[发明专利]一种基于甄别级探测器的多角度康普顿散射成像装置

说明书

技术领域

本发明属于无损检测技术领域，特别是涉及一种基于甄别级探测器的多角度康普顿散射成像装置。

背景技术

目前，复合材料由于具有比强度大、比刚度大、抗振、抗疲劳，破损安全性、耐热性和成型工艺性好等特点，使其在现代飞机结构中得到广泛使用，在现代飞机结构中，像碳素纤维和玻璃纤维增强的复合材料应用日益广泛，对这类复合材料制成的尾翼和襟翼等可靠性的要求极高，若用像超声波或涡流方法检测这种材料就不是很适合，红外热波无损检测复合材料具有非接触、实时、高效、直观的特点，但是，造价高，并且要求飞机降落后时间不能太久，要求及时检测。

X射线无损探伤是检测复合材料损伤的常用方法。目前常用的是胶片照相法，它是检查复合材料中孔隙和夹杂物等体积型缺陷的优良方法，对增强剂分布不均也有一定的检出能力；但是，该方法检测分层缺陷很困难，裂纹一般只有当其平面与射线束大致平行时方能检出；所以该法通常只能检测与试样表面垂直的裂纹。

计算机层析照相(CT)应用于复合材料研究已有10多年历史。CT主要用于检测非微观缺陷(裂纹、夹杂物、气孔和分层等)；测量密度分布(材料均匀性、复合材料微气孔含量)，且由于体积的限制，只适合检测体积较小的被测对象，实现原位检测很困难。

发明内容

本发明为解决现有技术中存在的问题，提供了一种基于甄别级探测器的多角度康普顿散射成像装置。

本发明的目的是提供一种适于常温下原位探测航空复合材料损伤状况，提高辐射射线利用率，降低辐射要求和降低对环境辐射的影响，简化探测装置结构，减小无损探测装置体积，提高探测效率等特点的基于甄别级探测器的多角度康普顿散射成像装置。

本发明是基于甄别级(能量分辨率在2％至5％FWHM)半导体探测器阵列的，利用其能谱分辨结合设计的准直器，充分利用散射信息，完成多角度、线阵列同时接受散射信息，提高探测效率和探测结构的稳定性。

散射与一般的透射X射线检测不同，它特别适用于检测大型物体的缺陷，它们的交叉区域可以直接确定被检测对象的三维空间体积元，不需要复杂的图像重建能建立检测对象的三维图像，直观地判定检测对象中出现的裂纹损伤和腐蚀状况，并且采用一定方法的重建康普顿背散射扫描图像，重建速度快，图像分辨率高，数据修正简单。此外，由于康普顿散射方法检测低密度物质的灵敏度高，更适宜检测轻材料，因此在检测大部分由轻金属合金、纤维增强复合材料、夹心结构和加强筋结构型物件的飞机的损伤和缺陷时，检测效果原理优于常规的X射线无损检测。同时，轻材料对弱的散射射线衰减小，利于提高散射射线检测的信噪比。

对这类低原子序数的轻质材料和低密度材料，特别是多层复合材料的无损检测，康普顿散射是最佳的检测方法。采用康普顿散射技术的无损检测装置，能够不受被探测物尺寸的限制，非常方便实现原位检测。

本发明基于甄别级探测器的多角度康普顿散射成像装置所采取的技术方案是：

一种基于甄别级探测器的多角度康普顿散射成像装置，包括射线源和接收器，其特点是：射线源相对设有多角度准直器，多角度准直器相对设有探测器阵列，射线源为X光管、直线电子加速器或同位素放射源；射线源发射的射线经过准直器，经过准直器形成笔束射线，笔束射线射在被探测物体上，射线经过多角度散射后通过多角度准直器，射到接收的甄别级半导体探测器阵列。

本发明基于甄别级探测器的多角度康普顿散射成像装置还可以采用如下技术措施：

所述的基于甄别级探测器的多角度康普顿散射成像装置，其特点是：探测器阵列为能量分辨率在2％-5％之间的甄别级半导体室温探测器，探测器阵列分析器为多道分析器。

所述的基于甄别级探测器的多角度康普顿散射成像装置，其特点是：射线源发射的射线经过准直器后，照射被测物的射线入射角为20-40度，散射射线的散射角为60-140度。

所述的基于甄别级探测器的多角度康普顿散射成像装置，其特点是：多角度康普顿散射成像装置设有主体水平、垂直和前后空间移动步长及移动方向的控制机构。

本发明具有的优点和积极效果：

基于甄别级探测器的多角度康普顿散射成像装置，由于采用了本发明全新的技术方案，因此具有了以下特点：