Ứng dụng chụp ảnh bức xạ kỹ thuật số kiểm tra ăn mòn đường ống dầu khí

Ứng dụng chụp ảnh bức xạ kỹ thuật số kiểm tra ăn mòn đường ống dầu khí Ứng dụng chụp ảnh bức xạ kỹ thuật số kiểm tra ăn mòn đường ống dầu khí Ứng dụng chụp ảnh bức xạ kỹ thuật số kiểm tra ăn mòn đường ống dầu khí Ứng dụng chụp ảnh bức xạ kỹ thuật số kiểm tra ăn mòn đường ống dầu khí Ứng dụng chụp ảnh bức xạ kỹ thuật số kiểm tra ăn mòn đường ống dầu khí Ứng dụng chụp ảnh bức xạ kỹ thuật số kiểm tra ăn mòn đường ống dầu khí Ứng dụng chụp ảnh bức xạ kỹ thuật số kiểm tra ăn mòn đường ống dầu khí Ứng dụng chụp ảnh bức xạ kỹ thuật số kiểm tra ăn mòn đường ống dầu khí Ứng dụng chụp ảnh bức xạ kỹ thuật số kiểm tra ăn mòn đường ống dầu khí Ứng dụng chụp ảnh bức xạ kỹ thuật số kiểm tra ăn mòn đường ống dầu khí Ứng dụng chụp ảnh bức xạ kỹ thuật số kiểm tra ăn mòn đường ống dầu khí Ứng dụng chụp ảnh bức xạ kỹ thuật số kiểm tra ăn mòn đường ống dầu khí Ứng dụng chụp ảnh bức xạ kỹ thuật số kiểm tra ăn mòn đường ống dầu khí Ứng dụng chụp ảnh bức xạ kỹ thuật số kiểm tra ăn mòn đường ống dầu khí Ứng dụng chụp ảnh bức xạ kỹ thuật số kiểm tra ăn mòn đường ống dầu khí Ứng dụng chụp ảnh bức xạ kỹ thuật số kiểm tra ăn mòn đường ống dầu khí Ứng dụng chụp ảnh bức xạ kỹ thuật số kiểm tra ăn mòn đường ống dầu khí Ứng dụng chụp ảnh bức xạ kỹ thuật số kiểm tra ăn mòn đường ống dầu khí Ứng dụng chụp ảnh bức xạ kỹ thuật số kiểm tra ăn mòn đường ống dầu khí

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA VẬT LÝ - VẬT LÝ KỸ THUẬT

BỘ MÔN VẬT LÝ HẠT NHÂN - -

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Đề tài:

ỨNG DỤNG CHỤP ẢNH BỨC XẠ KỸ THUẬT SỐ KIỂM TRA ĂN MÒN ĐƯỜNG ỐNG DẦU KHÍ

SVTH : Trần Bảo Quốc CBHD : TS Trần Duy Tập ThS Nguyễn Lê Sơn CBPB : ThS Huỳnh Thanh Nhẫn

-

TP HỒ CHÍ MINH – 2014

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá trình học tập và hoàn thành khóa luận này, em đã nhận được sự hướng dẫn, giúp đỡ quý báu của quý thầy cô, các anh chị và các bạn Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc em xin được bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới:

Bộ môn vật lý hạt nhân – Khoa vật lý - Vật lý kỹ thuật trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên và Chi nhánh trung tâm đánh giá không phá hủy NDE tại thành phố Hồ Chí Minh đã tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp đỡ em trong quá trình học tập và hoàn thành khóa luận

Thầy Trần Duy Tập đã hết lòng hướng dẫn, giúp đỡ, động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành khóa luận tốt nghiệp

Thầy Nguyễn Lê Sơn đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình hoàn thành khóa luận

Anh Nguyễn Văn Thái Bình, chị Phạm Lan Anh cùng các anh chị khác ở trung tâm NDE và Bộ môn vật lý hạt nhân đã động viện giúp đỡ và chỉ bảo cho em rất nhiều để em có thể hoàn thành được khóa luận này

Em xin chân thành cảm ơn thầy Huỳnh Thanh Nhẫn cùng thầy cô trong hội đồng đã cho em những đóng góp quý báu để hoàn chỉnh khóa luận

Em xin chân thành cảm ơn bố mẹ anh chị em và các bạn luôn ở bên cạnh động viên và giúp đỡ em học tập, làm việc và hoàn thành khóa luận

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT iii

DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ HÌNH VẼ iv

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2

1.1 Tổng quan về chụp ảnh bức xạ điện toán (CR) và số hóa phim 2

1.1.1 Tổng quan về kiểm tra ăn mòn đường ống dầu khí 2

1.1.2 Cơ sở lý thuyết của chụp ảnh bức xạ điện toán (CR) và số hóa phim 3

1.1.2.1 Một số khái niệm cơ bản 3

1.1.2.2 Nguyên lý chụp ảnh bức xạ CR và số hóa phim 5

1.1.2.3 Các thông số chất lượng của ảnh bức xạ kỹ thuật số 9

1.1.2.4 Hệ thống thiết bị chụp ảnh bức xạ điện toán (CR) và số hóa phim 12

1.2 Kỹ thuật chụp ảnh bức xạ kiểm tra ăn mòn đường ống dầu khí 22

1.2.1 Kỹ thuật chụp ảnh bức xạ tiếp tuyến 22

1.2.2 Kỹ thuật đo mức xám 25

CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM 27

2.1 Mẫu vật thực nghiệm, thiết bị và phần mềm phân tích ảnh 27

2.1.1 Mẫu ống chuẩn và mẫu ống thực tế 27

2.1.2 Thiết bị được sử dụng 28

2.1.2.1 Máy phát tia X 28

2.1.2.2 Phim đặt trong cassett 30

2.1.2.3 Máy scan phim 30

2.1.3 Phần mềm phân tích ảnh ISEE 30

2.1.3.1 Chọn vùng quan tâm trên ảnh 30

2.1.3.2 Đo khoảng cách 31

2.1.3.3 Thống kê các giá trị mức xám ở vùng quan tâm 33

2.1.3.4 Quản lý các vùng quan tâm bằng ROI list 33

2.2 Thực nghiệm 34

2.2.1 Thực nghiệm kỹ thuật chụp ảnh bức xạ tiếp tuyến 34

2.2.2 Thực nghiệm kỹ thuật đo mức xám 35

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ, ĐÁNH GIÁ VÀ THẢO LUẬN 36

3.1 Kết quả và đánh giá 36

3.1.1 Kết quả kỹ thuật chụp ảnh bức xạ tiếp tuyến 36

3.1.2 Kết quả kỹ thuật đo mức xám 38

3.2 Thảo luận và kiến nghị 42

3.2.1 Thảo luận kết quả 42

3.2.2 Kiến nghị về kỹ thuật chụp 43

3.2.3 Những ưu thế nổi bật cùng hạn chế của chụp ảnh bức xạ CR và số hóa phim truyền thống 45

KẾT LUẬN 48

KIẾN NGHỊ 49

TÀI LIỆU THAM KHẢO 50

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

NDT Non-Destructive-Testing Kiểm tra không phá hủy

DR Digital Radiography Chụp ảnh bức xạ trực tiếp

PSP Photostimulate phosphor Chất kích thích phát quang

BSR Basic Spatial Resolution Độ phân giải không gian

SNR Signal Noise Resolution Tỉ lệ tín hiệu trên nhiễu

PSL Photostimulated Luminescence Ánh sáng kích thích phát quang

IQI Image Quality Indicators Chỉ thị chất lượng ảnh

ADC Analog to Digital Converter Chuyển đổi tín hiệu tương tự thành tín

hiệu số

DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ HÌNH VẼ DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Chương 1

Hình 1.1 Dùng phương pháp chụp ảnh phóng xạ kiểm tra một đường ống 2

Hình 1.2 Mô tả định lý tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách 5

Hình 1.3 Sơ đồ nguyên lý chụp ảnh bức xạ CR và số hóa phim truyền thống 6

Hình 1.4 Cassette đựng phim hoặc tấm IP 6

Hình 1.5 a) Chùm bức xạ vuông góc, b) Chùm bức xạ xiên góc, c) Màn thu ảnh nghiêng trong quá trình tạo bóng 7

Hình 1.6 Quá trình tạo bóng của một khuyết tật 8

Hình 1.7 Mô tả sự khác biệt chất lượng ảnh tương ứng với số bit khác nhau [4] 11

Hình 1.8 Chất lượng ảnh tương ứng với số lượng và kích thước pixel khác nhau [4]11 Hình 1.9 Cấu tạo tấm IP 13

Hình 1.10 Sơ đồ quá trình hấp thụ tia X và kích thích tạp chất 14

Hình 1.11 Quá trình kích thích và phát xạ trong tấm IP 15

Hình 1.12 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy quét CR 16

Hình 1.13 Tương tác của chùm tia laser với tấm IP 17

Hình 1.14 Mô tả nguyên lý số hóa phim 19

Hình 1.15 Hệ thống số hóa theo từng điểm 20

Hình 1.16 Tương tác của tia laser trên phim 20

Hình 1.17 Mối quan hệ giữa mức xám – độ đen 21

Hình 1.18 Bố trí hình học chụp ảnh bức xạ tiếp tuyến 23

Hình 1.19 Mức xám trên ảnh 24

Hình 1.20 Giới hạn áp dụng của chụp ảnh bức xạ tiếp tuyến [6] 25

Hình 1.21 Kỹ thuật chụp hai thành một ảnh 26

Hình 1.22 Kỹ thuật chụp hai thành hai ảnh 26

Chương 2

Hình 2.1 Mẫu ống chuẩn có lỗ với đáy bằng và chiều sâu lỗ giảm dần 27

Hình 2.2 Mẫu bậc ống 28

Hình 2.3 Mẫu thực tế 28

Hình 2.4 Ảnh chụp mẫu ống thực tế có lỗ khoan 28

Hình 2.5 Máy phát tia X 29

Hình 2.6 Biểu đồ liều chiếu (SFD = 700 mm) [12] 29

Hình 2.7 Liên hệ giữa cường độ dòng điện, điện thế và công suất điện của phát tia X 30

Hình 2.8 Máy quét LS85 [8] 30

Hình 2.9 Chọn vùng quan tâm 31

Hình 2.10 Đo khoảng cách bằng cách chọn 31

Hình 2.11 Vẽ profiler tại khu vực đã biết rõ khoảng cách thực tế của mẫu 32

Hình 2.12 Nhập giá trị khoảng cách đã biết vào ô trống ở cửa sổ Pixel Size Calibrator 32

Hình 2.13 Đo khoảng cách tại hai điểm bất kỳ 33

Hình 2.14 Cửa số đo statistics in window 33

Hình 2.15 Tạo và quản lý nhiều vùng quan tâm bằng ROI list 34

Hình 2.16 Kỹ thuật chụp ảnh tiếp tuyến 35

Hình 2.17 Kỹ thuật đo mức xám 35

Chương 3 Hình 3.1 Đo bề dày thành Wf bằng phần mềm 36

Hình 3.2 Đo bề dày thành trên ảnh chụp mẫu ống thực tế 37

Hình 3.3 Đo bề dày thành trên ảnh chụp mẫu ống thực tế 38

Hình 3.4 Ảnh thu được của mẫu chuẩn với các lỗ khoan đáy bằng 38

Hình 3.5 Đo mức xám tại vị trí các lỗ khoan 39

Hình 3.6 Đo mức xám tại vị trí các lỗ khoan 39

Hình 3.7 Đường chuẩn độ dày - mức xám 40

Hình 3.8 Đo mức xám tại các lỗ khoan trên ảnh mẫu ống thực tế 41

Hình 3.9 Biểu đồ liều chiếu - độ đen đạt được của phim và tấm IP [4] 46 Hình 3.10 So sánh ảnh chụp trên phim và tấm IP của cùng một mẫu bậc [4] 46 Hình 3.11 Biểu đồ liều chiếu của tấm IP áp dụng cho vật liệu sắt (SFD = 1000 mm) [7] 47

LỜI MỞ ĐẦU

Công nghiệp dầu khí có ý nghĩa quan trọng đối với nền kinh tế thế giới nói chung

và nền kinh tế Việt Nam nói riêng, góp phần rất lớn vào việc giải quyết nhu cầu về năng lượng của các hoạt động sản xuất kinh tế và sinh hoạt đời sống của con người Công nghiệp dầu khí bao gồm một số hoạt động khác nhau trong đó có hoạt động vận chuyển bằng hệ thống các đường ống dẫn Những sự cố rò rỉ trong hoạt động vận chuyển đã gây

ra hậu quả nghiêm trọng như ô nhiễm môi trường, phá vỡ hệ sinh thái, lượng dầu khí bị thất thoát gây tổn thất lớn về kinh tế và một tác hại rất lớn của việc rò rỉ dầu khí là cháy

nổ, có thể gây nguy hiểm cho tính mạng con người, thiệt hại về tài sản và các hoạt động đời sống, sản xuất kinh tế Do vậy, kiểm tra nhằm phát hiện và đánh giá mức độ ăn mòn để tránh rò rỉ đường ống dầu khí là một việc làm rất quan trọng đối với hoạt động vận chuyển trong ngành công nghiệp dầu khí

Khóa luận tốt nghiệp này sẽ trình bày việc kiểm tra bề dày nhằm đánh giá ăn mòn đường ống dầu khí bằng hai phương pháp chụp ảnh bức xạ kỹ thuật số là phương pháp chụp ảnh bức xạ điện toán (CR) và số hóa phim truyền thống, sử dụng kỹ thuật chụp ảnh bức xạ tiếp tuyến và kỹ thuật đo mức xám kết hợp phần mềm phân tích ảnh ISEE Khóa luận này gồm có 3 chương:

Chương 1: Cơ sở lý thuyết

Chương 2: Thực nghiệm

Chương 3: Kết quả, đánh giá và thảo luận

CHƯƠNG 1

CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Tổng quan về chụp ảnh bức xạ điện toán (CR) và số hóa phim

1.1.1 Tổng quan về kiểm tra ăn mòn đường ống dầu khí

Để tìm hiểu về phương pháp chụp ảnh bức xạ điện toán (CR) và số hóa phim trong kiểm tra ăn mòn đường ống dầu khí, đầu tiên sẽ đề cập tới khái niệm kiểm tra không phá hủy (NDT), là tên gọi chung cho các phương pháp có thể dùng để kiểm tra chất lượng của một đối tượng mà không làm ảnh hưởng tới khả năng làm việc sau này của chúng Đây là một giải pháp có tính kinh tế cao, giúp phát hiện các khuyết tật trong cấu trúc của đối tượng được kiểm tra

Có nhiều công nghệ kiểm tra không phá hủy như chụp ảnh bức xạ, siêu âm, kiểm tra bột từ, kiểm tra dòng điện xoáy với những ưu điểm và hạn chế riêng thích ứng với từng đối tượng được kiểm tra khác nhau Để kiểm tra ăn mòn đường ống dầu khí thì có phương pháp siêu âm (UT) và chụp ảnh bức xạ (RT) (hình 1.1) được sử dụng

Hình 1.1 Dùng phương pháp chụp ảnh bức xạ kiểm tra một đường ống

Trong đó, phương pháp chụp ảnh bức xạ có ưu thế hơn so với các phương pháp siêu âm trong việc kiểm tra đường ống dầu khí bởi một số đặc điểm sau:

- Có thể kiểm tra mà không cần phải tháo lớp bảo ôn của đường ống dầu khí (lớp bảo ôn là lớp cách nhiệt)

- Có thể áp dụng cho tất cả các loại vật liệu bảo ôn

- Kết quả trực quan và lưu trữ được lâu

Quá trình phát triển của phương pháp chụp ảnh bức xạ đã hình thành phương pháp mới là chụp ảnh bức xạ kỹ thuật số không dùng phim và số hóa phim truyền thống bên cạnh kỹ thuật chụp ảnh bức xạ dùng phim truyền thống Chụp ảnh kỹ thuật số không dùng phim và số hóa phim truyền thống với các đặc điểm như giải đoán ảnh chụp bức xạ kỹ thuật số trên phần mềm chuyên dụng cho kết quả có độ chính xác cao hơn, dễ dàng nhận biết các khuyết tật ăn mòn có kích thước nhỏ, khả năng thay đổi độ tương phản, sáng - tối, tăng giảm kích thước vùng quan tâm… là những ưu thế nổi bật của chụp ảnh bức xạ kỹ thuật số Chụp ảnh bức xạ kỹ thuật số không dùng phim phát triển theo hai hướng chính là chụp ảnh bức xạ điện toán (CR) và chụp ảnh bức xạ trực tiếp (DR)

Để kiểm tra độ dày thành ống nhằm đánh giá ăn mòn, khóa luận này sẽ giới thiệu phương pháp chụp ảnh bức xạ CR và số hóa phim truyền thống sử dụng kỹ thuật chụp ảnh bức xạ tiếp tuyến và kỹ thuật đo mức xám của ảnh, kết hợp với sử dụng phần mềm đọc ảnh chuyên dụng ISEE Công nghệ chụp ảnh bức xạ CR và số hóa phim truyền thống

áp dụng hai kỹ thuật trên cho kết quả có sai khác bề dày thật chỉ khoảng 9%

1.1.2 Cơ sở lý thuyết của chụp ảnh bức xạ điện toán (CR) và số hóa phim 1.1.2.1 Một số khái niệm cơ bản

a Tia X, tia gamma và tương tác của tia X, tia gamma với vật chất

Tia X được tạo ra từ ống phát tia X với cường độ và năng lượng chùm tia X được điều chỉnh dựa trên các thiết lập cường độ và hiệu điện thế trên ống phát Điện áp khác nhau được thiết lập cho các ống phát tia X để đáp ứng nhu cầu khác nhau của công việc chụp ảnh bức xạ Điện áp cao sẽ giảm bước sóng của tia X phát ra và tăng khả năng thâm nhập của chúng (tức năng lượng tăng) Điện áp của ống phát tia X càng cao, được sử dụng để xâm nhập vào các vật liệu càng dày và càng nặng hơn Thiết lập cường độ dòng điện lớn sẽ cho cường độ chùm tia X lớn

Ngược lại với ống phát tia X - phát ra một dải rộng các bước sóng liên tục - nguồn tia gamma phát ra một hoặc một vài bước sóng rời rạc Một tia gamma có năng lượng 0,5 MeV là tương đương với bức xạ tia X có bước sóng với độ thâm nhập sâu nhất phát

ra bởi ống phát hoạt động ở điện áp 500 kV Phần lớn bức xạ phát ra như vậy bởi ống phát tia X có khả năng xâm nhập ít hơn nhiều (mềm hơn rất nhiều) so với tia gamma Do đó, bức xạ từ Cobalt-60, ví dụ với năng lượng 1,17 MeV và 1,33 MeV sẽ có khả năng xâm nhập tương đương với các bức xạ từ ống phát tia X 2 triệu volt Với khả năng thâm nhập tương đối lớn như vậy, nó có thể được sử dụng trong trong chụp ảnh bức xạ phần thép dày khoảng 23 cm, hoặc tương đương Những nguồn gamma thường sử dụng trong chụp ảnh bức xạ là Co60, Cs137, Ir192

Tia X và gamma có cùng bản chất là sóng điện từ, đó là những photon có mang năng lượng Sự tương tác của tia X và gamma đối với vật chất có tính chất chung nên để đơn giản chỉ xét tới tương tác của tia gamma với vật chất Có ba dạng tương tác cơ bản của tia gamma với nguyên tử là hiệu ứng quang điện, tán xạ Compton và hiệu ứng tạo cặp [1] Những tương tác này được nhắc tới nhiều trong các khóa luận khác nên sẽ không được trình bày trong khóa luận này

b Sự suy giảm cường độ chùm bức xạ khi đi qua vật chất

Chùm bức xạ gamma bị suy giảm về cường độ chùm tia khi đi qua bề dày vật chất

do lượng tử gamma bị mất tất cả năng lượng của mình (hiệu ứng quang điện, tạo cặp) hoặc mất phần lớn năng lượng do tán xạ (tán xạ Compton) Ta xét một chùm gamma song song với số lượng tử gamma là I0 Số lượng tử gamma (cường độ chùm gamma) khi đi qua một lớp mỏng vật liệu độ dày x là:

I = I0e−μx (1.1)

trong đó μ (cm-1) là hệ số suy giảm tuyến tính và μ = μ(Eγ, ρ) tức μ phụ thuộc vào năng lượng gamma và mật độ vật chất của môi trường

c Định lý tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách

Định lý tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách được mô tả ở hình 1.2 và biểu diễn

bằng công thức toán học sau:

1.1.2.2 Nguyên lý chụp ảnh bức xạ CR và số hóa phim

Bức xạ tia X hoặc gamma phát ra từ nguồn khi đi qua đối tượng sẽ bị suy giảm cường độ và đi tới tấm IP hoặc phim được đặt sau đối tượng Bức xạ này gây ra những thay đổi khác nhau về mặt quang học của tấm IP hoặc phim do sự khác nhau của cường

độ bức xạ Khi đó, một hình bóng của mẫu vật được ghi nhận trên tấm IP hoặc phim, còn gọi là ảnh ẩn Sau đó, đối với chụp ảnh bức xạ CR thì tấm IP được đưa qua một hệ thống đọc và số hóa tín hiệu, từ đó hiển thị ảnh số lên màn ảnh máy tính Đối với số hóa phim, tấm phim được tráng rửa để hiện ảnh sau đó được đưa vào máy quét để hiển thị ảnh lên màn hình máy tính Những hình ảnh số này được sử dụng phần mềm chuyên dụng để hiệu chỉnh để cho ra hình ảnh rõ nét Hình 1.3 mô tả nguyên lý CR và số hóa phim

Hình 1.3 Sơ đồ nguyên lý chụp ảnh bức xạ CR và số hóa phim truyền thống

Khi bức xạ tới màn thu ảnh IP, chỉ có khoảng 1% lượng bức xạ tạo ảnh, còn 99% lượng bức xạ sẽ xuyên qua màn thu ảnh mà không dùng để làm gì cả Để tránh sự phí phạm này, màn thu ảnh được đặt giữa hai màn tăng cường Màn tăng cường đặt giữa màn thu ảnh và đối tượng được chụp có chức năng phát ra các chùm electron (màn tăng cường bằng chì) hoặc phát huỳnh quang (màn tăng cường huỳnh quang), sẽ tạo ra một quá trình chụp ảnh phụ trên màn thu ảnh Phía sau màn thu ảnh đặt thêm một màn chì để hấp thụ tán xạ ngược Màn tăng cường được đặt bên trong cassett (hình 1.4)

Hình 1.4 Cassette đựng phim hoặc tấm IP

Một lớp mỏng kim loại đồng, chì hoặc thép, đặt giữa nguồn bức xạ và đối tượng được chụp dùng làm tấm lọc Tấm lọc có chức năng hấp thụ các bức xạ mềm, là những bức xạ có khả năng thâm nhập vào vật liệu thấp, tức bức xạ có năng lượng thấp, để lại các bức xạ cứng Khả năng lọc của tấm lọc phụ thuộc vào vật liệu và độ dày tấm lọc Ngoài ra, ở giữa đối tượng được chụp và màn thu ảnh còn có một lớp kim loại mỏng để

lọc bức xạ tán xạ từ bên trong của đối tượng, giúp tăng độ tương phản của ảnh chụp Các

độ dày phổ biến của tấm lọc: Tấm chì dày 0,1- 0,25 mm đối với điện thế 300 kV của ống phát tia X, tấm chì dày 0,25-1,0 mm đối với điện thế 400 kV của ống phát tia X

Chuẩn trực còn được gọi là Collimator, có chức năng chỉ cho chùm bức xạ cần thiết cho việc tạo ảnh tới với đối tượng được chụp và màn thu ảnh, hấp thụ bức xạ gây nguy hiểm cho người làm việc quanh khu vực chụp ảnh bức xạ

Hình dạng bên ngoài ảnh bóng của một khuyết tật chịu ảnh hưởng bởi: Hình dạng của khuyết tật, hướng của khuyết tật so với hướng truyền của chùm bức xạ và mặt phẳng của màn thu ảnh, kích thước của nguồn, khoảng cách từ nguồn đến khuyết tật và màn thu ảnh

a Hướng của khuyết tật so với hướng của chùm tia bức xạ

Nếu hướng của chùm tia bức xạ không vuông góc hoặc nếu mặt phẳng của khuyết tật không song song với mặt phẳng của màn thu ảnh thì ảnh bóng sẽ bị méo mó như mô tả trong hình 1.5

Hình 1.5 a) Chùm bức xạ vuông góc, b) Chùm bức xạ xiên góc, c) Màn thu ảnh

nghiêng trong quá trình tạo bóng

b Kích thước nguồn và khoảng cách từ nguồn tới tấm IP

Hình 1.6 trình bày chi tiết quá trình tạo bóng của một khuyết tật bằng một nguồn

kích thước xác định AB

Hình 1.6 Quá trình tạo bóng của một khuyết tật

Mọi điểm thuộc nguồn AB đều phát ra bức xạ Hình dáng ảnh bóng tạo bởi khuyết tật hiện trên màn thu ảnh là kết quả của sự chồng chập các ảnh bóng tạo bởi nhiều điểm nguồn phát bức xạ kế cận nhau dẫn đến ảnh bóng bị nhòe xung quanh các đường biên Ảnh bóng có thể được chia thành hai phần:

- Vùng bóng: là vùng không có tia bức xạ trực tiếp đi đến màn thu ảnh (các tia bức xạ đi tới bị khuyết tật hấp thụ hoàn toàn hoặc bị tán xạ làm mất một phần năng lượng trước khi tới tấm IP)

- Vùng nửa tối (bóng mờ): là ảnh vùng biên của khuyết tật do chỉ có một phần biên

và gần biên của khuyết tật bị chiếu bởi nhiều điểm nguồn Vùng này làm tăng

độ nhoè ảnh và là vùng gây khó khăn cho xác định kích thước khuyết tật

i Xác định khoảng cách từ nguồn tới màn thu ảnh và khuyết tật sao cho đảm bảo chất lượng ảnh chụp

Từ hình 1.6, xét các tam giác đồng dạng, ta có:

XY

AB = ZO

CZ−ZO (1.4) với XY là kích thước vùng nửa tối = P (mm), AB là kích thước nguồn (tiêu điểm phát chùm tia bức xạ) = F (mm), ZO là khoảng cách từ khuyết tật tới màn thu ảnh = OFD (mm), CZ là khoảng cách từ nguồn (tiêu điểm phát bức xạ) tới phim = SFD (mm) Viết (1.4) thành:

P

với vùng nửa tối là độ nhòe nên càng giảm P càng tốt Theo (1.5), để P giảm (tăng độ nét của ảnh bóng), ta cần: giảm kích thước nguồn (giảm F) càng nhỏ càng tốt, tăng khoảng cách

từ nguồn tới màn thu ảnh (tăng SFD), đặt màn thu ảnh càng sát vật càng tốt (giảm OFD)

Độ nét là thích hợp khi P = 0,25 mm đối với phép kiểm tra yêu cầu chặt chẽ Với kiểm tra bình thường thì P = 0,5 mm Với kích thước của nguồn là cố định, màn thu ảnh thường đặt ngay dưới mẫu vật do vậy OFD sẽ là bề dày mẫu vật Có thể tính được khoảng cách nhỏ nhất từ nguồn tới màn thu ảnh mà kích thước vùng nửa tối nằm trong giới hạn cho phép Từ (1.5) viết lại:

Nên SFDMin = d(F/0,25 +1) (mm) đối với kiểm tra yêu cầu chặt chẽ, và đối với kiểm tra thông thường thì SFDMin = d(F/0,5+1) (mm), với d là bề dày đối tượng (mm)

ii Xác định liều chiếu

Liều chiếu trong chụp ảnh bức xạ được định nghĩa là tích giữa cường độ nguồn bức xạ và thời gian chiếu lên màn thu ảnh [2]

Với tia X: liều chiếu (miliampere - giây) = cường độ dòng điện trong ống tia X (mA) × thời gian chiếu (giây)

Với tia gamma: liều chiếu (Curie - giờ) = cường độ nguồn (Ci) × thời gian chiếu (giờ) Xác định liều chiếu trong chụp ảnh bức xạ cho một đối tượng là rất cần thiết để đảm bảo chất lượng ảnh, tiết kiệm sức lao động, thời gian, tiết kiệm chi phí vật tư, đảm bảo an toàn cho người tiến hành chiếu chụp Những phương pháp xác định liều chiếu thường dùng là đối chứng với những số liệu trước đó, sử dụng biểu đồ chiếu chụp, dùng thước trượt và thiết bị tự động [2]

1.1.2.3 Các thông số chất lượng của ảnh bức xạ kỹ thuật số

Ảnh chụp bức xạ kỹ thuật số là sự thiết lập dữ liệu nhị phân của ảnh chụp bức xạ và lưu trữ trong máy tính Chất lượng ảnh chụp bức xạ và màn hình hiển thị ảnh được thể hiện qua các thông số sau:

 Mức xám của ảnh

Ảnh sẽ được chia thành các điểm dữ liệu gọi là điểm ảnh (pixel) Một điểm ảnh (pixel) có hai đặc trưng cơ bản là vị trí (x,y) của điểm ảnh và mức xám của nó

Định nghĩa mức xám của điểm ảnh: là cường độ sáng của điểm ảnh được gán bằng giá trị số tại điểm đó Đối với ảnh kỹ thuật số, mức xám càng lớn thì ảnh càng sáng Các thang giá trị mức xám thông thường: 16, 32, 64, 128, 256 (mức 256 là mức phổ biến

vì kỹ thuật máy tính dùng 1 byte (8bit) để biểu diễn mức xám: mức xám dùng 1 byte biểu diễn 28 = 256 mức, tức là từ 0 đến 255) Trên ảnh kỹ thuật số của CR, giá trị mức xám của một pixel thay đổi nhỏ nhất, tương ứng với cường độ bức xạ xuyên qua đối tượng được chụp yếu nhất, đến lớn nhất, tương ứng với cường độ xuyên qua mạnh nhất; còn đối với ảnh kỹ thuật số từ số hóa phim thì giá trị mức xám nhỏ nhất ứng với cường

độ bức xạ xuyên qua đối tượng được chụp mạnh nhất, lớn nhất ứng với cường độ xuyên qua yếu nhất

Ảnh đen trắng: là ảnh có hai màu đen, trắng (không chứa màu khác) với mức xám của các điểm ảnh có thể khác nhau

 Độ nhòe của ảnh

Độ nhòe ảnh gồm độ nhòe hình học và độ nhòe màn thu ảnh Độ nhòe hình học

do nguồn bức xạ có kích thước lớn và khoảng cách từ nguồn tới đối tượng chụp nhỏ Độ nhòe màn thu ảnh do kích thước hạt và sự phát ra electron thứ cấp trong nhũ tương phim đối với chụp ảnh bằng phim truyền thống, đối với màn thu ảnh là tấm IP phải chịu thêm ảnh hưởng của độ dày màn Độ nhòe của ảnh chụp bức xạ thường được xác định bằng một số mẫu chuẩn nhân tạo là cặp dây, dây hoặc là cặp lỗ khoan, lỗ khoan, được gọi chung là vật chỉ thị chất lượng ảnh (IQI) [3]

 Độ phân giải và độ phân giải không gian

Độ phân giải là một khái niệm gắn liền với ảnh kỹ thuật số nói chung và ảnh bức xạ kỹ thuật số nói riêng, dùng để xác định chất lượng hình ảnh Hai độ phân giải có vai trò quan trọng là: độ phân giải sâu (là số lượng mức xám dùng mô tả tín hiệu và bằng 2nvới n là số bit) và độ phân giải ngang (kích thước pixel) Đối với độ phân giải sâu, số

lượng mức xám dùng mô tả tín hiệu càng lớn thì chất lượng ảnh càng tốt Hình 1.7 thể hiện điều này

Hình 1.7 Mô tả sự khác biệt chất lượng ảnh tương ứng với số bit khác nhau [4]

Đối với độ phân giải ngang, yếu tố ảnh hưởng đầu tiên là kích thước pixel của màn thu ảnh và sau đó là của màn hình hiển thị ảnh Ảnh hưởng của kích thước pixel và số lượng pixel tới chất lượng ảnh được thể hiện dưới hình 1.8, kích thước pixel càng nhỏ

và số lượng pixel càng lớn thì ảnh càng chất lượng

Hình 1.8 Chất lượng ảnh tương ứng với số lượng và kích thước pixel khác nhau [4]

Độ phân giải không gian là một khái niệm dùng để chỉ khả năng phát hiện khuyết tật nhỏ nhất trên ảnh chụp bức xạ Ngoài kích thước và số lượng điểm ảnh ra còn có các yếu tố khác ảnh hưởng tới độ phân giải không gian gồm: đường kính hữu dụng của tiêu điểm laser và sự lan rộng của tín hiệu Photostimulated Luminescence (PSL) trong tấm

IP hay sự lan rộng của tia laser trong phim truyền thống, đặc biệt ở chỗ sâu trong màn thu ảnh (phim hoặc tấm IP)

 Tỉ số tín hiệu trên nhiễu

Tỉ số tín hiệu trên nhiễu là một đại lượng được sử dụng để so sánh biên độ của tín hiệu mong muốn đối với biên độ nền của nhiễu (tín hiệu không mong muốn) Khả năng phát hiện tín hiệu mong muốn phụ thuộc vào tỉ số tín hiệu trên nhiễu Hiện nay có nhiều

tiêu chuẩn chất lượng khác nhau được sử dụng để xác định chất lượng ảnh chụp Theo tiêu chuẩn châu Âu, tỉ số tín hiệu trên nhiễu tối thiểu phải đạt là 70

 Độ tương phản ảnh

Độ tương phản ảnh của ảnh chụp bức xạ được định nghĩa là sự khác biệt về mức xám giữa hai vùng kế cận nhau trên một ảnh chụp bức xạ Độ tương phản ảnh được tạo nên từ độ tương phản của đối tượng được chụp và độ tương phản của màn thu ảnh Độ tương phản của đối tượng được chụp chịu ảnh hưởng của việc lựa chọn năng lượng bức xạ để chụp: đối tượng có bề dày từ 10 đến 40 mm thì dùng bức xạ tia X, bề dày trên 40

mm thì dùng bức xạ từ các nguồn gamma như Co60 (50 tới 150 mm), Cs137 (20 tới 100 mm) và Ir192 (10 tới 70 mm) Độ tương phản của màn thu ảnh chịu ảnh hưởng của kích thước hạt tạo nên màn thu ảnh, hạt càng nhỏ thì độ tương phản càng cao

 Độ tương phản màn hình

Là thông số cho biết khả năng thể hiện sự khác biệt giữa hai gam màu trắng và đen (hay sáng và tối) của màn hình Thông số này thường được biểu diễn theo tỷ số xxxx:1 (ví dụ 1000:1) Để đọc ảnh số thì màn hình phải có độ tương phản ≥ 100:1

1.1.2.4 Hệ thống thiết bị chụp ảnh bức xạ điện toán (CR) và số hóa phim

Hệ thống chụp ảnh bức xạ CR và hệ thống số hóa phim có đặc điểm chung là đều dùng máy quét nhưng mỗi hệ thống sẽ có máy quét riêng với nguyên lý hoạt động khác nhau và đều dùng máy tính với phần mềm phân tích ảnh chuyên dụng và cường độ bức xạ tới đầu thu (PMT) càng nhiều thì giá trị mức xám càng lớn

A Hệ thống chụp ảnh bức xạ CR

Một hệ thống thiết bị tạo ảnh CR bao gồm: tấm Imaging Plate (IP), máy quét CR, máy tính dùng để hiển thị hình ảnh

a Tấm Imaging Plate (IP)

Tấm Imaging Plate (IP) được đặt trong cassette tương tự như cassette chứa phim truyền thống Cấu tạo IP gồm một lớp chống trầy xước dày 3 µm, lớp Photostimulate phosphor (PSP) dày 230 µm, lớp phản xạ để phản xạ tín hiệu Photostimulated Luminescence (PSL) và hấp thụ ánh sáng laser, lớp nâng đỡ (lớp nền) dày 340 µm, một

lớp bảo vệ chống xước dày 30 µm (độ dày mỗi lớp sẽ khác nhau với từng hãng sản xuất khác nhau, số liệu trên là của hãng Fuji) PSP là một loại chất lân quang đặc biệt có dạng hạt mịn Thành phần của chất PSP này thường gồm 85% BaFBr (hoặc là SrS) và 15%

BaFI, pha với một lượng nhỏ nguyên tố Europium (Eu2+) tạo thành tâm phát quang

(thành phần các nguyên tố có thể khác với các hãng sản xuất khác nhau) Các tinh thể BaFBr và BaFI tạo nên các hạt mịn với kích thước hạt mịn trung bình từ 2 tới 15 µm Hình 1.9 mô tả cấu tạo tấm IP

Hình 1.9 Cấu tạo tấm IP

Các quá trình xảy ra trong tấm IP để tạo ảnh được mô tả như sau:

 Quá trình hấp thụ tia X và kích thích tạp chất

Quá trình này xảy ra trong thời gian tấm IP được chiếu xạ Khi tia X bị hấp thụ bởi hợp chất PSP, năng lượng của tia X kích thích electron của ion Eu2+ bứt ra (nhưng chưa đủ để kích thích electron của bán dẫn thuần BaFBr), hình thành cặp electron/lỗ trống trong tinh thể PSP, tức đưa Eu2+ tới trạng thái kích thích là Eu3+ Số cặp electron/lỗ trống tạo ra tỷ lệ thuận với cường độ tia X chiếu tới

Các quá trình xảy ra sau đó:

i Một phần rất nhỏ electron và lỗ trống có thể tái kết hợp ở các tâm phát quang (quá trình số 1 trên hình 1.10) Năng lượng phát ra khi tái kết hợp sẽ kích thích các tâm phát quang bên cạnh (quá trình số 2 trên hình 1.10) Khi các tâm phát quang bị kích thích này trở về trạng thái cơ bản, chúng phát ra ánh sáng khả kiến tức thời ở bước sóng 390 nm (quá trình số 3 trên hình 1.10)

Hình 1.10 Sơ đồ quá trình hấp thụ tia X và kích thích tạp chất

ii Một phần lớn electron và lỗ trống còn lại bị bắt lại ở trạng thái ổn định gọi là tâm bẫy F (quá trình số 4 trên hình 1.10), là khuyết tật mạng tinh thể Chính các electron bị bắt này tạo nên ảnh ẩn trên tấm IP, ảnh ẩn sẽ hiện ra khi tấm được quét bởi ánh sáng laser

 Sự mờ dần

Sự mờ dần xảy ra trong khoảng thời gian từ lúc chiếu tia X tới lúc tấm IP được đưa vào máy quét Sự mờ dần là sự giải phóng từ từ của các điện tử bị bắt do chuyển động nhiệt, diễn ra theo cấp số nhân theo thời gian, thông qua lân quang tự phát Tấm IP thông thường sẽ bị mất khoảng 25% tín hiệu lưu giữ trong khoảng thời gian từ 10 phút tới

8 giờ tính từ lúc được chiếu tia X, và chậm hơn sau đó

 Sự kích thích và phát xạ

Sự kích thích và phát xạ xảy ra trong thời gian tấm IP được quét trong máy quét

CR Quan sát hình 1.11 Để kích thích tâm bẫy F (vị trí số 1) giải phóng các electron bị bắt đến vị trí số 2 cần năng lượng tối thiểu khoảng 2 eV Năng lượng này được cung cấp bởi nguồn sáng laser HeNe (𝛌 = 633 nm) Các electron đó (ở vị trí số 2) có thể đi theo một trong hai con đường sau:

i Quay trở lại vị trí tâm F (vị trí số 1) tức không thể thoát ra khỏi tâm bẫy

ii Chui ngầm đến phức hợp Eu3+ liền kề (vị trí số 3), con đường này có xác suất xảy ra cao hơn rất nhiều Tại đây, các electron rơi xuống trạng thái trung gian 4f65d của

Eu3+ và phát kèm theo một phonon không phát sáng (giải phóng năng lượng cơ học phonon là một giả hạt dùng để mô tả một dạng dao động trong cơ học lượng tử) Sau đó, electron tiếp tục rơi xuống mức năng lượng 4f7 ổn định nhiều hơn của Eu2+ và ngay lập tức sinh ra một photon ánh sáng xanh 3 eV (𝛌 = 410 nm)

-Hình 1.11 Quá trình kích thích và phát xạ trong tấm IP

Trong đó t là hằng số đặc trưng cho thời gian diễn ra của các quá trình

b Máy quét CR

Nhiệm vụ của máy quét CR là chiếu laser có năng lượng tối thiểu 2 eV để đọc

ảnh và dùng ánh sáng trắng (chứa các photon năng lượng cao hơn ánh sáng đỏ) cường

độ cao để xóa mọi thông tin của ảnh đó trên tấm IP

Máy quét CR gồm các thành phần cơ bản: nguồn laser kích thích, đầu dò, hệ cơ khí dùng để dịch chuyển tấm IP, bộ tách chùm tia, gương đa giác, thấu kính có tiêu cự f

và góc tới θ, gương phản xạ, bảng dẫn sáng (là những Micro lens xếp thành dãy dùng để dẫn ánh sáng - Micro lens là những ống kính nhỏ có đường kính ít hơn 1 mm), ống nhân quang điện (PMT), thiết bị số hóa (ADC), bệ xóa ánh sáng

Trong hệ thống quét ảnh mô tả ở hình 1.12, tấm IP chuyển động theo chiều dọc nhờ hệ các con lăn, tia laser quét theo chiều ngang Tóm tắt hoạt động của máy quét CR:

i Tia laser phát ra từ nguồn đi tới bộ tách chùm tia Bộ tách chùm tia là một dụng

cụ quang học làm từ hai lăng kính thủy tinh dán lại với nhau dùng để tách chùm ánh sáng thành hai phần Tại đây, 50% cường độ của chùm tia sẽ đi tới đầu dò, còn lại tới gương

đa giác Đầu dò giúp kiểm soát cường độ của chùm laser đi tới gương đa giác rồi chiếu vào tấm IP

Hình 1.12 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy quét CR

ii Đối với phần tia laser đi tới gương đa giác, gương này quay tròn làm cho tia laser phản xạ bị thay đổi góc tới θ khi tới thấu kính (có tiêu cự f không đổi) và được hội tụ lại khi qua thấu kính với đường kính chùm tia khoảng 30 µm

iii Tại tấm IP, khi được chiếu laser sẽ phát ra ánh sáng xanh, ánh sáng này theo bảng dẫn sáng tới đập vào ống nhân quang điện (PMT)

iv Tấm IP sau khi đã được quét bằng tia laser vẫn còn hình ảnh tiềm ẩn, chính là các electron chưa thể thoát ra khỏi tâm bẫy F Những hình ảnh đó được xóa hoàn toàn bằng cách dùng một nguồn sáng trắng cường độ cao để đưa các electron đó thoát khỏi bẫy Tấm IP sau khi được xóa sẽ được sử dụng cho lần chụp sau

Hình 1.13 Tương tác của chùm tia laser với tấm IP

Hình 1.13 mô tả tương tác của chùm laser khi đi vào trong tấm IP

Thiết bị khuếch đại và số hóa: Khi tín hiệu PSL đi ra từ bảng dẫn sáng sẽ đến thiết bị khuếch đại tín hiệu bởi ống nhân quang điện (PMT) rồi được số hóa thành giá trị mức xám tại bộ biến đổi tín hiệu tương tự - số (ADC) Kết quả cuối cùng là với một tín hiệu PSL bất kỳ đã có được ba thông số, hai thông số tọa độ (x,y) và một thông số mức xám

z Ba thông số (x,y,z) này là cơ sở cho sự hiện ảnh trên màn hình

âm, dòng điện xoáy, ảnh số hóa trên phim truyền thống Với ảnh chụp bức xạ, phần mềm

có khả năng phân tích tự động bề dày thành, mô phỏng chụp cắt lớp điện toán để tính vị trí các cạnh bên trong và bên ngoài đường ống, lựa chọn vùng quan tâm, tự động tính kích thước khuyết tật…

B Hệ thống số hóa phim truyền thống

a Nguyên lý số hóa phim

Phim sau khi được tráng rửa, sấy khô để hiện ảnh sẽ được đưa vào máy quét số

hóa phim để cho ảnh số trên máy tính Cấu tạo chung của máy quét số hóa được mô tả ở hình 1.14 gồm một nguồn sáng đặt trước phim, thiết bị thu nhận tín hiệu ánh sáng và biến đổi tín hiệu ánh sáng thành tín hiệu điện, thiết bị biến đổi tín hiệu điện thành các giá trị mức xám của mỗi điểm ảnh trên ảnh số Ánh sáng phát ra từ nguồn sáng, đi qua phim, bị suy giảm cường độ do sự phân bố của các hạt bạc trên phim và được thu nhận lại phía sau phim bởi một thiết bị biến đổi tín hiệu ánh sáng thành tín hiệu điện, từ đó tín hiệu điện được mã hóa thành các giá trị mức xám trên ảnh số bởi các thiết bị biến đổi tín hiệu trung gian khác (ADC) tương tự như trong hệ thống CR

Thiết bị có khả năng biến đổi tín hiệu ánh sáng thành tín hiệu điện có thể là ống nhân quang điện hoặc là thiết bị tích điện cặp [8] Thiết bị tích điện cặp là một dụng cụ bán dẫn silicon, khi được năng lượng ánh sáng chiếu vào sẽ tạo ra các cặp điện tích trái dấu là các electron và lỗ trống, các electron đó được thu nhận lại chính là tín hiệu điện

và chuyển thành giá trị mức xám Nhược điểm của thiết bị tích điện cặp là khi cường độ ánh sáng chiếu tới lớn sẽ làm các cặp điện tích trái dấu trung hòa với nhau ngay lập tức Ống nhân quang điện cấu tạo gồm hai phần, phần catot quang (photocathode) là một lớp nhạy quang dùng để biến đổi tín hiệu ánh sáng thành các điện tử năng lượng thấp, phần nhân quang điện dùng để tăng nhanh số điện tử đó

Tùy thuộc vào loại nguồn sáng và thiết bị thu nhận ánh sáng mà chia thành 3 loại máy số hóa phim:

- Số hóa theo từng điểm sử dụng ống nhân quang điện

- Số hóa theo từng đường sử dụng thiết bị tích điện cặp

- Số hóa theo bảng sử dụng thiết bị tích điện cặp

Trong khóa luận này chỉ đề cập tới số hóa theo từng điểm

Hình 1.14 Mô tả nguyên lý số hóa phim

b Hệ thống số hóa theo từng điểm

Cấu tạo của hệ thống số hóa theo từng điểm (hình 1.15) gồm: nguồn phát laser, thấu kính hội tụ, các con lăn, ống thu nhận, ống nhân quang điện (PMT), thiết bị mã hóa (ADC), màn hình hiển thị ảnh

Tấm phim khi đưa vào máy quét được di chuyển theo chiều dọc phía trước của ống thu nhận bởi các con lăn Một chùm laser (bước sóng khoảng 680 nm) phát ra từ nguồn, đi qua thấu kính hội tụ để có đường kính tiêu điểm không đổi khi tới phim và bị khuếch tán trên phim Hình 1.16 mô tả tương tác của tia laser trên phim Cường độ tia laser sẽ bị suy giảm do sự hấp thụ năng lượng photon của các hạt bạc kết tinh trên nhũ tương phim

Hình 1.15 Hệ thống số hóa theo từng điểm

Hình 1.16 Tương tác của tia laser trên phim

Tia laser khuếch tán truyền qua phim sẽ được thu nhận ở ống thu nhận rồi truyền tới ống nhân quang điện Ống thu nhận có cấu tạo tương tự như bảng dẫn sáng của máy quét CR Trong quá trình quét, gương phản xạ sẽ xoay làm chuyển hướng của chùm laser dọc theo một đường ngang trên phim Tấm phim được dịch chuyển với tốc độ ổn định (ví dụ 115 đường/giây đối với máy LS75, 75 đường/giây đối với máy LS85) phụ thuộc vào kích thước tiêu điểm tia laser Điện thế ra ở ống nhân quang điện tỉ lệ với cường độ sáng thu

nhận sau phim Giá trị điện thế này sẽ đi qua các bước biến đổi trung gian khác để tạo thành giá trị mức xám trên ảnh

Sự liên hệ giữa mức xám trên ảnh thu được và độ đen trên phim khi quét bằng máy quét laser được thể hiện trong hình 1.17 Các máy quét laser nói chung có thể số hóa phim có độ đen từ 0,02 tới 4, khoảng giới hạn này có thể thay đổi với các loại máy khác nhau Trong hình 1.17 cũng có mô tả giới hạn đó đối với máy quét LS85 SDR với giới hạn độ đen từ 1 tới 4,7

Trong hệ thống quét laser quét điểm, phim được chiếu bởi nguồn sáng hội tụ và ánh sáng được ghi nhận sau phim là ánh sáng khuếch tán Trong các hệ thống quét khác, nguồn sáng chiếu tới phim là nguồn khuếch tán và ánh sáng được ghi nhận sau phim được truyền theo một hướng nhất định

Hình 1.17 Mối quan hệ giữa mức xám – độ đen

Hệ thống số hóa từng điểm có hai đặc điểm:

- Số lượng photon ánh sáng thu được cao hơn nhiều nhờ ống thu nhận Tia laser đơn tập trung cường độ hoàn toàn vào điểm được ghi nhận sẽ cho tín hiệu ít bị nhiễu hơn

so với các hệ thống số hóa khác vì không có sự giao thoa tán xạ của nhiều tia laser Độ phân giải không gian phụ thuộc vào kích thước tiêu điểm laser, có thể là 200 µm, 100