内部缺陷或错误方面对检查对象进行可视化。

在使用例如Co-60或Cs-137的伽马放射性同位素的基于胶片的射线照相术的情况下，通过光子与胶片材料的化学相互作用来产生图像。为此，该胶片由包含辐射敏感的卤化银晶体的明胶乳液和柔性的、透明的、蓝色着色的基底组成。当高能光子射到辐射敏感的卤化银晶体上时，在胶片材料的内部发生化学相互作用，这导致胶片曝光。

因为X射线胶片中的化学物质是辐射敏感的，所以可能容易地发生胶片的过度曝光，这使最终图像的质量变差。该过度曝光可能导致：胶片变得太暗并且所记录的图像不可使用。另一方面，胶片的曝光不足同样可能导致不可用的图像，因为在图像上不可以看到检查对象的所期望的细节。为了从检查对象获得足够详细的信息，需要在适当的时间(曝光时间)后结束胶片的曝光。正确的曝光时间取决于检查对象和所使用的辐射源并且在实际中通常难以确定。

X射线图像的质量并且因此检查对象的缺陷和错误的可识别性主要取决于图像的对比度、清晰度和颗粒度。这些是确定X射线图像的质量的基本的图像参数。这些参数对检查对象中的缺陷的和错误的可证明性具有大的影响。锐度和颗粒度主要取决于试验设置和胶片质量，而对比度强烈地取决于辐射能量和曝光持续时间。所需的辐射能量和必要的曝光持续时间取决于可能影响图像质量并且因此影响缺陷和错误的可证明性的其他因子。

现在，用于根据在使用伽马源和照相胶片的X射线记录的情况下的非破坏性的检验的方法取决于辐射源的和胶片的布置以及曝光时间，其中，操作者必须在曝光期间保持至检查对象和检查设备的安全间距。

这些检验部分地在长的时间段上运行，归因于部分地非常大的对象和因此由胶片记录的相应地少量的伽马光子。已知的方法通常使用基于核素的辐射源和模拟胶片。

在曝光之后操作者才可以对经曝光的胶片进行处理(显影和数字化)，以便进行图像分析并且找出检查对象的缺陷和错误。在这个时刻才可以当前确定所获得的图像材料是否适合于用于非破坏性的检验的分析或者是否需要具有改变了的参数的重新记录。

发明内容

因此，本发明提出以下问题：说明一种系统，该系统消除所描述的缺点并且能够实现简单且快速地产生最佳曝光的记录并且允许对于最佳曝光时刻的预测可能性。

根据本发明，通过具有权利要求1的特征的系统来解决该问题。

根据本发明，用于在胶片、尤其X射线胶片曝光时检测图像参数的系统包括探测器元件，该探测器元件可以可拆卸地施加(anbringen)在辐射敏感的胶片上(例如在胶片的背离所使用的辐射源的背侧上或者在容纳胶片的盒子的前侧或背侧上)并且位置分辨地探测在曝光时射到胶片上的辐射或透射穿过胶片的辐射并且在此产生以下信号：由该信号可以推导出通过连续的曝光而产生的图像参数。

由于曝光时间的高度重要性及其对图像质量的影响，在连续的曝光期间根据本发明地实时监测所产生的图像参数具有大的优点。由此不仅可以通过避免有错误地曝光的胶片来降低成本，而且也可以减少组件检查的时间，因为不需要重复记录。

在此提出的系统尤其涉及X射线的非破坏性的检查并且尤其涉及X射线胶片的使用。在此，特别存在图像质量的、尤其图像对比度的实时监测的必要性。所提出的解决方案的基本思想在于，将(尽可能数字的)探测器元件施加在简单的胶片上并且由此提供实时监视解决方案。借助这种用于实时数字数据检测和处理的系统可以自动地探测：胶片中的图像质量、尤其对比度何时是最佳的。因此，可以在恰好正确的时刻自动地结束曝光。

探测器元件在胶片上的可拆卸的可施加性能够实现一直重复地将探测器元件用于分别具有新的胶片材料的多个记录。施加在胶片上确保在曝光期间固定在胶片上。

本发明的有利的构型和扩展方案由从属权利要求得出。

根据本发明的一种有利的构型设置，从由探测器元件产生的信号可以推导出通过在胶片上连续地曝光而产生的图像对比度。通过获得关于当前实现的图像对比度的实时信息可以如此控制曝光，使得在记录时实现最佳的结果。

一种有利的实施方式是，探测器元件与分析处理系统连接。与探测器元件连接的分析处理系统由测量信号推导出图像参数并且能够实现基于此来监测曝光。

一种优选的实施方式设置：分析处理系统根据探测器元件的信号来分析局部的曝光差异。根据局部的曝光差异可以评估在曝光期间记录的质量。

以下扩展方案是特别有利的：一旦可以预见图像质量相应于可预给定的标准，分析处理系统就产生通知。分析处理系统的即时反馈能够实现及时干预该分析处理系统以实现最佳的图像质量，例如结束曝光。对于现场用户而言必须可能的是，中断或结束曝光。这可以通过辐射源的完全的辐射屏蔽来进行，从而不再有另外的伽马光子到达探测器元件。然而，铅元件也可以在胶片上机械或电地拉伸。

以下构型是进一步有利的：一旦图像质量相应于可预给定的标准，分析处理系统就自动地中断胶片的曝光。在达到预给定的参数时(例如在对比度或总剂量方面)自动地中断记录使得记录的创建更容易并且减少操作人员所需的经验。

本发明的另一有利的实施方式设置：分析处理系统与通信单元连接，该通信单元将分析处理系统的结果传送给外部设备。分析处理系统与外部设备的优选无线的连接使系统的操作变得更容易。通过这种方式，也可以以足够的安全间距通过外部设备读取或操作分析处理系统。

根据本发明的一种有利的构型设置，探测器元件包括例如以阵列布置的多个数字辐射传感器。探测器元件的数字构型能够实时地实现测量信号的电子式分析处理和进一步处理。数字传感机构的成本不是重要相关的，因为可以任意频繁地使用探测器元件。由使用根据本发明的系统(避免错误曝光)所引起的节省来过度补偿额外成本。

一种有利的实施方式是探测器元件构造为长形的带。探测器元件的带状结构提供以下可能性：检测胶片曝光的窄的、条带状的区段。数字辐射传感器的一维阵列可以有利地布置在带上。在胶片曝光期间记录因此似乎一维的数字图像足够用于(尤其在所实现的对比度方面)评价图像质量。

一种优选的实施方式设置，带沿其纵向延伸在整个胶片上延伸。探测器元件在胶片的整个曝光区域上在一个方向上延伸使得能够在曝光时充分地检测图像参数。在记录时将带尽可能如此布置在胶片上，使得沿着带走向的强度波动是最大的。这能够实现：根据由带状的探测器元件提供的一维数字图像可靠地评价图像质量。

以下扩展方案是特别有利的：带是柔性的。探测器元件的灵活的构型使得例如将带施加在膜上的处理变得特别简单。此外，可以节省空间地储藏柔性的带。此外，即使胶片在曝光时具有任意弯曲或曲折的形状，也可以使用带。

优选地，该系统包括电力供应装置。在此特别有利的是，电力供应装置通过蓄电池是自给自足的，从而可以与检查对象上的局部的给定条件无关地使用该系统。

附图说明

本发明的另外的特征、细节和优点根据以下的描述以及根据附图得出。在以下的附图中纯示意性地示出并且以下更详细地描述本发明的实施例。彼此相应的物体或元件在所有附图中设有相同的附图标记。

图1示出根据本发明的系统的示意图；

图2示出具有轮廓线的X射线图像。

具体实施方式

在图1中以附图标记1标记地示意性地示出用于检测在胶片2、尤其X射线胶片曝光时的图像参数的系统1。根据图1的示图示出辐射源10，由该辐射源出发在检查对象12和胶片2的方向上发射辐射4。在胶片2曝光时，辐射源10的辐射4穿透检查对象12，其中，辐射4的一部分被检查对象12吸收。由此，在胶片2充分曝光之后可以在记录上识别出检查对象12的轮廓以及内部结构。这是用于非破坏性检查的基于胶片的X射线成像的已知原理。

如以上提及的那样，曝光对于最佳图像质量的实现是决定性的。出于该原因，根据本发明的系统具有数字探测器元件3，该数字探测器元件可以(例如通过粘附或通过借助合适的保持元件进行夹紧)施加在胶片2上，并且，该数字探测器元件探测到在曝光时射到胶片2上的辐射4上并且由此产生一信号，该信号允许推断出在曝光时实现的图像参数。这些图像参数尤其包括胶片2上的通过曝光而产生的对比度。探测器元件3与分析处理系统5连接，该分析处理系统分析处理探测器元件3的信号。在此，分析处理系统5尤其分析借助探测器元件3检测到的辐射的局部的曝光差异。根据这些分析处理，一旦图像质量相应于由操作者预给定的图像参数，分析处理系统5就向操作者传送通知。此外，一旦图像质量相应于由操作者所期望的图像参数，分析处理系统5就可以自动地中断胶片2的曝光。此外，通信单元6还连接到分析处理系统5上，该通信单元经由无线连接将分析处理系统5的结果传送给外部设备7(例如智能电话或笔记本电脑)。此外，可以通过外部设备7从远程控制分析处理系统5和必要时辐射源10。

在图1中可以容易地看出，探测器元件3构造为在一个方向上在整个曝光胶片区域上延伸的带。探测器元件3具有在空间上分布的多个数字辐射传感器8，其中，为清楚起见，仅仅单个辐射传感器设有附图标记。辐射传感器8例如是具有分别分配的光电探测器或自身已知的类型的X射线敏感的半导体元件的闪烁体晶体，其例如应用在医学X射线成像中。系统1具有自给自足的电力供应装置9，因此可以在现场灵活地实现对任意的对象(例如建筑物部分或机器部分)进行非破坏性的检查。为了最佳地施加在胶片上，探测器元件3、分析处理系统5和通信单元6应尽可能小并且紧凑地实施。这些部件仅仅需要具有低的电压(小于50V)的非常低的电力需求。

图2示例性地示出两个图像记录(左侧和右侧)，对于所述两个图像记录借助根据本发明的系统1(图1)检测图像参数。在这些记录的情况下，带状的探测器元件3布置在图像中心以检测图像行，如在所述记录中通过黑线说明的那样。通过射在胶片2(图1)上的辐射4(图1)的检测产生一信号，该信号通过在记录下方分别示出的线轮廓13可视化。通过探测器元件3获得的数据被视为图像中的线轮廓信号13用以检查局部的差异。借助系统1(图1)监测的记录示出塑料管道的数字X射线图像。带状的探测器元件3提供(一维的)空间分辨的用于曝光的信息。在图2的左侧示出原始的数字X射线记录，其在下方具有所属的线轮廓13。在图2的右侧示出具有原始图像尺寸的2％的数字图像的欠采样的版本。相应地检测到的线轮廓13处于该记录的下方。如在线轮廓13处可以清楚地看出的那样，辐射4(图1)在检查对象12的区域中被更强烈地吸收，从而通过探测器元件3测量局部较少地照射的辐射。为了根据由探测器元件3检测到的信号对图像质量是否相应于预给定进行量化，可以考虑不同的指标。可能的指标由线轮廓13的斜率和曲率得出。根据这两个指标可以通过分析处理系统5(图1)决定，是否存在沿着带检测到的信号的足够的强度变化，由此可以推断出图像对比度。此外，可以对线轮廓13自动地分段，以便求取可分配给令人感兴趣的图像内容或背景的不同分段。例如可以通过将已知的CUSUM检验应用到通过线轮廓13给出的数据序列上来辨识图像中的突然的强度变化。由此可以对图像质量进行量化。该分析处理对于分析处理系统5(图1)而言能够实现：一旦图像质量相应于预给定的目标值，就产生通知或自动地中断曝光。

不同的空间分辨的两个线轮廓13的比较显示：对于探测器元件3，低分辨率的传感器阵列(比胶片记录的分辨率低多倍)、即以仅仅几个离散的传感器元件8足够用于足够可靠地评价图像质量。

借助在此描述的系统提供以下预测能力：在比较中基于当前时刻的曝光进度来预测在稍后时刻的曝光。由此可以推导出曝光何时不仅是良好并且充分的，而且是最佳的。

附图标记列表

1 系统

2 胶片

3 探测器元件

4 辐射

5 分析处理系统

6 通信单元

7 外部设备

8 辐射传感器

9 电力供应装置

10 辐射源

11 操作者

12 检查对象

13 轮廓线

Claims (11)

1.一种用于在胶片(2)、尤其X射线胶片曝光时检测图像参数的系统(1)，其中，所述系统(1)具有探测器元件(3)，所述探测器元件能够可拆卸地施加在胶片(2)上，并且，所述探测器元件位置分辨地探测在所述曝光时射到所述胶片(2)上的辐射(4)或透射穿过所述胶片的辐射(4)并且在此产生以下信号：由所述信号能够推导出通过连续的胶片曝光而产生的图像参数。

2.根据权利要求1所述的系统(1)，其特征在于，从由所述探测器元件(3)产生的信号能够推导出通过在所述胶片(2)上连续地曝光而产生的图像对比度。

3.根据权利要求1或2所述的系统(1)，其特征在于，所述探测器元件(3)与分析处理系统(5)连接。

4.根据权利要求3所述的系统(1)，其特征在于，所述分析处理系统(5)分析局部的曝光差异。

5.根据权利要求3或4所述的系统(1)，其特征在于，一旦图像质量相应于可预给定的标准，所述分析处理系统(5)就产生通知。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的系统(1)，其特征在于，一旦所述图像质量相应于可预给定的标准，所述分析处理系统(5)就自动地中断所述胶片(2)的曝光。

7.根据权利要求3至6中任一项所述的系统(1)，其特征在于，所述分析处理系统(5)与通信单元(6)连接，所述通信单元将所述分析处理系统(5)的结果传送给外部设备(7)。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的系统(1)，其特征在于，所述探测器元件(3)包括多个数字辐射传感器。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的系统(1)，其特征在于，所述探测器元件(3)构造为长形的带。

10.根据权利要求9所述的系统(1)，其特征在于，所述带沿着所述胶片延伸。

11.根据权利要求9或10所述的系统(1)，其特征在于，所述带是柔性的。