ул. Вавилова, 79 Пн-Пт с 9:00 до 18:00
Whatsapp

Плоскопанельный детектор — это детектор рентгеновского излучения, который обладает высокой разрешающей способностью и используется для получения изображения в реальном времени. Как правило, прибор состоит из пластикового или металлического корпуса, карбонового экрана, матрицы на основе фотодиодов, сцинциллятора на ее поверхности, системы обработки сигнала и программного интерфейса.

Такому прибору свойственны следующие положительные характеристики: стойкость к рентгеновскому излучению, высокий контраст изображения, низкий уровень шума, а также оптимальные габариты и вес. Кроме того, плоскопанельный детектор может обладать высокой скоростью работы — до 25 кадров в секунду, благодаря чему осуществлять контроль объектов в движении можно быстро и легко.

Обычно цифровой плоскопанельный детектор используется для неразрушающего контроля качества выпускаемой продукции в промышленности, а именно в автопроизводстве, самолетостроении или производстве электроники.

Типы плоскопанельных детекторов (ПД) по типу преобразования рентгеновского излучения в полезные сигналы

Детекторы бывают 2 типов (по преобразованию рентген в цифровой сигнал):

  • прямого преобразования;
  • непрямого преобразования.

Прямого преобразования — это значит, что рентген, фотон сразу преобразуется в электрон. Это достаточно узкий тип оборудования. На сегодня технологии активно развиваются. Но пока активная область у них маленькая. У них есть свои безусловными плюсы, потому что нет никакого посредника между рентгеновским излучением и электронным сигналом. Но пока сенсоры достаточно маленького размера и реально дорогая технология на сегодня. Поэтому в мире ей занимается всего несколько компаний. Поэтому мы на этот типе детально останавливаться не будем.


Непрямого преобразования — между рентгеновским излучением и электронным сигналом всегда есть посредник — видимый свет. Это технология достаточно старая и хорошо проработана. По большей части все мировые производители детекторов для неразрушающего контроля работают по ней. Немного расскажу про конкретику. В данной технологии квант рентгеновского излучения попадает на сцинтиллятор или люминофор, в зависимости от технологии, и порождает видимый свет определенной волны. Дальше свет диагностируется фотоматрицей и преобразуется фотоматрицей в электронный сигнал.


Классификация плоскопанельных детекторов по типу матрицы.

Преимущества и недостатки. Размер пикселя и области детектирования. Ограничения по напряжению излучения

По типу использования фотоматрицы детекторы делятся на следующие подкатегории:

  • ПЗС
  • КМОП
  • ТПТ (a Si)

Все — это кремний, просто разные сорта, разная технология микроэлектронного производства. Из-за самой технологии микроэлектронного производства уже накладываются какие-то ограничения и даются дополнительные возможности.

Отличия технологий друг от друга


1 отличие — активная зона.

Из-за ограничения производства, например, проблематично сделать КМОП-фотосенсор большого размера. На сегодня стандартный сенсор — это 15x15 сантиметров, из которых уже как из матриц можно набирать большие площади, но это уже дорогое удовольствие.

У аморфного кремния, он же TПT, тонкопленочный транзистор, таких ограничений нет. Есть сейчас достаточно большое количество детекторов 40x40 и выше сантиметров по площади. А есть даже, по-моему, до метра, но это дорогое удовольствие, в основном, они от 10 до 40 сантиметров по одной из сторон.

ПЗС — это технология, которая широко применялась в фотоаппаратах, именно для неразрушающего контроля, для классического она применяется не часто, в основном, это такое полунаучное применение, полунеразрушающий контроль. Здесь плюсы — это очень маленький размер пикселя и активная зона — несколько сантиметров. Грубо говоря, это фотоаппаратный фотосенсор, в который добавили сцинтиллятор, и получили инструмент для измерения неразрушающего контроля.

Для КМОПов есть как фотоаппаратные версии, так и полноформатные для неразрушающего контроля, про которые я говорил, 15x15 сантиметров, которые можно стыковать в массив, у нас например, 24 сантиметра.

2 отличие — размер пикселя.

  • Для ПЗС это обычно от 1 до 10 микрон. Очень маленький.
  • Для КМОПов — от 1 до 50 микрон — стандарт. (То есть для неразрушайки, в основном, используется 25-50 микрон, в зависимости от производителя).
  • Для аморфного кремния от 100 до 400 микрон.

Сейчас на рынке появляются новые сенсоры, у которых, несмотря на TПT-технологию, пиксель меньше 100 микрон. Но их не очень много в таком контексте. У нас такой с пикселем 5 микрон, но все равно в целом, по рынку, по заводом, купленное оборудование, оно от 100 микрон и выше.

Далее, это все касательно детекторов непрямого преобразования и отличий между ними.

3 отличие — Допустимые напряжения

Также есть очень важный момент, о котором многие слышали, это допустимые напряжения. Соответственно, по верхней границе напряжения анодного, которое можно применять, детектор маркируется верхним пределом. Соответственно, 150-200-300-450 кВ, есть даже детекторы на мегаэлектрон-вольтный диапазон.

Как это считается

В основном, через ресурс. То есть производитель говорит, что у нашего детектора такой-то ресурс напряжения и живет он столько-то лет. Ресурс — это такая вещь, которая довольно легко рассчитывается и тесно связана с радиационной защитой, которая используется.

В целом, детектор на этих сенсорах тонкопленочных — они менее чувствительны к рентгеновскому излучению, чем на КМОП. Поэтому традиционно детекторы КМОП имели ограничения по верхнему уровню — максимум 300 кВ. Плюс сенсоры от КМОП и ПЗС всегда защищаются дополнительно. То есть, если в случае с тонкопленочным сенсором, сцинтиллятор сразу подается на фотосенсор, то для этих двух между сцинтиллятором и фотосенсором присутствует оптоволоконная пластина.

То есть, кто не знает, представим, что это просто кусок стекла определенной толщины, который максимально точно передает свет, и он также является неким ослабителем для рентгеновского излучения. Он позволяет повысить ресурс вот этих двух типов фотосенсоров в разы. Соответственно, при варьировании этой защиты и толщины оптоволокна, можно сознательно увеличивать ресурс детектора на этих двух фотоматрицах.

4 отличие — размерность аналого-цифрового преобразования

Это АЦП. Обычно изображается в битности. К примеру, обычно изображение в формате JPEG это 8 бит. Достаточно мало количества градаций серого. Для науки и промышленности этого все-таки недостаточно. И идет разговор, в основном, о 14-16 битах преобразования, то есть 65 500 единиц яркости.Почти все фотосенсоры, которые применяются в промышленности идут по 14-16 бит преобразования.Иногда, чаще всего на старом оборудовании, что-то 12-битное сохраняется. Например, выпущенное 10 лет назад. Но сейчас не комильфо использовать оборудование такого вида из-за высоких шумов и недостаточной информативности.

5 отличие — типы площади

Мы сейчас с вами говорим о плоскопанельных детекторах, то есть о детекторах, имеющих площадь несколько тысяч на несколько тысяч пикселей. Но есть специальный тип детекторов, которые называются линейными — то есть один или несколько рядов пикселей, их можно в очень большой длины детектор сформировать. В основном, они применяются на досмотровом оборудовании как классические досмотровые установки в метро, РЖД, поездах. Но в том числе используется с бетатроном на таможне для досмотра целых грузовых автомобилей. Но это немножко другой класс, там чувствительность похуже. Потому что размер пикселя обычно — 200-400 микрон, то есть он не позволяет мелких дефектов увидеть, но для задач это не так важно. Его можно использовать как расходный материал, потому что они достаточно дешевые. То есть если они у вас под бетатроном сгорят, то выбросите, поставите новые и все отлично.

6 отличие — типы подключения.

Плоскопанельные детекторы отличаются по типу подключения к станции, на которой сидит дефектоскопист. Детекторы могут быть проводными и беспроводными — это как бы очевидно.

Беспроводные модели разрабатываются для применения в полях. Они максимально легкие, защищенные от грязи, воды, но это достигается за счет серьезных допущений. То есть туда невозможно засунуть сильную защиту, потому что свинец, вольфрам имеют свой вес. Еще нет возможности получать кадры, потому что пока беспроводные типы подключения имеют ограничения по сравнению с проводными. Никакого видеорежима. Это очень хорошая защита от влаги и грязи, но потенциальный ресурс надо считать внимательно. Если вы работаете 150 кВ, то можно об этом не задумываться, а если 300 и выше, то посмотрим, скажем так. Пока не так долго их применяют в дефектоскопии и в целом в промышленности, чтобы статистику наработать.


Для проводных моделей — это не столь актуально, потому что нет ограничений на вес. Плюс, так как это проводное подключение, то очень большая скорость передачи данных. То есть, в основном, это видеорежим. Можно поставить его под какие-то перемещалки, позиционеры и устроить у себя на заводе рентгенотелевизионную систему. Можно даже просто купить детектор и программное обеспечение, а все остальное сделать самим. Очень удобно в этом отношении.


Про производство фотоматриц

В принципе, по типизации детекторов вроде все. Еще можно сказать, что фотоматрица это кремниевого производства, в России ее нет. Да и во многих стран Европы уже нет. Это все уже Тайвань, Китай, грубо говоря, Азия. К сожалению, сейчас Китаю альтернатив нет и пока не предвидится. Я честно говорю, мы ее не производим. Например, даже наши топовые процессоры «Эльбрус» тоже не в России производится. Что можно сделать как производителю: запатентовать свою топологию, разработать ее, но производство, заводы все равно будут азиатскими. Если вы не какой-то крупный военный производитель, который может себе позволить разработать с нуля и производить кремний.


Детекторы со спектральной чувствительностью

На данной доске не указан еще один довольно специфический тип детектора. Озвучим для общего развития. Есть детекторы со спектральной чувствительностью, то есть, когда мы получаем не одно изображение, а 8 каналов изображения разбиты по энергиям. Но на сегодня это также как детектор прямого преобразования совершенно дорогая технология и ее активная область очень маленькая, поэтому шанс, что с ней кто-то из нашей аудитории столкнется в работе, пока невелик. Может, лет через 10 они войдут прямо в какое-то активное использование в дефектоскопии, но пока еще нет.


На сегодня это достаточно очень новая отрасль, там есть всего один производитель в Новой Зеландии, который их разработал. Изначально это все физика высоких энергий, оттуда пошло. Сегодня в России им занимаются несколько вузов, в том числе Объединенный институт ядерных исследований в Дубне. Пока прямо про эмпирическое применение, то есть где и какие задачи люди решают, сказать тяжело. Они пока с этим играются, интересуются. Первое применение на лабораторных животных, то есть можно определить различные, скажем так, химические фармпрепараты, которые им вводят, и как они в печени отлагаются, во внутренних органах. В дефектоскопии что-то сказать прямо все тяжело.


Если затрагивать тему рентген-контроля произведений искусства, то там достаточно все просто. Людям нужна просто замена пленки на детектор максимально экономичная. И в этом контексте они выбирают плоскопанельный детектор на этой матрице просто из-за размера, потому что картины бывают очень гигантских размеров. Достаточно интересная тема.Но там понятия класса качества, контроля вообще не возникает. Люди на глаз целиком оценивают, им важно удобство и размер области. Они даже не задумываются про размер пикселя на самом деле.


Практика работы по ГОСТ ISO 1736-2-2017

Надеюсь, что вы успели ознакомиться со свежим ГОСТом, который детально описывает особенности работы с плоскопанельными цифровами детекторами. На что стоит обратить внимание на толщину материалов, которые вы контролируете, и на глаз оценить качество по ГОСТу. Используя таблицы ГОСТа, вы можете четко сопоставить, какого типа для вашего объекта контроля должен использоваться детектор. Прямое сопоставление — размер пикселя, класс чувствительности, сигнал/шум, то есть в этом соотношении ГОСТ сделал достаточно большую работу. По крайней мере сейчас можно уже с цифрами на руках обсуждать применимость того или иного оборудования в дефектоскопии.

Срок службы

По сроку службы, как я говорил, любой производитель делает свою нормировку. То есть он рассчитывает срок службы на основе допустимого диапазона применяемых напряжений, и ему известно о внутренних особенностях конструкции. Почти у всех детекторов срок службы считаются 10 лет и выше. Но как говорится, практика, намного проще уронить и разбить, чисто механически повредить, чем рентген.


Я бы сказал, что, начиная с 300 кВ, если вы используете такие источники, надо уточнить у производителей или продавца, какой должен быть ресурс, на каких режимах я могу работать. При переходе с пленки на цифровые панели, помимо времени съемки, которое существенно в разы уменьшается, то, что мы видели, можно немножко понизить напряжение. Даже, по-моему, в ГОСТе 1736 это указано, по-моему. Например, можно со 220-го аппарата уйти на 150-й при тех же самых толщинах и также достаточно быстро проводить экспозицию. Если у вас уже есть аппарат, это неактуально, но, если нужно задумываться о покупке, или у вас рентгенкамера на 150 рассчитана, то можете ожидать, что получите лучше показатели по толщинам материалов, например, чем то, что вы могли делать на пленку.

Работа с импульсными источниками

У нас исторически достаточно много импульсных аппаратов, они все, в принципе, неплохие. Но в чем есть проблема — они разрабатывались в то время, когда о современной электронике никто особо и не думал. У них очень большой уровень электромагнитных помех. Из-за этого любой кабельный детектор ловит наводки на кабель, и там возникает много проблем с получением изображения. Например, я могу получить изображение на “АРИНУ” (рентген-аппарат), но неподготовленному дефектоскописту я бы этого не рекомендовал, особенно с использованием проводного детектора. Это можно, но это тяжело, потому что с этими помехами надо специфическим образом бороться.


Если модель детектора беспроводная, в этом отношении с ним проще. Потому что помехи на кабель не наводятся и снимок приходит без проблем. Поэтому, к сожалению, сегодня именно для старых импульсных аппаратов больше подходит беспроводные панели. Но наука не стоит на месте, сейчас появляются новые классы импульсных аппаратов — разработок уже с учетом электромагнитных помех. У них мы, например, без проблем вставляли на кабели сборки. Но насколько я знаю, эти аппараты еще не вышли на массовый рынок именно в России, но они уже есть. Основная проблема — именно помехи.


Максимальное фокусное расстояние

С максимальным мы работали 1,5 метра фокусным расстоянием. То есть я все-таки бы сказал, что фокусное расстояние — это функция источника. То есть детектору без разницы, с каким работать аппаратом. Перед началом работы детектор калибруется. Это так называемая калибровка по усилению. Эти вещи, связанные с геометрией, с расположением рентгенаппарата, они нейтрализуются. То есть мы работали и с расстоянием 1,5 метра, и с расстоянием 10 сантиметров между рентген-аппаратом и детектором. Мы активно работаем с микрофокусными аппаратами из-за особенностей нашего бизнеса, но и с классическими тоже, без проблем, разве что с импульсными не работаем.

Источник питания

Напрямую связан с типом подключения, если у нас есть кабель, то мы просто питание, 24 вольта, подаем по кабелю, вопросов нет, но обычно в качестве проводного интерфейса просто Ethernet патч-корд используется. Для беспроводных — там, естественно, встроенный аккумулятор и есть зарядное устройство для них. Так как вариантов беспроводных детекторов на рынке много, и они есть у нас, но еще в серию не пошли, там, как производитель решит, такие там будут АКБ, у кого-то съемная, у кого-то несъемная. Тут море вариантов.


Расчеты (примеры из практики) экономического эффекта при отказе от пленочных технологий в пользу цифровой радиографии

Из того, что мы знаем от партнеров, кто этим занимались, экономика в этом есть с точки зрения стоимости контроля стыка, но с точки зрения времени работы или удобства при рулонной пленке и автоматизированной системе поворота детектора разница не столь большая. Если не экономить на расходниках, что мешает по-прежнему использовать рулонную пленку при контроле трубопровода. Время контроля суммарное будет примерно такое же. Потому что детектор нужно объехать, остановиться в каждый точке, сделать снимки-снимки-снимки, в зависимости от диаметра трубы, это может много времени достигать, то есть часа и более.


При контроле именно с лицевой стороны соединений больших диаметров я бы сказал есть определенная дискуссия. Что вам важно: время, стоимость контроля или цифровой формат? Тут каждый для себя должен ответить на этот вопрос. Мы всего лишь одни из производителей комплектующих для таких систем. Мы не можем навязать какое-либо решение или даже его рекомендовать. Каждый в итоге выбирает сам.


Тоже вопрос, наверное, касается рентабельности применения плоскопанельных детекторов. Мы считаем в основном из графиков по пленке, то есть все это легко считывается, какое количество лет это будет окупаться. При нормальном варианте 20-30 снимков в неделю за пару лет окупится. Дальше зависит от того, какая бы панель, потому что есть поменьше и подешевле, а есть побольше и подороже. Если идет производство, где важна скорость, то там панель очень быстро окупается, потому что можно скорость контроля в разы увеличить, если еще автоматизацию добавить, например, автоподачу образца, подводы/выводы детектора из рентгеновского пучка, то там, все что угодно можно получить, именно с точки зрения производительности, контроля. То есть там на порядки можно поднять производительность.


В целом, это хорошая новость для любого дефектоскописта, так как это полупроводниковое производство, то с каждым годом дешевеет. Еще совсем недавно плоскопанельный детектор был безумно дорогой, и его мог позволить себе только завод, а сейчас некоторые модели стоят дешевле, чем камеры фосфорных пластин. Так как есть конкуренция, есть производители, есть отечественные производители, стоимость комплектующих падает, ГОСТы появились. Это просто вопрос времени. Стоимость будет понемногу падать из года в год, пока до лимита не дойдет, а стоимость расходников, наверное, будет возрастать, потому что они будут постепенно выводиться. Поэтому сейчас экономика именно с точки зрения крупного серийного большого производства — она за плоскопанельный детектор.

Есть момент, связанный именно с контролем кольцевых сварных соединений. Не всегда это удобно делать на плоскую панель. Если у вас большой диаметр и автоматика, то это один разговор. Если у вас маленький диаметр, то там нужно смотреть. Без автоматизации это очень неудобно.


Если вы планируете купить прибор, учтите его следующие характеристики: вес, размеры активной области и матрицы изображения, предельное пространственное разрешение, градационную разрешающую способность и фактор оптической восприимчивости поверхности.

Где найти методы контроля в Москве

Компания ЕЦНК известна поставками профессионального оборудования для осуществления неразрушающего контроля качества изделий, выпускаемых на производстве. В нашем интернет-магазине вы можете найти методы контроля по самым доcтупным ценам в Москве. Посмотреть описания устройств можно в карточках товаров.

Наш интернет-магазин предлагает различные способы доставки: доставка до терминала “Деловых линий” в вашем городе, самовывоз, курьером. Наш адрес: ул. Вавилова, 79.

Чтобы сделать заказ в Москве:

  • позвоните по телефону +7 (499) 703-39-69;
  • напишите в WhatsApp на номер +7 987 295-40-71;
  • отправьте письмо на электронную почту ecnk@ecnk.ru.

Кроме того, вы можете заказать бесплатную консультацию менеджера. Заполните форму обратной связи, укажите ФИО, номер телефона и e-mail.