X射線實時成像檢測技術作為一種新興的無損檢測技術，已進入工業產品檢測的實際應用領域。與其他檢測技術一樣，X射線實時成像檢測技術需要一套設備(硬件與軟件)作為支撐，構成一個完整的檢測系統，簡稱X射線實時成像系統。X射線實時成像系統使用X射線機或加速器等作為射線源，X射線透過后被檢測物體后衰減，由射線接收/轉換裝置接收并轉換成模擬信號或數字信號，利用半導體傳感技術、計算機圖像處理技術和信息處理技術，將檢測圖像直接顯示在顯示器屏幕上，應用計算機程序進行評定，然后將圖像數據保存到儲存介質上。X射線實時成像系統可用金屬焊縫、金屬或非金屬器件的無損檢測。

2 X射線實時成像系統的基本配置及影響因素

X射線實時成像系統主要由X射線機、X射線接收轉換裝置、數字圖像處理單元、圖像顯示單元、圖像儲存單元及檢測工裝等組成。

2.1 X射線機

根據被檢測工件的材質和厚度范圍選擇X射線機的能量范圍，并應留有一定的的能量儲備。對于要求連續檢測的作業方式，宜選擇直流恒壓強制冷卻X射線機。X射線管的焦點尺寸對檢測圖像質量有較大的影響，小焦點能夠提高系統分辨率，因此，應盡可能選用小焦點X射線管。

目前探傷機廠能夠提供的小焦點X射線探傷機是：160 kV恒壓式X射線系統，焦點尺寸≤ 0.4mm×0.4mm;225 kV恒壓式X射線系統，焦點尺寸≤0.8mm×0.8mm;320 kV恒壓式X射線系統，焦點尺寸≤1.2mm×1.2mm;450 kV恒壓式X射線系統，焦點尺寸≤1.8mm×1.8mm。對焦點的要求也不宜過小，如果焦點過小且冷卻不好，焦點容易"燒壞"。

2.2 X射線接收轉換裝置

X射線接收轉換裝置的作用是將不可見的X光轉換為可見光，它可以是圖像增強器或成像面板或者線性掃描器等射線敏感器件。X射線接收轉換裝置的分辨率應不小于3.0LP/mm。

X射線接收轉換裝置子系統又稱為圖像成像系統，按目前成像的技術水平可分為兩種。一種是以圖像增強器為主的傳統成像器系統。圖像增強器為一種真空管，射線輸入屏由較薄的鋁或鈦材料制成，屏的基層涂有鈉(Na)-碘化銫(CsI)作為輸入閃爍體(CsI∶Na)，它能夠將不可光的X光圖像轉換為可見光圖像，再經過光電陰極板的作用將可見光圖像轉換為相應的電子束，電子束在高電壓作用下加速并聚焦于熒光輸出屏(ZnCdS：Ag閃爍體材料)，從而形成可視的檢測圖像。在輸出屏后端配有聚焦光學鏡頭和CCD(charge-coupled device電荷耦合器件)攝像機，將可視圖像的模擬信號采集輸入圖像采集卡進行A/D轉換，再輸入計算機進行圖像處理。當前可供選用的圖像增強器按輸入屏直徑有Φ225mm(9″)、Φ150mm(6″)、Φ100mm(4″) 三種;Φ225mm(9″)圖像增強器直徑較大，視野寬闊，一次檢測長度較大，但清晰度較低，價格較高;Φ100mm(4″)圖像增強器直徑較小，重量較輕，便于攜帶式作業，且清晰度較高，但視野較狹小，一次檢測長度較小，工效較低;通常以選擇Φ150mm(6″)圖像增強器為宜。常用的CCD攝像機有晶片為1/2″、分辨率為 752×582線和晶片為1/3″、分辨率可達到1000×752線的CCD攝像機，目前更高清晰度的CCD攝像也已新近上市。

另一種是基于線陣掃描探測器(LDA-linear diode arrays 線陣探測器)的成像系統，LDA含有大量的電子元件和成像點，主要由發光晶體、光電二極管陳列，前端數據采集系統等組成，X射線閃爍體材料(常用晶體有基于磷屏的釔、GdWO4和CsI)能夠將X射線轉換為可見光，晶體安裝在眾多的光電二極管表面并按一定規則排列成為光電二極管陣列(大規型集成電路)，按掃描方式分為線掃描(線陣列)和面掃描(面陣列)。面陣探測器價格昂貴，目前多采用線陳列探測器。線陣掃描探測器LDA成像系統按照結合方式又分為兩種，一種是LDA成像系統直接與圖像采集要卡相結合，LDA成像系統采集的模擬圖像送到采集卡進行A/D 轉換，再經計算機圖像處理，其工作原理基本與圖像增強器相同，但LDA成像系統的分辨率比起圖像增強器成像系統的分辨率有較大的提高。另一種是LDA成像系統與CMOD(complementary metal -oxide-semiconductor (transistor)，互補金屬氧化物半導體(晶體管))傳感器相結合，一步完成射線光電轉換、數字采集的全過程， 這種成像系統稱為LDA-CMOS射線數字直接成像系統。LDA-CMOS射線數字直接成像系統目前在各種成像系統中處于先進水平。LDA-CMOS射線-數字直接成像系統的轉換方式大大減少了信號長距離傳輸和轉換過程的信號干擾，且光電陣列像素尺寸很小，因此，空間分辨率得到很大的提高。

線陣探測器-CMOS射線直接數字成像系統的造價比圖像增強器成像系統要高出許多，基于價格因素的考慮，對于普通產品的X射線實時成像系統多采用圖像增強器成像系統，而對于要求較高的產品可采用線陣探測器-CMOS射線直接數字成像系統。如采用線陣探測器-CMOS射線直接數字成像系統，X 射線機可不受小焦點的限制，X 射線機的造價相對較低。因為是線掃描，像素是逐線掃描成像，幾乎不存在幾何不清晰度，因此，圖像清晰度大大提高;但是，由于逐線掃描，成像檢測速度較慢。現在國外有一種面陣列成像板，既可大大提高圖像的清晰和又能提高檢測速度，但價格昂貴，現多用海關集裝箱高能射線檢測裝置。

2.3 圖像處理單元

圖像處理單元應具有圖像數據采集和處理功能。 圖像數據采集方式可以是圖像采集卡或其它數字圖像合成裝置。圖像采集分辨率應不低于768×576像素，且保證水平方向分辨率與垂直方向分辨率之比為4∶3;動態范圍即灰度等級應不小于256 級。

圖像采集卡安裝在計算機中，主要作用是進行A/D轉換，將成像系統采集來的模擬信號轉換為能被計算機識別的數字信號成為數字圖像。常用圖像采集卡的采集分辨率多為768×576像素，動態范圍為8bit=256灰度級，隨著技術的發展，目前已有高分辨的圖像采集分辨率可達到1k×1K，動態范圍可達到12bit=4096灰度級。如選用高分辨率的圖像采集卡，能大大提高系統分辨系率，但價格較高。通常隨卡提供成像軟件。

2.4 圖像處理軟件

圖像處理軟件應具有降噪、亮度對比度增強、邊緣增強等基本功能。圖像處理軟件應能適應相應檢測產品所規定的技術標準，具有圖像幾何尺寸標定和測量以及缺陷定位功能;在檢測圖像中標定的缺陷位置與實際位置誤差應≤2mm，單個缺陷的測量精度為±0.5mm。

圖像處理軟件基本上需要兩種，一種是控制軟件，其功能是通過數據總線發送命令來控制成像系統，這些命令包括工件動作指令、成像裝置的校準、從采集卡得到圖像、圖像平面尺寸校定、圖像實時采集、圖像的同步處理和圖像儲存等。根據視頻技術理論，圖像采集速度達到25幀/秒即視為實時成像。如果對工件只進行普查，則可不起用圖像采集等指令。另一種是成像軟件，其功能是在計算機上顯示圖像，按所檢測工件的質量標準進行缺陷等級評定，同時生成工件檢測數據庫文件，輸出評定報告，再將檢測圖像和數據庫文件同時保存到光盤等儲存介質中去。 如果檢測圖像的采集分辨率很高，采集的動態范圍很大，則圖像的數據容量很大，因此，成像軟件還應具有數據壓縮功能，由于檢測圖像是重要的技術資料，應采取無損壓縮，并應具有良好的解壓和回放再現功能。圖像處理軟件通常由X射線實時成像系統研制單位提供給使用單位，有條件的使用單位也可以自行開發圖像處理軟件。

2.5 圖像顯示單元

圖像顯示采取黑白方式顯示圖像，顯示器點距不大于0.26mm，顯示器應為逐行掃描，刷新頻率不小于85Hz，圖像評定可選用17~19″顯示器，使觀察者的視野感到更舒適。

2.6 圖像儲存單元

檢測圖像可儲存在數字光盤等介質中，儲存的數字圖像和有效信息不可修改和刪除，保留的數字圖像還應包含有原始的采集數據。對于要求保存3~30年的重要檢測技術資料，應選擇CD-R一次性光盤，(CD-R光盤的保存期可達50年)，不能選擇CD-RW可擦寫光盤。