RADIOMETRIC SYSTEM FOR TESTING MATERIALS

Abstract: 1. A process for testing materials by means of a radiometric system wherein a point source of gamma-ray radiation and a radiation detector aligned according to the radiation path and operating in single-shot pulse mode are moved synchronously relative to an irradiated object (4) and the radiation pulses per measuring point are energy-discriminated and supplied to an image display system (11, 12), characterized in that the radiation source (1) and the radiation detector (2) are moved row-wise and column-wise transverse to the direction of irradiation, the spatial coordinates of each irradiation point are converted to digital spatial values and supplied to a two-level matrix store (9) as storage addresses, the radiation pulses picked up and amplified in the detector (2), energy-discriminated above a predetermined counting rate, are counted into the respective directly adjacent storage addresses and recorded and are converted in a subsequent digital image processing system (10, 11) into the grey or colour values corresponding to the counting rates and are displayed on a screen display unit (12).

Description: "Radiometrie-System zum Materialprüfen" Die Erfindung betrifft ein Radiometrie-System zum Materialprüfen, bei dem eine punktförmige Strahlenquelle für Röntgen- oder Gamma-Strahlen und ein nach dem Strahlengang justierter Strahlendetektor relativ zu einem durchstrahlten Objekt entlang einer Linie bewegt werden. Punktförmige Durchstrahlungsmessungen werden zur Materialprüfung oder zur medizinischen Diagnose eingesetzt; sie stehen im Gegensatz zu flächenhaften Durchstrahlungsmessungen, bei denen die Schwächung der das Objekt durchstrahlenden Gamma- oder Röntgenstrahlen mit einem Röntgenoder fluoreszierenden Schirm als flächiges Bild sichtbar gemacht wird. Eine rechnergestützte Auswertung solcher Bilder erfordert eine Digitalisierung der Grauwerte des in kleinste Flächenelemente zerlegten Bildes. Die hierbei erreichbare maximale Auflösung beträgt im Falle der nuklearmedizinischen Szintigraphie gemäss "Umschau" 82, Heft 23, S. 710 bis 715, etwa 10 mm. Demgegenüber ist das Auflösungsvermögen bei der Verwendung punktförmiger Gammaoder Röntgenstrahlenquellen und eines nach dem Strahlengang justierten Strahlendetektors zwar erheblich besser, doch ist dieses Verfahren bisher nur bei eindimensionalen Verfahren zum gleichzeitigen Durchstrahlen des Objekts mit den punktförmigen Röntgen- oder Gammastrahlen und einer Auswertung der Strahlungsmessung auf einem Schreiberdiagramm möglich. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art so zu verbessern, dass ein zweidimensionales flächenhaftes Bild erzeugt wird und dass zur Wiederholungsprüfung von Kernkraftwerkskomponenten bei hohem Streustrahlungshintergrund und zur Prüfung radioaktivkonterminierter Komponenten geeignet ist. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass erfindungsgemäss die Strahlenquelle und der im Einzelimpulsbetrieb betriebene Strahlendetektor zeilenund spaltenförmig quer zur Durchstrahlungsrichtung bewegt, die Einzelzählerraten pro Messpunkt energiediskriminiert und registriert sowie im wesentlichen nur die von der Strahlenquelle kommenden bildgebenden Impulse digital aufbereitet einem Bildverarbeitungssystem zugeführt werden. Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, einen Manipulator für das aus der Strahlenquelle und dem Strahlendetektor bestehende Strahlungssystem oder aber für das durchstrahlte Objekt so zu steuern, dass der Röntgen- oder Gammastrahl die darzustellende Objektfläche abtastet, die jeweiligen Positionen des Manipulators exakten Speicheradressen zuordnet und die in der jeweiligen Position gemessene Strahlenschwächung derselben Speicheradresse zuordnet. Auf diese Weise ist eine rechnergestützte Bildauswertung mit hohem Auflösevermögen und die Anwendung vor allem höherenergetischer Gammastrahlen wie IR 192 oder Co 60 möglich, so dass sich auch relativ dicke Objekte wie Metalle von einigen 10 bis einigen 100 mm Dicke zerstörungsfrei untersuchen lassen. Das erfindungsgemässe Radiometrie System arbeitet vorzugsweise völlig automatisch, so dass das Personal auf einfache Weise vor einer unzuträglich hohen Strahlenbelastung geschützt ist. Zum unmittelbaren Betrachten des Durchstrahlungsbildes werden erfindungsgemäss die einzelnen Durchstrahlungsmesswerte als unterschiedliche Grau- oder Farbtöne einem Bildverarbeitungssystem zugeführt. Diese Bilder lassen sich jederzeit vom Elektronenrechner abfragen und auf einem Kathodenstrahlbilds chirm darstellen. Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels des näheren erläutert. Die Zeichnung zeigt ein Funktionsschema des erfindungsgemässen Radiometrie-Systems. Ein punktförmiger Kobalt-60-Strahler 1 liefert einen punktförmigen Gammastrahl, der von einem Strahlendetektor 2 mit einer einstellbaren Blendenöffnung 3, beispielsweise einem Szintillations- oder Halbleiterkristall-Detektor aufgefangen wird; er ist nach dem Strahlengang des Strahlers 1 exakt justiert. Zwischen.den Strahler 1 und den Detektor 2 wird das zu durchstrahlende Objekt 4 in den Strahlengang eingeschoben. Ein Manipulator 5 bewegt den Strahler 1 und den Detektor 2 synchron in den Koordinatenrichtungen X, Y und Z, ohne dass sich die Detektorjustierung dabei verändert. Als Antrieb des Manipulators 5 dienen ein oder mehrere Motoren 6 mit einer Steuerung 7 für die drei Koordinatenrichtungen. Demgemäss lassen sich nach dem Justieren der Z-Koordinate alle X- und Y-Orte der vorgegebenen Objekt fläche streifen- und zeilenförmig abfahren. Die analog am Manipulator 5 abgreifbaren X- und Y-Werte XA und YA (5a in der Zeichnung) werden in digitale Ortswerte XD und YD (5b in der Zeichnung) ungewandelt und über ein Interface 8 einem Zwei-Ebenen-Matrix-Speicher 9 zugeführt. Dieser Speicher gestattet beispielsweise eine Auflösung von 512 x 512 Punkten. Die in dem Detektor 2 aufgefangenen Strahlungsimpulse werden im Verstärker 2a verstärkt, im Energiediskriminator 2b energiediskriminiert und in die jeweilige, gerade anliegende Speicheradresse mit Hilfe des Interface 8 eingezählt. Die Energiediskriminierung ermöglicht u.a. die Trennung der bildgebenden von der Hintergrund- und Streustrahlung. Auf diese Weise ergibt sich eine zweidimensionale Zählratenverteilung, die von einem dem Speicher 9 nachgeordneten Elektronenrechner 10 derart normiert wird, dass verschiedenen Zählraten verschiedene Grau- oder Farbwerte zugeordnet werden. Diese Grau- oder Farbverteilung wird dem Bildspeicher eines Bildverarbeitungsgerätes 11 zugeführt und bei Bedarf auf einem Bildschirmgerät 12 dargestellt. Auf diese Weise ist es möglich, sieben auf einen 20 cm dicken Eisquader aufgelegte sogenannte DIN-Stege klar und deutlich zu erkennen. Die Bildgüteklasse ist demnach besser als I gemäss DIN 54109. Die Aufnahmedauer betrug 3 Stunden und die Blendenöffnung des Detektors 2 ca. 0,5 mm. Höhere Ortsauflösungen sind mit kleineren Blenden und grösserer Aufnahmedauer möglich.

Claims: "Radiometrie-System zum Materialprüfen" Patentansprüche: 1. Verfahren zum Materialprüfen mittels eines Radiome trie-Systems, bei dem eine punktförmige Strahlen quelle für Gammastrahlen und ein nach dem Strahlengang justierter Strahlendetektor relativ zu einem durch strahlten Objekt entlang einer Linie bewegt werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Strahlenquelle und der im Einzelimpulsbetrieb betriebene Strahlendetektor zeilen- und spaltenför mig quer zur Durchstrahlungsrichtung bewegt, die Einzel zählerraten pro Messpunkt energiediskriminiert und regi striert sowie im wesentlichen nur die von der Strahlen quelle kommenden bildgebenden Impulse digital aufbe reitet einem Bildverarbeitungssystem zugeführt werden. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An spruch 1, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine Strahlenquelle für Gammastrahlen (1), einen auf der anderen Werkstückseite angeordneten Szintillations oder Halbleiterkristall-Detektor (2) mit einstellbarer Blendenöffnung (3), einem Manipulator (5) zur synchronen Bewegungssteuerung der Strahlenquelle (1) und des Detek tors (2), einem Verstärker (2a), einem Energiediskri minator (2b), einem Speicher (9) für die digitale Orts koordinaten und die zugeordneten Einzelzählraten und einem Rechner (10) mit angeschlossenem Bildverarbei tungsgerät (11).

Inventors: LINK, RAINER, DR., NUDING, WOLFGANG, DR., SAUERWEIN, KURT, DR.
Applicants: SAUERWEIN, KURT, DR.
Application year: 1984
Main classification: G01N23
IPC codes: G01N23