中華人民共和國國家計量技術規范

JJF2043—2023

工業用X射線CT裝置校準規范

CbrationSpecificationforIndustrialX-rayCTDevices

2023-06-30發布2023-10-30實施

國家市場監督管理總局發布

JJF2043—2023

工業用X射線CT裝置校準規范

1范圍

本規范適用于使用射線管作為輻射源的常規焦點工業用射線裝置簡稱工業

XCT(

裝置的首次使用過程中維修后的校準設備技術驗收可參照本規范

CT)、、。。

2引用文件

本規范引用了以下文件

:

射線探傷機

JJG40—2011X

醫用診斷螺旋計算機斷層攝影裝置射線輻射源檢定規程

JJG961—2017(CT)X

工業射線探傷放射防護要求

GBZ117—2015X

無損檢測術語射線數字成像檢測

GB/T12604.11—2015X

氣瓶對接焊縫射線數字成像檢測

GB/T17925—2011X

無損檢測儀器工業用射線裝置性能測試方法

GB/T26593—2011XCT

無損檢測儀器工業用射線裝置通用技術條件

GB/T26835—2011XCT

凡是注日期的引用文件僅注日期的版本適用于本規范凡是不注日期的引用文

,;

件其最新版本包括所有的修改單適用于本規范

,()。

3術語和計量單位

術語

3.1

空間分辨力

3.1.1spatialresolution

工業裝置鑒別和區分高對比度微小細節特征的能力

CT。

密度分辨力

3.1.2densityresolution

工業裝置區分材料密度特性變化的能力

CT。

偽像

3.1.3artifact

在圖像上出現的與試件的結構及物理特性無關的圖像特征

CT。

標準試件

3.1.4phantom

用來確定工業裝置空間分辨力及密度分辨力等性能指標的試件

CT。

調制傳遞函數

3.1.5modulationtransferfunction

圖像系統的成像能力隨空間頻率的變化關系它在數值上等于線擴展函數的一維傅

,

里葉變換

。

重建

3.1.6reconstruction

射線穿過試件后的投影數據轉換成代表試件截面衰減特性分布圖像的計算過程

。

像素

3.1.7pixel

構成圖像的基本單元

CT。

1

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切片厚度

3.1.8slicethickness

圖像所對應的射線切割物體的厚度

CT。

線擴展函數

3.1.9linespreadfunction

理想的線狀物質在重建圖像上的響應或擴展函數

。

調制度

3.1.10modulation

圖像系統對特定空間頻率響應能力的度量在圖像上它近似等于細節特征有

。CT,

效對比度和實際對比度的比值有效對比度是細節特征和背景的顯示對比度實際對比

。;

度是細節和背景的真實對比度

。

投影

3.1.11projection

材料線性衰減系數分布函數沿著射線方向的線積分

。

平板探測器

3.1.12fiatpaneldetector

射線通過轉換屏轉換為光電信號后由平板式二維圖像探測器陣列接收并轉

X(),

化為圖像數據輸出的一種射線探測器

X。

值

3.1.13CTCTnumber

用來反映圖像上每個像素區域代表的射線衰減的平均數值

CTX。

計量單位

3.2

比釋動能率單位的名稱戈瑞每秒符號

3.2.1:[];:Gy/s。

空間分辨力單位的名稱線對每毫米符號

3.2.2:;:Lp/mm。

4概述

工業能在對檢測物體無損條件下以二維斷層圖像或三維立體圖像的形式清

CT,,

晰準確直觀地展示被檢測物體內部的結構組成材質及缺損狀況工業技術

、、、、。CT

涉及了核物理學微電子學光電子技術儀器儀表精密機械與控制計算機圖像處

、、、、、

理與模式識別等多學科領域

。

5計量特性

空間分辨力

5.1

空間分辨力應優于

2.0Lp/mm。

密度分辨力

5.2

密度分辨力應優于

0.8%。

定位光標誤差

5.3

定位光標誤差應不超過

±0.5mm。

空氣比釋動能率

5.4

輸出射線束軸上距焦點處的空氣比釋動能率

300mm。

輻照泄漏

5.5

輻射泄漏率額定條件下離機柜壁的處測量應符合表要求

:,1m,1。

2

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表1輻射泄漏要求

管電壓漏射線空氣比釋動能率

/kVmGy/h

<150<1

150~200<2.5

>200<5

注:以上所有指標不適用于合格性判別,僅提供參考。

6校準條件

環境條件

6.1

應滿足工業裝置的常規使用條件

6.1.1CT。

應滿足電離室劑量計正常使用的環境條件溫度為相對濕度為

6.1.2,10℃~40℃,

30%~75%。

測量標準及其他設備

6.2

工作級電離室劑量計其測量范圍為校準因子擴展不確

6.2.1:(0.01~10)Gy/min,

定度不大于k

5.0%(=2);

輻射防護用輻射劑量率儀在有效量程內的相對固有誤差不應超過

6.2.2X:±20%;

空間分辨力體模其有效線對至少對應滿足

6.2.3:(1.6,1.8,2.0,2.2,2.6,3.0,

含三種材料

3.4,3.8)Lp/mm();

密度分辨力體模高度在以上凹槽直徑不小于

6.2.4:15mm,20mm。

定位光標誤差體模圓柱形材質高度在以上插件位置誤

6.2.5:(PMMA),15mm,

差不大于

0.5mm。

溫度計測量范圍為分度值不大于最大允許誤差為

6.2.6:(0~50)℃,0.5℃,

±0.5℃;

氣壓計測量范圍為分度值不大于最大允許誤差為

6.2.7:(86~106)kPa,100Pa,

±2.5hPa。

7校準項目與校準方法

空間分辨力

7.1

采用圓孔測試卡法或調制解調函數方法

。

采用圓孔測試卡法測試時應使圓孔型測試卡對射線的衰減條件與實際檢測試

7.1.2,

件接近必要時要采用射線衰減補償

,。

選擇常規的掃描條件切片位置應選在孔深的中部區域根據圓孔型測試卡的

7.1.3。。

圖像按公式計算空間分辨力用孔徑代替線條寬度

CT,(1)。。

空間分辨力的計算

7.1.4

按公式計算系統的空間分辨力R

(1):

R=×D

(1/2)1/min(1)

3

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式中

:

R空間分辨力

———,Lp/mm;

D在圖像上能夠分辨的最小孔徑在的調制度下分辨

min———CT(10%),mm。

概述

7.1.5

通過圓盤標準試件見附錄掃描圖像得到圓盤邊緣數據輪廓變化獲

(A)CTCT,

得邊緣響應函數對求導得到點擴展函數通過對的傅里葉

(ERF);ERF(PSF);PSF

變換計算最終導出調制傳遞函數由獲得裝置在不同調制度下的空間分

(MTF);MTF

辨力

。

的生成

7.1.6ERF

對圓盤掃描獲得圓盤圖像計算出圓盤圖像的質心位置以質心位置為圓

CT;CT;

心在圓盤圖像上選擇一圓環區域使圓盤的邊緣圖像包含在該圓環區域中計算出圓

,,;

環區域內所有像素點到質心的距離

。

將圓環區域內像素按一定的距離單位歸組距離單位的大小根據圖像矩形尺寸加以

,

選擇同一個距離單位范圍內像素為一組

。。

將圓環區域內每個組的像素點分別取平均像素值得到組別與平均像素值的對應關

,

系建立距離和平均像素值之間關系表從距圓心最近的端數據開始按照表中推

。。1,2

薦的擬合點數奇數依次選取相應的點數組合第個組合中的第個點應是第

(),。211

個組合中的第個點以此類推可得到一組合系列例如對于像素矩陣尺寸為的情

2,。512

況選取每個組合中包含個點即個距離和平均像素值關系第個點為中

,21,(21),11

間點對每個組合中點的平均像素值進行最小二乘法立方擬合用擬合計算得到的中間

。,

點像素值替代原中間點的像素值以此重復操作計算出全部擬合后的像素值得到擬

,,,

合像素值和距離的關系刪除開始端和結束端的多余部分根據距離和擬合像素值的關

。,

系得到或曲線

ERF(ERF)。

表2推薦適用的各項參數單位像素

:

圖像矩陣尺寸圓盤圖像方塊最大尺寸像素距離單位擬合點數

256235120.10011

512470240.05021

1024940480.02541

的生成

7.1.7PSF

對于生成的結果重新進行與上面相似的分段擬合對在此過程中每一次擬合

ERF,

得到的多項式求導計算中間點在每個導數解析式對應的值得出距離和導數值關系的

,,

函數

。

解得此函數的最大值用最大值對此函數進行標準化處理得到或曲

,PSF(PSF

線

)。

的生成

7.1.8MTF

計算的傅里葉變換圖像矩陣的截止頻率定義為線對像素傅里葉變換

PSF。0.5/,

后的最高頻率應不低于圖像截止頻率的倍由采樣定理得到對的采樣間隔不大

4。PSF

4

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于像素為獲得光滑的曲線頻率域內采樣間隔應小于亦

0.25。MTF,0.01Lp/pixel(

即對于的采樣范圍應大于像素計算傅里葉變換的振幅對振幅隨頻率的變

PSF100)。。

化曲線在零頻率處進行標準化處理得到或曲線

,MTF(MTF)。

測試結果

7.1.9

由曲線直接讀出工業裝置在不同調制度下的空間分辨力指標

MTFCT。

密度分辨力

7.2

使空氣間隙試塊對射線的衰減條件與實際檢測試件接近必要時要采用射線衰

7.2.1,

減補償選擇常規的掃描條件掃描時應使凹槽包含在切片厚度范圍之內且處于切

。。,,

片厚度的中心

。

密度分辨力的測量

7.2.2

客觀評價在圖像上按照相同或接近的分布直徑選擇相同大小的圓形

a):CT,,

測試范圍如直徑范圍分別測試有凹槽部位和沒凹槽部位的值測試范

(20mm),CT(

圍內像素的平均值沒有凹槽部位的值的測試不能少于個部位求出沒有凹槽

)。CT5。

部位測試部位點的平均值和標準偏差值若測試有凹槽部位的值與凹槽的高度

CT。CT

變化呈近似線性且與沒有凹槽部位的平均值的差絕對值大于沒有凹槽部位

,CT(),

值的倍標準差值則認為此凹槽和基體密度差可分辨最小分辨的密度差代表了

CT3,。

密度分辨能力

。

主觀評價調節圖像參數以分辨不同高度凹槽可判斷為不同灰階的認為

b):,,,

此凹槽和基體密度差可分辨

。

密度分辨力的計算

7.2.3

密度分辨力按公式計算

(2):

h

C=×

t100%(2)

式中

:

C密度分辨力

———;

h能分辨的凹槽深度值

———,mm;

t切片厚度值

———,mm。

定位光標誤差

7.3

采用均質材料制成圓柱形定位光標誤差體模材質表面應有清晰易

7.3.1(PMMA),

見的定位標記內部嵌有與均質環境成高對比的特定形狀的物體此物體形狀和位置與

,,

定位光標誤差體模的定位標記具有嚴格空間幾何關系

。

定位光標誤差體模放置在檢測臺上使定位光標誤差體模圓柱軸線垂直于掃描

7.3.2,

平面并處于掃描視野中心位置定位光標誤差體模的定位標記和定位光標重合采用常

,。

規的掃描條件進行掃描在圖像中測量標準試件在掃描層中所處準確位置利用表

。CT。

面的定位標記測出定位光標對實際掃描層面位置的誤差

。

空氣比釋動能率

7.4

將劑量計電離室的有效測量點置于工業裝置主射線束中心并與射線束軸

7.4.1CT,

垂直距有效焦點

,300mm。

5

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將工業裝置的管電壓管電流調至常規使用條件

7.4.2CT、。

在上述條件下連續測量次取平均值按公式計算出相應的空氣比釋動

7.4.3,5,(3)

能率?K

。

?

K=MNkKTp

··(3)

式中

:

M劑量計讀數平均值

———,Gy/min;

Nk劑量計的校準因子

———;

KTp空氣密度修正因子計算公式如下

———,:

+T

KTp=273.15101.3

·p(4)

293.15

式中

:

T校準時溫度

———,℃;

p校準時氣壓

———,kPa。

重復性

7.4.4

測量步驟同上每次開機測量一次得到個數據連續測量不少于次按公式

,,1,6,

計算相對標準偏差V表示其重復性

(5),。

n

Mi-M2

i=()

V=1∑1×

Mn-100%(5)

1

輻射泄漏

7.5

工業裝置以標稱管電壓運行使用防護水平劑量儀在機柜壁外任意一點測

CT,1m

量劑量率在屏蔽廠房中使用的大型工業裝置不需測此項

。CT。

8校準結果

校準結果應在校準證書或校準報告上反映校準證書或報告至少包括以下信息

。:

標題校準證書

a),“”;

實驗室名稱和地址

b);

進行校準的地點如果與實驗室的地址不同

c)();

證書的唯一性標識如編號每頁及總頁數的標識

d)(),;

客戶的名稱和地址

e);

被校對象的描述和明確標識

f);

進行校準的日期如果與校準結果的有效性和應用有關時應說明被校對象的

g),,

接收日期

;

如果與校準結果的有效性和應用有關時應對被校樣品的抽樣程序進行說明

h),;

校準所依據的技術規范的標識包括名稱和代號

i),;

本次校準所用測量標準的溯源性及有效性說明

j);

校準環境的描述

k);

校準結果及其測量不確定度的說明

l);

6

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對校準規范的偏離的說明

m);

校準證書及校準報告簽發人的簽名職務或等效標識

n)、;

校準結果僅對被校對象有效的聲明

o);

未經實驗室書面批準不得部分復制證書的聲明

p),。

9復校時間間隔

建議最長復校時間間隔不超過年復校時間間隔的長短是由儀器的使用情況使

1,、

用者儀器本身質量等諸因素所決定送校單位可根據實際使用情況決定復校時間

、,

間隔

。

7

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附錄A

圓孔型測試卡法測試空間分辨力

概述

A.1

用圓孔型測試卡測試空間分辨力圓孔型測試卡的制作也可以根據供需雙方協商

。

決定

。

圓孔型測試卡基本結構

A.2

圓孔型測試卡是在高密度的圓柱形基體鋼例如鋁如塑

A.2.1[(Q235)、(3003),

料如等上加工一系列直徑不同的圓形孔其加工誤差應小于孔

(PMMA)],,1%,

成行狀排列其基本結構如圖所示

。A.1。

圓孔型測試卡的直徑可以根據具體情況設計厚度H一般為左右

A.2.2。20mm。

圖圓孔型測試卡結構圖

A.1

8

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附錄B

空氣間隙法測試密度分辨力

概述

B.1

用空氣間隙試塊測試密度分辨力測試卡的制作可以根據供需雙方協商確定

。。

空氣間隙試塊

B.2

空氣間隙試塊是在均質剛性基體材料一般為鋼例如鋁如

B.2.1[(Q235)、(3003)、

聚丙烯中人工制造一定直徑和高度的空氣間隙使得切片厚度內的局部平均密度發生

],

變化從而測試密度分辨力其基本結構如圖所示

,。B.1。

基體是由兩個高密度圓柱體組成高度在以上凹槽直徑?不小于

B.2.2,15mm。

圓柱體直徑可根據實際情況規定一般不小于?

20mm,,3。

凹槽深度h根據切片厚度t和實際情況確定

B.2.3。

圖空氣間隙試塊剖面圖

B.1

9

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附錄C

工業用X射線CT裝置校準記錄格式

委托單位證書編號

::

制造廠校準日期

::

型號規格校準地點

::

編號相對濕度

::

氣壓流水號

::

技術依據溫度

::

空氣比釋動能率

1.:

管電壓管電流

/kV:/mA:

校準因子

:

KTp修正因子

:

空氣比釋動能率

:cGy/min

測量次數平均

12345

劑量

劑量的重復性

:

測量次數

123456

劑量

空間分辨力DR

2.:min=mm=Lp/mm

h

密度分辨力htC

3.:=mm=mm=t×100%=

定位光標準確度

4.:

不確定度評定

5.:

10

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附錄D

工業用X射線CT裝置校準證書(內頁)內容

空氣比釋動能率

1.:cGy/min

空間分辨力

2.:Lp/mm

密度分辨力

3.:

定位光標準確度

4.:

以下空白

11

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附錄E

工業用X射線CT裝置校準不確定度評定示例

校準方法

E.1

環境條件

E.1.1:

溫度相對濕度

:22.5℃;:62%。

標準裝置

E.1.2

劑量儀電離室

DOSE1、0.6cc。

被測對象

E.1.3

HPX225-11。

測量方法

E.1.4

電離室在空氣中直接測量電離室軸線與射線束垂直并位于照射野中心電離室中

,,

心距焦點

600mm。

測量模型

E.2

??

D=DkkkNkTp

0123(E.1)

式中

:

?D空氣比釋動能率實際值

———;

?D空氣比釋動能率實測值

0———;

k測量重復性修正因子

1———;

k電離室定位偏差修正因子

2———;

k輻射場差異修正因子

3———;

N劑量儀校準因子

———;

kTp溫度氣壓修正因子

———、。

標準不確定度的來源及評定

E.3

標準裝置測量重復性引入的不確定度uk

E.3.1rel(1):

測得數據如下單位為

(cGy/min):6.2,6.1,6.2,6.0,6.3,6.1。

平均值k=nki=

:1(1/)∑16.15(E.2)

n

kik2

1-1

i=()

以標準偏差表示重復性sk=1∑1=

:(1)knn-0.017(E.3)

1(1)

不確定度分量uksk

:rel(1)=(1)=0.017=1.7%

電離室定位偏差引入的不確定度分量uk

E.3.2rel(2)

由于電離室中心擺位不準引入的不確定度分量根據經驗估計其引入的不確定

,,

度為

:

uk=

rel(2)0.4%

輻射場差異引入的不確定度分量uk

E.3.3rel(3)

12

JJF2043—2023

根據經驗估計輻射場差異引入的擴展不確定度為

:

uk=

rel(3)0.5%

劑量儀校準因子引入的不確定度分量uN

E.3.4rel()

根據檢定證書標準器測量的校準因子的不確定度為包含因子k所以

,3.0%,=3,

校準因子引入的不確定度分量為

:

uN==

rel()3.0%/31.0%

溫度氣壓修正引入的不確定度分量ukTp

E.3.5、rel()

考慮讀數誤差一般在tp以內其中p數量級小可忽

Δ=0.5℃,Δ=0.01kPa,Δ,

略故僅分析t即可

,Δ。

由kTpppt

:=(0/)(+273.15)/293.15

得kTpppt

:Δ=(0/)Δ/293.15

kTpkTptt

Δ/=Δ/(+273.15)=0.5/293.15=0.002

不確定度ukTp1/2

:rel()=0.002/3=0.0012=0.2%

標準不確定度分量表表

E.4(E.1)。

表E.1標準不確定度分量

不確定度分量不確定度來源不確定度分量值

uk測量重復性

rel(1)1.7%

uk電離室定位偏差

rel(2)0.4%

uk輻射場差別

rel(3)0.5%

uN校準因子

rel

()1.0%

ukTp溫度氣壓修正

rel()、0.2%

合成標準不確定度

E.5

u=u2k+u2k+u2k+u2N+u2kTp

crelrel(1)rel(2)rel(3)rel()rel()

=(E.4)

2.1%

擴展不確定度

E.6

取包含因子k則擴展不確定度uku

=3,rel=crel=3×2.1%=7%

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目錄

引言

………………………(Ⅱ)

范圍

1……………………(1)

引用文件

2………………(1)

術語和計量單位

3………………………(1)

概述

4……………………(2)

計量特性

5………………(2)

校準條件

6………………(3)

校準項目與校準方法

7…………………(3)

空間分辨力

7.1…………(3)

密度分辨力

7.2…………(5)

定位光標誤差

7.3………………………(5)

空氣比釋動能率

7.4……………………