Цифровой детектор

В сфере промышленного неразрушающего контроля рентгеновские технологии уже много десятилетий являются надежным инструментом для выявления скрытых дефектов в материалах и конструкциях. Однако если раньше основой метода была пленочная радиография — трудоемкий процесс, требующий химической обработки и значительных временных затрат, то сегодня его сменила цифровая эра. Появление цифровых детекторов стало переломным моментом, который преобразовал традиционный рентген-контроль в быстрый, точный и технологичный процесс.

Цифровой детектор — это высокотехнологичное устройство, которое регистрирует рентгеновское излучение, прошедшее через объект контроля, и мгновенно преобразует его в цифровое изображение на компьютере.

Мы можем сравнить это с получением фотографий: раньше нужно было проявлять пленку в темноте, тратить время и химикаты, а результат был виден только через несколько часов. Теперь вы делаете снимок на телефон или фотоаппарат и мгновенно видите его на экране, можете увеличить, улучшить и сразу отправить коллеге.

Цифракон 2532

Плоскопанельный детектор — это высокотехнологичная замена рентгеновской пленки и фосфорных пластин.
 

Как устроена работа детектора
 

Цифровой детектор представляет собой портативное многослойное устройство, каждая составляющая которого является неотъемлемой частью оборудования.

Защитный корпус. Прочный, часто из карбона и тонкослойного алюминия, который защищает хрупкую внутреннюю электронику от ударов, но прозрачный для рентгеновского излучения.
Внутри корпуса располагается основная «рабочая» часть детектора.

Сцинтиллятор. Это слой, который принимает на себя рентгеновские лучи. Наиболее распространенными сцинтилляторами являются оксисульфид гадолиния (GadOx) — Gd2O2S, либо йодистый цезий — CsI. Йодистый цезий состоит из множества оптоволоконных каналов и внешне напоминает соты. Оксисульфид гадолиния — зернистый. Также в качестве сцинтилляторов возможны другие модификации указанных материалов с добавлением разных легирующих добавок.
 

GadOx и CsI различаются чувствительностью. Так сцинтиллятор типа йодистый цезий даёт наибольший выход света среди всех известных сцинтилляторов, соответственно детектор со сцинтиллятором Csl будет наиболее чувствительным. Однако, за счет инертности, сцинтиллятор на основе оксисульфида гадолиния менее зависим к негативному влиянию избыточного ионизирующего излучения, что положительно сказывается на его универсальности в разрезе номенклатуры объектов контроля.
 

Фотоматрица. В промышленной радиографии применяются два основных типа плоскопанельных детекторов, использующих разные технологические платформы: TFT (тонкопленочные транзисторы) и CMOS (комплементарная структура металл-оксид-полупроводник).

Обе технологии имеют общий принцип работы: их основу составляет массив светочувствительных элементов (пикселей), который размещается под слоем сцинтиллятора. При воздействии ионизирующего излучения сцинтиллятор генерирует видимый свет, который затем регистрируется этой матрицей и преобразуется в электрические сигналы, которые накапливаются на массиве конденсаторов.

Электроника для считывания. Специальные схемы считывают накопленный заряд с конденсаторов каждого пикселя.

Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) – эта часть детектора превращает аналоговые сигналы от пикселей в цифровые значения — те самые оттенки серого, которые мы видим на финальном изображении на ПК.

Программное обеспечение для обработки снимков позволяет не только сохранять результаты контроля, но и проводить измерений дефектов, накладывать фильтры, наносить дополнительные маркировки, сшивать изображения и проводить многие другие операции над изображением, с которыми можно ознакомиться на примере ПО Дисофт. 
 

Отображение изображения в программном обеспечении Дисофт

Типы детекторов
 

Все детекторы можно разделить по двум главным признакам: по конструкции (жесткие они или гибкие) и по режиму работы (статические или динамические). Давайте разберемся, что скрывается за этими терминами и как это поможет вам сделать правильный выбор.

Начнем с конструкционного разделения: плоскопанельные и адаптивные (гибкие) детекторы.

Наглядная демонстрация в наших видеообзорах:

Цифровой плоскопанельный детектор

Адаптивный комплекс цифровой радиографии Цифракон 1025А

Разнообразие конструктивных решений
 

Современный рынок предлагает различные типы цифровых детекторов, каждый из которых оптимален для определенных задач. Классические плоскопанельные детекторы представляют собой жесткие конструкции в прочном карбоновом корпусе. Они обеспечивают стабильно высокое качество изображения и надежны в эксплуатации. Такие модели, как «Цифракон 3543» с активной областью 351×427 мм, отлично подходят для контроля плоских и слабоизогнутых объектов, а также большого количества однотипных малогабаритных деталей на стадии производства в заводских условиях.

Для работы со сложными криволинейными поверхностями были разработаны гибкие детекторы. Их уникальность заключается в использовании эластичной подложке. Это позволяет буквально оборачивать детектор вокруг труб или цилиндрических емкостей, получая изображения без геометрических искажений.

Не менее важным аспектом является разделение по режимам работы. Статические детекторы функционируют подобно цифровым фотоаппаратам, делая один снимок за одну экспозицию. Это основной режим для большинства задач неразрушающего контроля, где важно получить максимальное качество изображения. Динамические детекторы работают как видеокамеры, создавая рентгеновское видео в реальном времени. Такой подход незаменим при конвейерном контроле, когда необходимо проверять поток однотипных изделий, или для точного позиционирования объекта в процессе сканирования.
 

Заключение
 

Современные цифровые детекторы открыли новые возможности в области неразрушающего контроля, сделав рентгеновский анализ быстрее, точнее и эффективнее. Понимание особенностей различных типов детекторов и их компонентов позволяет осознанно подходить к выбору оборудования и максимально использовать его потенциал для решения конкретных производственных задач.

В статье «Как выбрать цифровой плоскопанельный детектор» подробно разобраны все технические характеристики детекторов, которые стоит учитывать при выборе модели детектора.