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X射线检测原理

在伦琴发现X-Ray后不久，他就认识到X-Ray可以用于材料检

测。但直到上世纪70年代，小(微)焦点X射线X-Ray才开始被

用于工业领域。由于当时电子产品的微小化以及对元部件可靠性

要求的提高，人们极其关注在微米范围内的材料缺陷分析。如今

微米焦点X-Ray检测已广泛应用于材料无损检测，并且通过不断

的技术革新将在更广泛的工业领域中被使用。

1.1基本原理

在X-Ray检测的过程中，X-Ray穿过待检样品，然后在图像探测器(现在大

多使用X-Ray图像增强器)上形成一个放大的X光图。该图像的质量主要由分辨

率及对比度决定。

成像系统的分辨率(清晰度)决定于X射线源焦斑的大小、X光路的几何放

大率和探测器像素大小。微焦点X光管的焦斑可小到几个微米。X光路的几何

放大率可达到10~2500倍，探测器像素可小到几十微米。

成像系统的对比度决定于图像探测器的探测效率、电子学系统的信噪比和

合适的X射线能量。目前一般的X射线成像技术可以获得好于1%的对比度。

1.2x射线管

在简单的X射线管中，电子从热阴极中出来，通过一个电场，向阳极加速。

在撞到阳极时停止，同时释放出X射线。碰撞区域的大小就是X射线源的大小，

它以毫米为单位，在这种情况下我们只能得到很不清晰的画面。通过微焦点X

射线管的使用，就能改变这种状况。电子通过阳极上的一个小孔进入磁电子透

镜，该透镜中的磁场力使电子束聚焦在阴极靶上一个直径只有几微米~几十微米

的焦点上。通过这种方式X射线源变得很小，在高放大率的情况下能得到分辨

率在微米范围内的清晰图像。

1.3x射线探测器

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胶片

许多年来，科学家们努力创造一个可重复使用的图像版本以代替胶片。对

于大多数临界医学和工业应用，这些努力直到出现了数字图像技术，提供了可

行的选择之前，对于基于胶片的检测，很少获得成功。

50年来，胶片射线检验作为主要的质量保证工具，提供了制造的零配件内

部的质量信息。不幸的是，胶片是一个昂贵的工具，因为图像的载体-胶片是一

种银基技术，仅仅使用一次。另外，胶片需要冲洗，即费时，还使用必须放弃

的危险化学物品。

与胶片相比，数字照相将明显的减少暴光和处理时间，消耗成本也低(无胶

片和化学药液)，没有化学废物，这些所有特点都使成本大大降低。另外，不像

胶片图像一样，数字图像可以放大以改进缺陷的检出率，在有些情况下，对检

验结果可使用自动评判。通过无线传输将数字检验结果从现场传输到办公室贮

存，并且存储保管的成本很低。

荧光屏

数字技术不是首先次应用无胶片照相检验的，第一个无胶片图像装置--

Fluoroscope是在伦琴发现X射线几个月后，即1895年开发的无胶片装置。该

装置有一个磷光屏组成，该磷光屏在X射线的照射下能够发光。该屏被放置在

一个观察盒中，以补偿磷光屏的亮度不足。操作者在屏的另外一侧进行观察

影像增强器

在20世纪50年发明了影像增强器之前，Fluoroscope被广泛的应用于检

验领域。影像增强器使用一个光电子照相阴极，通过初始磷屏将发射的粒子转

化成电子，然后这些被加速进入另外一个磷屏中，在该过程中将放大原始图像。

通过摄影像机获取图像后，