当前,我国市场上工业用X射线实时成像设备的主要有YXLON、蔡司、GE、布鲁克、岛津等进口品牌,以及三英精密、日联科技、丹东奥龙、固鸿科技、华日理学等国产品牌。
X射线是一种波长比较短的电磁波,它的波长在0.01~100埃之间,介于γ射线与紫外线之间。因为X射线的穿透能力很强,能透射很多可见光不能透射的物质,因此人们用来对物品内部缺陷进行检测。
自从X射线被发现以来,由于其优异的物理化学特性,X射线检测技术取得了飞速的发展,在科学研究、医学检测及工业检测等领域已经有了广泛的应用。通过X射线检测技术的不断发展,现阶段在工业检测中主要有X射线胶片拍片检测技术和X射线实时成像检测技术。
X射线胶片拍片检测技术X射线胶片拍片法是无损检测早期使用的方法。它的工作原理是由X射线管发出X射线;射线透射被检工件后与照相胶片发生胶片感光,胶片感光是一种光化学作用;处理完已感光的照相胶片后,得到工件内部质量密度的射线胶片;最后,观察获得的X射线拍片底片来分析评价并得出评判结论。
由于被检工件存在缺陷的部分与正常部分的厚度或者密度存在很大差异,被检测工件有缺陷部分和无缺陷部分使得X射线衰减的程度不同,穿过工件的X射线处于不同程度的吸收,在胶片上显影后出现有差异的影像。X射线胶片拍片检测技术以此为检测基础,X射线照相无损检测技术应用得最为广泛。通过观察胶片上记录的射线信息来判定被检材料和工件的内部是否存在缺陷,在不损坏被检材料和工件的情况下,评估其质量和使用价值。
目前工业检测中普遍使用X射线胶片拍片的方法,此技术有较高空间分辨率,可以将实际大小的微小缺陷通过图像清晰地显示出来,且是永久性的。
X射线胶片拍片检测技术的缺点在于无法现场直接观察被检测物体的图像。需具有丰富检测经验的人,通过实验对照相参数及胶片冲洗参数进行选择才能使检测效果达到最佳,同时X射线照相检测技术存在着效率低下,不能数字化,难于存储等缺点,尽管可以利用光胶片数字化扫描仪进行数字化,但是效率低的问题仍无法解决,在工业生产过程中检测效率低,严重制约着生产效率。
X射线实时成像检测技术X射线实时成像是一种X射线无损检测方法,是通过屏幕实时显示检测结果图像的方法,利用该图像对检测对象材料进行判断和评估对材料内部缺陷进行定性、定量的分析,从而达到无损检测的目的。
X射线实时成像技术按成像原理的不同可以分为X射线图像增强器实时成像技术和X射线数字实时成像检测技术。两种技术对应着两种不同的检测系统,而成像器件的不同是两者的主要差别:
X射线图像增强器实时成像检测系统的图像增强器为X射线的接收装置,在CCD上成像后,通过图像采集卡将图像采集并存储到计算机中。
X射线数字实时成像系统的工作原理是被检测工件的X射线图像由平板探测器直接接收并转化为数字信号,平板探测器与计算机相连,将数字信号传输到计算机中存储和处理。由于采用非晶硅的闪烁检测器以及成像板采集信号,而且成像板由光电倍增器制成,所以X射线数字实时成像检测系统具有很大的动态范围和很高的分辨力,这是胶片拍片法所不能比拟的。
工业X射线检测技术的发展经过了X射线胶片拍片检测、X射线荧光检测、图像增强器成像检测和平板探测器成像检测等阶段。X射线胶片拍片检测技术是使用最早,也是最成熟的检测技术,是目前工业检测中普遍使用的方法。随着计算机技术、增强技术、光电材料及接收器件技术的不断发展,现在的研究热点是直接数字化X射线成像技术。其中,X射线数字平板技术的出现使得X射线向数字图像信号的转化成为可能,标志着X射线实时成像时代的到来。
近年来地快速发展,国内与西方国家的差距正在日益减小。当前,我国市场上工业用X射线实时成像设备的主要有YXLON、蔡司、GE、布鲁克、岛津等进口品牌,以及三英精密、日联科技、丹东奥龙、固鸿科技、华日理学等国产品牌。
成立于2013年,是一家专业从事X射线CT检测装备研发和制造的国家高新技术企业,拥有自主核心技术,现已发展为国内X射线CT产品种类齐全的解决方案提供商。公司产品涵盖X射线三维显微镜、显微CT、工业CT、计量CT、平面CT、卧式CT、X射线在线检测设备和移动车载CT检测中心等。
成立于2002年,是一家专业从事X射线技术研究和X射线智能检测装备研发、制造的高新技术企业。在无锡新区自建4万多平米的现代化工厂和研发中心,并在深圳和重庆建立大型制造工厂,在西安设立软件公司,并于北京、沈阳、天津、西安、青岛、武汉、成都、宁波、厦门、乌鲁木齐等地设有销售及服务处。
传承50年中国射线仪器研制历史,是X射线仪器和材料试验仪器的开发商和产品制造商,也是X射线检测解决方案的服务商,旗下拥有上海奥龙星迪、丹东奥龙电子、奥龙检测服务、丹东奥龙中科传感技术四个子公司。此外,奥龙集团也是无损检测行业的全球领导厂商——美国GE的合作伙伴。
固鸿科技是一家源于清华大学,集设计开发、生产制造、销售和服务与一体的高新技术企业。主要产品类型为低能工业CT(160Kv-600Kv),高能工业CT(1MeV-15MeV),电子直线MeV),车载式CT及射线照相无损检测系统等。自2005年成立以来,公司已经为全球客户提供了近100套的定制化射线类无损检测设备。
华日理学,1995年创立,2018年加入中国广核集团,是生产X射线无损检测设备的专业公司。公司集科研、生产、销售和服务于一体,年产值超过亿元,生产规模、研发技术、市场占有率位居国内前列。公司拥有专业的实体研发、生产、检测基地,建有四个高等级防护的X射线试验室、一个三维成像检测技术公共服务中心、一个EMC试验室和一个高频X射线国际合作实验室,
YXLON(依科视朗)于1998年成立,总部位于德国汉堡,由飞利浦工业X射线有限公司和丹麦安德烈斯公司合并而成,并迅速成长。2007年成立依科视朗(北京)射线设备贸易有限公司,主要从事X射线为基础的测试设备和系统的批发、进出口,售后和技术服务及转让,X射线为基础的测试设备和系统技术的研究和开发。
总部位于德国,历史可追溯到1846年,是一家在光学及光电子行业全球领先的集团公司。在全球拥有30多个生产基地、50多个销售和服务中心。ZEISS在四个战略发展领域,即工业解决方案、科研解决方案、医疗技术、消费光学,提供产品和服务,旗下产品X射线成像设备在业内享有盛名。
GE(美国通用电气)创立于1892年,总部位于美国波士顿,是一家创造由软件定义的机器,集互联、响应和预测之智,致力变革传统工业的全球数字工业公司。 作为无损检测行业的全球领导厂商,GE在中国设有多家公司,可提供胶片系统、超声、涡流,X射线、计算机射线成像(CR)、数字化射线成像(DR)和工业内窥镜等多个领域的各种便携式检测仪器和大型检测设备。
于1960年在德国创立,业务领域包括生命科学分子研究、应用和药物应用、显微镜和纳米分析、工业应用、细胞生物学、临床前成像、临床表型组学、蛋白质组学研究以及临床微生物学等。1997年,布鲁克X射线部门便开始在中国拓展业务。当前,布鲁克在全球拥有6000多名员以及90多个工作地。
是测试仪器、医疗器械及工业设备的制造厂商,自1875年创业以来,以光技术、X射线技术、图像处理技术这三大核心为基础,不断钻研领先时代、满足社会需求的科学技术,开发生产具有高附加值的产品。岛津企业管理(中国)有限公司成立于1999年日,目前已在中国设有13个分公司,7个分析中心,60多个技术维修点,开拓了岛津在中国的业务。
本文X射线成像技术部分引自:王连之.多功能X射线实时成像系统的研制与应用[D].湖南大学,2020.