Источник - статья А. А. Майорова опубликованная в журнале «В мире НК» № 3(25). 2004.
Другие статьи на тему цифровой радиографии можно посмотреть в разделе Статьи.

Метод компьютерной радиографии основан на использовании способности некоторых люминофоров накапливать скрытое изображение, которое формиру¬ется в кристаллах, когда электроны, об¬разующиеся в них в результате облучения рентгеновским или гамма-излучением, захватываются на энергетические уров¬ни и остаются на них в течение длительно¬го времени. Из этого состояния они могут быть выведены возбуждением лазерным пучком (упрощенная зонная диаграмма процесса приведена на рис. 1)

Рис. 1. Образование скрытого изображения на флуоресцентной запоминающей пластине под действием рентгеновского или гамма-излучения (концентрация электронов на уровнях пропор¬циональна интенсивности излучения)

Посколь¬ку считывание информации, записанной на флуоресцентную запоминающую пла¬стину, возможно лишь с использованием современной компьютерной техники, этот вид записи получил название компьютер¬ной, или цифровой радиографии.

История вопроса

Свойства люминесцент­ных запоминающих составов известны уже давно, однако, первый коммерче­ский сканер (основной элемент системы компьютерной радиографии) был разработан и выпущен компанией Fuji в 1983 г. С тех пор различными фирмами (AGFA, Kodak и др.) было выпущено несколько мо­делей сканеров. Важный шаг был сделан в 1998 - 2000 гг., когда фирмами Orex и ICR были выпущены настольные варианты систем для компьютерной радиографии.

Куда записываем информацию?

В ком­пьютерной радиографии для получения изображения вместо пленки применяет­ся специальная пластина многократного пользования. Кассеты с такими пласти­нами имеют типовые для рентгеновской пленки размеры 18x24, 18x30, 24x30 и 35x43 см. Возможна также резка пластин, т. е. считывание и других размеров. Как уже указывалось, для запоминания изо­бражений в пластине использован слой с фотостимулируемой памятью - сложное химическое соединение.

Как записываем информацию?

Под дей­ствием рентгеновского или гамма-излуче­ния электроны внутри «флуоресцентных» кристаллов возбуждаются и переходят в квазистабильное состояние. Специальный считыватель сканирует экспонированную пластину лазерным пучком (рис. 2).

Рис. 2. Схема процесса сканирования запо¬минающей пластины и получения цифрового изображения: / -лазер; 2-оптика формиро¬вания пучка; 3 - зеркало; 4 - фотоумножитель; 5 - фильтр; 6 - оптика сбора света люминесцен¬ции; 7 - запоминающая пластина

При этом электроны высвобождаются из ловуш­ки, что сопровождается эмиссией видимого света, длина волны которого отличается от длины волны излучения сканирующего ла­зера. Этот свет собирается фотоприемни­ком и конвертируется в цифровой сигнал, преобразуемый в цифровое изображение.

Принцип действия цифровой радиографии

• Кассета с запоминающей пластиной экспонируется аналогично пленке, т.е. рас­полагается за объектом. Пластина гибкая и может экспонироваться и без кассеты, если в этом есть необходимость. Загрузка и выгрузка пластины из кассеты (при ис­пользовании ручной загрузки) произво­дится на свету, т. е. специальной темной комнаты не требуется. Поскольку чувстви­тельность пластины существенно выше, чем у пленки, время экспозиции пласти­ны в 5 - 10 раз меньше, что существенно уменьшает дозовую нагрузку на персонал.
• После экспонирования пластина за­гружается в сканер. При использовании сканеров с ручной загрузкой пластина вынимается из кассеты (если она экспо­нировалась в кассете) и помещается в сканер. В случае  использования сканера с автоматической загрузкой пластина за­гружается в сканер только в кассете.
• Производится считывание изобра­жения   (время   считывания,   несколько десятков секунд, зависит от установлен­ного пространственного разрешения).
• Считанное   сканером   изображение архивируется, обрабатывается, в том числе с использованием программ поиска дефектов, делается заключение и про­изводится распечатка протокола контроля.
• После считывания информация стирается с пластины, и пластина вновь готова к работе.

Какое получаем изображение?

Все па­раметры прибора оптимизированы таким образом, чтобы получить изображение, эквивалентное получаемому на пленке соответствующего типа. Однако в отличие от пленки это изображение может быть улучшено, отмасштабировано, архивиро­вано, растиражировано и за несколько секунд направлено по электронной почте в любое место без потери качества.

Сколько это стоит?

Хотя предлагаемое оборудование пока еще является не дешевым, оценку его окупаемости на­до производить, учитывая, что при его использовании отпадает необходимость в рентгеновской пленке, оборудовании для проявки, сушки, помещениях, пер­сонале и т. д.

Стандартизация Российских стандартов по компьютерной радиографии пока не существует. Однако существуют евро­пейские и американские стандарты, ре гламентирующие деятельность в области компьютерной радиографии:

• СЕМ 138 N 540 94: Промышленная компьютерная   радиография   с   фос­форными  запоминающими  пластина­ми. Часть 1: Классификация систем;
• СЕN 138 N 541 95: Часть 2:    Общие принципы    контроля    металлических материалов с использованием рентгеновского и гамма-излучения;
• А5ТМ Е2007: Стандарт по компьютер­ ной радиологии (метод фотостимулированной люминесценции);
• А5ТМ Е2033: Стандарт по практичес­кому   использованию   компьютерной радиологии    (метод    фотостимулированной люминесценции).

Преимущества цифровой радиографии:

• быстрота получения информации;
• исключается «мокрая» технология об­работки пленки;
• дозы облучения существенно меньше необходимых для экспонирования обыч­ной пленки (при сравнительно низких энергиях для получения изображения одинакового   качества,   например   в случае  пленки АСРА 07,  напряжение
  на трубке можно уменьшить на 30 %, а время экспозиции - в 10 раз;
• благодаря   более   широкому,   чем   у пленки динамическому диапазону по­является возможность исследовать и контролировать детали более сложной формы с большей толщиной;
• пластина для записи является многоразовой, допускается экспонирование до 30 тыс. раз;
• имеется возможность архивирования информации в компьютере на различ­ных   носителях,   делать   необходимое количество идентичных копий, исполь­зовать электронную  почту для  передачи информации; время хранения ла­зерного диска без потери информации составляет не менее 30 лет;
• прямое    получение    цифровых    изо­бражений   позволяет   отказаться   от оборудования для оцифровки рентге­новских пленок;
• уже   сейчас   достижимое   простран­ственное   разрешение   при   считыва­нии составляет 10 пар линий/мм, что позволяет     получать     изображения чрезвычайно высокого качества.

Недостатки цифровой радиографии:

• радиографическое качество применя­емых сейчас запоминающих пластин примерно   соответствует   крупнозернистой высокочувствительной пленке 07, что ограничивает сферу примене­ния обсуждаемой техники; однако не­достаток этот следует считать времен­ным, поскольку уже разработаны [3] и скоро начнут выпускаться  пластины, соответствующие   по   радиографиче­скому качеству пленкам 04/05.
• чувствительность  контроля,  получен­ная при испытаниях систем компью­терной    радиографии в различных лабораториях составляет 1,6 % и имеет тенденцию к некоторому ухудшению при более высоких энерги­ях; выпуск нового поколения запоми­нающих  пластин,  адаптированных  к задачам  промышленного НК (сейчас используются пластины, применяемые в медицине) решает и эту проблему;
• при   увеличении   энергии   рентгенов­ ского излучения имеется тенденция к увеличению времени экспозиции (хотяоно все равно существенно меньше не­обходимого для экспозиции пленки).

Вывод

Среди средств НК появилась новая, мощная, быстро развивающаяся технология. Это свершившийся факт, су­ществование которого игнорировать уже невозможно. От того, насколько быстро и правильно мы сумеем адаптироваться к нему, зависит будущее промышлен­ного рентгеновского неразрушающего контроля и наше в нем будущее.