本發(fā)明屬于無(wú)損檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種ct檢測(cè)技術(shù)，特別涉及一種輻射態(tài)下核燃料元件的ct檢測(cè)裝置。

背景技術(shù)：

自上世紀(jì)60年代末第一臺(tái)ct(計(jì)算機(jī)層析成像)系統(tǒng)誕生以來(lái)，ct系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)和工業(yè)領(lǐng)域，即醫(yī)學(xué)ct和工業(yè)ct。

工業(yè)ct是一種先進(jìn)的無(wú)損檢測(cè)手段，它能在不破壞物體的前提下，通過(guò)數(shù)字化圖像形式直觀、清晰、準(zhǔn)確的呈現(xiàn)被測(cè)物體的內(nèi)部特征，具有影像不重疊、不受工件結(jié)構(gòu)和材質(zhì)影響、檢測(cè)對(duì)象范圍廣、空間和密度分辨率高等特點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于航天、航空、鐵路、兵器、汽車、石油、電力、考古等領(lǐng)域。

近年來(lái)，民用核電技術(shù)高速發(fā)展。在核工業(yè)領(lǐng)域，核燃料元件是反應(yīng)堆中一種非常重要的部件。在科研和生產(chǎn)中，通過(guò)無(wú)損檢測(cè)手段研究和分析輻射態(tài)下的核燃料元件內(nèi)部的結(jié)構(gòu)狀況及其變化，對(duì)于保障核安全具有重要意義。眾所周知，利用ct技術(shù)對(duì)物體進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)時(shí)，利用了射線穿透物體后按比爾定律所述規(guī)律衰減的特性，因此探測(cè)器所探測(cè)的射線信號(hào)是被物體衰減后的射線信號(hào)。利用ct對(duì)輻射態(tài)下的核燃料元件進(jìn)行檢測(cè)，ct探測(cè)器所探測(cè)到的除了射線源發(fā)出的經(jīng)核燃料元件衰減后的x射線或γ射線，也有核燃料元件自身輻射的γ射線(且該γ射線強(qiáng)度較大)，因此核燃料元件自輻射射線對(duì)ct成像造成極強(qiáng)的干擾影響，以至于無(wú)法獲取到核燃料元件內(nèi)部結(jié)構(gòu)的清晰ct圖像，這也在很大程度上限制了ct技術(shù)在輻射態(tài)下核燃料元件無(wú)損檢測(cè)方面的應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種輻射態(tài)下核燃料元件的ct檢測(cè)裝置，該裝置能夠消除輻射態(tài)下核燃料元件自身輻射γ射線對(duì)ct成像無(wú)損檢測(cè)的干擾影響。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種輻射態(tài)下核燃料元件的ct檢測(cè)裝置，包括ct系統(tǒng)機(jī)械裝置、射線源、可旋轉(zhuǎn)柵格盤(pán)、輻射態(tài)下核燃料元件、旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)、射線探測(cè)器、控制器、數(shù)據(jù)處理與重建系統(tǒng)等。

所述可旋轉(zhuǎn)柵格盤(pán)是一個(gè)由高密度金屬制作而成的圓盤(pán)，具有一定的厚度可以完全遮擋射線，在圓盤(pán)上加工有等寬度、均勻分布的柵格(數(shù)量不定，以多于8個(gè)以上為最好)，在控制器及驅(qū)動(dòng)裝置作用下，可繞軸高速作勻速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；所述輻射態(tài)下核燃料元件被安裝在旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)上，在控制器的控制下停止或旋轉(zhuǎn)；所述射線源可以產(chǎn)生連續(xù)、高頻或脈沖式x射線或γ射線；所述探測(cè)器可在控制器控制下，同步采集數(shù)據(jù)并傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理與重建系統(tǒng)中?？尚D(zhuǎn)柵格盤(pán)將射線源所產(chǎn)生的連續(xù)或高頻x射線或γ射線離散化，形成一定寬度的脈沖式x射線或γ射線，當(dāng)x射線或γ射線穿透柵格時(shí)，輻射態(tài)下核燃料元件隨旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)到某一投影角度，此時(shí)射線探測(cè)器采集到疊加態(tài)下(x射線或γ射線)的射線信號(hào)數(shù)據(jù)；而當(dāng)x射線或γ射線被柵格盤(pán)遮擋時(shí)，輻射態(tài)下核燃料元件隨旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)在前述同一投影角度下，此時(shí)射線探測(cè)器采集到自輻射態(tài)下(γ射線)的射線信號(hào)數(shù)據(jù)，這組交替數(shù)據(jù)被傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理與重建系統(tǒng)，由疊加態(tài)下(x射線或γ射線)射線信號(hào)數(shù)據(jù)與自輻射態(tài)下(γ射線)射線信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行減運(yùn)算，即可得到消除了輻射態(tài)下核燃料元件自身γ射線輻射影響的數(shù)據(jù)，利用若干組該類校正數(shù)據(jù)進(jìn)行ct重建，即可獲得消除了輻射態(tài)下核燃料元件自身γ射線輻射干擾影響的ct圖像。若所述射線源為低頻脈沖式x射線源，則無(wú)須可旋轉(zhuǎn)柵格盤(pán)，而只需用控制器實(shí)現(xiàn)x射線源出束頻率與旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)、射線探測(cè)器數(shù)據(jù)采集匹配同步。

進(jìn)一步，所述的可旋轉(zhuǎn)柵格盤(pán)是一個(gè)高密度金屬圓盤(pán)，具有一定的厚度可以完全遮擋射線，圓盤(pán)上加工有等寬度、均勻分布的柵格(數(shù)量不定，以多于8個(gè)以上為最好)，可繞軸高速作勻速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

進(jìn)一步，所述控制器實(shí)現(xiàn)可旋轉(zhuǎn)柵格盤(pán)旋轉(zhuǎn)速度與旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)、射線探測(cè)器數(shù)據(jù)采集同步和匹配。

進(jìn)一步，所述數(shù)據(jù)處理與重建系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)交替的疊加態(tài)下(x射線或γ射線)射線信號(hào)數(shù)據(jù)與自輻射態(tài)下(γ射線)射線信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行減運(yùn)算。

進(jìn)一步，所述的射線源采用脈沖式電子直線加速器、連續(xù)或高頻x射線機(jī)或者放射性同位素γ射線源。

進(jìn)一步，所述的探測(cè)器采用的形式為線陣列或者面陣列。

進(jìn)一步，所述的探測(cè)器采用固體探測(cè)器、液體探測(cè)器、氣體探測(cè)器或者是半導(dǎo)體探測(cè)器。

進(jìn)一步，所述的探測(cè)器工作于積分方式或者計(jì)數(shù)方式。

進(jìn)一步，所述探測(cè)器的數(shù)據(jù)傳輸可采用無(wú)線方式，也可采用有線方式。

本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明所述的輻射態(tài)下核燃料元件的ct檢測(cè)裝置通過(guò)可旋轉(zhuǎn)柵格盤(pán)、控制器等軟硬件，交替獲取疊加態(tài)下(x射線或γ射線)射線信號(hào)數(shù)據(jù)與自輻射態(tài)下(γ射線)射線信號(hào)數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行減運(yùn)算，從而消除了輻射態(tài)下核燃料元件自身γ射線輻射的干擾影響，實(shí)現(xiàn)了對(duì)輻射態(tài)下核燃料元件的清晰ct成像無(wú)損檢測(cè)。

附圖說(shuō)明

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖進(jìn)行說(shuō)明：

圖1為檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為控制結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為檢測(cè)方法流程圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。

如圖1、2所示，本發(fā)明所述的一種輻射態(tài)下核燃料元件的ct檢測(cè)裝置，包括ct系統(tǒng)機(jī)械裝置1、射線源2、可旋轉(zhuǎn)柵格盤(pán)3、輻射態(tài)下核燃料元件4、旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)5、射線探測(cè)器6、控制器7、數(shù)據(jù)處理與重建系統(tǒng)8等。

ct系統(tǒng)機(jī)械裝置1用于安裝和支撐射線源2、可旋轉(zhuǎn)柵格盤(pán)3、旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)5、射線探測(cè)器6等，旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)5上安裝輻射態(tài)下核燃料元件4，控制器7控制可旋轉(zhuǎn)柵格盤(pán)3旋轉(zhuǎn)速度與旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)5旋轉(zhuǎn)、射線探測(cè)器6數(shù)據(jù)采集同步和匹配，當(dāng)x射線或γ射線穿透柵格時(shí)，輻射態(tài)下核燃料元件4放置在旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)5上并旋轉(zhuǎn)到某一投影角度，此時(shí)射線探測(cè)器6采集到疊加態(tài)下(x射線或γ射線)的射線信號(hào)數(shù)據(jù)10，而當(dāng)x射線或γ射線被柵格盤(pán)遮擋時(shí)，輻射態(tài)下核燃料元件4放置在旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)5上的同一投影角度下，此時(shí)射線探測(cè)器6采集到自輻射態(tài)下(γ射線)的射線信號(hào)數(shù)據(jù)9，數(shù)據(jù)處理與重建系統(tǒng)8對(duì)交替采集到的疊加態(tài)下射線信號(hào)數(shù)據(jù)10和自輻射態(tài)下的射線信號(hào)數(shù)據(jù)9進(jìn)行減運(yùn)算11和圖像重建。所述射線源2用以產(chǎn)生ct掃描所需的x射線或γ射線；所述可旋轉(zhuǎn)柵格盤(pán)3將射線源2所產(chǎn)生的連續(xù)或高頻x射線或γ射線離散化，形成一定寬度的脈沖式x射線或γ射線；所述控制器7控制可旋轉(zhuǎn)柵格盤(pán)3旋轉(zhuǎn)速度與旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)5旋轉(zhuǎn)、射線探測(cè)器6數(shù)據(jù)采集同步和匹配；所述數(shù)據(jù)處理與重建系統(tǒng)8對(duì)交替采集到的疊加態(tài)下(x射線或γ射線)射線信號(hào)數(shù)據(jù)10和自輻射態(tài)下(γ射線)的射線信號(hào)數(shù)據(jù)9進(jìn)行減運(yùn)算11和圖像重建。

如圖3所示，啟動(dòng)ct掃面后，如果射線剛好穿過(guò)可旋轉(zhuǎn)柵格盤(pán)3的柵格，則射線探測(cè)器6采集到疊加態(tài)下射線信號(hào)數(shù)據(jù)10，該數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理與重建系統(tǒng)8中保存；可旋轉(zhuǎn)柵格盤(pán)3繼續(xù)旋轉(zhuǎn)γ角，此時(shí)射線剛好被可旋轉(zhuǎn)柵格盤(pán)遮擋，此時(shí)射線探測(cè)器6采集到自輻射態(tài)下射線信號(hào)數(shù)據(jù)9，該數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理與重建系統(tǒng)8中保存，數(shù)據(jù)處理與重建系統(tǒng)8對(duì)疊加態(tài)下射線信號(hào)數(shù)據(jù)10和自輻射態(tài)下射線信號(hào)數(shù)據(jù)9進(jìn)行減運(yùn)算11，然后旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)5帶動(dòng)輻射態(tài)下核燃料元件4旋轉(zhuǎn)α角，同時(shí)可旋轉(zhuǎn)柵格盤(pán)3旋轉(zhuǎn)β角，進(jìn)行下一個(gè)投影角度的數(shù)據(jù)采集，如此反復(fù)，直至ct掃描技術(shù)為止，然后由各個(gè)投影角度下的校正值(減運(yùn)算值)重建ct圖像。

最后說(shuō)明的是，以上優(yōu)選實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管通過(guò)上述優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍。