便携式数字平板探测器X射线实时成像便携式X光机使用说明书

 

便携式X射线数字成像系统 专业操作与安全综合手册

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一、 设备概述与技术定位

 

本便携式X射线数字成像系统是一款集成高频X射线发生、数字平板探测与计算机图像处理技术的模块化、可移动式无损检测设备。该系统核心设计目标在于为需要现场、快速、可视化内部结构检查的领域提供高效的解决方案，其典型应用场景包括但不限于法医病理学异物探查、特定安保领域的物品查验、工业无损检测以及部分医疗辅助检查。系统摒弃了传统的胶片处理流程，实现了射线透视、数字成像、图像处理与分析的全流程数字化，具有成像速度快、图像质量高、操作相对灵活及剂量可控等特点。

设备由独立的X射线发生器、数字平板探测器、终端控制器及专用图像处理软件构成，支持有线和无线两种连接工作模式，极大增强了现场部署的适应性。作为涉及电离辐射的专业设备，其设计、安装、操作与维护必须严格遵循国家辐射防护安全标准与相关行业规范，确保在发挥其技术效能的同时，绝对保障操作人员、周边公众的健康安全以及被检物品的完好性。

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二、 系统构成与技术原理

本系统基于“射线产生-穿透成像-数字转换-图像处理”的技术链条工作。

1. X射线发生单元（主机）

• 高频高压发生器：将输入的市电转换为稳定的高频高压直流电，为X射线管供电。此种技术使得设备体积更小、重量更轻、输出更稳定。

• X射线管：在高压电场驱动下发射X射线束。射线束通过前端的准直器形成定向锥形束，主要朝向探测器方向。

• 控制与调节面板：

  • 电源开关：控制主机整机供电。

  • 能量调节旋钮：连续调节管电压（kV值），改变X射线的质（穿透能力）。顺时针或逆时针旋转以适配不同厚度与密度的被检物体。

  • 工作状态指示灯：指示X射线管是否处于出束状态。

  • 充电/触发接口：用于连接外部触发线（有线模式）或为内置电池充电。

2. 数字图像采集单元（探测器）

• 非晶硅/非晶硒数字平板探测器：核心成像部件。其表面的碳纤维面板为有效成像区域。当X射线穿透物体并照射到探测器上时，探测器将X射线光子直接或间接转换为电荷信号，并立即进行数字化。

• 读出电路与控制器：负责采集数字化信号，并通过线缆传输至终端控制器及计算机。探测器上有运行指示灯，显示其工作状态。

• 物理结构：采用轻质合金框架，配有提手，便于单人移动与定位。碳纤维面板保证高射线透过率与机械强度。

3. 控制与处理单元

• 终端控制器：作为系统的中枢，连接探测器与计算机，并为X射线发生器提供触发信号（有线模式下）。负责协调各部件同步工作，管理数据传输。

• 专用图像处理软件：安装于便携式计算机上。负责控制图像采集过程，并对获取的原始数字图像进行显示、增强、分析、测量、存储与管理。

4. 工作模式

• 无线模式：探测器通过线缆连接终端控制器，X射线发生器独立工作，由软件通过无线网络（如Wi-Fi）发送触发指令。部署灵活，布线简单。

• 有线模式：探测器、X射线发生器均通过线缆与终端控制器连接，由软件通过有线连接发送精确的同步触发指令。稳定性更高，抗干扰能力强。

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三、 主要技术规格（示例）

• X射线源：

  • 管电压范围：典型值如40-90 kV（可调）。

  • 输出剂量：符合辐射安全标准的小剂量设计。

  • 射线束角：定向锥形束。

• 探测器：

  • 有效成像面积：根据型号而定（如常用尺寸）。

  • 像素矩阵：如大于一定数值（如1600x1200以上）。

  • 空间分辨率：如≥3.0 lp/mm。

  • 灰度深度：16-bit。

• 系统：

  • 穿透能力：对钢典型厚度可达一定范围（如≤40mm）。

  • 成像时间：单幅图像采集通常在毫秒至秒级。

  • 工作电源：AC 220V ±10%， 50/60Hz。

  • 外形尺寸与重量：各模块均设计为便携式，具体参数见产品铭牌。

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四、 辐射安全规范（最高优先级）

警告：X射线为不可见电离辐射，不当暴露会对人体造成不可逆的损伤。以下条款必须严格遵守：

1. 操作人员资质：仅允许经过系统辐射安全与设备操作培训并合格的人员使用本设备。

2. 作业区域管控：

   • 划定明确的控制区与监督区。曝光时，控制区内仅保留被检物体。

   • X射线出束口正前方及侧前方扇形区域内严禁站人。

   • 操作人员应始终位于X射线发生器后方或侧后方（推荐在屏蔽物后，如墙体、专用屏蔽板），并尽量保持至少3-5米的安全距离，以利用“距离衰减”原理减少散射辐射照射。

   • 在可能影响到的区域入口设置醒目的辐射警告标志和声光警示装置。

3. 个人防护与监测：

   • 操作人员必须正确佩戴个人辐射剂量计，并定期送检。

   • 根据情况，配备和使用铅橡胶围裙、铅眼镜、铅手套等个人防护用品。

   • 严禁身体任何部位进入主射线束。

4. 设备安全操作：

   • 遵循“先开启探测器，后启动X光机；先关闭X光机，后关闭探测器”的电源操作顺序。

   • 曝光前，必须高声警示“准备曝光”并确认现场安全。

   • 采用最短的曝光时间（满足成像质量即可）完成检查，实践“ALARA”（合理可行尽量低）原则。

   • 设备出现异常时，立即停止使用并报告辐射安全负责人。

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五、 标准操作流程

（一） 作业前准备

1. 环境与许可：确认作业场地符合辐射安全要求，必要时办理作业许可。

2. 设备检查：检查各组件外观完好，线缆无破损，电量充足（若使用电池）。

3. 系统连接：

   • 无线模式：连接探测器至终端控制器，开启控制器总电源及无线开关。开启X光机电源。

   • 有线模式：连接探测器至控制器“探测器”口，用触发线连接控制器“光机接口”与X光机“充电触发接口”，用网线连接控制器与电脑。开启控制器总电源及X光机电源。

4. 软件启动：开启计算机，运行专用成像软件。等待软件自动搜索并初始化设备，直至界面“获取图像”等按钮变为可用状态。

5. 摆放定位：将探测器平稳放置，成像面朝上。将被检物体置于探测器成像区域上。移动X射线发生器，使其出光口中心对准被检区域中心，并保持推荐距离（如30-50厘米）。

（二） 图像采集

1. 在软件中点击【新建任务】，创建本次检查的任务档案。

2. 预判与设置：根据被检物体的材质与厚度，初步调节X光机面板上的“能量调节旋钮”。较厚或密度大的物体需要较高能量（kV值）。

3. 安全确认：清场，确保控制区内无人。操作者移至安全位置。

4. 采集图像：

   • 单次拍摄：点击软件【获取图像】按钮，系统自动触发X光机短时出束，并采集显示图像。

   • 双能成像：点击【双能取图】，先后使用高、低两种能量各采集一幅图像，可用于区分材料成分。

   • 3D视觉：点击【3D取图】，按提示在不同位置采集两幅图像，系统合成具有立体视觉效果的图像（需配合3D眼镜观看）。

5. 图像评估：观察图像质量。如果图像过暗（穿透不足），适当调高能量；如果图像过亮、细节模糊（过度曝光），适当调低能量。可重复采集直至满意。

（三） 图像处理与分析
利用软件右侧的图像处理工具对采集的图像进行优化分析：

• 对比度调整：【窗宽窗位】调节是核心功能，通过调整可突出显示感兴趣灰度范围的细节。

• 图像增强：使用【边缘增强】、【直方图均衡】等工具改善视觉效果。

• 几何变换：使用【旋转】、【水平镜像】等工具调整图像方位。

• 效果渲染：使用【伪彩色】、【反色】（模拟胶片负片效果）等辅助观察。

• 测量：使用【图像测量】工具，在已知某参照物尺寸的情况下，可测量图像中目标的近似长度。

• 图像管理：使用【图像融合】拼接大视野图像；【导出原图】保存原始数据；【另存图像】保存处理后的结果。

（四） 作业结束

1. 保存所有需要归档的图像和数据。

2. 关闭X射线发生器电源。

3. 关闭终端控制器电源。

4. 退出软件，关闭计算机。

5. 收拾所有设备组件，放回专用运输箱。

6. 记录本次作业的辐射剂量读数（如有个人剂量计）及设备使用情况。

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六、 软件核心功能模块概述

1. 图像采集控制模块：负责驱动硬件、设置采集参数（如积分时间）、执行单次/双能/3D等采集流程。

2. 实时显示模块：高速显示采集的原始图像。

3. 图像处理算法库：集成一系列数字图像处理算法，包括点运算（灰度变换）、空间域滤波（锐化、平滑）、频域滤波及伪彩色映射等。

4. 图像管理模块：支持以“任务”为单位组织图像，提供图像的存储、检索、导出、打印功能。

5. 辅助分析工具：提供长度、角度测量、图像拼接（融合）、局部缩放、全景浏览等功能。

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七、 维护、保养与故障排查

1. 日常维护

• 清洁：使用柔软干布清洁设备外壳。严禁使用溶剂清洁探测器碳纤维面板及任何光学窗口。保持通风口畅通。

• 电池：若使用电池供电，遵循“浅充浅放”原则，长期不用时应定期充电维护。

• 运输：设备属于精密仪器，运输时必须使用原厂防震包装箱，避免剧烈震动与撞击。

2. 常见故障诊断

• 软件无法连接设备：检查所有物理连接是否牢固；检查终端控制器、X光机电源是否开启；尝试重新启动软件及计算机。

• 无法采集图像（软件提示就绪但无图像）：确认X光机电源已开且电量充足（无线模式需检查其待机状态）；有线模式下检查触发线连接；检查被检物体是否过厚无法穿透（尝试调高能量观察指示灯是否亮起）。

• 图像质量差（过暗、过亮、有条纹）：

  • 过暗：提高X光机能量（kV）；确保物体紧贴探测器；检查射线出束是否被遮挡。

  • 过亮：降低X光机能量；检查是否积分时间设置过长。

  • 条纹：可能是探测器受到干扰或存在坏线，尝试重启系统，或联系技术支持。

• 探测器无响应：检查探测器与终端控制器的连接线；检查探测器供电是否正常（指示灯）。

• X光机工作指示灯不亮：检查电源；检查电池电量；有线模式下检查与终端的触发连接。

3. 定期检定

• 根据国家计量法规和辐射安全标准，设备应定期（通常为一年）由有资质的机构进行主要性能参数（如辐射输出量、分辨率、对比度灵敏度）的检定与校准。

• 任何涉及设备内部维修、高压部件更换或射线源调整的工作，必须由制造商授权的专业技术人员完成。

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八、 结论

本便携式X射线数字成像系统是一款功能强大、应用灵活的专业检测工具。其效能的充分发挥与安全风险的严格控制，同等重要且完全依赖于规范、严谨的操作与管理。所有使用单位必须建立并严格执行覆盖设备操作、辐射防护、人员培训、维护保养及应急处理在内的全流程管理制度。操作人员须时刻牢记辐射安全的极端重要性，在追求检测效率与图像质量的同时，始终将安全置于首位，确保设备在合规、安全的前提下服务于科研、安检、工业及司法鉴定等领域。

厂家信息‌：北京毕思特联合科技有限公司

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