Радиационные методы
УДК 620.179.152.1
АНАЛИЗ АПЕРТУРНОЙ ФУНКЦИИ РАССЕИВАЮЩЕГО ОБЪЕМА
КОЛЛИМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ АЛЬБЕДНОЙ КОМПЬЮТЕРНОЙ
ТОМОГРАФИИ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ С КОЛЬЦЕВЫМ ДЕТЕКТОРОМ
© 2020 г. Е.Е. Журавский1,*, Д.С. Белкин1,** , Б.И. Капранов1,***, С.В. Чахлов1,****
1Томский политехнический университет, Россия 634050 Томск, пр-т Ленинa, 30
E-mail: *zhuravskiy@tpu.ru; **Belkin@tpu.ru; ***introbob@mail.ru; ****chakhlov@tpu.ru
Поступила в редакцию 12.03.2020; после доработки 29.04.2020
Принята к публикации 06.05.2020
Рассмотрены особенности коллимационной системы томографа для контроля стальных изделий на комптоновском
обратном рассеянии. Проведен анализ апертурных функций рассеивающего объема для кольцевого типа детектора с
разными размерами пинхолов первичного и вторичного коллиматоров. Показана эффективность применения кольцевого
типа детектора. Приведены рекомендации по выбору размеров пинхолов первичного и вторичного коллиматоров. Дана
косвенная оценка возможной глубины сканирования стальных изделий.
Ключевые слова: комптоновская томография, коллимационная система, пинхол, неразрушающий контроль, радиаци-
онный контроль, дефектоскопия, приборостроение.
DOI: 10.31857/S0130308220060044
ВВЕДЕНИЕ
Радиационный контроль (РК) на комптоновском обратном рассеянии (КОР) применяется в
различных областях промышленности: аэрокосмической, нефтегазовой, досмотровом контро-
ле. РК на КОР применяется для выявления в действующих стальных нефтепродуктопроводах
коррозионных и эрозионных разрушений [1—6], обнаружения арматуры в бетоне [7] — там,
где применение других видов контроля является невозможным или их применение не обеспе-
чивается требуемую достоверность результатов контроля [1, 8—12]. Одним из недавних ис-
следований является разработка методики НК аэрокосмических материалов и изделий посред-
ством цифровой радиографии (ЦР) на КОР [13,14] с применением коллиматора со спиральной
щелью [15].
Также к передовым техническим решениям, повышающим производительность и достовер-
ность контроля промышленных объектов (в том числе нефтегазового комплекса) при односто-
роннем доступе к объекту контроля (ОК), относится техническое решение [16]. Особенностью
данного решения для выявления несплошностей является применение сцинтилляционного де-
тектора, выполненного в форме кольца, что повышает производительность сканирования за
счет увеличения эффективности сбора однократно рассеянных фотонов. Подобная технология
стала возможной благодаря применению нового WLS (wavelength — shifting) волокна для по-
вышения эффективности сбора света со сцинтиллятора. В исследовании [17] приведены резуль-
таты применения сцинтилляционных детекторов на базе WLS волокна. В приведенных выше
исследованиях отсутствует описание применяемых коллимационных систем (КС) для обрат-
но-рассеянного излучения. Наиболее полно исследования КС для изделий с атомным номером
Z < 22 и плотностью 2,7 г/см3 описаны в [18]. В [19] показаны экспериментальные результаты
по применению РК на КОР стальных изделий, а также приведен расчет параметров пинхо-
ла первичного коллиматора, однако полноценные исследования КС для стальных изделий с
атомным номером Z = 26 отсутствуют. В известной установке для альбедной компьютерной
томографии (АКТ) Гамбургской лаборатории ComScan фирмы «Philips», детектирование об-
ратнорассеянного излучения осуществляется двумя прямоугольными матрицами детекторов.
ComScan позволяет контролировать при одностороннем доступе изделия из стали с глубиной
контроля до 3 мм, из алюминия с глубиной контроля до 10 мм, при напряжении на рентгенов-
ской трубке Emax = 160 кВ. Учитывая патент [16] и исследование [17], применение кольцевого
детектора для РК на КОР однозначно повышает производительность контроля, за счет увели-
чения площади детектирования. Но исследование апертурных функций рассеивающего объема
(АФРО) таких систем, в частности для контроля стальных изделий, следует провести.
Анализ апертурной функции рассеивающего объема коллимационной системы...
41
ГЕОМЕТРИЯ РАССЕИВАЮЩЕГО ОБЪЕМА
Рассмотрим закономерность формирования потока обратнорассеянного излучения от рассеи-
вающего объема (РО) стального объекта. Для этого рассмотрим следующую геометрию формиро-
вания РО, показанную на рис. 1.
A
A
Изделие
B
Рассеивающий объем
C
Вторичный коллиматор
C''
C'
Первичный коллиматор
B''
B'
Детектор
Рассеянное излучение
A''
A'
Первичное излучение
Анод Р. трубки
A
Z
xp
P
Scan
θs
T
x
a
Рис. 1. Геометрия формирования потока обратнорассеянного излучения.
Излучение с эффективной энергией Eeff от анода рентгеновской трубки падает перпендику-
лярно на границу Т и проходит внутрь среды в виде “карандашного” пучка, сформированного
пинхолом первичного коллиматора диаметром a. В разработанной КС расстояние от анода
рентгеновской трубки до рассеивателя составляет 163 мм. Рассеянный пучок формируется
щелевым кольцевым пинхолом вторичного коллиматора шириной b, формирующим зону чув-
ствительности детектора. Основной вклад в обратнорассеянное излучение дает однократное
рассеяние, вследствие чего далее будем считать, что сигнал, регистрируемый детектором,
определяется квантами, рассеянными в направлении детектора из зоны РО (заштрихованная
фигура).
Форма РО (рис. 2) зависит от соотношения размеров a и b: первый случай имеет место, если
b
b
a<
; второй случай — если
a>
, где α = 180° - θs, θs — средний угол рассеяния.
cosα
cosα
Апертурные функции РО (АФРО) вдоль оси сканирования х определяются следующими урав-
нениями:
Дефектоскопия
№ 6
2020
42
Е.Е. Журавский, Д.С. Белкин, Б.И. Капранов, С.В. Чахлов
2b
0,5b
для
0
≤
x
<
0,5a
−
sinα
cosα
b+a·cosα-2x·cosα
0,5b
для
0,5a
−
≤
x
<
0,5a
b
sinα
cosα
для
a
>
b-a·cosα+2x·cosα
0,5b
cosα
для
0,5a ≤ x
<
0,5a
+
sinα
cosα
(1)
ϕ
(x)
=
2b
0,5b
для
0,5a
+
≤
x< a
sinα
cosα
b+a·cosα-2x·cosα
для
0
≤
x
<
0,5
a
sinα
b
для
a
<
b-a·cosα+2x·cos
α
cosα
для
0,5a ≤ x<a
sinα
Гипербола
K2(x)
A— A
1 случай
2 случай
Б— Б
Б
A
l2(x)
l2(x)
K1(x)
l3(x)
l4(x)
Б
A
a1
l1(x)
Гипербола усеченного конуса
l1(x)
a2
a1
a2
Рис. 2. Вариации РО.
Так как в разработанной конструкции применяется кольцевой детектор, форма РО представля-
ет собой фигуру, образованную при вращении вокруг своей оси сечения РО (см. рис. 2) согласно
уравнению (1). Итоговая фигура представляет собой цилиндр, с вырезанными с торцовых частей
конусами. Для исследования АФРО по оси х весь РО можно разделить на элементы. Так как гео-
метрический РО симметричен относительно оси z, то достаточно рассмотреть 1/4 часть РО. АФРО
цилиндра определяется как
c
ϕ x)
o
=ϕ x)·h,
(2)
2
2
a
a
где
ϕ
(x)
=
2·
−
x
−
— апертурная функция окружности диаметром a;
o
2
2
a
b
h
=
+
— высота РО АФРО, вырезанного с торцовой грани конуса, определяется следу-
tgα
sin
α
ющим уравнением:
ϕ x)
=ϕ x)
−ϕ
(
x).
(3)
k
ck
g
Здесь
Дефектоскопия
№ 6
2020
Анализ апертурной функции рассеивающего объема коллимационной системы...
43
a·ϕ
(
x
)
o
ϕ
(x)
=
(4)
ck
2·tgα
— апертурная функция цилиндра, пересекающего конус;
(x)
→
0
≤
x
<
0,5a
ϕ
gp
ϕ
(x)
(5)
g
=
ϕ
(
a-x
)
→
0,5a ≤ x<a
gp
— апертурная функция площади гиперболы, образованной при сечении конуса;
0,5ϕ
(x)
o
2
x
ϕ
(x)
=
2
k x)·
1
+
dx
(6)
gp
∫
1
2
k
(
x
)
0
2
— уравнение гиперболы, образованной при сечении конуса, k1(x) — вершина гиперболы,
k2(x) — точка пересечения ветви гиперболы основания сечения конуса (см. рис. 2), при значении
φо(0,5a) — вырожденная гипербола.
b
Итоговое уравнение АФРО для
a<
:
cos
α
1
Φ x)
c
=ϕ x)
−
2
ϕ
k
(
x
)
(7)
b
Для варианта РО при условии
a>
, уравнение (3) будет дополняться следующим параметром:
cosα
ϕ x)
=ϕ x)
−ϕ
(
x).
(8)
uk
cu
gu
Здесь
a
b
ϕ
(x)
=ϕ
(x)·
−
(9)
cu
o
2·tgα
2·sinα
— апертурная функция цилиндра, пересекающего усеченный конус;
(x)
→
0
≤
x
<
0,5a
ϕ
gpu
ϕ
(10)
gu
(x)
=
ϕ
(
a-x
)
→
0,5
a ≤ x<a
gpu
— апертурная функция площади гиперболы, образованной при сечении конуса;
b
ϕ
(x)
→
0
≤
x
<
0,5a
−
k
2·cos
α
ϕ
(x)
k
x
(11)
gpu
=
3
(
)
2
b
x
b
ϕ
(x)
−
·
k x)−
2
k
(
x
)
·
1
+
dx→
0,5a
−
≤
x
<
0,5a
k
3
∫
1
2
sinα
2·cosα
0
k
2
(
x
)
— уравнение гиперболы, образованной при сечении усеченного конуса, где
2
2
b
·k x)
2
k x)=
−
k
(
x
)2
— предел интегрирования.
3
2
2
2
4k x)
sinα
1
Итоговое уравнение для второго случая:
Φ x)
=ϕ x)
−
2
ϕ x)
+ϕ
(
x
)
(12)
2
c
k
uk
АНАЛИЗ ДЕЙСТВИТЕЛЬНОГО РО
Рассмотрим на рис. 1 точку Р, координаты которой определяются величиной zn, зависящей от
расположения РО по высоте среды, величиной zp, определяющей конкретное положение точки, и
Дефектоскопия
№ 6
2020
44
Е.Е. Журавский, Д.С. Белкин, Б.И. Капранов, С.В. Чахлов
величиной xp. По мере удаления точки Р вглубь объекта, интенсивность обратнорассеянного из-
лучения от точки Р будет экспоненциально убывать, вследствие чего действительный РО будет де-
формироваться. Для учета данного фактора необходимо рассмотреть зависимость интенсивности
излучения на детекторе:
µ
2
(
E
p
)
I
(
z,E
eff
)
=
I
0
(
E
eff
)
·exp−
(
z+ zn
)
µ
1
(
E
eff
)
+
,
(13)
cosα
где I0 — первоначальная интенсивность излучения; μ1(Eeff) и μ2(Ер) — линейные коэффициенты
z
ослабления первичного излучения и рассеянного от изделия соответственно;
— путь, прой-
cosα
денный квантом при выходе из среды.
Так как интенсивность
I z,E
)
не зависит от координаты х, определим полную
I z,E
)для
eff
eff
РО с учетом геометрической цилиндрической формы РО. Для этого рассмотрим следующие урав-
b
нения, задающие геометрию РО для случая
a<
(см. рис. 2):
cosα
x
b+a
cos
α-
xcos
α
→
0
≤
x
<
0,5a
→
0
≤
x
<
0,5a
tgα
sin
α
l x) =
;
l
(
x
)
=
(14)
1
2
a-x
b+ x
cos
α
→
0,5a ≤ x<a
→
0,5
a ≤ x<a
tg
α
sinα
b
И для случая
a>
(см. рис. 2):
cosα
b
x
a
b
+
→
0
≤
x
<
-
sinα
tg
α
2
2cos
α
a
b
a
b
a
b
l
(
x
)
=
+
→ -
≤
x
<
+
;
3
2tg
α
2sinα
2
2cos
α
2
2cosα
a
b
x
a
b
+
-
→ +
≤
x
<
a
α
sin
α
tgα
2
2cos
α
tg
a-x
a
b
→
0
≤
x
<
-
tg
α
2
2cos
α
a
b
a
b
a
b
4
l x) =
+
→ -
≤
x
<
+
(15)
2tg
α
2sinα
2
2cosα
2
2cos
α
2
2
α
2bx
−
2
ax
sin
α
−
1
+4bx
sin
−1
(
)
2
a
b
→
+
≤
x< a
asin
(
2
α
)
−2bsin
α
2
2cosα
С учетом (14) и (15) полная интенсивностьI(z,
)
eff
E
по оси z в зависимости от x будет равна:
2
l z)
l
1
(
z
)
b
I
(
z,E
)
dz
−
I
(
z
,
E
)
dz →a
<
∫
eff
∫
eff
cos
α
0
0
I
(
z,E
eff
)
=
(16)
3
l z)
2
l z)
4
l z)
l
1
(
z
)
b
I
(
z,E
)
dz
+
I
(
z
,
E
)
dz
−
I
(
z,
E
)
dz
−
I
(
z,
E
)
dz →a
>
∫
eff
∫
eff
∫
eff
∫
eff
cosα
0
0
0
0
Дефектоскопия
№ 6
2020
Анализ апертурной функции рассеивающего объема коллимационной системы...
45
I
(
z,E
eff
)
Нормируем
I z,E
)
по φ(x) —
I
x,E
=
, далее умножим
I
x,E
на АФРО (7),
eff
n
(
eff
)
n
(
eff
)
ϕ
(x)
(12), в итоге получим уравнения АФРО с учетом геометрического ослабления в среде
Φ
=I
(
x,E
)
·Φ
;
Φ
=I
(
x,E
)
·Φ
(17)
1d
n
eff
1
2d
n
eff
2
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
0
1
2
Координата x, мм
a = 1,0; b = 1,0 мм
a = 2,0; b = 1,0 мм
a = 1,0; b = 1,0 мм d
a = 2,0; b = 1,0 мм d
Рис. 3. Геометрические АФРО.
Уравнения (7), (12), (17) имеют следующий вид на рис. 3, где a = 1,0; b = 1,0 уравнения (7),
a = 2,0; b = 1,0 уравнения (12), a = 1,0; b = 1,0 d и a= 2,0; b = 1,0 d уравнения (17) для zn = 0.
АНАЛИЗ ОБЪЕМНОЙ ПРОСТРАНСТВЕННО-СТАТИСТИЧЕСКОЙ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ
В [20] дано определение пространственно-статистической неопределенности (ОПСН) для опи-
сания информационной способности КС по направлению сканирования Δ. ОПСН представлено
1
как δст· δр, где
δ
=
(N — количество квантов), так как N пропорционально объему V, учиты-
ст
N
K
вая малые размеры вокселя, представим δст в следующем виде:
δ
=
, где K — коэффициент
ст
V
∆l
пропорциональности;
δ
=
— пространственно-разрешающая способность, определяющаяся
ст
2
половиной ширины апертуры на полувысоте по заданному направлению.
Таблица
1
Различные значения размеров щели коллиматора и пинхола
Диаметр пинхола первичного коллиматора а, мм
Ширина щели пинхола вторичного коллиматора b, мм
0,2
0,2
0,5
0,5
0,75
0,75
1,0
1,0
2,0
2,0
Исследуем зависимость ОПСН КС со средним углом 150°, исходя из уравнений (7), (12), (17)
для размеров пинхолов из табл. 1, а также для залегания РО на глубине 5 мм. Эффективная энер-
гия рентгеновского излучения 200 кэВ, энергия обратнорассеянного рентгеновского излучения
Дефектоскопия
№ 6
2020
46
Е.Е. Журавский, Д.С. Белкин, Б.И. Капранов, С.В. Чахлов
для угла 150° составляет 115 кэВ. Линейные коэффициенты ослабления равны 1,146 и 2,506 см-1
соответственно.
Зависимость ОПСН апертуры по оси x представлена на рис. 4 и 5.
100
10
1
0,1
0,01
0,001
0,2
0,5
0,75
1
2
Размер пинхола вторичного коллиматора, мм
0,2 мм
0,2 мм д.
0,5 мм
0,5 мм д.
0,75 мм
0,75 мм д.
1,0 мм
1,0 мм д.
2,0 мм
2,0 мм д.
Рис. 4. Зависимость ОПСН от размеров пинхола первичного и вторичного коллиматора при угле детектирования 150°
для геометрического и действительного РО.
10
1
0,1
0,01
0,001
0,0001
0,2
0,5
0,75
1
2
Размер пинхола вторичного коллиматора, мм
0,2 мм на 5 мм
0,5 мм на 5 мм
0,75 мм на 5 мм
1,0 мм на 5 мм
2,0 мм на 5 мм
Рис. 5. Зависимость ОПСН от диаметров пинхола первичного и вторичного коллиматора при угле детектирования 150°
для действительного РО на глубине залегания РО 5 мм.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА АФРО КОЛЛИМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ
СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ
Экспериментальные исследования проводили с использованием модернизированного рентге-
новского аппарата РАП-300-5 и сцинтиллятором BGO в качестве детектора. Геометрия коллимаци-
онной системы, используемая в экспериментальном исследовании, представлена на рис. 1.
Конструкция КС разработана исходя из реализации трехкратного геометрического увеличения
изображения контролируемого участка ОК. Зона отображения ОК выбрана таким образом, чтобы
в нее входила толщина зоны контроля 10 мм и промежуток до передней границы зоны контроля
(расстояние до стенки трубы). На рисунке зона детектирования имеет высоту 45 мм. С помощью
Дефектоскопия
№ 6
2020
Анализ апертурной функции рассеивающего объема коллимационной системы...
47
5
0,6
5
1
5
2
5
5
5
Рис. 6. Стальная пластинка с пропилами.
щелевого пинхола на зону детектирования (точки A'C' или A''C'') переносится зона отображения
(точки AC). Диаметр пинхола первичного коллиматора составляет 1,0 мм, ширина щели пинхола
вторичного коллиматора составляет 1,0 мм. Стальная пластинка рис. 6 с пропилами облучалась
рентгеновским излучением.
Полученный профиль сигнала представлен на рис. 7.
1
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
Координата сканирования, мм
Рис. 7. Профиль сигнала от стальной пластины.
Переход АФРО через границу объекта осуществляется вдоль оси сканирования х, в результате
физического взаимодействия апертуры РО с объектом образуются кванты рассеянного излучения
из области геометрического перекрытия апертуры и объекта [18]. Удельный выход квантов из каж-
дой области РО пропорционален электронной плотности объекта в этой области. Из чего следует,
что общее число квантов, вышедшее из области геометрического перекрытия, пропорционально
интегралу по площади перекрытия РО и плотности объекта ρ(x, y), то есть
xt
F x)=
2
Φ
(
x - xt ρ(xt
)
dxt
,
(18)
1
∫
xt
0
где
Φ
(
x - xt
)
— АФРО Ф1(x) или Ф2(x) соответственно.
∫
0
Применив преобразование Фурье к (18) и лемму Бореля о свертке получим
U
(ω)
h
(ω)
=
,
(19)
ρ ω)
а после обратного преобразования Фурье —
∞
1
U
(ω)
h
(
xt
)
=
exp
(
− ωxt
)
dω
(20)
∫
2π ρ ω)
0
Дефектоскопия
№ 6
2020
48
Е.Е. Журавский, Д.С. Белкин, Б.И. Капранов, С.В. Чахлов
Для определения АФРО КС рассмотрим область, соответствующую переходу РО через пропил
шириной 5 мм. Для того чтобы найти АФРО, необходимо геометрически сопоставить функцию
сигнала от образца U(x) и теоретическое изменение плотности ρ(x) на рис. 7. Для этого приближен-
но воспользуемся следующей методикой. Координата начала изменения ρ(х) будет определяться
1
dU
dU
следующим значением:
x
1
=
, где
— максимальное значение функции; координата кон-
10
dx
dx
ца изменения ρ(х) x2 определяется аналогично, но только с обратным знаком.
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ
Спектр АФРО имеет высокочастотную составляющую. На рис. 8 приведен нефильтрованный
АФРО и с фильтрацией высокочастотной составляющей спектра.
1,2
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
-0,2
-0,4
1
65
129
193
257
321
385
449
Координата, 60 ед. — 1 мм
АФРО без фильтрации
АФРО с фильтрацией
Рис. 8. Экспериментально определенный АФРО.
Форма АФРО сопоставима с формой геометрического и действительного АФРО согласно урав-
нению (11). Ширина АФРО равна двум диаметрам пинхола первичного коллиматора вследствие
вклада многократно рассеянного излучения. Восстановим функцию ρ(x) по сигналу от стального
объекта, применяя фильтрованную и не фильтрованную АФРО на рис. 9.
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
1
513
1025
1537
Координата, 60 ед. — 1 мм
ρ(x) без фильтрации
ρ(x) с фильтрацией
ρ(x) с АФРО с «отсеченной» частью
Рис. 9. Функция распределения плотности ρ(x).
Дефектоскопия
№ 6
2020
Анализ апертурной функции рассеивающего объема коллимационной системы...
49
По реконструкции видно, что форма функции распределения плотности сопоставляется с ре-
альным образцом. Ненулевое значение плотности для пропила 0,6 мм обусловлено недостаточно
малым шагом сканирования, а также действительной шириной АФРО. Также видно, что восста-
новленное распределение плотности практически не меняется как для фильтрованного АФРО, так
и без фильтрации. Изменение функции ρ(x) происходит только при обнулении высокочастотной
составляющей АФРО.
Смоделируем два разных сигнала от гипотетической стальной пластины с функцией распре-
деления плотности ρ(х) согласно уравнению (18) для АФРО с разными параметрами. Для первого
сигнала АФРО — диаметр пинхола первичного коллиматора 1,0 мм, размер щели вторичного кол-
лиматора 1,0 мм. Для второго сигнала АФРО — диаметр пинхола первичного коллиматора 2,0 мм,
размер щели вторичного коллиматора 1,0 мм.
1
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
600
650
700
Координата, 20 ед. — 1 мм
a = 2,0; b = 1,0 мм
a = 1,0; b = 2,0 мм
Рис. 10. Смоделированный сигнал согласно уравнению (18).
Размер пинхола первичного коллиматора 2,0 мм намеренно увеличен, так как ширина АФРО
экспериментально определенного АФРО составила 2 диаметра пинхола первичного коллиматора.
Форма сигнала для a = 2,0; b = 1,0 мм на рис. 10 сопоставляется по форме с рис. 7.
РЕЗУЛЬТАТЫ
1. Получены формулы АФРО КС с кольцевым детектором для разного соотношения разме-
ров пинхолов первичного и вторичного коллиматоров.
2. Анализ АФРО с различными размерами пинхолов первичного и вторичного коллима-
торов показывает, что основное влияние на ОПСН оказывает диаметр пинхола первичного
коллиматора. Влияние ширины щелевого пинхола вторичного коллиматора на ОПСН с ростом
глубины залегания РО в среде уменьшается вследствие уменьшения объема РО, и как резуль-
тат — ухудшение статистической неопределенности. Поэтому, размер пинхола вторичного
коллиматора необходимо увеличивать для возможности контроля более глубоких слоев сталь-
ного объекта.
3. Теоретическая функция распределения плотности и функция распределения плотности,
полученная экспериментально, сопоставляются между собой, из чего следует, что основной
вклад для реконструкции ρ(х) по полученному сигналу на основании уравнения АФРО оказыва-
ет именно низкочастотная составляющая АФРО.
4. Смоделированная форма сигнала и форма сигнала, полученная экспериментально, сопо-
ставляются, из чего следует, что можно смоделировать форму сигнала от несплошности задан-
ного размера и залегающей на заданной глубине на основании математического моделирования
по уравнениям (17) и (18).
Дефектоскопия
№ 6
2020
50
Е.Е. Журавский, Д.С. Белкин, Б.И. Капранов, С.В. Чахлов
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Abdul-Majid S., Balamesh A., Othmany D. A., Alassiaa A., Al-Huraibi H. Corrosion Imaging and
Thickness Determination Using Micro-Curie Radiation Sources Based on Gamma-Ray Backscattering:
Experiments and MCNP Simulation // Research in Nondestructive Evaluation. 2015. V. 26. No. 1. P. 43—59.
2. Abdul-Majid S., Balamesh A. Underwater Pipe Wall Thickness Measurements by Gamma Backscattering
//retrieved on Aug. 2016. V. 30 // Applied Radiation and Isotopes. 2010. V. 68. No. 12. P. 2181—2188.
3. Margret M., Menaka M., Subramanian V., Baskaran R., Venkatraman B. Non-destructive inspection of
hidden corrosion through Compton backscattering technique // Radiation Physics and Chemistry. 2018. V. 152.
P. 158—164.
4. Balamesh A., Salloum M., Abdul-Majid S. Feasibility of a New Moving Collimator for Industrial
Backscatter Imaging // Research in Nondestructive Evaluation. 2018. V. 29. No. 3. P. 143—155.
5. Margret M., Subramanian V., Baskaran R., Venkatraman B. Detection of scales and its thickness
determination in industrial pipes using Compton backscattering system // Review of Scientific Instruments.
2018. V. 89. No. 11. P. 113117. IND
6. Sharma A., Sandhu B.S., Singh B. Incoherent scattering of gamma photons for non-destructive
tomographic inspection of pipeline // Applied Radiation and Isotopes. 2010. V. 68. No. 12. P. 2181—2188.
7. Margret M., Menaka M., Venkatraman B., Chandrasekaran S. Compton back scatter imaging for mild
steel rebar detection and depth characterization embedded in concrete // Nuclear Instruments and Methods in
Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms. 2015. V. 343. P. 77—82.
8. Benitez D.S., Quek S., Gaydecki P., Torres V. A preliminary magneto-inductive sensor system for real-
time imaging of steel reinforcing bars embedded within concrete // IEEE Transactions on Instrumentation and
Measurement. 2008. V. 57. No. 11. P. 2437—2442.
9. Baek S., Xue W., Feng M.Q., Kwon, S. Nondestructive corrosion detection in RC through integrated heat
induction and IR thermography // Journal of Nondestructive Evaluation. 2012. V. 31. No. 2. P. 181—190.
10. Yamazaki K., Ishikawa K., Haga A., Muramatsu K., Kobayashi K., Sasaki H. Impedance measurement
using a resonance circuit for detecting steel bars and cables inside pliable plastic conduit tubes buried in
concrete walls and slabs // IEEE Transactions on Magnetics. 2010. V. 46. No. 6. P. 1963—1966.
11. Yamazaki K., Ishikawa K., Haga A., Muramatsu K., Kobayashi K., Sasaki H. Monitoring corrosion of
rebar embedded in mortar using high-frequency guided ultrasonic waves // Journal of engineering mechanics.
2009. V. 135. No. 1. P. 9—19.
12. Fan Y., Ji X., Cai P., Lu Q. Non-destructive detection of rebar buried in a reinforced concrete Wall with
wireless passive SAW sensor // Measurement Science Review. 2013. V. 13. No. 1. P. 25—28.
13. Kolkoori S., Wrobel N., Zscherpel U., Ewert U. A new X-ray backscatter imaging technique for non-
destructive testing of aerospace materials // NDT&E International. 2015. V. 70. P. 41—52.
14. O'Flynn D., Crews C., Fox N., Allen B.P., Sammons M., Speller R.D. X-ray backscatter sensing of
defects in carbon fibre composite materials // Advanced Photon Counting Techniques XI. International Society
for Optics and Photonics. 2017. V. 10212. P. 102120R.
15. Kolkoori S., Wrobel N., Osterloh K., Zscherpel U., Ewert U. Novel X-ray backscatter technique for
detection of dangerous materials: application to aviation and port security // Journal of Instrumentation. 2013.
V. 8. No. 09. P. P09017.
16. Shinji Nomura, Kazunori Tejima, Ikuo Wakamoto. Scattered X-ray type defect detector, and X-ray
detector. JP. Patent No. 2001208705A. 03 August 2001.
17. Ignatiev N.G., Orlov I.E., Ergashev D.E. Experimental studies of scintillation detectors based on WLS
fibers // Instruments and Experimental Techniques. 2016. V. 59. No. 6. P. 789—793.
18. Капранов Б.И. Разработка метода и средств реконструктивной комптоновской томографии /
Дис. … д-ра техн. наук. Томск: Томский политехнический университет, 2000.
19. Журавский Е.Е., Капранов Б.И., Белкин Д.С., Чахлов С.В., Штейн А.М. Расчет параметров пин-
хола коллимационной системы альбедной компьютерной томографиии стальных изделий // Дефекто-
скопия. 2020. №. 2. С. 42—49.
20. Капранов Б.И., Короткова И.А., Чахлов В.Л., Филинов В.Н., Маклашевский В.Я. Анализ систем
сканирования в комптоновской томографии. Возможные области применения // Известия Томского по-
литехнического университета. 2003. Т. 306. № 1 .С. 122—127.
Дефектоскопия
№ 6
2020
