复合材料的射线检测技术

杨永锋+赵培得

摘要文章对常用的复合材料射线检测技术进行了阐述，主要介绍了计算机断层扫描成像技术、胶片射线照相技术、康普顿背散射成像技术及射线实时成像技术，并对复合材料射线检测技术的发展趋势进行预测，提高人们对复合材料无损检测的认识，促进射线检测方法的创新。

关键词复合材料；射线检测；发展趋势

中图分类号：TB33 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）12-0123-01

随着科技的发展，复合材料的应用范围越来越广，在不同领域中均发挥着重要作用，然而对复合材料及产品的检测标准也越发严格。射线检测技术是复合材料无损检测的主要方法，检测影像易保存，更加清晰和直观[1]。在科学技术不断进步的同时，射线检测方法也取得了很大的突破，不断完善和创新，从而扩大了复合材料的射线检测范围，提高了检测能力，可以作为复合材料无损检测的首选方式。

1复合材料的射线检测技术

1.1 计算机断层扫描成像技术

于20世纪80年代出现的计算机断层扫描成像技术发展非常迅猛，是一种先进的复合材料无损检测技术，其中应用最为广泛的就是工业CT技术。计算机系统、辐射源-准直器-探测器一体化系统、机械扫描系统及数据采集系统是工业CT的主要组成部分，能够将检测图像准确、清晰、直观的呈现出来，具有很高的实用价值，工作原理为：先对复合材料或产品进行扫描，之后用计算机技术对得到的断层数据信息进行处理和重建，最后显示图像。

工业CT技术要想获得检测物体的三维图像，只需要沿着扫描轴线取得足量的断层二维图像即可，能够显示数字式的图像，方便了图像压缩、放大、传输和分析等操作，将远距离观测变为现实。与传统胶片照相技术不同的是，工业CT技术检测图像清晰，灵敏度较高，无模糊和重叠的现象，更具优势[2]。该技术在无损状态下能够获取复合材料或产品的断层二维灰度图像，利用检测图像中的灰度来分析和判断被检测物体的截面是否存在缺陷，缺陷大小及性质、材质、装配和基本构成原件等信息。

1.2 胶片射线照相技术

目前应用最广泛的射线检测技术为胶片射线照相技术，该技术为其他射线检测技术的发展奠定了坚实的基础，基本原理是使射线源发射的射线穿透检测物体，因为检测物体的缺陷部分和其他部位会出现不同程度的射线衰减现象，从而将检测物体的内部信息表现并记录下来，之后再对射线胶片中的记录进行定影和显影，形成投影影像，最后评定检测物体内部的连续性。同数字射线成像技术相比，胶片射线照相技术的影像质量更高，可以将大小在0.25 mm以下的缺陷检测出来，比非胶片照相技术更加精确。

1.3 康普顿背散射成像技术

作为一种新型无损检测技术，康普顿背散射成像技术（CST）不仅能够检测大型物体，还能够准确的检测表面形状复杂的复合材料或产品，检测效果优于普通射线照相技术，同透视成像相比，该技术对低密度材料的检测对比度更高，尤其对复合材料、塑料铝合金等原子序数较低的检测物非常适用[3]。

CST检测技术具备了其他检测技术不具备的技术优势，在航空航天领域发挥着重要的作用，但我国因为技术设备配备不齐全，仍在进行不断的探索和研究，相信CST检测技术在以后的航天领域会具有非常广阔的发展前景。

1.4 射线实时成像技术

射线实时成像技术（RTR技术）同胶片射线照相检验技术在同一时期发展而成，利用电子成像的方法，能够跟随成像物体图像的变化而变化。该技术最主要的优势就是曝光宽容度和实时性更强，弥补了实时成像技术的弊端，不需要进行胶片暗室处理操作，图像的动态范围更广，曝光时间较短，因此在汽车、军工业、压力容器等多种行业占据着非常重要的地位。RTR技术对复合材料和产品的在线检测方面有很明显的优势，具有极高的检测率，不仅可以快速检测工作线上的工件，还有利于检测人员对工件细节的观察[4]。

随着射线实时成像技术的引入和发展，目前已经取得了很大的进步，RTR技术检测系统主要有包括：阵列射线实时成像检测系统、工业射线实时成像检测系统及微焦点射线实时成像检测系统三大类。其中海关检查、车站或机场安检会用到阵列射线检测系统，而微焦点射线检测系统在小型工件、生物学样品及电子元件等方面具有广泛的应用。RTR技术动态范围广、分辨率高，在未来的发展过程中该技术的研究方向主要是灵敏度强、检出率高的扫描x射线源实时成像检测系统以及在非晶硅的基础上以大面积成像板为基础原件的射线实时成像检测系统，发展前景非常广阔。

2复合材料射线检测技术的发展趋势

在科学技术日新月异的当今社会，越来越多的科技被开发并应用于人们的现实生活中，给社会和人类带来方便和益处。同样的，在射线无损检测技术的领域，数字射线技术因电子技术的成熟而不断完善，同时计算机模拟与仿真技术也得益于计算机科技的进步而区域领先地位，更重要的是上述两者已经成为该领域的热门技术，得到广泛认同与应用。其中非胶片数字射线照相技术受到普遍欢迎，得益于其环保性和成本节约性。

科学技术的发展带动着检测设备的研制和创新，反过来更加完善的检测设备在一定程度上也会推动检测技术的发展，基于目前国际复合材料的无损射线检测技术发展现状，今后检测设备的更新方向会具有以下几个特点：1）实现自动化检测，相关工业CT技术和高性能探测器系统的研制成为主要热点，侧重于对一种新型扫描模式的不完全数据CT重建系统、倾斜入射CT系统、基于平板探测器的锥束CT系统和微焦点X射线CT系统等技术的研发；2）无损检测技术更具模块化、大型化的特征；3）检测设备会更加复杂，具备显示图像的功能，智能化程度大大提高；4）引入数字化技术，形成复合材料数字化、自动化无损检测技术[5]。

与此同时，计算机模拟与仿真技术具有众多不可替代的优势，诸如开展虚拟检测，选定最佳结构配置，制定检测工艺等等，上述特点在改进工艺，增加效率等方面的功效尤为突出。射线检测方法在相关科技不断进步，要求标准不断提升的情形下也必须不断进行改革更新与进步完善。由此，要制定射线检测方法和标准，填补该领域该方向的法律空缺，加强无损检测的制度和规范力度，间接提升该方向的完善力度，进而得到更好的发展与进步，跟随国际无损检测技术的发展步伐，将国内该领域技术做到完善。

参考文献

[1]王小永，钱华.先进复合材料中的主要缺陷与无损检测技术评价[J].无损探伤，2012（04）.

[2]吴东流，郭伟明.复合材料计算机层析照相检测及应用[J].无损检测，2011（04）.

[3]J.Kosanetzky， G.Harding， K.H.Fischer，孔凡庚.用康扫描（ComScan）系统对低原子序数材料进行康普顿背散射层析X射线照相[J].无损检测，2010（09）.

[4]徐丽，张幸红，韩杰才.射线检测在复合材料无损检测中的应用[J].无损检测，2011（09）.

[5]俊山，许正辉，黄葛伟，等.用CT图像分析C/C复合材料的内部缺陷[J].宇航材料工艺，2011，28（6）.

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