Page 75 - 无损检测2022年第三期

高祥熙, 等:

中子照相图像质量评价方法及其应用

成像方式对图像质量也有一定的影响, 其主要分为
传统的胶 片 成 像、 CCD ( 电 荷 耦 合 器 件) 成 像、 NIP
( 中子成像板) 成像、 非晶硅面板 探测器数字成像。
胶片颗粒较细, 其图像空间分辨力要优于数字图像
的空间分辨力, 但数字图像具有实时性、 储存及后处
理的便捷性, 应用更为广泛。此外, 中子照相系统由
中子源、 准直器、 γ过滤器、 屏蔽体等许多部件组成,
这些部件的改变都将影响最终的图像质量。综上所
述, 某一特定中子照相系统获得的图像质量受到多
种因素影响, 有必要对使用的中子照相系统进行评
价, 以判定图像质量是否满足产品检测要求。 图 1 束流纯度指示器的结构示意及外观
射线照相的图像质量一般采用像质计进 行评 包含
的黑度, 各部分的黑度定义如表 1 所示。 D H
价, 但该评价方法并不适用于中子照相。 ASTM ( 美 热中子、 散射中子、 γ 射线、 电子对等因素对黑度的
国材料实验协会) 推荐采用像质指示器来评价中子
贡献, ΔD L 仅为电子对对黑度的贡献, ΔD B 仅为散
照相的图像质量, 其中像质指示器包括束流纯度指
射中子对黑度的贡献。
示器和灵敏度指示器。目前国内鲜有关于采用像质 表 1 底片上各部分的黑度定义
指示器来评价中子照相的报道, 只有安福林等 [ 16 ] 采
参数 定义
用像质指示器在清华大学的核反应堆上开展了验证
D B 通过氮化硼圆盘图像测得的底片黑度
性试验, 证明了较高的 γ 射线含量会使图像质量明
D L 通过铅圆盘图像测得的底片黑度

显降低。文章介绍了标准 ASTM E545-2014 《 直 D H 通过中心孔图像测得的底片黑度

接热中子照相检测的像质测定方法》规定的中子照 D T 通过聚四氟乙烯图像测得的底片黑度
相图像质量的评价方法, 并采用像质指示器评价了 Δ D L 两个 D L 值的差值
值的差值
中物院核物理与化学研究所的反应堆中子 照相系 ΔD B 两个 D B
统, 获得了在不同中子源和成像方式组合下的图像 采用式( 1 ) ~ ( 4 ) 对上述不同部位的黑度进行计
质量等级。 算, 可以得到有效热中子含量( N )、 有效散射中子含
1 中子照相图像质量评价方法 量( S )、 有效伽 马 含 量 ( γ ) 和 有 效 电 子 对 生 成 含 量
( P )。
1.1 像质指示器结构
( )
束流纯度指示器( BPI ) 用于定量测定热中子照 N = D H - D B ( h )+ Δ D L ×100% ( 1 )
D H
相的质量, 灵敏度指示器( SI ) 用于定性测定中子照
ΔD B
相图像上可见的细节灵敏度。下述具体的指示器参 S = ×100% ( 2 )
D H

数均由 ASTM E545 标准规定。
D T -D L ( l )
1.1.1 束流纯度指示器 γ= ×100% ( 3 )
D H
束流纯度指示器的结构示意及外观如图 1 所
ΔD L
P = ×100% ( 4 )

示, 其主要由以下部分构成: ①6mm 厚的聚四氟乙 D H

烯板, 尺寸( 长 × 宽) 为 26mm×26mm ; ② 板中心 式中: D B ( h )为 底 片 上 两 个 氮 化 硼 圆 盘 黑 度 的 较 高

为直径 16mm 的中心孔; ③ 板的上下两个面( 距侧 值; D L ( l ) 为底片上两个铅圆盘黑度的较低值。

面 4mm 处) 均有一个宽 0.6mm 、 深 0.7mm 的槽, 此外, 还需对束流纯度指示器的两个区域( 镉棒

槽中分别压入直径为0.64mm 、 长为 12mm 的镉棒; 图像和铅圆盘图像) 进行目视检查, 如果两个镉棒的

④ 在 聚 四 氟 乙 烯 板 的 上、 下 面 各 有 两 个 直 径 为 图像存在明显差异, 说明准直比低于正常所需值; 如

4mm 、 深为2mm 的孔, 孔中分别插入直径为4mm 、 果铅圆盘较周围的聚四氟乙烯图像存在明显的较亮

厚为 2mm 的铅圆盘和氮化硼圆盘。 或较暗区域, 说明 γ射线含量高( 图像较亮), 或者是
将束流纯度指示器和胶片与转换屏放在热中子 电子对含量高( 图像较暗)。
束流中曝光, 采用光学密度计测量底片中相关部分 1.1.2 灵敏度指示器
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2022 年 第 44 卷 第 3 期
无损检测