¿Necesitas tamaños de diodos? Elegir la máquina de inspección por rayos X adecuada

Autor Steve Dowd

El tamaño de los diodos es objeto de mucho debate. Existe la creencia generalizada de que cuanto más pequeños sean los diodos de una máquina de inspección por rayos X, mejor detectará el sistema los contaminantes físicos más pequeños. Sin embargo, esto es una simplificación excesiva e ignora otros factores que afectan a la sensibilidad de la detección de la contaminación.

Hay que tener en cuenta otros factores, como el contraste radiográfico causado por diodos más pequeños frente a diodos más grandes, el efecto de un producto (es decir, densidad, textura, uniformidad) y la velocidad de la línea transportadora.

A medida que la tecnología de inspección por rayos X ha ido avanzando con los años, ha surgido una nueva consideración para quienes buscan en el mercado de los detectores: ¿necesitas diodos? Mientras que los detectores de centelleo tradicionales dependen de la presencia y configuración de fotodiodos para detectar contaminantes y cuerpos extraños, los detectores de recuento de fotones más modernos eliminan por completo los diodos de su construcción.

Con más opciones disponibles ahora que nunca, comprender qué tipo de tecnología de inspección por rayos X puede satisfacer tus capacidades deseadas es crucial para hacer la elección más útil y rentable para tu empresa. En el blog de hoy trataremos los 3 tipos principales de tecnologías de inspección por rayos X y los factores que influyen en la detección en general.

Tipos de detectores de centelleo de rayos X

Los detectores tradicionales de tipo centelleador se basan en un proceso denominado detección indirecta. En la detección indirecta, los haces de rayos X, formados por fotones, se convierten una vez en señales luminosas y, a continuación, se vuelven a convertir en señales eléctricas. Hay dos configuraciones habituales para las máquinas de rayos X de centelleo: los detectores de matriz lineal y los detectores TDI.

Matriz lineal: Detección básica con diodos

Una máquina de rayos X de matriz lineal contiene un sencillo sistema de detección por centelleadores. Se denomina matriz lineal porque los fotodiodos están dispuestos en una sola fila unos junto a otros. Esta configuración es la opción más compacta, ligera y económica. El menor coste de entrada conlleva algunas limitaciones, como un campo de visión limitado y velocidades de exploración más lentas, pero en la medición de masas es donde realmente brilla un detector de matriz lineal. Esta tecnología proporciona la medición de masa más precisa, de ±1,0-1,5%. Aunque es eficaz por sí sola en determinadas aplicaciones, esta tecnología también sirve de base para la detección de rayos X por Retraso e Integración Temporal (TDI).

Detección avanzada con diodos

Un detector TDI funciona según el mismo principio que un detector de matriz lineal, pero con varias filas de diodos apilados sucesivamente. Una mayor cantidad de diodos ofrece la posibilidad de una mayor resolución de imagen, es decir, la capacidad de distinguir los detalles más sutiles del producto que pasa por el cabezal de detección. Al mismo tiempo, esto también presenta más oportunidades de pasar por alto contaminantes y falsos positivos si se configura incorrectamente. Los diodos deben estar cuidadosamente alineados entre sí para procesar correctamente el haz de rayos X y obtener una imagen precisa del objeto buscado. Cuando se configura correctamente, un detector TDI permite a los operadores generar imágenes con mayor resolución y mejor calidad utilizando menos potencia de rayos X que un detector de matriz lineal. En general, esto conlleva un mayor coste operativo.

Efectos del tamaño del diodo en la detección de rayos X

Los diodos más pequeños (0,2 mm o 0,4 mm) proporcionan más datos, lo que proporciona una mayor resolución espacial en las imágenes de rayos X en comparación con los diodos más grandes (0,8 mm o 1,6 mm). Sin embargo, los detectores con diodos más pequeños cubren menos superficie, lo que significa que necesitan más tiempo para recoger datos suficientes para proporcionar imágenes de calidad. Un paso de diodos más pequeño también puede crear una situación en la que la relación señal/ruido sea mayor que la del objetivo potencial. En esta situación, para lograr la detección se necesitaría o bien una mayor potencia de rayos X -que conlleva un mayor coste de blindaje y una vida más corta del tubo- o bien un paso de diodos mayor.

Por esta razón, a menudo hay una compensación, ya que las máquinas de inspección por rayos X de mayor energía tienen un mayor coste total de propiedad, ya que los tubos de rayos X tienen tendencia a quemarse y su sustitución es costosa.

PXT™: Detección avanzada sin diodos

A diferencia de los detectores de matriz lineal y TDI, el PXT™ utiliza un método llamado recuento de fotones, una forma de detección directa. En este proceso, los fotones emitidos por el generador de rayos X se convierten directamente en señales eléctricas. Al hacerlo, se elimina la conversión intermedia en señales luminosas. Esto permite al PXT™ producir resultados más rápidamente y con mayor precisión que las tecnologías de detección indirecta. También es la que mejor distingue entre materiales orgánicos e inorgánicos, como el hueso calcificado, y materiales inorgánicos, como el vidrio de baja mineralización.

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Factores de aplicación que influyen en la detección

Contraste radiográfico

El contraste radiográfico se refiere a la capacidad del algoritmo informático de la máquina de inspección por rayos X para distinguir entre los contaminantes físicos y el producto circundante. El principal factor que afecta al contraste radiográfico en la detección de rayos X es la relación señal/ruido. Si el nivel de ruido es demasiado elevado en relación con la intensidad de la señal, la calidad de la imagen radiográfica será deficiente. Los distintos tamaños de diodo producen diferentes relaciones señal/ruido, pero, en general, cuanto mayor sea el diodo, más intensa será la señal de rayos X en relación con el ruido de fondo. Esto significa que el contraste radiográfico será mayor, lo que se traducirá en una imagen de mejor calidad y mayores posibilidades de detección de la contaminación. La clave es tener la resolución de imagen adecuada para encontrar el contaminante dado y no tener una resolución señal-ruido alta, que podría dar lugar a más falsos positivos.

Efecto producto

El efecto del producto (la cantidad de energía de rayos X absorbida por el producto y cualquier contaminante físico cuando el envase pasa por la máquina de inspección por rayos X) también afecta al contraste de la imagen de rayos X y a la probabilidad de detección de contaminación. La absorción de rayos X depende del grosor y la densidad del producto o contaminante. Generalmente, cuanto mayor es el grosor o la densidad, más energía de rayos X se absorbe antes de llegar al diodo. Los contaminantes físicos densos serán más fáciles de detectar en un producto menos denso, como un bloque de queso de dos pulgadas, en comparación con un bloque de queso más denso de cuatro pulgadas. Por tanto, se necesita más energía de rayos X para penetrar en productos densos, lo que repercute en la elección del tamaño del diodo. Una máquina con diodos más grandes es más adecuada para inspeccionar productos de alta densidad.

La textura y la uniformidad de un producto también deben tenerse en cuenta al considerar su efecto. Los paquetes homogéneos proporcionan una señal de rayos X constante, lo que significa que los pequeños cambios en la absorción de energía de rayos X se detectan fácilmente. Sin embargo, en las comidas preparadas y los alimentos, como las bolsas de ensalada o los paquetes de verduras congeladas, hay zonas de absorción variable causadas por los distintos tipos de alimentos y las bolsas de aire entre los artículos. Estos pueden reducir el contraste entre el producto y el contaminante en la imagen final de rayos X, dificultando la detección de contaminantes físicos de baja densidad. Las tecnologías avanzadas, como los detectores de doble energía, utilizan técnicas de filtrado de imágenes que reducen la variabilidad de la imagen para facilitar la detección de contaminantes físicos en productos con densidades variables, ya que el contraste radiográfico será mejor.

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¿Qué tecnología de detector de rayos X es mejor para ti?

Piensa en lo que quieres priorizar en tu aplicación. Al elegir un detector de rayos X, hay 4 áreas clave en las que debes centrarte:

Aplicación

• ¿Es importante conseguir una mayor resolución de imagen para detectar objetos extraños, u obtener más datos para verificar los valores de chemical lean?
• ¿Qué impulsa tus requisitos de rayos X: la demanda del cliente, la diligencia debida o una combinación de ambas?

Especificación

• ¿Inspeccionas productos de densidades uniformes o variadas?
• ¿Cuáles son las dimensiones de tu producto?
• ¿Cómo se comparan la densidad y las dimensiones de los contaminantes habituales con las de tu producto?

Entorno de producción

• ¿Cómo afectará tu entorno de producción al desgaste del sistema a lo largo del tiempo? Considera cómo factores como la velocidad de la línea pueden alterar los requisitos de intensidad de los rayos X.

Coste de propiedad

• ¿Con qué frecuencia puedes realizar el mantenimiento de tu sistema de inspección por rayos X? Piensa en los efectos del tiempo de inactividad en tu línea.

Responder a preguntas como éstas te orientará hacia la elección correcta en detección por rayos X para las necesidades exactas de tu empresa. No existe una solución “única para todos” y es importante tener en cuenta que, aunque la resolución espacial mejora a medida que disminuye el tamaño del diodo, los diodos más pequeños requieren energías de rayos X más altas y velocidades de línea más bajas para mantener la calidad de la imagen. Si estás listo para empezar a explorar tus opciones u obtener recomendaciones de uno de nuestros expertos en rayos X, ponte en contacto con Eagle PI hoy mismo para empezar.