一種帶有微掃描的x射線實時成像系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種光電成像技術領域，尤其是一種X射線實時成像系統。
【背景技術】
[0002]射線檢測是無損檢測的重要方法之一，廣泛應用于航空、航天、核電、國防以及其它工業領域，在工業生產和國民經濟中發揮了重要作用。目前，在生產實際中，射線檢測普遍使用膠片照相法。X射線膠片照相的成像質量較高，能正確提供被測試件缺陷真實情況的可靠信息，但它存在操作過程復雜、運行成本高、結果不易保存查詢、攜帶不便、評片人員眼睛易受強光損傷等缺點。為解決上述問題，20世紀90年代末出現了 X射線數字照相檢測技術。X射線數字照相系統中使用了平板探測器，其像元尺寸可小于0.1_，因而其成像質量及分辨率幾乎可與膠片照相媲美，同時還克服了膠片照相中表現出來的缺點，也為圖像的計算機處理提供了方便。因此，基于平板探測器的X射線數字成像系統在無損檢測和評價、集裝箱掃描、電路板檢查以及醫療應用等方面具有廣闊的應用前景。
[0003]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在儲存介質上。X射線實時成像系統可用于金屬焊縫、金屬或非金屬器件的無損檢測。
[0004]隨著印制電路板、集成電路的集成度越來越高，電路的特征尺寸越來越小，對電路板進行缺陷檢測的X射線成像系統的空間分辨力要求也越來越高。但是，現有成像系統的空間分辨力難以滿足需要高分辨力成像的場合，無法滿足技術要求。
【發明內容】
[0005]本發明目的在于提供一種分辨力高、操作簡便的帶有微掃描的X射線實時成像系統。
[0006]為實現上述目的，采用了以下技術方案:主要包括高壓電源、X射線源、平板探測器、微位移平臺、計算機以及顯示器，高壓電源與X射線源相連，X射線源發出的X射線經過待測物衰減后到達平板探測器；平板探測器安裝在微位移平臺上，微位移平臺的控制端與壓電伺服控制器的輸出端連接，壓電伺服控制器控制微位移平臺進行三維方向運動；平板探測器的信號輸出端與計算機信號接收端口相連，平板探測器將X射線圖像轉化成電子圖像并傳輸給計算機，計算機與顯示器連接，計算機處理平板探測器輸入的電子圖像信息后在顯示器上進行顯示。
[0007]所述微位移平臺采用普愛納米位移技術有限公司的P1-517.2CL系列壓電掃描臺。
[0008]所述平板探測器采用Varian公司的Pax Scan 2520D平板探測器。
[0009]所述壓電伺服控制器為PI E-621.CR型壓電伺服控制器。
[0010]工作過程大致如下:
[0011]X射線由X射線源發出，透照一定幾何形狀的試件，經過試件衰減后攜帶工件內部信息到達平板探測器，而平板探測器固定在微位移平臺上，通過微位移平臺能夠控制平板探測器在水平和垂直方向上移動，通過微位移平臺帶動平板探測器實現標準2X2微掃描模式的微位移，可以得到多幅具有微位移的圖像，再利用過采樣重建算法完成高分辨力重建，從而提高系統空間分辨力。
[0012]與現有技術相比，本發明具有如下優點:在已有X射線成像系統的基礎上加入2 X 2微掃描模式的光學微掃描系統，能對同一場景進行多次采樣，而且視場保持不變，得到的微掃描圖像的像素數目是原來的4倍，得到了場景的更多信息，大大提高系統對場景細節的分辨能力，可廣泛應用于印制電路板、集成電路等缺陷檢測領域以及各自工業探傷領域。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發明的總體結構示意圖。
[0014]圖2是本發明中微掃描與亞像元重構過程示意圖。
[0015]圖3是本發明的微位移平臺帶動平板探測器運動示意簡圖。
[0016]附圖標號:1_高壓電源、2-X射線源、3-平板探測器、4-計算機、5-顯示器、6-待測物、7-微位移平臺。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖對本發明做進一步說明:
[0018]如圖1所示的本發明的總體結構示意圖中，本發明主要包括高壓電源1、X射線源
2、平板探測器3、微位移平臺7、計算機4以及顯示器5、高壓電源與X射線源相連，X射線源發出的X射線經過待測物6衰減后到達平板探測器；平板探測器通過機械結構安裝在微位移平臺上，微位移平臺的控制端與壓電伺服控制器的輸出端連接，微位移平臺由壓電伺服控制器(Piezo Servo-Controller&Driver，型號為PI E-621.CR)控制，壓電伺服控制器控制微位移平臺實現xyz三維方向的運動，進而完成微掃描圖像采集；平板探測器的信號輸出端與計算機信號接收端口相連，平板探測器將X射線圖像轉化成電子圖像并傳輸給計算機，計算機與顯示器連接，計算機處理平板探測器輸入的電子圖像信息后在顯示器上進行顯不O
[0019]所述微位移平臺采用普愛納米位移技術有限公司的P1-517.2CL系列壓電掃描臺。
[0020]所述平板探測器采用Varian公司的Pax Scan 2520D平板探測器。其非晶硅面陣尺寸為25cmX20cm，像元尺寸為127 μπι，圖像灰度深度為14bit。
[0021]所述壓電伺服控制器為PI E-621.CR型壓電伺服控制器。
[0022]微掃描是一種減少頻譜混淆的常用方法，它利用微掃描裝置將X射線成像系統所成的圖像在X，y方向進行1/N(N為整數)像素距的位移，得到NXN幀欠采樣圖像，并運用數字圖像處理器將多幀經過亞像素位移的圖像重建成一幀圖像，從而達到最終實現提高分辨力的目的。
[0023]如圖2所示，圖中O?3表示一個3X4凝視成像探測器陣列，物體成像到平板探測器上，微掃描器將圖像在水平和垂直方向上做1/2像素間距的位移。第一幀圖像是在位置O處，當微掃描裝置固定時由焦平面陣列所采集的圖像。經過時間T，微掃描裝置將抽樣位置向右移動探測器間距的一半到達位置1，在微掃描裝置移動的時候，經由焦平面陣列抽樣的第一幀圖像被輸出到數字存儲器中。微掃描裝置穩定在位置1，采集第二幀圖像，這幀圖像里包含了一些在第一幀圖像里沒有采集到的探測器單元之間的非敏感區的信息。圖像被移動到抽樣位置2時，進行第三幀圖像的采集。這個過程重復到第四幀圖像，并返回O位置，開始下一幀圖像的采集，最后得到一幅6X8的像素幀。
[0024]從上述過程可以看出:在整個成像過程中，微掃描是對同一場景進行多次采樣，而且視場保持不變，平面陣列每次位移的尺寸是相同的，都是探測器像素間距的1/2 ;最后得到的微掃描圖像的像素數目是原來的4倍，得到了場景的更多信息，從而大大提高系統對場景細節的分辨能力，即空間分辨力。
[0025]本發明采用探測器位移方式來實現微掃描。探測器固定在微位移平臺上，控制微位移平臺水平、垂直方向的移動能夠帶動平板探測器完成微位移，如圖3所示。圖中黑框代表探測器實際位置，虛框代表探測器原有位置。圖中“I”代表第一幀時探測器工作位置，微位移平臺不移動，黑框和虛框重合；“2”代表第二幀時探測器工作位置，微位移平臺水平向右移動帶動探測器右移；“3”代表第三幀時探測器工作位置，在“2”的基礎上，微位移平臺垂直向下移動帶動探測器下移；“4”代表第四幀時探測器工作位置，在“3”的基礎上微位移平臺向左移動帶動探測器左移。通過精確控制微位移平臺在水平和垂直方向的位移量，也就可以控制探測器的位移量。
[0026]以上所述的實施例僅僅是對本發明的優選實施方式進行描述，并非對本發明的范圍進行限定，在不脫離本發明設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本發明的技術方案做出的各種變形和改進，均應落入本發明權利要求書確定的保護范圍內。
【主權項】
1.一種帶有微掃描的X射線實時成像系統，主要包括高壓電源、X射線源、平板探測器、微位移平臺、計算機以及顯示器，其特征在于:高壓電源與X射線源相連，X射線源發出的X射線經過待測物衰減后到達平板探測器；平板探測器安裝在微位移平臺上，微位移平臺的控制端與壓電伺服控制器的輸出端連接，壓電伺服控制器控制微位移平臺進行三維方向運動；平板探測器的信號輸出端與計算機信號接收端口相連，平板探測器將X射線圖像轉化成電子圖像并傳輸給計算機，計算機與顯示器連接，計算機處理平板探測器輸入的電子圖像信息后在顯示器上進行顯示。
2.根據權利要求1所述的一種帶有微掃描的X射線實時成像系統，其特征在于:所述微位移平臺采用普愛納米位移技術有限公司的P1-517.2CL系列壓電掃描臺。
3.根據權利要求1所述的一種帶有微掃描的X射線實時成像系統，其特征在于:所述平板探測器采用Varian公司的Pax Scan 2520D平板探測器。
4.根據權利要求1所述的一種帶有微掃描的X射線實時成像系統，其特征在于:所述壓電伺服控制器為PI E-621.CR型壓電伺服控制器。
【專利摘要】一種帶有微掃描的X射線實時成像系統，包括高壓電源、X射線源、平板探測器、微位移平臺、計算機以及顯示器，高壓電源與X射線源相連，X射線源發出的X射線經過待測物衰減后到達平板探測器，平板探測器安裝在微位移平臺上，微位移平臺由壓電伺服控制器控制，壓電伺服控制器控制微位移平臺實現微掃描所需運動，進而完成微掃描圖像采集；平板探測器的信號輸出端與計算機信號接收端口相連，平板探測器將X射線圖像轉化成電子圖像并傳輸給計算機，計算機與顯示器連接，計算機處理平板探測器輸入的電子圖像信息后在顯示器上進行顯示。本發明具有分辨力高、操作簡便等優點。
【IPC分類】G01N23-04
【公開號】CN104764757
【申請號】CN201510162843
【發明人】高美靜, 談愛玲, 許偉, 吳偉龍
【申請人】燕山大學
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年4月3日