目前應(yīng)用最多的是采用X射線圖像增強(qiáng)器和普通視頻攝像機(jī)組成的X射線電視系統(tǒng)或再通過圖像采集卡由計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理的數(shù)字成像系統(tǒng)。為了降低系統(tǒng)成本，在我國普遍使用湯姆蓀和東芝的醫(yī)用射線圖像增強(qiáng)器來進(jìn)行工業(yè)檢測，這種系統(tǒng)價(jià)格低，能夠?qū)崟r(shí)顯示（增益大），檢測速度快，適合對檢測指標(biāo)要求不很高的、被檢測構(gòu)件厚度比較均勻的、人眼睛容易從屏幕上識別缺陷或問題的快速動(dòng)態(tài)檢測。如大口徑螺旋焊管焊縫檢測，生產(chǎn)流水線上構(gòu)件檢測。這種系統(tǒng)只適用于低能X射線（一般在300kV以下），即對中小型構(gòu)件檢測，且動(dòng)態(tài)范圍小、成像質(zhì)量較差，特別是隨著使用時(shí)間增加圖像質(zhì)量越來越查，容易在輸出屏灼傷，壽命短。目前這種系統(tǒng)隨著圖像增強(qiáng)器的性能提高、使用CCD相機(jī)性能提高、光學(xué)系統(tǒng)及圖像處理軟件的改進(jìn)，系統(tǒng)指標(biāo)有所提高，但總體上屬于低指標(biāo)、低價(jià)位檢測系統(tǒng)。

該系統(tǒng)主要利用X射線閃爍體材料，如單晶的CdWO₄或CsI(Tl)直接與光電二極管相接觸制作而成射線線陣探測器。通過工件與探測器的相對運(yùn)動(dòng)，并由計(jì)算機(jī)重建由行掃描所形成的圖像。LDA正在向更高的掃描速度、更寬的動(dòng)態(tài)范圍和更小的象素尺寸的方向發(fā)展，并且在無損檢測的應(yīng)用領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

空間分辨率主要由像素的幾何尺寸所決定。像素間距越小，分辨率越高，但X射線吸收也越少，這是互相矛盾的，160kV以下的LDA較多，且分辨率高，高能使用LDA時(shí)，像元必須很大，分辨率也小。射線源不同，在線陣設(shè)計(jì)上也會(huì)有顯著的差異，X射線的屏蔽和準(zhǔn)直也要適合所選的能量范圍。二極管陣列可以有多種不同的排列方式，除了普通的直線形外，還有L形、U形，或拱形等。由于掃描時(shí)將射線嚴(yán)格地準(zhǔn)直后扇形出束，故可以有效地抑制射線散射的干擾，可以獲取高質(zhì)量的數(shù)字圖像，但對掃描系統(tǒng)要求嚴(yán)格，在低能射線下圖像質(zhì)量好。在高能射線下，由于像元大，分辨率低。

這種設(shè)備主要應(yīng)用在安檢和高能射線成像系統(tǒng)中，如清華大學(xué)研制的海關(guān)集裝箱安全檢測系統(tǒng)，車站、機(jī)場行李檢查設(shè)備，加速器高能射線CT檢測。

在分析總結(jié)現(xiàn)有實(shí)時(shí)成像技術(shù)和系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過大量的調(diào)研，作者提出了采用20世紀(jì)90年代的制冷科學(xué)級CCD數(shù)字相機(jī)和特殊工藝的單晶閃爍體射線屏慢掃描成像的方法。國外采用光纖耦合工業(yè)視頻CCD相機(jī)的方法，見文獻(xiàn)1。

射線透過物體后其強(qiáng)度分布攜帶了被測件的信息, 由轉(zhuǎn)換屏轉(zhuǎn)換為可見光圖像, 轉(zhuǎn)換后的圖像屬于微弱光圖像，為了得到高質(zhì)量的圖像，利用高空間分辨率、高動(dòng)態(tài)范圍、低噪聲、暗電流很小的制冷CCD科學(xué)級CCD相機(jī)，經(jīng)過較長時(shí)間曝光積累（即慢掃描），形成一定灰度的圖像，讀出圖像信號并經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后, 由幾十米遠(yuǎn)控制室的計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、圖像的處理、校正和存儲(chǔ)。

射線到可見光的轉(zhuǎn)換屏可定做，可適用于高、低能X射線和γ射線成像?？删C合空間分辨率、成像時(shí)間、成像面積、射線能量等因素研制。

本系統(tǒng)是一種適用于高、低能X射線（15MeV以下）和γ射線，成像質(zhì)量好的數(shù)字成像檢測系統(tǒng), 系統(tǒng)組成及實(shí)物照片如圖1所示。轉(zhuǎn)換屏的作用是把透過被檢工件后射線分布轉(zhuǎn)換為攜帶了工件內(nèi)部信息的可見光圖像，45°反射鏡的目的是把可見光圖像反射到CCD相機(jī)中，而透過轉(zhuǎn)換屏的殘余射線能夠直線穿過反射鏡，使其不能射到相機(jī)，避免射線對相機(jī)的損害和引起圖像噪聲（這一點(diǎn)已被實(shí)驗(yàn)證明）。

在成像過程中，被檢測構(gòu)件不能動(dòng)（靜態(tài)檢測，類似于膠片照相，但通常比膠片成像時(shí)間短的多），CCD相機(jī)經(jīng)過一定時(shí)間的曝光（曝光時(shí)間與射線源、構(gòu)件、CCD靈敏度等有關(guān)）獲得一定灰度的圖像，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行采集與處理。

(1) 射線轉(zhuǎn)換屏直徑D＝200mm（或100mm）；

(2) 系統(tǒng)的空間分辨率≥35Lp/cm（標(biāo)準(zhǔn)分辨率測試卡檢測）；

(3) 系統(tǒng)的透度靈敏度：（便攜式X射線源或小焦點(diǎn)移動(dòng)式X射線源或直線加速器射線源，均勻鋼板和針式標(biāo)準(zhǔn)透度計(jì)）

①≤1.5%, 鋼板厚度在8－50mm范圍；

②≤1.0%, 鋼板厚度≥50mm；

(4) 圖像灰度等級≥12bit；

(5) 圖像傳輸距離≥25m。

(6) 適用射線能量范圍：幾十kV到15MeV。

轉(zhuǎn)換屏的結(jié)構(gòu)如圖2所示。閃爍體采用具有較高轉(zhuǎn)換效率、較高空間分辨率，且易制作成較大面積的的C_SI (Tl)單晶閃爍體，因?yàn)镃_SI (Tl)單晶閃爍體較軟且長時(shí)間會(huì)潮解，所以必須密封起來，為了圖像清晰，采用能吸收光的黑色鋁外殼進(jìn)行保護(hù)和固定整個(gè)轉(zhuǎn)換屏，光學(xué)玻璃把晶體保護(hù)起來，油層除起密封作用外，還起折射率匹配液的作用，減小不同介質(zhì)界面的反射，使更多的光能向前傳遞，抗反射膜的作用是起增透作用，減小光學(xué)玻璃－空氣界面的反射，增大輸出光能。

科學(xué)級CCD相機(jī)可以從國外進(jìn)口，但價(jià)格高、周期長。我們在國防項(xiàng)目和省科技攻關(guān)項(xiàng)目的支持下，開發(fā)研制了由俄羅斯生產(chǎn)的ISD017AP科學(xué)級CCD芯片為核心的適合于射線成像的科學(xué)級相機(jī)，見參考文獻(xiàn)2。

（2）可得到高空間分辨率和高對比靈敏度的高質(zhì)量圖像（遠(yuǎn)好于圖像增強(qiáng)器系統(tǒng)）;

（3）對射線源要求低，可以是普通便攜式（節(jié)約大量資金）、也可以是大或小焦點(diǎn)移動(dòng)式射線源，像增強(qiáng)器系統(tǒng)必須使用價(jià)格高的移動(dòng)式小焦點(diǎn)射線源；

（4）壽命長，射線源直接照射不損壞；

（5）可充分利用射線拍片檢測經(jīng)驗(yàn)（檢測和成像過程類似于拍片）;

（6）靜態(tài)檢測，圖像不變形，不象線陣式探測器要求探測器和工件相對勻速運(yùn)動(dòng)；，

（8）比線陣式探測器和平板式成像系統(tǒng)成本低；

（9）成像時(shí)間長，一般需要幾到幾十秒鐘成像。不能用于動(dòng)態(tài)檢測。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明該成像系統(tǒng)不僅適用X射線的能量（kV數(shù)）范圍廣，而且圖像質(zhì)量明顯優(yōu)于由X射線像增強(qiáng)器組成的實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)。本系統(tǒng)特別適用于要求高質(zhì)量成像的靜態(tài)檢測。

為了說明本系統(tǒng)的成像質(zhì)量好，我們分別使用便攜式2005型（焦點(diǎn)為2 mm×2 mm）和3005型國產(chǎn)射線源（焦點(diǎn)為4 mm×4 mm）作了分辨率和透度靈敏度實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖3和圖4。從圖3可知，分辨率超過3.5lp/mm；圖4是3號透度計(jì)在15mm厚鋼板上的圖像，至少可看到第4根（0.2mm）,透度靈敏度優(yōu)于1.33%。圖4是在高能X射線下（6MeV加速器）某軍工產(chǎn)品的透視圖。     

[1] Nagarkar, V.V. CCD-based high resolution digital radiography system for nondestructive evaluation. IEEE Trans.Nucl.Sci. 1998, 44（3）:885-889.

[2] 程耀瑜，胡郾，侯卓， 低成本科學(xué)級CCD數(shù)字相機(jī)的研制，《光電子·激光》，2003,14(12):1307-1310

[3] 程耀瑜，胡郾，韓焱等，高質(zhì)量X射線檢測的數(shù)字化成像及快速采集,《光學(xué) 精密工程》,2002,187(4):359-364