CR成像技術(shù)在彈道實(shí)驗中的應用

0 引言
在X射線(xiàn)檢測中，CCD數字化實(shí)時(shí)成像系統因其不需要進(jìn)行膠片沖洗，成像速度快，得到的圖像較傳統膠片圖像質(zhì)量好而獲得了廣泛的應。而在彈道實(shí)驗中，由于經(jīng)常有高速運動(dòng)的破片，以及高速高壓氣流和爆炸強沖擊力等。往往會(huì )對CCD數字成像系統造成損壞，且防護裝置體積龐大，因此，很多彈道實(shí)驗無(wú)法使用CCD數字成像系統。
而傳統的膠片成像使用化學(xué)處理X射線(xiàn)膠片，從圖像的采集到技術(shù)人員的檢測，至少需要20分鐘。如果膠片曝光量不夠或透照角度錯誤，還必須重新進(jìn)行所有的程序。此外，還必須配備存放地點(diǎn)和經(jīng)過(guò)培訓的員工，并保證安全操作、存儲和處理膠片沖洗藥液。
CR(computed radiography)技術(shù)是介于膠片成像與CCD數字成像之間的中間技術(shù)。這種技術(shù)類(lèi)似于膠片成像。它由成像板替代膠片將圖像存儲起來(lái)，然后采用激光掃描儀將成像板中的圖像讀出來(lái)．并將其轉換成數字圖像。
傳統X射線(xiàn)膠片成像系統能攝照的部位都可以用CR成像，CR系統中代替膠片的成像板可重復使用，動(dòng)態(tài)特性線(xiàn)性度比膠片好，圖像處理過(guò)程不需要暗房，不需要任何化學(xué)溶液，可省掉繁瑣的膠片沖洗過(guò)程，大大加快了成像速度，減輕了操作者的勞動(dòng)強度；而且其圖像信息是以數字形式讀出，非常方便進(jìn)行圖像處理。
與CCD數字化實(shí)時(shí)成像相比，CR的最大優(yōu)勢在于僅以成像板代替X射線(xiàn)膠片。由于讀取設備與成像板分離，故在彈道實(shí)驗中的防護容易實(shí)施。
為了提高彈道實(shí)驗圖像診斷的效率和圖像質(zhì)量，南京理工大學(xué)瞬態(tài)物理國家重點(diǎn)實(shí)驗室于2008年組建了用于彈道實(shí)驗的X射線(xiàn)CR成像系統。

1 CR成像原理
CR成像技術(shù)將透過(guò)物體的X射線(xiàn)影像信息記錄在由熒光物質(zhì)制成的、有存儲功能的熒光板上，這種存儲熒光板又稱(chēng)成像板(image plate，簡(jiǎn)稱(chēng)IP)。IP板曝光后會(huì )在其熒光層中形成潛影，將帶有潛影的IP板放入激光掃描儀中通過(guò)激光束掃描讀取，即可將潛在的像還原成可見(jiàn)光的像，再進(jìn)行計算機采集處理，從而得到數字圖像。因此，CR成像的工作過(guò)程主要由X射線(xiàn)曝光和讀取IP板潛影兩部分組成。
1．1 曝光
當X射線(xiàn)輻射到成像板時(shí)，成像板內的增感屏將吸收的X射線(xiàn)轉換成可見(jiàn)光的影像，同時(shí)熒光晶體中的電子被激發(fā)到導帶，然后，電子將自發(fā)地回到半穩態(tài)能級，形成潛在影像。圖1所示是其成像板的曝光原理示意圖。