Você precisa de tamanhos de diodos? Escolhendo a máquina certa de inspeção por raios X

Autor Steve Dowd

O tamanho do diodo é o tema de muitos debates. Acredita-se que quanto menores forem os diodos de uma máquina de inspeção por raios X, melhor será o sistema para detectar os menores contaminantes físicos. Contudo, isto é uma simplificação excessiva e ignora outros factores que afectam a sensibilidade da detecção de contaminação.

Outros fatores devem ser levados em conta, como o contraste radiográfico causado por diodos menores ou maiores, o efeito de um produto (ou seja, densidade, textura, uniformidade) e a velocidade da linha do transportador.

À medida que a tecnologia de inspeção por raios X avançou ao longo dos anos, surgiu uma nova consideração para aqueles que estão comprando no mercado de detectores: você precisa de diodos? Enquanto os detectores cintiladores tradicionais dependem da presença e da configuração de fotodiodos para detectar contaminantes e corpos estranhos, os detectores de contagem de fótons mais modernos eliminam completamente os diodos de sua construção.

Com mais opções disponíveis agora do que nunca, entender qual tipo de tecnologia de inspeção por raios X pode atender aos recursos que você deseja é crucial para fazer a escolha mais útil e econômica para a sua empresa. No blog de hoje, abordaremos os três principais tipos de tecnologias de inspeção por raios X e os fatores que afetam a detecção em todos eles.

Tipos de detectores de raios X com cintilador

Os detectores tradicionais do tipo cintilador dependem de um processo chamado detecção indireta. Na detecção indireta, os feixes de raios X, compostos de fótons, são convertidos uma vez em sinais de luz e, em seguida, convertidos novamente em sinais elétricos. Há duas configurações comuns para máquinas de raios X com cintilador: detectores de matriz linear e detectores TDI.

Matriz linear: Detecção básica com diodos

Uma máquina de raios X de matriz linear contém um sistema simples de detecção de cintilador. Ele é chamado de matriz linear porque os diodos fotográficos estão dispostos em uma única fileira, um ao lado do outro. Essa configuração é a opção mais compacta, leve e econômica. O custo mais baixo de entrada vem acompanhado de algumas limitações, como um campo de visão limitado e velocidades de varredura mais lentas, mas é na medição de massa que um detector de matriz linear realmente se destaca. Essa tecnologia fornece a medição de massa mais precisa de ±1,0-1,5%. Embora seja eficaz por si só em determinadas aplicações, essa tecnologia também serve como base para a detecção de raios X por Time Delay & Integration (TDI).

Detecção avançada com diodos

Um detector TDI funciona com o mesmo princípio de um detector de matriz linear, mas com várias fileiras de diodos empilhados sucessivamente. Com uma quantidade maior de diodos, você tem a possibilidade de obter maior resolução de imagem – a capacidade de distinguir os detalhes mais finos do produto que passa pelo cabeçote de busca. Ao mesmo tempo, isso também apresenta mais oportunidades para a perda de contaminantes e falsos positivos se configurados incorretamente. Os diodos devem ser cuidadosamente alinhados uns com os outros para processar adequadamente o feixe de raios X a fim de renderizar uma imagem precisa do objeto-alvo. Quando configurado corretamente, um detector TDI permite que os operadores gerem imagens com maior resolução e melhor qualidade usando menos energia de raios X em comparação com um detector de matriz linear. Em geral, ele tem um custo operacional mais alto como resultado.

Os efeitos do tamanho do diodo na detecção de raios X

Os diodos menores (0,2 mm ou 0,4 mm) fornecem mais dados, proporcionando maior resolução espacial nas imagens de raios X em comparação com os diodos maiores (0,8 mm ou 1,6 mm). Entretanto, os detectores com diodos menores cobrem menos área de superfície, o que significa que precisam de mais tempo para coletar dados suficientes para fornecer imagens de qualidade. Um passo de diodo menor também pode criar uma situação em que a relação sinal/ruído seja maior do que a do alvo em potencial. Nessa situação, para conseguir a detecção, você precisaria de uma potência maior de raios X – que vem com um custo maior de blindagem e uma vida útil mais curta do tubo – ou de um passo de diodo maior.

Por esse motivo, geralmente há uma compensação, pois as máquinas de inspeção por raios X de energia mais alta têm um custo total de propriedade maior, pois os tubos de raios X tendem a queimar e são caros para substituir.

PXT™: Detecção avançada sem diodos

Diferentemente dos detectores de matriz linear e TDI, o PXT™ usa um método chamado contagem de fótons, uma forma de detecção direta. Nesse processo, os fótons emitidos pelo gerador de raios X são convertidos diretamente em sinais elétricos. Ao fazer isso, a conversão intermediária em sinais de luz é eliminada. Isso permite que o PXT™ produza resultados mais rapidamente e com maior precisão do que as tecnologias de detecção indireta. É também a mais bem-sucedida na distinção entre materiais orgânicos e inorgânicos, como osso calcificado e materiais inorgânicos, como vidro com baixo teor de minerais.

Exclusiva da Eagle PI, a tecnologia de contagem de fótons PXT™ apresenta os recursos de detecção mais avançados do mercado atual. CLIQUE AQUI PARA SABER MAIS >>>

Fatores de aplicação que influenciam a detecção

Contraste radiográfico

O contraste radiográfico refere-se à capacidade do algoritmo de computador da máquina de inspeção por raios X de distinguir entre contaminantes físicos e o produto ao redor. O principal factor que afecta o contraste radiográfico na detecção de raios X é a relação sinal/ruído. Se o nível de ruído for demasiado elevado, em relação à força do sinal, a qualidade da imagem radiológica será fraca. Diferentes tamanhos de díodos produzem diferentes rácios sinal-ruído, mas geralmente quanto maior for o díodo, mais forte será o sinal de raio-x em relação ao ruído de fundo. Isto significa que o contraste radiográfico será maior, resultando numa imagem de melhor qualidade e numa maior probabilidade de detecção de contaminação. O segredo é ter a resolução de imagem adequada para encontrar o contaminante em questão e não ter uma resolução alta de sinal para ruído, o que poderia resultar em mais falsos positivos.

Efeito do produto

O efeito do produto (a quantidade de energia de raios X absorvida pelo produto e quaisquer contaminantes físicos à medida que a embalagem passa pela máquina de inspecção por raios X) também afecta o contraste na imagem de raios X e a probabilidade de detecção de contaminação. A absorção dos raios X depende da espessura e densidade do produto ou do contaminante. Geralmente, quanto maior for a espessura ou densidade, mais energia de raios X é absorvida antes de atingir o díodo. Contaminantes físicos densos serão mais fáceis de detectar num produto menos denso como um bloco de duas polegadas de queijo, em comparação com um bloco de queijo mais denso de quatro polegadas. É portanto necessária mais energia de raios X para penetrar produtos densos, o que tem impacto na escolha do tamanho do diodo. Uma máquina com díodos maiores é mais adequada para inspeccionar produtos de alta densidade.

A textura e a uniformidade de um produto também devem ser levadas em conta ao considerar o efeito do produto. As embalagens homogéneas fornecem um sinal de raios X constante, o que significa que pequenas alterações na absorção da energia dos raios X são facilmente detectadas. No entanto, em refeições prontas e alimentos, tais como sacos de saladas ou pacotes de vegetais congelados, existem áreas de absorção variável causadas por diferentes tipos de alimentos e bolsas de ar entre artigos. Estes podem reduzir o contraste entre o produto e o contaminante na imagem final da radiografia, tornando mais difícil a detecção de contaminantes físicos de baixa densidade. Tecnologias avançadas, como detectores de energia dupla, usam técnicas de filtragem de imagem que reduzem a variabilidade da imagem para facilitar a detecção de contaminantes físicos em produtos com densidades variáveis, pois o contraste radiográfico será melhor.

Você quer saber mais sobre os avanços na detecção de energia dupla? Clique abaixo para liberar o acesso ao nosso Centro de Recursos.

Qual tecnologia de detector de raios X é a melhor para você?

Pense no que você deseja priorizar em sua aplicação. Ao escolher um detector de raios X, há quatro áreas principais nas quais você deve se concentrar:

Aplicativo

• É importante obter uma resolução de imagem mais alta para detectar objetos estranhos ou obter mais dados para verificar os valores de pureza química?
• O que impulsiona seus requisitos de raios X: demanda do cliente, due diligence ou uma combinação de ambos?

Especificação

• Você está inspecionando produtos de densidades uniformes ou variadas?
• Quais são as dimensões do seu produto?
• Como a densidade e as dimensões dos contaminantes comuns se comparam às do seu produto?

Ambiente de produção

• Como o ambiente de produção afetará o desgaste do sistema ao longo do tempo? Considere como fatores como a velocidade da linha podem alterar os requisitos de intensidade dos raios X.

Custo de propriedade

• Com que frequência você pode realizar a manutenção do seu sistema de inspeção por raios X? Pense nos efeitos do tempo de inatividade em sua linha.

Responder a perguntas como essas ajudará você a escolher a opção certa de detecção de raios X para as necessidades exatas da sua empresa. Não existe uma solução “tamanho único” e é importante que você esteja ciente de que, embora a resolução espacial melhore à medida que o tamanho do diodo diminui, os diodos menores exigem energias de raios X mais altas e velocidades de linha mais baixas para manter a qualidade da imagem. Se você estiver pronto para começar a explorar suas opções ou obter recomendações de um de nossos especialistas em raios X, entre em contato com a Eagle PI hoje mesmo para começar.