如何优化曝光曲线以提高信噪比？

1.曝光曲线概述

对数字射线检测技术，由于初始检测信号仍然是按射线吸收规律形成的物体对比度

因此可以类似于胶片射线照相检测技术制作同样样式的曝光曲线图，用于确定透照参数。需要注意的是，这时曝光曲线制作条件中发生了胶片→探测器（系统）、黑度→规格化信噪比的改变。此外，按使用的探测器（系统）不同，曝光量单位也可能发生改变。曝光曲线的典型样式的一个例子如图4-5所示。

图4-5 曝光曲线的典型样式

2.曝光曲线函数关系

由图4-5可见，曝光量对数与透照厚度之间的函数关系如下

式中 E——曝光量（mA·min）；

T——透照厚度（mm）；

κ——曝光曲线的斜率；

μ——线衰减系数；

C——常数。

对X射线假设所使用的连续谱X射线已近似单色化，并且互易律成立，则可从射线的衰减规律、X射线源在空间一点的辐射强度公式、曝光量概念等导出该函数关系。

对圆锥式辐射X射线源，在空间一点所产生的射线强度为

式中 i——X射线管电流；

V——X射线管电压；

Z——物质的原子序数；

I₀——空间一点的射线强度；

F——射线源与空间一点的距离；

α——系数。

对以透照电压为参数的曝光曲线，由于透照电压和焦距为固定值，故可以引入

可得出

I₀=K₁i

为简单起见，按窄束、单色射线处理，在射线透射一定厚度的工件后，射线强度为

或写为

对探测器的曝光量H则为

两边取对数

在某透照电压（射线能量）下，由于某探测器（系统）使检测图像达到一定规格化信噪比需要的曝光量为确定值，即曝光量应为常数，因此可引入常数(www.xing528.com)

代入上式，整理得到

按照通常的记法，引入E=it，κ=μlge，C=K₂-lgK₁，则得到

3.曝光曲线确定透照参数基本方法

如果制作曝光曲线的条件与检测技术要求相同，从曝光曲线确定透照参数的基本过程应是：

1）确定透照厚度T。

2）按检测技术标准对透照电压（射线能量）的限定，选择适宜的透照电压线。

3）确定透照厚度与透照电压线交点对应曝光量数据。

如果曝光曲线的规格化信噪比低于检测技术标准要求的检测图像规格化信噪比，则需要对曝光量做出修正。

为完成这种修正，显然必须有所使用探测器（系统）的规格化信噪比与剂量关系曲线。这个探测器（系统）的规格化信噪比与剂量关系曲线，与探测器特性、结构相关，与使用的条件（射线能量、透照厚度等）相关。因此应针对检测技术应用测定所使用探测器（系统）的规格化信噪比与剂量关系曲线。有了该曲线，则可如图4-6所示进行曝光量修正。

图4-6 规格化信噪比不同的曝光量修正

设曝光曲线的规格化信噪比为SNR_N0，检测技术标准要求的规格化信噪比为SNR_N。若确定的曝光量为E₀，则修正后的曝光量E应为

运用此式需要注意的是，规格化信噪比与剂量关系曲线中，相对曝光量H坐标采用的单位是与曝光曲线曝光量E的单位呈线性关系的单位。

4.一次透照区规格化信噪比估计

实际情况中，应用曝光曲线确定透照参数需要考虑的另一情况，是一次透照区存在一定厚度范围，即可认为属于变截面工件透照情况，这时需要估计按曝光曲线确定的曝光量得到的一次透照区检测图像的规格化信噪比是否满足检测技术标准规定要求。图4-7显示了处理这种情况的基本过程。

图4-7 一次透照区的规格化信噪比估计

按变截面工件透照技术，透照厚度应如下确定

以该厚度从曝光曲线确定透照电压和不同厚度的曝光量数据：

1）T厚度获得规格化信噪比SNR_N0需要的曝光量为E₀。

2）T₁厚度获得规格化信噪比SNR_N0需要的曝光量为E₁。

3）T₂厚度获得规格化信噪比SNR_N0需要的曝光量为E₂。

在探测器（系统）的规格化信噪比与剂量关系曲线中，达到规格化信噪比SNR_N0需要的相对曝光量为H₀。则当采用E₀曝光量进行透照时有以下关系。

1）T₁厚度区给予探测器的相对曝光量H₁为

2）T₂厚度区给予探测器的相对曝光量H₂为

利用得到的H₁、H₂数据，则从探测器（系统）的规格化信噪比与剂量关系曲线可确定T₁厚度区和T₂厚度区获得的规格化信噪比SNR_N1、SNR_N2。

如果这时存在规格化信噪比SNR_N1、SNR_N2不满足检测技术标准要求的情况，则可按前一段讨论进行进一步曝光量修正。使得最后选用的曝光量E可保证一次透照区的规格化信噪比满足检测技术标准规定要求。