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The computer simulation of radiography is applicable for different purposes in NDT such as for the qualification of NDT systems, the optimization of system parameters, feasibility analysis, model-based data interpretation, education and training of NDT/NDE personnel, and others. Within the framework of the European project PICASSO simulators will be adapted to support reliability assessments of NDT tasks. The radiographic simulator aRTist developed by BAM is well suited for this task. It combines analytical modelling of the RT inspection process with the CAD-orientated object description applicable to various industrial sectors such as power generation, aerospace, railways and others. The analytic model includes the description of the radiation source, the interaction of Radiation
with the material of the part, and the detection process with special focus to DIR. To support reliability estimations the simulation tool is completed by a tool for probability of detection (POD) estimation. It consists of a user interface for planning automatic simulation runs with varying parameters, specifically defect variations.
Further, an automatic image analysis procedure is included to evaluate the defect visibility and calculate the POD therefrom.
An approach is presented to construct operators for transforming the characteristics of incident radiation to transmitted radiation, as well as operators for transforming the transmitted radiation to measured values. Simu-lating the radiation transport is based on Monte Carlo modeling of the interaction of X-ray photons and electrons with matter. The proposed method permits to construct, for instance, the operator connecting the initial radiation spectrum with the absorbed photon energy penetrating a given object. The elaborated approach provides the possibility of effective mathematical modeling of radiation techniques such as radiography, treating complex multi-component objects. Moreover, the method can be used to construct the operator equation for solving in-verse problems, e.g. the reconstruction of the initial radiation spectrum using simple experimental measure-ments. Comparison with some experimental measurements is presented.
Statistical algorithms are presented for modeling the interaction processes between electrons and matter. A software
implementation has been developed for hybrid supercomputers making use of NVIDIA© CUDA©
technology. Standard Monte Carlo schemes are modified for effectively exploiting the parallel computing capabilities
of graphical processors. The model of individual collisions (MIC) is used to describe the interaction of
electrons with atoms. This model does not include the approximations assumed in multiple collision theory or
the continuous slow down approach with the Landau theory for energy-loss fluctuations. The distributions of
electron characteristics are obtained from tabulated electron cross section data. The examples discussed in this
paper demonstrate the applicability of the algorithms to investigating the interaction of electrons with X-ray tube
targets producing Bremsstrahlung. The proposed technique can be used for mathematical modeling in radiography.
Zur Durchstrahlung großer, dichter Objekte reichen die Energien, die mit normalen Röntgenröhren erzielt werden können, ab gewissen Schichtdicken nicht mehr aus. Als hochenergetische Strahlenquellen stehen Kobalt-60 und Elektronenbeschleuniger zur Verfügung. Als Einschränkung der Hochenergieradiographie ist der geringere Kontrast besonders beim Vorhandensein leichterer Objekte umgeben von Körpern bestehend aus schweren Elementen anzusehen. Es ist daher zu erwarten, dass Objekte aus organischen Substanzen hinter dicken Schwermetallwänden oder in Bohrungen von Metallblöcken schwer zu erkennen sind. Im Gegensatz zu einem Gammastrahler wie Kobalt-60 mit den beiden Spektrallinien um 1,3 MeV besitzt die Bremsstrahlung aus einem Beschleuniger einen wesentlichen Anteil an niederenergetischer Strahlung, der fließend zu höheren Energien übergeht. Es wird hier untersucht, welche Signaturen von leichten Materialien in einer Umgebung aus Schwermetall bis zu welcher Dicke und bis zu welchem Komplexizitätsgrad erkennbar sind. Mit einem Betatron (JME X-ray Betatron 7,5 MeV) und einem Matrixdetektor (Perkin Elmer XRD 1621) wurden Aufnahmen von unterschiedlichen leichten Objekten angefertigt, die zunehmend in eine Umgebung aus Schwermetallen gestellt wurden. Mit unterschiedlichen Energieeinstellungen wurde untersucht, inwieweit eine Materialerkennung hinter welcher Abschirmung möglich ist. Die experimentellen Ergebnisse werden mit Simulationen verglichen, die mit einer Software zur Modellierung von Durchstrahlungsverfahren (aRTist) erzeugt wurden. Dabei wird dem Problem der Aufhärtung bei Anwendung von Bremsstrahlung Rechnung getragen. Die Ergebnisse können sowohl zur Erkennung von Fremdkörpern in Maschinen oder Pumpen als auch zur Überprüfung von Frachtladungen im Bereich der öffentlichen Sicherheit und bei Zollkontrollen dienen.
Zur Durchstrahlung großer, dichter Objekte reichen die Energien, die mit normalen Röntgenröhren erzielt werden können, ab gewissen Schichtdicken nicht mehr aus. Als hochenergetische Strahlenquellen stehen Kobalt-60 und Elektronenbeschleuniger zur Verfügung. Als Einschränkung der Hochenergieradiografie ist der geringere Kontrast besonders beim Vorhandensein leichterer Objekte umgeben von Körpern bestehend aus schweren Elementen anzusehen. Es ist daher zu erwarten, dass Objekte aus organischen Substanzen hinter dicken Schwermetallwänden oder in Bohrungen von Metallblöcken schwer zu erkennen sind. Im Unterschied zu einem Gammastrahler wie Kobalt-60 mit den beiden Spektrallinien um 1,3 MeV besitzt die Bremsstrahlung aus einem Beschleuniger einen wesentlichen Anteil an niederenergetischer Strahlung, der fließend zu höheren Energien übergeht. Es wird hier untersucht, welche Signaturen von leichten Materialien in einer Umgebung aus Schwermetall bis zu welcher Dicke und bis zu welchem Komplexitätsgrad erkennbar sind. Mit einem Betatron (JME X-ray Betatron 7,5 MeV) und einem Matrixdetektor (Perkin Elmer XRD 1621) wurden Aufnahmen von unterschiedlichen leichten Objekten angefertigt, die zunehmend in eine Umgebung aus Schwermetallen gestellt wurden. Mit unterschiedlichen Energieeinstellungen wurde untersucht, inwieweit eine Materialerkennung hinter welcher Abschirmung möglich ist. Die experimentellen Ergebnisse werden mit Simulationen verglichen, die mit einer Software zur Modellierung von Durchstrahlungsverfahren (aRTist) erzeugt wurden. Dabei wird dem Problem der Aufhärtung bei Anwendung von Bremsstrahlung Rechnung getragen. Die Ergebnisse können sowohl zur Erkennung von Fremdkörpern in Maschinen oder Pumpen als auch zur Überprüfung von Frachtladungen im Bereich der öffentlichen Sicherheit und bei Zollkontrollen dienen.
Within the framework of the European project PICASSO, the radiographic simulator aRTist (analytical Radiographic Testing inspection simulation tool) developed by BAM has been extended for reliability assessment of film and digital radiography. NDT of safety relevant components of aerospace industry requires the proof of probability of detection (POD) of the inspection. Modeling tools can reduce the expense of such extended, time consuming NDT trials, if the result of simulation fits to the experiment. Our analytic simulation tool consists of three modules for the description of the radiation source, the interaction of radiation with test pieces and flaws, and the detection process with special focus on film and digital industrial radiography. It features high processing speed with near–interactive frame rates and a high level of realism. A concept has been developed as well as a software extension for reliability investigations, completed by a user interface for planning automatic simulations with varying parameters and defects. Furthermore, an automatic image analysis procedure is included to evaluate the defect visibility. The radiographic modeling from 3D CAD of aero engine components and quality test samples are compared as a precondition for real trials. This enables the evaluation and optimization of film replacement for application of modern digital equipment for economical NDT and defined POD.
Determining scatter ratios at high energies (> ~ 1MeV) presents challenges not immediately obvious from measurements at conventional X-ray energies. This includes reduced attenuation even in heavy elements as well as a stronger forward bias of scattering. In order to check the reliability of different measurement setups with regard to material thicknesses, distances, and collimation, attenuation and scattering were separately simulated using a Monte Carlo model. The simulation results help in understanding the sources of radiation scattered into the detection area, thereby aiding in eliminating undesired contributions.