CR vagy DDA? Mi a különbség?

CR vagy DDA? Mi a különbség?

Az NDT-ben használt digitális radiográfia két legelterjedtebb típusa a CR (Computed Radiography) és a DDA (Digital Detector Array Radiography) technológia.

CR

A CR használható röntgenberendezésekkel (amit az analóg radiográfia filmmel használ), de sokkal gyorsabb mint a hagyományos filmelőhívás. A CR speciális foszforos lemezeket vagy képlemezeket (IP) használ a sugárzási jel tárolásához, melyet a vizsgált tárgy nem teljesen mérsékel. Az expozíció során a foszforlemezt érő sugárzás mennyiségétől függ, hogy több vagy kevesebb jel tárolódik-e a foszforlemezen. Az expozíció után a képlemez beolvasásra kerül egy speciális lézeroptikával, amely kiolvassa a rejtett vagy “látens” képet a foszforról. Ezt fotósokszorosítás, jelerősítés és digitalizáció követi, a kép leképeződik pixeles formátumba, egy előre kiválasztott felbontásban. Mint minden nyers digitális képet, ezt is erősíteni kell a további feldolgozás során.

A képlemezek törölhetők a szkennelési folyamat végeztével, és máris készek az új expozícióra. Megfelelő használat mellett a képlemezekre felvételek ezrei rögzíthetők éllettartamuk során, ez természetesen jelentős megtakarítást eredményez, hiszen megszűnnek a film és vegyszerek felhasználásának költségei. Emelett környezetvédelmi aspektusból is sokkal előnyösebb a hagyományos analóg ipari radiográfiához képest.

 

 

DDA

A DDA képek egy szilárdtest detektor vagy panel segítségével kerülnek rögzítésre, amely mindössze néhány másodperc alatt átalakítja és közvetíti az információkat a képfeldolgozó processzor és a munkaállomás kijelzője felé. A jel átalakítási folyamat a többrétegű flat panelen zajlik, lásd az alábbi ábrán:

Az alkalmazott röntgenjel teljesen behatol a vizsgált alkatrészbe és csak a DDA bemeneti nyílásán keresztül lép kölcsönhatásba a foszforral vagy szcintillátorral (1). A foszforos vagy szcintillátor-rétegek átalakítják a röntgensugárzást látható fénnyé. Az első átalakítás hatékonysága közvetlenül befolyásolja a képminőséget. Különböző típusú foszforos és szcintillátor-rétegeket alkalmaznak a különböző, éppen szükséges DDA alkalmazásokhoz. Például a vastagabb, magas minőségű CsI (cézium jodid) szcintillátor használata több röntgenjelet nyel el, ami javulást eredményez a jel-zaj arányban (SNR).

A foszfor/szcintillátor-réteg érintkezésben van egy amorf szilícium vékonyréteg-tranzisztoros (TFT) tömbbel, ami egyedi elhelyezkedésű érzékelőket tartalmaz, melyeket pixeleknek nevezünk (2). A magas felbontású érzékelők akár több millió pixelt is tartalmazhatnak, a pixel méreteitől és az aktív képmegjelenítő terület méretétől függően. Minden egyes pixel átalakítja a foszfor/szcintillátorból érkező fény mennyiségét elektromos töltéssé az amorf szilíciumon. A töltés gyorsan eltűnik a tranzisztortömbről a csatornákban, szinkronizálódik, erősítődik és digitalizálódik a DDA elektronikán (3) belül, és végül a képfeldolgozó processzorba irányítódik a munkaállomás kijelzőjén történő megjelenítéshez (4).

Leggyakrabban több kép vagy képkocka is rögzítésre kerül a DDA képalkotási folyamat során. A végső nyers digitális képet digitálisan erősíteni kell, ami általában egy digitális szűrő segítségével vagy újraméretezéssel történik, a kép jellemzőinek javítása, a jel detektálása, karakterizálása és a megfelelő elhelyezés érdekében.

A DDA kapcsán fontos figyelembe venni, hogy léteznek “rossz pixelek”. Ezek olyan pixelek, amelyek nem reagálnak megfelelően a bemeneti jelre vagy a jeltől független választ adnak. Minden DDA eszközben vannak “rossz pixelek”, amelyek mértéke a DDA élettartama alatt folyamatosan növekedhet (így az esetleges költségek is). CKP-nek nevezzük (Cluster Kernel Pixel) az olyan rossz pixeleket, melyek körül nincs elég (5 vagy több) szomszédos pixel, amelyek korrigálnák. Ezeknek a gyári képen látszaniuk kell, és képhibaként meg kell jelölni őket. Amikor nagy teljesítményű berendezéssel dolgozunk és szoros anyagátvételi szabványok kötnek, a CKP-k gyakoriságát, elhelyezkedését és a hibák véletlen kitakarásának lehetőségét számon kell tartani.

 

Dinamikatartomány

Egy képalkotó rendszer dinamikatartománya azt jelenti, hogy képes felismerni egy kiterjedt vastagsági vagy sűrűségi változást a mintadarabon egyetlen nézet vagy expozíció segítségével. A röntgenfilm felvételek 8 bites képek (8 bit = 28 = 256), amelyek a használható radiográfiai sűrűség kb. 250 különböző árnyalatát tartalmazzák (1.50-től 4.00 sűrűségig). Ez nagyon korlátozott dinamikatartomány a DR rendszerrel összehasonlítva, ami legrosszabb esetben is 12 bites képet (4096 szürkeárnyalatot) képes létrehozni, legjobb esetben pedig akár 16 bites (65,000+) képet is. A DR képalkotó rendszerek szélesebb dinamikatartománya a szórt sugárzásra való nagyobb érzékenységet is magában foglalja, ami “zajt” eredményezhet a képen, ha túl sok van belőle. Minden képalkotó rendszerben van zaj, amit ellenőrizni és korlátozni kell a DR rendszerekre jellemző nagyon alacsony kontrasztérzékenység fenntartása érdekében.

 

Térbeli felbontás

A radiográfiai vizsgálatban a kontrasztérzékenység nagyon fontos, de a térbeli felbontás (definíció) is éppen olyan jelentős. A térbeli felbontás a finom részletek észrevételének képessége. Ez egy röntgenképen szorosan kapcsolódik a technika geometriájához, ami magában foglalja a távolságot és a röntgencső fókuszméretét. Nagymértékben függ a detekortól is. A röntgenfilm 2-5 mikron közötti fényérzékeny ezüstkristályokat vagy szemcséket tartalmaz. Az általánosan használt DR rendszerek pixelei kb. 25-200 mikronosak vagy 5-40x nagyobbak, mint a film kristályok mérettartománya. Ezért a film eredendően nagyobb felbontási képességgel rendelkezik, mint bármely DR rendszer. Vannak bizonyos speciális típusú DR detektorok limitált aktív terület mérettel, amelyek 10 mikronra lecsökkentett pixelmérettel rendelkeznek, de ezek gyakran specifikus alkalmazásokra vagy sugárzási energiákra korlátozottak. A CR rendszerek jelenleg 25 mikronos szkennelési felbontással elérhetőek, szinte a filmmel azonos szintűre növelt felbontással, de ez gyakran a képfájl méretének drámai növekedését eredményezi. A DDA képfelbontás gyakran geometriai nagyítással fejleszthető. A DDA technika a geometriai nagyításhoz minden esetben olyan röntgencső használatát igényli, amely csökkentett fókuszponttal rendelkezik. A csökkentett látómezőt is érdemes figyelembe venni.

 

Hagyományos helyett digitális radiográfia?