ISO 16371-1:2011
(Main)Non-destructive testing — Industrial computed radiography with storage phosphor imaging plates — Part 1: Classification of systems
Non-destructive testing — Industrial computed radiography with storage phosphor imaging plates — Part 1: Classification of systems
ISO 16371-1:2011 specifies fundamental parameters of computed radiography systems with the aim of enabling satisfactory and repeatable results to be obtained economically. The techniques are based both on fundamental theory and test measurements. ISO 16371-1:2011 specifies the performance of computed radiography (CR) systems and the measurement of the corresponding parameters for the system scanner and storage phosphor imaging plate (IP). It describes the classification of these systems in combination with specified metal screens for industrial radiography. It is intended to ensure that the quality of images, as far as this is influenced by the scanner-IP system, is in conformity with the requirements of ISO 16371-2. ISO 16371-1:2011 relates to the requirements of film radiography defined in ISO 11699-1. ISO 16371-1:2011 defines system tests at different levels. More complicated tests are described, which allow the determination of exact system parameters. They can be used to classify the systems of different suppliers and make them comparable for users. These tests are specified as manufacturer tests. Some of them require special tools, which are usually not available in user laboratories. Therefore, simpler user tests are also described, which are designed for a fast test of the quality of CR systems and long term stability. There are several factors affecting the quality of a CR image including geometrical un-sharpness, signal/noise ratio, scatter and contrast sensitivity. There are several additional factors (e.g. scanning parameters), which affect the accurate reading of images on exposed IPs using an optical scanner. The quality factors can be determined most accurately by the manufacturer tests as described in ISO 16371-1:2011. Individual test targets, which are recommended for practical user tests, are described for quality assurance. These tests can be carried out either separately or by the use of the CR Phantom (Annex B). This CR Phantom incorporates many of the basic quality assessment methods and those associated with the correct functioning of a CR system, including the scanner, for reading exposed plates and in correctly erasing IPs for future use of each plate. The CR System classes in ISO 16371-1:2011 do not refer to any particular manufacturer's Imaging Plates. A CR system class results from the use of a particular imaging plate together with the exposure conditions (particularly total exposure), the scanner type and the scanning parameters.
Essais non destructifs — Radiographie industrielle numérisée avec des plaques-images au phosphore — Partie 1: Classification des systèmes
L'ISO 16371-1:2011 spécifie les paramètres fondamentaux de radiographie numérique avec écrans photostimulables permettant d'obtenir des résultats satisfaisants et reproductibles de façon économique. Les techniques sont basées à la fois sur la théorie fondamentale et sur des mesurages d'essai. L'ISO 16371-1:2011 spécifie les performances de systèmes de radiographie numérique et le mesurage des paramètres correspondants relatifs au lecteur numériseur du système et à l'écran photostimulable à mémoire. Il décrit la classification de ces systèmes combinés à des écrans renforçateurs métalliques spécifiés pour la radiographie industrielle. Il est destiné à assurer la conformité de la qualité des images aux exigences de l'ISO 16371-2, dans la mesure où cette qualité dépend du système lecteur numériseur‑écrans photostimulables utilisé. L'ISO 16371-1:2011 est liée aux exigences de la radiographie par film définie dans l'ISO 11699-1. L'ISO 16371-1:2011 définit des essais de systèmes à différents niveaux. Des essais plus complexes sont décrits, lesquels permettent de déterminer les paramètres exacts des systèmes. Ces essais peuvent être utilisés pour classer les systèmes de différents fournisseurs et les rendre comparables pour les utilisateurs. Ces essais sont spécifiés comme étant des essais fabricant. Quelques-uns nécessitent des outils spéciaux, qui ne sont généralement pas disponibles dans les laboratoires utilisateurs. Par conséquent, des essais utilisateurs plus simples sont également décrits, lesquels sont conçus pour tester rapidement la qualité des systèmes de radiographie numérique et leur stabilité à long terme. Plusieurs facteurs affectent la qualité de l'image radiographique numérique, entre autres le flou géométrique, le rapport signal/bruit, le diffusé et la sensibilité au contraste. D'autres facteurs supplémentaires (par exemple les paramètres de balayage) affectent l'exactitude de lecture des images sur des écrans photostimulables exposés, utilisant un lecteur numériseur optique. Les facteurs de qualité peuvent être déterminés avec le plus d'exactitude par les essais fabricant comme décrit dans l'ISO 16371-1:2011. Les cibles d'essai individuelles recommandées pour les essais utilisateurs pratiques sont décrites pour l'assurance de la qualité. Ces essais peuvent être réalisés soit séparément, soit en utilisant un fantôme de radiographie numérique (Annexe B). Ce fantôme englobe de nombreuses méthodes d'évaluation de la qualité de base ainsi que des méthodes associées au bon fonctionnement d'un système de radiographie numérique comprenant le lecteur numériseur, pour lire les écrans photostimulables exposés et effacer correctement chacun des écrans photostimulables en vue de leur réutilisation. Les classes de systèmes de radiographie numérique indiquées dans l'ISO 16371-1:2011 ne se réfèrent pas aux écrans photostimulables de fabricants en particulier. Une classe de systèmes de radiographie numérique résulte de l'utilisation d'un écran photostimulable particulier ainsi que des conditions d'exposition, en particulier l'exposition totale, du type de lecteur numériseur et des paramètres de balayage.
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 16371-1
First edition
2011-10-01
Non-destructive testing — Industrial
computed radiography with storage
phosphor imaging plates —
Part 1:
Classification of systems
Essais non destructifs — Radiographie industrielle numérisée avec des
plaques-images au phosphore —
Partie 1: Classification des systèmes
Reference number
©
ISO 2011
© ISO 2011
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Published in Switzerland
ii © ISO 2011 – All rights reserved
Contents Page
Foreword . v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 2
4 Personnel qualification . 3
5 CR quality indicators . 3
5.1 Description of CR quality indicators for user and manufacturer tests . 3
5.1.1 General . 3
5.1.2 Contrast sensitivity quality indicator . 3
5.1.3 Duplex wire quality indicator . 3
5.1.4 Converging line pair quality indicator . 3
5.1.5 Linearity quality indicators . 3
5.1.6 T-target . 4
5.1.7 Scanner slipping quality indicator . 4
5.1.8 Shading quality indicator. 4
5.1.9 Central beam alignment quality indicator (BAM-snail) . 4
5.2 Application procedures for CR quality indicators . 4
5.2.1 General . 4
5.2.2 Exposure of CR quality indicators (user test) . 4
5.2.3 Initial assessment of CR quality indicators (user test) . 4
5.2.4 Periodical control (user test) . 5
5.3 Imaging plate fading . 5
6 Procedure for quantitative measurement of image quality parameters . 5
6.1 Measurement of the normalized Signal-to-Noise Ratio . 5
6.1.1 Step Exposure Method (manufacturer test) . 5
6.1.2 Step Wedge Method (manufacturer test and enhanced user test) . 8
6.1.3 Contrast sensitivity measurement (manufacturer and user test) . 9
6.2 Measurement of minimum read-out intensity of computed radiographs (manufacturer
procedure) . 9
6.3 Determination of un-sharpness . 10
6.3.1 General . 10
6.3.2 MTF-method (manufacturer test) . 10
6.3.3 Duplex wire method (manufacturer and user test) . 11
6.3.4 Converging line pair quality indicators (manufacturer and user test) . 12
6.4 Other tests . 12
6.4.1 Geometric distortions (manufacturer and user test) . 12
6.4.2 Laser beam function (manufacturer and user test) . 12
6.4.3 Blooming or flare (manufacturer and user test) . 13
6.4.4 Scanner slipping (manufacturer and user test) . 13
6.4.5 Shading (manufacturer and user test) . 13
6.4.6 Erasure (manufacturer and user test) . 13
6.4.7 IP artefacts (user test) . 13
7 CR System Classification and Interpretation of Results . 14
7.1 General . 14
7.2 Range of CR System Classification . 14
7.3 Determination of ISO Speed (manufacturer procedure) . 15
Annex A (informative) Example for I measurement . 16
IPx
Annex B (informative) Example of CR test phantom .20
B.1 Location and alignment of CR Quality Indicators in a CR Phantom .20
B.2 Shading test .21
B.2.1 General .21
B.2.2 Shading Quality Indicator .21
B.2.3 Procedure .21
B.3 Central beam alignment .21
B.3.1 CR Alignment Quality Indicator (BAM-snail) .21
B.3.2 Procedure .22
B.4 Contrast sensitivity quality indicator .22
Annex C (informative) Guidance for application of various tests and test methods .23
C.1 Manufacturer tests .23
C.2 Tests after repair, upgrade or the use of an improved IP .23
C.3 User tests for long-term stability .23
Bibliography .25
iv © ISO 2011 – All rights reserved
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 16371-1 was prepared by the European Committee for Standardization (as EN 14784-1:2005) and was
adopted under a special “fast-track procedure”, by Technical Committee ISO/TC 135, Non-destructive testing,
Subcommittee SC 5, Radiation methods, in parallel with its approval by the ISO member bodies.
ISO 16371 consists of the following parts, under the general title Non-destructive testing — Industrial
computed radiography with storage phosphor imaging plates:
Part 1: Classification of systems
The following part is planned:
Part 2: General principles for testing of metallic materials using X-rays and gamma rays
INTERNATIONAL STANDARD ISO 16371-1:2011(E)
Non-destructive testing — Industrial computed radiography
with storage phosphor imaging plates —
Part 1:
Classification of systems
1 Scope
This part of ISO 16371 specifies fundamental parameters of computed radiography systems with the aim of
enabling satisfactory and repeatable results to be obtained economically. The techniques are based both on
fundamental theory and test measurements. This part of ISO 16371 specifies the performance of computed
radiography (CR) systems and the measurement of the corresponding parameters for the system scanner and
storage phosphor imaging plate (IP). It describes the classification of these systems in combination with
specified metal screens for industrial radiography. It is intended to ensure that the quality of images - as far as
this is influenced by the scanner-IP system - is in conformity with the requirements of ISO 16371-2. This part
of ISO 16371 relates to the requirements of film radiography defined in ISO 11699-1.
This part of ISO 16371 defines system tests at different levels. More complicated tests are described, which
allow the determination of exact system parameters. They can be used to classify the systems of different
suppliers and make them comparable for users. These tests are specified as manufacturer tests. Some of
them require special tools, which are usually not available in user laboratories. Therefore, simpler user tests
are also described, which are designed for a fast test of the quality of CR systems and long term stability.
There are several factors affecting the quality of a CR image including geometrical un-sharpness, signal/noise
ratio, scatter and contrast sensitivity. There are several additional factors (e.g. scanning parameters), which
affect the accurate reading of images on exposed IPs using an optical scanner.
The quality factors can be determined most accurately by the manufacturer tests as described in this part of
ISO 16371. Individual test targets, which are recommended for practical user tests, are described for quality
assurance. These tests can be carried out either separately or by the use of the CR Phantom (Annex B). This
CR Phantom incorporates many of the basic quality assessment methods and those associated with the
correct functioning of a CR system, including the scanner, for reading exposed plates and in correctly erasing
IPs for future use of each plate.
The CR System classes in this part of ISO 16371 do not refer to any particular manufacturer's Imaging Plates.
A CR system class results from the use of a particular imaging plate together with the exposure conditions –
particularly total exposure – the scanner type and the scanning parameters.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 11699-1, Non-destructive testing — Industrial radiographic film — Part 1: Classification of film systems
for industrial radiography
ISO 19232-5, Non-destructive testing — Image quality of radiographs — Part 5: Image quality indicators
(duplex wire type) — Determination of image unsharpness value
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
3.1
computed radiography system
CR system
complete system of a storage phosphor imaging plate (IP) and corresponding read-out unit (scanner or
reader) and system software, which converts the information of the IP into a digital image
3.2
computed radiography system class
particular group of storage phosphor imaging plate systems, which is characterised by a SNR (Signal-to-Noise
Ratio) range shown in Table 1 and by a certain basic spatial resolution value (e.g. derived from duplex wire
IQI) in a specified exposure range.
3.3
ISO speed
S
ISO
defines the speed of CR systems and is calculated from the reciprocal dose value, measured in Grays, which
is necessary to obtain a specified minimum SNR of a CR system
3.4
signal-to-noise ratio
SNR
quotient of mean value of the linearised signal intensity and standard deviation of the noise at this signal
intensity. The SNR depends on the radiation dose and the CR system properties.
3.5
modulation transfer function
MTF
normalised magnitude of the Fourier-transform (FT) of the differentiated edge spread function (ESF) of the
linearised PSL (photo stimulated luminescence) intensity, measured perpendicular to a sharp edge
NOTE MTF describes the contrast transmission as a function of the object size. MTF characterises the un-sharpness
of the CR system in dependence on the scanning system and IP-type.
3.6
CR phantom
device containing an arrangement of test targets to evaluate the quality of a CR system - as well as monitoring
the quality of the chosen system
3.7
laser beam jitter
lack of smooth movement of the plate laser-scanning device, causing lines in the image consisting of a series
of steps
3.8
scanner slippage
slipping of an IP in a scanner transport system resulting in fluctuation of intensity of horizontal image lines
3.9
aliasing
pre-sampled high spatial frequency signals beyond the Nyquist frequency (given by the pixel distance)
reflected back into the image at lower spatial frequencies
2 © ISO 2011 – All rights reserved
3.10
gain
amplification
opto-electrical gain setting of the scanning system
3.11
linearised signal intensity
numerical signal value of a picture element (pixel) of the digital image, which is proportional to the radiation
dose. The linearised signal intensity is zero, if the radiation dose is zero.
3.12
basic spatial resolution
read-out value of unsharpness measured with duplex wire IQI according to ISO 19232-5 divided by 2 as
effective pixel size of CR system
4 Personnel qualification
It is assumed that industrial computed radiography is performed by qualified and capable personnel. In order
to prove this qualification, it is recommended to certify the personnel according to ISO 9712 or equivalent.
5 CR quality indicators
5.1 Description of CR quality indicators for user and manufacturer tests
5.1.1 General
The following is a description of CR quality indicators, which will be identified by reference to this document.
5.1.2 Contrast sensitivity quality indicator
The description of the selected contrast sensitivity targets corresponds to ASTM E 1647-98a (see for details
Annex B.4).
5.1.3 Duplex wire quality indicator
The description of the duplex wire quality indicator corresponds to ISO 19232-5. The IQI shall be positioned at
a 5°angle to the direction of the scanned lines (fast scan direction) or the perpendicular direction (slow scan
direction).
5.1.4 Converging line pair quality indicator
The target consist of 5 converging strips of lead (0,03 mm thickness) which can be used for spatial resolution
test by reading the limit of recognisable line pairs. It shall cover a range from 1,5 to 20 line pairs per mm
(lp/mm). Two quality indicators shall be used, one in direction of the scanned lines and the other one in the
perpendicular direction.
5.1.5 Linearity quality indicators
Rulers of high absorbing materials are located on the perimeter of the scanned range. Two quality indicators
shall be used, one in direction of the scanned lines and the other in the perpendicular direction. The scaling
shall be at least in mm.
5.1.6 T-target
This CR quality indicator consists of a thin plate of brass or copper ( 0,5 mm thick) with sharp edges. This
plate is manufactured in a T-shape with 5 mm wide segments. The T should have a size of at least
50 mm 70 mm. It shall be aligned perpendicular and parallel respectively to the direction of the scanned
lines (see Figure B.1).
5.1.7 Scanner slipping quality indicator
It consists of a homogenous strip of aluminium of 0,5 mm thickness. It has a shape of a rectangle (see
Figure B.1) and shall be aligned perpendicular and parallel respectively to the direction of the scanned lines.
5.1.8 Shading quality indicator
Different shading quality indicators may be used.
One type is based on the homogeneous exposure of an imaging plate (IP) with a thin Al-plate (0,5 mm to
1,0 mm) above the IP. The exposure shall be made with low energy radiation (50 keV to 100 keV).
Another type is the shading quality indicator of the CR-test phantom (see Annex B).
5.1.9 Central beam alignment quality indicator (BAM-snail)
The alignment quality indicator consists of a roll (1,5 mm to 2,0 mm thick) of thin lead foil separated by a
spacer of 0,1 mm to 0,2 mm of low absorbing material; (see Annex B.3). Honeycomb material may also be
used.
5.2 Application procedures for CR quality indicators
5.2.1 General
The CR quality indicators are designed for fast evaluation of the quality of a CR system as well as for a
periodical quality control. Annex C gives a guidance for application of various tests and test methods.
5.2.2 Exposure of CR quality indicators (user test)
The CR quality indicators should be positioned in a special arrangement as described in Annex B in the CR
phantom. The CR quality indicators can be applied separately or all together in the CR phantom. The selected
set of CR quality indicators or the CR phantom is placed on the cassette, which contains an Imaging Plate.
The radiation source is set at a distance of 1 metre and the beam is aligned with the centre of the plate. Above
a radiation energy of 100 keV a lead screen of 0,1 mm shall be applied between CR quality indicators or CR
phantom and the IP to reduce scattered radiation. Test exposures are made and the radiation and CR system
functions are optimised and the final image to be evaluated is agreed.
The exposure time and the parameter setting of the CR scanning unit determine the image quality as well as
the type of imaging plate. These values and the type of IP have to be documented and agreed as well as the
radiation energy (keV, gamma-source type), dose (e.g. in mAs) and quality (pre-filters, tube type and tube
window).
NOTE High exposure time and low gain setting yield high contrast resolution and SNR. Furthermore, the contrast
sensitivity is higher for large pixel size setting (high un-sharpness) than for small pixel size setting (low un-sharpness).
5.2.3 Initial assessment of CR quality indicators (user test)
For initial quality assessment, examine the radiographic image(s) of the CR phantom or the separated quality
indicators on the monitor (or hard copy) for the features described in 5.1.2 to 5.1.9 and 6.3.2, 6.3.3, 6.4.1 to
6.4.7. The results can provide the basis of agreement between the contracting parties.
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5.2.4 Periodical control (user test)
The CR quality indicators 5.1.2 to 5.1.8 (alignment by 5.1.9) or the CR phantom shall be radiographed and the
results examined at any interval agreed between the contracting parties. For periodical control, ensure that the
agreed quality values of the tests 6.3.2, 6.3.3, and 6.4.1 to 6.4.7 are achieved.
5.3 Imaging plate fading
The Intensity of the stored image in the imaging plate will decrease over time. This effect is known as image
fading. The measurement of fading characteristics shall be done by performing the following steps:
a) expose a plate homogeneously using typical exposure conditions. For documentation the following
parameters shall be recorded: kV, SDD, pre-filter and plate material and thickness. The exposed image
shall have an intensity between 70% and 90% of the maximum possible intensity of the CR-reader at
lowest gain and under linearised condition;
b) read-out the imaging plate 5 minutes after exposure;
c) set the linearised read-out intensity of this measurement as reference (100 %);
d) always expose the imaging plate with the same X-ray parameters (kV, mA*s, distance);
e) change the time between exposure and read-out. The time interval between exposure and readout will be
doubled for every measurement; steps are 15 min, 30 min, 1h, 2h, 4h, etc. up to 128 h or depending on
the application;
f) plot the linearised read-out intensity (grey value) versus time between exposure and read-out of the
imaging plate.
The fading effect has to be considered to ensure correct exposure conditions.
To enable reproducible test results it is important to consider fading effects, which influence the required
exposure time. The time between exposure and read-out for all tests shall correspond to the typical
application of the CR system.
6 Procedure for quantitative measurement of image quality parameters
6.1 Measurement of the normalized Signal-to-Noise Ratio
6.1.1 Step Exposure Method (manufacturer test)
6.1.1.1 General
CR System evaluation depends on the combined properties of the phosphor imaging plate (IP) type, the
scanner used and the selected scan parameters. Therefore, all measurements shall be performed with the
same IP type, scanner and scan parameters and documented. The applied test equipment (Figure 1) and
algorithm corresponds to ISO 11699-1.
Key
1 X-ray tube
2 Cu-Filter
3 Collimator
4 Diaphragm
5 IP in a cassette
Figure 1 — Scheme of experimental arrangement for the step exposure method
For measurement of the SNR, the following steps are taken (see also ISO 11699-1).
6.1.1.2 The IP, with a front and back screen from lead of 0,1 mm thickness in the typical exposure cassette,
shall be positioned in front of an X-ray tube with tungsten anode. Make the exposures with an 8 mm copper
filter at the X-ray tube and the kilo voltage set such that the half value layer in copper is 3,5 mm. The kilo
voltage setting will be approximately 220 kV.
6.1.1.3 Determine the required exact kilo voltage setting by making an exposure (or an exposure rate)
measurement with the detector placed at a distance of at least 750 mm from the tube target and an 8-mm
copper filter at the tube. Then make a second measurement with a total of 11,5 mm of copper at the tube.
These filters should be made of 99,9 % pure copper.
6.1.1.4 Calculate the ratio of the first and second readings. If this ratio is not 2, adjust the kilo voltage up
or down and repeat the measurements until a ratio of 2 (within 5 %) is obtained. Record the setting of the kilo
voltage for use with the further IP tests.
6.1.1.5 The sensitive layer of the IP shall face the X-ray source. For gamma radiography with Ir-192, the
measurements shall be carried out with 0,3 mm lead screens in front and behind the IP. Also 8 mm Cu shall
be used for pre-filtering (see Figure 1).
6.1.1.6 The scanner shall read with a dynamic of 12 Bit and operate at its highest spatial resolution - or
a spatial resolution for which the classification shall be carried out. Background and anti-shading correction
may be used before the analysis of data, if it relates to the standard measurement procedure for all
measurements. In this case the procedure shall be carried out and documented for all gain and latitude
ranges and all read-out pixel sizes if any of these parameters change the SNR-analysis.
6.1.1.7 IPs are exposed in a similar way to film radiography and under the conditions described: intensity
and a noise ( ) or SNR over dose curve shall be measured. It is especially important that the exposure of
PSL
the IP for the SNR measurements be spatially uniform. Any non-uniformities in X-ray transmission of the
cassette front, or defects in the Pb foil or in the phosphor itself could influence the SNR measurement. No
major scratches or dust shall be visible in the measurement area. Therefore exercise considerable care in
6 © ISO 2011 – All rights reserved
selection and placement of the aperture, and selection and maintenance of the cassette, the lead screens and
the phosphor screen. To achieve a uniform region of interest on to the IP, the following standard protocol is
recommended. Other approaches may be used as long as a uniform exposure is created. At least 12 areas
(test areas) of 400 mm are evenly exposed on the same IP over the full working range of dose. Due to the
different construction principles of scanners, the measurement shall be performed for all possible pixel sizes.
The digital read-out intensity values (grey values) shall be calibrated in such a way, that they are linear in
relation to the radiation dose that corresponds to the photo stimulated luminescence (PSL) intensity of the
exposed IPs. These calibrated grey values shall be used for the calculation of the SNR. In order to get a
reliable result at least six measurements shall be made on different samples, and the results are to be
averaged for each of the 12 or more dose levels measured.
6.1.1.8 The signal intensity I and standard deviation shall be computed from a region without
meas PSL
shading or artifacts. Sample SNR values shall be taken in different regions of the image area under test to
ensure that SNR values are within 10% stable. The size of the ROI used to measure the mean intensity and
the noise shall be at least 20 by 55 pixels and it should be an area ROI. An example technique for assuring
reliable signal to noise measurements is described below. This can be achieved using a commonly available
image-processing tool. The signal and noise shall be calculated from a data set of 1100 values or more per
exposed area. The data set is subdivided into 55 groups or more with 20 values per group. For each group
with index i, the value I is calculated as mean of the unfiltered group values and the value is
meas_i PSLi
calculated from the same group values. An increased number of groups yields a better (lower) uncertainty of
the result. Due to the filtering effect of this grouping procedure, the -values are corrected by the following
PSLi
equation:
1,0179 (1)
PSLi_corr PSLi
NOTE The values are multiplied with 1,0179 to correct for the following median unbiased estimation. Assume k
PSLi
is the number of consecutive observations within a group and C is the critical value of the chi-square distribution for α =
0,5 with k-1 degrees of freedom. In case of 20 observations the values shall be multiplied with 1,0179 for statistical
PSLii
correction). The factor 1,0179 corresponds to the correction sqrt ((k-1)/c) for grouping with a group size of 20 elements
(k = 20) for application of a median procedure (c = 18,33765)
6.1.1.9 The final value I is obtained by the median of all I values. The final value is
meas meas_i PSL
obtained by the median of all values. shall be calculated as reference value to a resolution of
PSLi_corr PSL
100 µm, measured with a circular aperture, or 88,6 µm measured with a squared aperture. The final value
is calculated by
PSL100
SR / 88,6 (2)
PSL100 PSL max
where
SR is the maximum value of basic spatial resolution (in µm) measured in both directions
max
perpendicular and parallel to the scanning directions of the laser.
NOTE ISO 11699-1 requires the use of a micro-photo densitometer with circular aperture of 100 µm diameter for the
measurement of granularity . Because the pixels in digital images are organised in squares, the corresponding pixel
D
size is calculated by sqrt ((100 µm) / 4) = 88,6 µm.
6.1.1.10 The normalised SNR is calculated by
SNR I / (3)
meas PSL100
6.1.2 Step Wedge Method (manufacturer test and enhanced user test)
6.1.2.1 General
The measurement of the SNR can be performed with less accuracy using a step wedge. This method may
also be of interest for users to determine the contrast sensitivity quantitatively:
6.1.2.2 For that purpose a step wedge of Cu, with at least 12 equally increasing steps, may be used as in
the arrangement shown in Figure 2. The maximum thickness of the step wedge shall absorb 90 % of the
radiation of the central beam, which requires a thickness of 11,7 mm. To cover a range of two or more orders
of magnitude at least two suitable and different exposures, with adequate exposure time or tube current (mA),
shall be made. The distance between step wedge and IP shall be 500 mm to reduce the influence of
scattered radiation. A magnification of 2x is recommended. A beam collimator shall be used. X-ray voltage
and filtering shall be selected according to 6.1.1.2.
NOTE X-ray penetration through Cu-steps of different thickness is distorted by beam hardening and suitable
adjustment of exposure is required.
6.1.2.3 The projected area of each step shall be about 20 mm 20 mm ( 400 mm²). No values shall be
taken from areas near the edges. At least two times the geometric un-sharpness shall be left between the
edges of the projected area and the area for data acquisition.
6.1.2.4 All details for the measurement and calculation of the SNR shall correspond to 6.1.1.3 to 6.1.1.10.
The graphical analysis shall be based on the plot of SNR = f (log (Exposure) - · w · log (e)), where
Cu Cu Cu
is the absorption coefficient, w is the wall thickness of the corresponding step of the step wedge and the
Cu
value "Exposure" is calculated from exposure time (seconds), multiplied by tube current (mA); see also Annex
A.
NOTE For accurate plots it is necessary to consider the wall thickness dependence of (beam hardening). The
Cu
influence of scattered radiation should be reduced by exact collimation. Different exposures with different exposure time or
mA-settings are recommended for the required plot. The exposure value (mAs) of the different exposures should deviate
between 5 to 8 times to allow an overlap of the measured data. A waiting time of 30 minutes is recommended between
exposure and scan of the IPs to avoid influences by fading effects.
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Key
1 X-ray tube
2 Cu-Filter
3 Collimator
4 Cu-step wedge
5 IP in a cassette
Figure 2 — Scheme for the measurement of the SNR by the step wedge method
6.1.3 Contrast sensitivity measurement (manufacturer and user test)
ASTM E 1647-98a contrast sensitivity gauges are useful for visual and computer aided determination of
contrast sensitivity for a selected wall thickness. Four levels of contrast sensitivity can be measured: 1 %, 2 %,
3 % and 4 %, independent of the imaging spatial resolution limitations. For interpretation see
ASTM E 1647-98a. If image processing is available, a profile (width: 1 pixel) shall be taken through the target.
The average noise of the profile shall be less than or equal to the difference in the intensity between the full
and reduced wall thickness at the read-out percentage. The exposure conditions (kV, mAs, filters, distance,
exposure time, date) and CR system settings and -type shall be documented.
6.2 Measurement of minimum read-out intensity of computed radiographs (manufacturer
procedure)
Each CR-image shall have better or equal normalised SNR than defined by the minimum SNR -values of
IPx
Table 1. Because these SNR-values cannot be measured easily, the minimum SNR -values shall be
IPx
achieved by the application of minimum read-out intensities I .
Ipx
NOTE A classical quality assurance procedure in film radiography is based on the measurement of the film density.
Exposed films are accepted only, if they have a minimum optical density. A similar procedure can be applied in CR. Each
CR system (or any digital image processing system) provides intensity values or grey values of each picture element
(pixel). All pixels in the region of interest (ROI), which is to be evaluated, should exceed a minimum intensity (or grey
value), in a similar way as minimum density in film radiography should be exceeded. This permits basic quality assurance
in CR in relation to contrast sensitivity.
System evaluations corresponding to Table 1 depend on the combined properties of the imaging plate (IP)
type, the scanner used and the selected scan parameters. Therefore, all measurements must be performed
with the same IP type and scanner with its parameters.
The determination of the read-out intensities is based on the step exposures as in 6.1.1 or on the step wedge
exposures, with less accuracy, as described in 6.1.2. The determination of the read-out values shall be
performed by the following steps:
a) The linearised signal intensity I and standard deviation shall be measured and calculated as in
meas PSL
6.1.1 or 6.1.2.
b) The final value I for IP-scanner evaluation corresponds to the linearised signal intensity I = I for
IPx IPx meas
I / at the selected SNR value of Table 1 and for the selected scanner parameters.
IPx
meas DPSL100
c) The manufacturer shall provide the read-out values to the user in the original and/or applied system
response function.
6.3 Determination of un-sharpness
6.3.1 General
The measurement of un-sharpness may depend on the radiation quality. For classification the test shall be
performed with 220 kV (X-ray tube with Beryllium window, Tungsten target and no pre-filtering). For low
energy applications the radiation quality shall be 90 kV (X-ray tube with Beryllium window, Tungsten target
and no pre-filtering).
6.3.2 MTF-method (manufacturer test)
For testing of the basic spatial resolution and calculation of MTF, a CR image shall be made of an object of
high density with a sharp edge and a constant thickness (sharp edge target or T-target of CR Phantom). The
absorption shall be between 70 % and 90 % of the intensity of the primary beam. The exposure shall be
performed at a distance of 1 m or more, with a focal spot size 1 mm. Focal spot size and focus to IP
distance shall be selected to observe a geometric un-sharpness of less than 5 % of the resulting un-
sharpness, related to the surface of the edge target. The object with the sharp edge shall be positioned in a
direction perpendicular and parallel to the scanning direction of the laser beam.
The computed radiograph of the sharp edge target shall be analysed in the following way:
a) The digital CR-image shall be calibrated so that the signal intensity (grey value of the image) is linear in
relation to the radiation dose, which corresponds to the photo stimulated luminescence (PSL) intensity. A
profile shall be extracted from the linearised image of the sharp edge, perpendicular to the edge. For
enhancement of the SNR of the profile, it is recommended to average several profiles (more than 10).
b) The MTF is calculated from the first derivative of the profile by calculating the Fourier magnitude spectrum
and normalising it to 1 at frequency zero.
The basic spatial resolution shall be determined from the MTF-value at 20 %. The corresponding resolution
value SR is calculated by the following equation:
SR 1/2MTF (4)
The MTF method is a sensitive indicator of scatter effects in the detector cassette system. It also indicates
changes of the electronic system in relation to the spatial frequency. The electronic system can be distorted,
e.g. by non-linear amplification or high-pass or low-pass characteristics. The MTF curve and MTF 20 value
should be used to indicate changes in the CR system after any modifications of the system by the
manufacturer. The user may request this MTF curve and MTF20 value.
For test of the cassette/IP screen (if screens are used) the comparison of the MTF values of 100 kV (no pre-
filtering) and 220 kV with 8 mm copper as a pre-filter should be compared. The reduction of the MTF -value
at higher energy indicates scatter effects.
NOTE Scatter effects in the cassette/IP screen system are always present. The method can be used for detection of
scatter effects and possible reduction, which may be required for specialised applications.
10 © ISO 2011 – All rights reserved
6.3.3 Duplex wire method (manufacturer and user test)
For testing of the basic spatial resolution, the duplex wire IQI corresponding to ISO 19232-5 can be applied.
This has less accuracy than the MTF-method. The exposure shall be performed in a distance of 1 m or more
with a focal spot size 1 mm. Focal spot size and focus detector distance shall be selected for a geometric
un-sharpness of less than 10 % of the total measured un-sharpness. The duplex wire IQI shall be positioned
directly on the cassette with the IP and lead screen. The measurement shall be performed perpendicular and
parallel to the scanning direction of the laser beam. This requires two exposures with one IQI or one exposure
with two IQIs. The duplex wire IQI shall be used in an angle of about 5° to the scanning direction of the laser
beam and 5° to the perpendicular direction. The positioning and exposure of the IP shall be performed as
described in 6.3.1.
The first unresolved wire pair shall be taken for determination of the un-sharpness value corresponding to
ISO 19232-5. This is the first wire pair that is projected with a dip between the wires of less than 20 % (see
Figure 3). The basic spatial resolution SR corresponds to one half of the measured un-sharpness.
If differences exist between the read-out value of the MTF-method and the duplex wire method, the duplex
wire method value shall be taken for the classification.
NOTE Particularly for high-energy radiation above 100 keV with pre-filtering, the measured un-sharpness may be
caused by different processes. If the un-sharpness is caused by a process with high and another process with low un-
sharpness, the converging line pair quality indicator, and also the duplex wire IQI, indicate basically the lower un-
sharpness process. This may cause a considerably difference to the MTF –value, which represents both processes.
Key
X length, in millimetres
Y signal intensity, in arbitrary units
Figure 3 — Resolution criterion for the evaluation of duplex wire profiles. The two wires of a wire pair
are resolved, if the dip between the line maxima is greater than 20% of the maximum intensity
The duplex wire IQI read-out shall be documented and used for long-term stability test of the system.
6.3.4 Converging line pair quality indicators (manufacturer and user test)
Converging line pair quality Indicators shall be read both parallel and perpendicular to the scanned lines. If a
converging line pair target is located 45° to the scanning direction, the read-out value shall be divided by
1,414.
These quality indicators consist of converging line pairs and a scale in lp/mm. The read-out value R in lp/mm
is either taken (case a) at the location between separated and un-separated line pairs or (case b) at the
location, where the number of lines is reduced by one or more.
In case a) the basic spatial resolution (SR) is calculated by equation (5)
SR (5)
2R
where
R read-out value (in lp/mm).
In case b) the IQIs determine at what resolution aliasing (pre-sampled high frequency signals beyond the
Nyquist frequency reflected back into the image at lower spatial frequencies) occurs. Usually this corresponds
to the pixel size of the scanner. It is also calculated by equation (5).
The recommended quality assurance schedule shall be agreed between the contracting parties. However, the
resolution test should also be assessed after any service of the optics of the CR reader.
6.4 Other tests
6.4.1 Geometric distortions (manufacturer and user test)
The spatial linearity of the CR system shall be checked by exposing a spatial linearity quality indicator (mm-
scale or finer), which is made from high absorbing material) in x
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 16371-1
Première édition
2011-10-01
Essais non destructifs — Radiographie
industrielle numérisée avec des plaques-
images au phosphore —
Partie 1:
Classification des systèmes
Non-destructive testing — Industrial computed radiography with storage
phosphor imaging plates —
Part 1: Classification of systems
Numéro de référence
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ISO 2011
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Publié en Suisse
ii © ISO 2011 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos . v
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 2
3 Termes et définitions . 2
4 Qualification du personnel . 3
5 Indicateurs de qualité de la radiographie numérique . 3
5.1 Description des indicateurs de qualité de la radiographie numérique pour des essais
utilisateurs et fabricants . 3
5.1.1 Généralités . 3
5.1.2 Indicateur de qualité de sensibilité au contraste . 3
5.1.3 Indicateur de qualité d'image duplex à fils . 3
5.1.4 Indicateur de qualité de paires de lignes convergentes . 4
5.1.5 Indicateurs de qualité de linéarité . 4
5.1.6 Cible en T . 4
5.1.7 Indicateur de qualité de glissement du lecteur numériseur . 4
5.1.8 Indicateur de qualité de mise à plat de l'image . 4
5.1.9 Indicateur de qualité d'alignement du faisceau (escargot BAM - Bundesanstalt für
Materialforschung und –prüfung) . 4
5.2 Mode opératoire pour appliquer les indicateurs de qualité de radiographie numérique . 4
5.2.1 Généralités . 4
5.2.2 Exposition des indicateurs de qualité de radiographie numérique (essai utilisateur) . 5
5.2.3 Evaluation initiale des indicateurs de qualité de radiographie numérique (essai
utilisateur) . 5
5.2.4 Contrôle périodique (essai utilisateur) . 5
5.3 Evanouissement de l'image . 5
6 Mode opératoire pour le mesurage quantitatif des paramètres de qualité d'image . 6
6.1 Mesurage du rapport signal/bruit normalisé . 6
6.1.1 Méthode d'exposition progressive (essai fabricant) . 6
6.1.2 Méthode utilisant une cale à gradins (essai fabricant et essai utilisateur amélioré) . 8
6.1.3 Mesurage de la sensibilité au contraste (essai fabricant et utilisateur) . 9
6.2 Mesurage de l'intensité minimale de lecture de radiogrammes numérisés (mode
opératoire fabricant) . 9
6.3 Détermination du flou . 10
6.3.1 Généralités . 10
6.3.2 Méthode utilisant la fonction de transfert par modulation (essai fabricant) . 10
6.3.3 Méthode duplex à fils (essai fabricant et utilisateur) . 11
6.3.4 Indicateurs de qualité de paires de lignes convergentes (essai fabricant et utilisateur) . 12
6.4 Autres essais . 13
6.4.1 Distorsion géométrique (essai fabricant et utilisateur) . 13
6.4.2 Fonction du faisceau laser (essai fabricant et utilisateur) . 13
6.4.3 Lumière évasée (essai fabricant et utilisateur) . 13
6.4.4 Glissement du lecteur numériseur (essai fabricant et utilisateur) . 13
6.4.5 Mise à plat de l'image (essai fabricant et utilisateur) . 13
6.4.6 Effacement (essai fabricant et utilisateur) . 14
6.4.7 Artefacts de l'écran photostimulable (essai utilisateur) . 14
7 Classification des systèmes de radiographie numérique et interprétation des résultats . 14
7.1 Généralités . 14
7.2 Etendue de la classification des systèmes de radiographie numérique . 15
7.3 Détermination de la sensibilité ISO (mode opératoire fabricant) .16
Annexe A (informative) Exemple de mesurage de l'intensité I .18
IPx
Annexe B (informative) Exemple de fantôme d'essai de radiographie numérique .22
B.1 Emplacement et alignement des indicateurs de qualité dans un fantôme de radiographie
numérique .22
B.2 Essai de mise à plat de l'image .23
B.2.1 Généralités .23
B.2.2 Indicateur de qualité de mise à plat de l'image .23
B.2.3 Mode opératoire .23
B.3 Alignement du faisceau .23
B.3.1 Indicateur de qualité d'alignement du faisceau (escargot BAM) .23
B.3.2 Mode opératoire .24
B.4 Indicateurs de qualité de sensibilité au contraste .24
Annexe C (informative) Guide d'application pour différents essais et méthodes d'essai .25
C.1 Essais fabricant .25
C.2 Essais après réparation, mise à niveau ou utilisation d'un écran photostimulable amélioré .25
C.3 Essais “utilisateur” concernant la stabilité à long terme .25
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Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 16371-1 a été élaborée par le Comité européen de normalisation (en tant qu'EN 14784-1:2005) et a été
adoptée, selon une procédure spéciale par «voie express», par le comité technique ISO/TC 135, Essais non
destructifs, sous-comité SC 5, Moyens utilisant les rayonnements, parallèlement à son approbation par les
comités membres de l'ISO.
L'ISO 16371 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Essais non destructifs —
Radiographie industrielle numérisée avec des plaques-images au phosphore:
Partie 1: Classification des systèmes
La partie suivante est prévue:
Partie 2: Principes généraux de l'essai radiographique des matériaux métalliques au moyen de rayons X
et gamma
NORME INTERNATIONALE ISO 16371-1:2011(F)
Essais non destructifs — Radiographie industrielle numérisée
avec des plaques-images au phosphore —
Partie 1:
Classification des systèmes
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 16371 spécifie les paramètres fondamentaux de radiographie numérique avec
écrans photostimulables permettant d'obtenir des résultats satisfaisants et reproductibles de façon
économique. Les techniques sont basées à la fois sur la théorie fondamentale et sur des mesurages d'essai.
La présente partie de l'ISO 16371 spécifie les performances de systèmes de radiographie numérique et le
mesurage des paramètres correspondants relatifs au lecteur numériseur du système et à l'écran
photostimulable à mémoire. Il décrit la classification de ces systèmes combinés à des écrans renforçateurs
métalliques spécifiés pour la radiographie industrielle. Il est destiné à assurer la conformité de la qualité des
images aux exigences de l'ISO 16371-2, dans la mesure où cette qualité dépend du système lecteur
numériseur-écrans photostimulables utilisé. La présente partie de l'ISO 16371 est liée aux exigences de la
radiographie par film définie dans l'ISO 11699-1.
La présente partie de l'ISO 16371 définit des essais de systèmes à différents niveaux. Des essais plus
complexes sont décrits, lesquels permettent de déterminer les paramètres exacts des systèmes. Ces essais
peuvent être utilisés pour classer les systèmes de différents fournisseurs et les rendre comparables pour les
utilisateurs. Ces essais sont spécifiés comme étant des essais fabricant. Quelques-uns nécessitent des outils
spéciaux, qui ne sont généralement pas disponibles dans les laboratoires utilisateurs. Par conséquent, des
essais utilisateurs plus simples sont également décrits, lesquels sont conçus pour tester rapidement la qualité
des systèmes de radiographie numérique et leur stabilité à long terme.
Plusieurs facteurs affectent la qualité de l'image radiographique numérique, entre autres le flou géométrique,
le rapport signal/bruit, le diffusé et la sensibilité au contraste. D'autres facteurs supplémentaires (par exemple
les paramètres de balayage) affectent l'exactitude de lecture des images sur des écrans photostimulables
exposés, utilisant un lecteur numériseur optique.
Les facteurs de qualité peuvent être déterminés avec le plus d'exactitude par les essais fabricant comme
décrit dans la présente partie de l'ISO 16371. Les cibles d'essai individuelles recommandées pour les essais
utilisateurs pratiques sont décrites pour l'assurance de la qualité. Ces essais peuvent être réalisés soit
séparément, soit en utilisant un fantôme de radiographie numérique (voir l'Annexe B). Ce fantôme englobe de
nombreuses méthodes d'évaluation de la qualité de base ainsi que des méthodes associées au bon
fonctionnement d'un système de radiographie numérique comprenant le lecteur numériseur, pour lire les
écrans photostimulables exposés et effacer correctement chacun des écrans photostimulables en vue de leur
réutilisation.
Les classes de systèmes de radiographie numérique indiquées dans la présente partie de l'ISO 16371 ne se
réfèrent pas aux écrans photostimulables de fabricants en particulier. Une classe de systèmes de
radiographie numérique résulte de l'utilisation d'un écran photostimulable particulier ainsi que des conditions
d'exposition, en particulier l'exposition totale, du type de lecteur numériseur et des paramètres de balayage.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 11699-1, Essais non destructifs — Film pour radiographie industrielle — Partie 1: Classification des
systèmes films pour radiographie industrielle
ISO 19232-5, Essais non destructifs — Qualité d'image des radiogrammes — Partie 5: Indicateurs de qualité
d'image (duplex à fils) — Détermination de l'indice de flou de l'image
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
3.1
système de radiographie numérique
système CR
système complet composé d'écrans photostimulables (IP) à mémoire, d'un dispositif de lecture correspondant
(lecteur numériseur) et d'un logiciel qui convertit l'information de l'IP en image numérique
3.2
classe de systèmes de radiographie numérique
groupe particulier de systèmes d'écrans photostimulables à mémoire, caractérisé par un rapport signal/bruit
tel qu'indiqué au Tableau 1 et par une certaine valeur de résolution spatiale de base (dérivée par exemple de
l'indicateur de qualité d'image (IQI) duplex à fils) dans une plage d'exposition spécifiée
3.3
sensibilité ISO
S
ISO
sensibilité de systèmes de radiographie numérique, calculée à partir de l'inverse de la valeur de dose,
mesurée en grays, nécessaire pour obtenir le rapport signal/bruit minimum spécifié d'un système de
radiographie numérique
3.4
rapport signal/bruit
quotient de la valeur moyenne de l'intensité de signal linéarisée et de l'écart-type du bruit à cette intensité de
signal. Le rapport signal/bruit dépend de la dose de rayonnement et des propriétés du système de
radiographie numérique
3.5
fonction de transfert par modulation
grandeur normalisée de la transformée de Fourier de la fonction d'étalement des bords (ESF) différenciée et
de l'intensité linéarisée de luminescence photostimulable (PSL), mesurée perpendiculairement à un bord
franc
NOTE La fonction de transfert par modulation décrit la transmission de contraste en fonction de la taille de l'objet. La
fonction de transfert par modulation caractérise le flou du système de radiographie numérique selon le système de
balayage et le type d'écran photostimulable.
3.6
fantôme de radiographie numérique
dispositif contenant un ensemble de cibles d'essai pour évaluer la qualité d'un système de radiographie
numérique et contrôlant la qualité du système choisi
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3.7
instabilité du faisceau laser
absence de mouvement continu du dispositif de balayage laser de l'écran photostimulable, donnant lieu à des
lignes sur l'image se composant d'une série de gradins
3.8
glissement du lecteur numériseur
glissement d'un écran photostimulable dans un système de transport du lecteur numériseur entraînant des
fluctuations de l'intensité des lignes horizontales de l'image
3.9
crénelage
signaux pré-échantillonnés de fréquence spatiale élevée au-delà de la fréquence de Nyquist (donnée par la
distance des pixels) se reflétant dans l'image à des fréquences spatiales plus basses
3.10
gain/amplification
réglage du gain optoélectrique du système de balayage
3.11
intensité de signal linéarisée
valeur numérique de signal d'un pixel d'une image numérique, proportionnelle à la dose de rayonnement.
L'intensité de signal linéarisée est égale à zéro si la dose de rayonnement est égale à zéro
3.12
résolution spatiale de base
valeur de lecture du flou mesurée avec l'indicateur de qualité d'image (IQI) duplex à fils selon l'ISO 19232-5
divisée par 2, correspondant à la dimension de pixel du système de radiographie numérique
4 Qualification du personnel
On suppose que la radiographie industrielle numérique est réalisée par du personnel compétent et qualifié.
Pour prouver cette qualification, il est recommandé de certifier le personnel conformément à l'ISO 9712 ou
une norme équivalente.
5 Indicateurs de qualité de la radiographie numérique
5.1 Description des indicateurs de qualité de la radiographie numérique pour des essais
utilisateurs et fabricants
5.1.1 Généralités
Les indicateurs de qualité de la radiographie numérique sont décrits ci-après et seront identifiés par référence
au présent document.
5.1.2 Indicateur de qualité de sensibilité au contraste
La description des cibles sélectionnées pour la sensibilité au contraste correspond à l'ASTM E1647-98a (pour
plus de détails, voir B.4).
5.1.3 Indicateur de qualité d'image duplex à fils
La description de l'indicateur de qualité d'image (IQI) duplex à fils correspond à l'ISO 19232-5. L'IQI doit être
positionné à un angle de 5° par rapport à la direction des lignes balayées (direction de balayage rapide) ou à
la direction perpendiculaire (direction de balayage lent).
5.1.4 Indicateur de qualité de paires de lignes convergentes
La cible se compose de cinq lamelles de plomb convergentes (de 0,03 mm d'épaisseur) qui peuvent être
utilisées pour l'essai de résolution spatiale en relevant la limite des paires de lignes reconnaissables. Cette
cible doit couvrir une gamme de 1,5 à 20 paires de lignes par millimètre. Deux indicateurs de qualité doivent
être utilisés, l'un dans la direction des lignes balayées et l'autre dans la direction perpendiculaire.
5.1.5 Indicateurs de qualité de linéarité
Des règles constituées de matériaux très absorbants sont placées sur le périmètre de la plage balayée. Deux
indicateurs de qualité doivent être utilisés, l'un dans la direction des lignes balayées et l'autre dans la direction
perpendiculaire. La mise à l'échelle doit être au moins en millimètres.
5.1.6 Cible en T
Cet indicateur de qualité se compose d'une fine plaque de laiton ou de cuivre ( 0,5 mm d'épaisseur) avec
des bords nets. Cette plaque est fabriquée en forme de T avec des segments de 5 mm de large. Il convient
que le T ait une dimension d'au moins 50 mm 70 mm. Il doit être aligné perpendiculairement et
parallèlement respectivement à la direction des lignes balayées (voir Figure B.1).
5.1.7 Indicateur de qualité de glissement du lecteur numériseur
Cet indicateur de qualité se compose d'une bande homogène d'aluminium de 0,5 mm d'épaisseur. Elle a une
forme rectangulaire (voir Figure B.1) et doit être alignée perpendiculairement et parallèlement respectivement
à la direction des lignes balayées.
5.1.8 Indicateur de qualité de mise à plat de l'image
Différents types d'indicateurs de qualité de mise à plat de l'image peuvent être utilisés.
L'un de ces types est basé sur l'exposition homogène d'un écran photostimulable avec une fine plaque
d'aluminium (0,5 mm à 1,0 mm) au-dessus de l'écran photostimulable. L'exposition doit être réalisée avec un
rayonnement de faible énergie (50 keV à 100 keV).
Un autre type est l'indicateur de qualité de mise à plat de l'image du fantôme d'essai de radiographie
numérique (voir Annexe B).
5.1.9 Indicateur de qualité d'alignement du faisceau (escargot BAM - Bundesanstalt für
Materialforschung und –prüfung)
L'indicateur de qualité d'alignement se compose d'une fine feuille de plomb enroulée
(de 1,5 mm à 2,0 mm d'épaisseur), séparée par un écartement de 0,1 mm à 0,2 mm constitué de matériau
peu absorbant (voir B.3). Un matériau en nid d'abeille peut également être utilisé.
5.2 Mode opératoire pour appliquer les indicateurs de qualité de radiographie numérique
5.2.1 Généralités
Les indicateurs de qualité de radiographie numérique permettent d'évaluer rapidement la qualité d'un système
de radiographie numérique et de contrôler périodiquement sa qualité. L'Annexe C donne des conseils de mise
en oeuvre de différents essais et méthodes d'essai.
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5.2.2 Exposition des indicateurs de qualité de radiographie numérique (essai utilisateur)
Il convient de placer les indicateurs de qualité de radiographie numérique selon une disposition spécifique
dans le fantôme comme décrit à l'Annexe B. Ces indicateurs peuvent être appliqués séparément ou tous
ensemble dans le fantôme. L'ensemble des indicateurs sélectionnés, ou le fantôme, est placé sur la cassette
contenant un écran photostimulable. La source de rayonnement est réglée à une distance d'un mètre et le
faisceau est aligné sur le centre de l'écran photostimulable. Au-delà d'une source de rayonnement de 100 keV,
un écran de plomb de 0,1 mm doit être appliqué entre les indicateurs, ou le fantôme, et l'écran
photostimulable, afin de réduire le rayonnement diffusé. Il est procédé à des expositions d'essai. Le
rayonnement et les fonctions du système de radiographie numérique sont optimisés, puis l'image finale à
évaluer est arrêtée.
La durée de l'exposition et le réglage des paramètres de l'unité de balayage de radiographie numérique
déterminent la qualité de l'image ainsi que le type d'écran photostimulable. Ces valeurs et le type d'écran
photostimulable seront enregistrés et convenus, ainsi que l'énergie de rayonnement (en keV, type de source
gamma), la dose (par exemple en mAs) et la qualité (préfiltres, type de tube et fenêtre du tube).
NOTE Une durée d'exposition élevée et un gain faible donnent une résolution de contraste et un rapport signal/bruit
élevés. En outre, la sensibilité au contraste est plus élevée pour une grande dimension de pixel (flou élevé) que pour une
petite dimension de pixel (flou faible).
5.2.3 Evaluation initiale des indicateurs de qualité de radiographie numérique (essai utilisateur)
Pour l'évaluation initiale de la qualité, examiner l'image ou les images radiographiques du fantôme ou des
différents indicateurs de qualité figurant à l'écran (ou sur le tirage papier) afin de repérer les propriétés
décrites aux paragraphes 5.1.2 à 5.1.9 et 6.3.2, 6.3.3, 6.4.1 à 6.4.7. Les résultats peuvent constituer une base
d'accord entre les parties contractantes.
5.2.4 Contrôle périodique (essai utilisateur)
Les indicateurs de qualité 5.1.2 à 5.1.8 (alignement en 5.1.9) ou le fantôme doivent être radiographiés et les
résultats examinés à la fréquence convenue entre les parties contractantes. Pour le contrôle périodique,
s'assurer que les valeurs de qualité convenues des essais 6.3.2, 6.3.3, 6.4.1 à 6.4.7 sont obtenues.
5.3 Evanouissement de l'image
L'intensité de l'image stockée dans l'écran photostimulable diminuera au cours du temps. Cet effet est connu
sous le nom d'évanouissement de l'image. Les caractéristiques d'évanouissement doivent être mesurées en
procédant comme suit:
a) exposer un écran photostimulable de manière homogène dans des conditions d'exposition types. Les
paramètres suivants doivent être enregistrés à titre de documentation: kV, SDD, matériau et épaisseur
des préfiltres et des écrans photostimulables. L'image exposée doit avoir une intensité comprise
entre 70 % et 90 % de l'intensité maximale possible du lecteur de radiographie numérique, au gain le plus
faible et en condition linéarisée;
b) lire l'écran photostimulable 5 min après l'exposition;
c) régler l'intensité de lecture linéarisée de ce mesurage comme référence (100 %);
d) toujours exposer l'écran photostimulable avec les mêmes paramètres de rayonnement X
(kV, mA*s, distance);
e) modifier l'intervalle de temps entre l'exposition et la lecture. Cet intervalle sera doublé pour chaque
mesurage; les paliers seront à 15 min, 30 min, 1 h, 2 h, 4 h, etc. jusqu'à 128 h ou en fonction de
l'application;
f) tracer une courbe de l'intensité de lecture linéarisée (valeur de gris) en fonction de l'intervalle de temps
entre l'exposition et la lecture de l'écran photostimulable.
L'effet d'évanouissement est à prendre en compte pour garantir des conditions d'exposition correctes.
Pour que les résultats d'essai soient reproductibles, il est important de prendre en compte les effets
d'évanouissement car ils influent sur la durée d'exposition requise. L'intervalle de temps entre l'exposition et la
lecture pour tous les essais doit correspondre aux conditions réelles d'utilisation du système de radiographie
numérique.
6 Mode opératoire pour le mesurage quantitatif des paramètres de qualité d'image
6.1 Mesurage du rapport signal/bruit normalisé
6.1.1 Méthode d'exposition progressive (essai fabricant)
6.1.1.1 Généralités
L'évaluation du système de radiographie numérique dépend des propriétés combinées du type d'écran
photostimulable, du lecteur numériseur utilisé et des paramètres de balayage sélectionnés. Tous les
mesurages doivent donc être effectués avec le même type d'écran photostimulable, le même lecteur
numériseur et les mêmes paramètres de balayage, puis enregistrés. L'équipement d'essai (Figure 1) et
l'algorithme utilisés correspondent à l'ISO 11699-1.
Légende
1 Tube radiogène
2 Filtre de cuivre
3 Collimateur
4 Diaphragme
5 Écran photostimulable dans une cassette
Figure 1 — Schéma de la disposition expérimentale pour la méthode d'exposition progressive
Le rapport signal/bruit est mesuré en passant par les étapes suivantes (voir également l'ISO 11699-1).
6.1.1.2 L'écran photostimulable, muni d'un écran antérieur et postérieur en plomb de 0,1 mm d'épaisseur
dans la cassette utilisée habituellement pour l'exposition, doit être placé devant un tube radiogène comportant
une anode en tungstène. Procéder aux expositions avec un filtre de cuivre de 8 mm près du tube radiogène et
avec un kilovoltage tel que la couche de demi-absorption du cuivre est de 3,5 mm. Le kilovoltage sera alors
approximativement de 220 kV.
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6.1.1.3 Déterminer le kilovoltage exact requis en mesurant l'exposition (ou un débit d'exposition) avec le
détecteur placé à une distance d'au moins 750 mm de la cible du tube et un filtre de cuivre de 8 mm près du
tube. Ensuite, effectuer un deuxième mesurage avec au total 11,5 mm de cuivre près du tube. Il convient que
ces filtres soient en cuivre pur à 99,9 %.
6.1.1.4 Calculer le rapport entre le premier et le deuxième relevé. Si ce rapport est différent
de 2, augmenter ou diminuer le kilovoltage et répéter les mesurages jusqu'à obtenir un rapport égal
à 2 ( 5 %). Enregistrer la valeur du kilovoltage pour l'utiliser par la suite dans d'autres essais d'écrans
photostimulables.
6.1.1.5 La couche sensible de l'écran photostimulable doit faire face à la source de rayonnement X. Pour
la radiographie gamma à l'Ir 192, les mesurages doivent être effectués avec des écrans en plomb de 0,3 mm
devant et derrière l'écran photostimulable. Un filtre de cuivre de 8 mm doit être également utilisé pour le
préfiltrage (voir Figure 1).
6.1.1.6 Le lecteur numériseur doit lire avec une dynamique supérieure ou égale à 12 bits et fonctionner
avec sa résolution spatiale maximale ou avec une résolution spatiale pour laquelle la classification doit être
réalisée. La correction du fond et de la mise à plat de l'image peut être utilisée avant l'analyse des données si
elle s'inscrit dans le mode opératoire normalisé pour tous les mesurages. Dans ce cas, le mode opératoire
doit être réalisé et enregistré pour toutes les plages de gain et de latitude et pour toutes les dimensions de
pixels lus si l'un quelconque de ces paramètres modifie l'analyse du rapport signal/bruit.
6.1.1.7 Les écrans photostimulables sont exposés de la même manière que les films radiographiques et
dans les conditions décrites: l'intensité et une courbe du bruit ( ) ou du rapport signal/bruit en fonction de
PSL
la dose doivent être mesurées. Il est particulièrement important que l'exposition de l'écran photostimulable
pour les mesurages du rapport signal/bruit soit uniforme dans l'espace. La mesure du rapport signal/bruit peut
être perturbée par un défaut d'uniformité dans la transmission du rayonnement X de l'avant de la cassette, ou
par un défaut de la feuille de plomb ou de l'écran photostimulable lui-même. On ne doit pas constater la
présence de poussière ou de rayures importantes dans la zone de mesurage. Il faut donc être très attentif au
choix et au positionnement de l'ouverture, ainsi qu'au choix et à l'entretien de la cassette, des écrans en
plomb et de l'écran photostimulable. Pour obtenir une zone d'intérêt uniforme sur l'écran photostimulable, il
est recommandé de suivre le protocole suivant. D'autres approches sont possibles, à condition qu'elles
permettent une exposition uniforme. Au moins 12 zones (zones d'essai) d'une surface supérieure ou égale
à 400 mm sont exposées uniformément sur le même écran photostimulable couvrant la totalité de la gamme
pratique des doses. Étant donné les différents principes de construction des lecteurs numériseurs, le
mesurage doit être effectué pour toutes les dimensions de pixel possibles. Les valeurs d'intensité de lecture
numérique (valeurs de gris) doivent être étalonnées de manière à être linéaires par rapport à la dose de
rayonnement correspondant à la luminescence photostimulable (PSL) des écrans photostimulables exposés.
Ces valeurs de gris étalonnées doivent être utilisées pour calculer le rapport signal/bruit. Pour obtenir un
résultat fiable, au moins six mesurages doivent être réalisés sur différents échantillons, et les résultats doivent
être moyennés pour chacune des 12 doses mesurées ou plus.
6.1.1.8 L'intensité de signal I et l'écart-type doivent être calculés à partir d'une zone sans mise
meas PSL
à plat de l'image ni artefacts. Pour que les valeurs du rapport signal/bruit soient stables à 10 % près, elles
doivent être issues de différentes régions de la zone d'image étudiée. La dimension de la région d'intérêt
(ROI) utilisée pour mesurer l'intensité moyenne et le bruit doit être d'au moins (20 x 55) pixels. Un exemple de
technique permettant d'obtenir des mesures fiables du rapport signal/bruit est décrit ci-après. Elle met en
oeuvre un outil de traitement d'image d'usage courant. Le signal et le bruit doivent être calculés à partir d'un
ensemble de données de 1 100 valeurs ou plus par zone exposée. L'ensemble de données est divisé en
55 groupes ou plus de 20 valeurs chacun. Pour chaque groupe d'indice i, la valeur I est calculée comme
meas_i
étant la moyenne des valeurs des groupes de valeurs non filtrées et la valeur est calculée à partir des
PSLi
mêmes valeurs des groupes de valeurs. Si le nombre de groupes est plus important, l'incertitude du résultat
sera meilleure (plus faible). Étant donné l'effet de filtrage de cette procédure de regroupement, les
valeurs sont corrigées par l'équation suivante:
PSLi
1,0179 (1)
PSLi_corr PSLi
NOTE Les valeurs sont multipliées par 1,0179 en vue de corriger l'estimation médiane sans biais suivante.
PSLi
Supposons que k est le nombre d'observations consécutives au sein d'un groupe et que C est la valeur critique de la loi
du Chi Deux pour = 0,5 avec k-1 degrés de liberté. Si l'on effectue 20 observations, les valeurs doivent être
PSLii
multipliées par 1,0179 pour la correction statistique. Le facteur 1,0179 correspond à la racine carrée de correction ((k-1)/c)
pour la formation de groupes de 20 éléments (k = 20) dans l'application d'une procédure médiane (c = 18,33765).
6.1.1.9 La valeur finale I est obtenue par la médiane de toutes les valeurs I . La valeur
meas meas_i PSL
finale est obtenue par la médiane de toutes les valeurs . La valeur doit être calculée comme
PSLi_corr PSL
étant la valeur de référence pour une résolution de 100 µm mesurée avec une ouverture circulaire, ou de
88,6 µm mesurée avec une ouverture carrée. La valeur finale est calculée par:
PSL100
SR / 88,6 (2)
PSL100 PSL max
où
SR est la valeur maximale de la résolution spatiale de base (en µm), mesurée à la fois dans les
max
directions perpendiculaire et parallèle aux directions de balayage du laser.
NOTE L'ISO 11699-1 nécessite l'utilisation d'un micro-photodensitomètre ayant une ouverture circulaire de 100 µm
de diamètre pour mesurer la granularité . Comme les pixels des images numériques sont organisés en carrés, la
D
dimension correspondante du pixel est calculée par la racine carrée ((100 µm) / 4) = 88,6 µm.
6.1.1.10 Le rapport signal/bruit normalisé est calculé par:
SNR I / (3)
meas PSL100
6.1.2 Méthode utilisant une cale à gradins (essai fabricant et essai utilisateur amélioré)
6.1.2.1 Généralités
Le rapport signal/bruit peut être mesuré de manière moins exacte à l'aide d'une cale à gradins. Cette méthode
peut être intéressante aussi pour les utilisateurs souhaitant déterminer la sensibilité au contraste de manière
quantitative.
6.1.2.2 A cette fin, une cale à gradins en cuivre, comportant au moins 12 gradins augmentant de manière
égale, peut être utilisée comme indiqué sur la Figure 2. L'épaisseur maximale de la cale à gradins doit
absorber 90 % du rayonnement au centre du faisceau, ce qui nécessite une épaisseur de 11,7 mm. Pour
couvrir une plage d'au moins deux ordres de grandeur, on doit procéder à au moins deux expositions
appropriées et différentes, avec une durée d'exposition ou un courant de tube (en mA) qui conviennent. La
distance entre la cale à gradins et l'écran photostimulable doit être supérieure ou égale à 500 mm afin de
diminuer l'influence du rayonnement diffusé. Un grossissement de 2x est recommandé. Un collimateur de
faisceau doit être utilisé. La tension et le filtrage du rayonnement X doivent être sélectionnés selon 6.1.1.2.
NOTE La pénétration par le rayonnement X des gradins en cuivre d'épaisseurs différentes est affectée par le
durcissement du faisceau, et un réglage approprié de l'exposition est requis.
6.1.2.3 La zone projetée de chaque gradin doit être d'environ 20 mm x 20 mm ( 400 mm ). Aucune
valeur ne doit être tirée des zones proches des contours. Il faut laisser au moins deux fois le flou géométrique
entre les contours de la zone projetée et la zone de collecte des données.
6.1.2.4 Tous les détails du mesurage et du calcul du rapport signal/bruit doivent correspondre aux
paragraphes 6.1.1.3 à 6.1.1.10. L'analyse graphique doit être basée sur la courbe du rapport signal/bruit
SNR = f(log (Exposition) - · w · log (e)), où est le coefficient d'absorption, w est l'épaisseur de
Cu Cu Cu Cu
paroi du gradin correspondant de la cale à gradins et la valeur "Exposition" est calculée à partir de la durée
d'exposition (en secondes), multipliée par le courant du tube (en mA); voir également l'Annexe A.
8 © ISO 2011 – Tous droits réservés
NOTE Pour avoir des courbes exactes, il est nécessaire de considérer dans quelle mesure dépend de
Cu
l'épaisseur de paroi (durcissement du faisceau). Il convient de réduire l'influence du rayonnement diffusé par une
collimation exacte. Pour la courbe requise, il est recommandé de procéder à des expositions ayant des durées et des
intensités (mA) différentes. Il convient de faire varier la valeur (mAs) des différentes expositions entre 5 et 8 fois pour
permettre un chevauchement des données mesurées. Un temps d'attente de 30 min est recommandé entre l'exposition et
le balayage des écrans photostimulables pour éviter les influences des effets d'évanouissement.
Légende
1 Tube radiogène
2 Filtre de cuivre
3 Collimateur
4 Cale à gradins en cuivre
5 Écran photostimulable dans une cassette
Figure 2 — Schéma du mesurage du rapport signal/bruit par la méthode utilisant une cale à gradins
6.1.3 Mesurage de la sensibilité au contraste (essai fabricant et utilisateur)
Les calibres de sensibilité au contraste figurant dans l'ASTM E 1647-98a sont utiles pour la détermination
visuelle et assistée par ordinateur de la sensibilité au contraste avec une épaisseur de paroi donnée. Quatre
niveaux de sensibilité au contraste peuvent être mesurés: 1 %, 2 %, 3 % et 4 %, indépendamment des limites
de la résolution spatiale. Pour l'interprétation, voir l'ASTM E 1647-98a. Si le traitement d'image est disponible,
un profil (1 pixel de large) doit être tiré de la cible. Le bruit moyen du profil doit être inférieur ou égal à la
différence d'intensité entre l'épaisseur de paroi intégrale et l'épaisseur de paroi réduite, en pourcentage de
lecture. Les conditions d'exposition (kV, mAs, filtres, distance, durée d'exposition, date) ainsi que les réglages
et le type du système de radiographie numérique doivent être enregistrés.
6.2 Mesurage de l'intensité minimale de lecture de radiogrammes numérisés (mode
opératoire fabricant)
Chaque image de radiographie numérique doit avoir un rapport signal/bruit normalisé supérieur ou égal à
celui défini par les valeurs SNR minimales du Tableau 1. Comme ces valeurs ne peuvent pas être
Ipx
mesurées facilement, les valeurs SNR minimales doivent être obtenues en appliquant des intensités de
Ipx
lecture I minimales.
ipx
NOTE La procédure classique d'assurance de la qualité en radiographie par film est basée sur le mesurage de la
densité du film. Seuls sont acceptés les films exposés qui ont une densité optique minimale. Une procédure similaire peut
être appliquée à la radiographie numérique. Chaque système de radiographie numérique (ou tout système de traitement
d'image numérique) fournit des valeurs d'intensité ou des valeurs de gris de chaque pixel. Il convient que tous les pixels
de la région d'intérêt à évaluer dépassent une intensité (ou valeur de gris) minimale de la même façon que la densité
minimale en radiographie par film. Cela permet d'appliquer, en radiographie numérique, une assurance de qualité de base
en ce qui concerne la sensibilité au contraste.
Les évaluations de systèmes selon le Tableau 1 dépendent des propriétés combinées du type d'écran
photostimulable, du lecteur numériseur utilisé et des paramètres de balayage sélectionnés. Tous les
mesurages doivent donc être effectués avec le même type d'écran photostimulable et le même lecteur
numériseur, avec ses paramètres.
La détermination des intensités de lecture est basée sur les expositions progressives décrites en 6.1.1 ou sur
les expositions au moyen d'une cale à gradins, moins exactes, décrites en 6.1.2. Les valeurs de lecture
doivent être déterminées comme suit:
a) l'intensité de signal linéarisée I et l'écart-type doivent être mesurés et calculés selon 6.1.1 ou
meas PSL
6.1.2;
b) la valeur finale I pour l'évaluation du lecteur numériseur d'écran photostimulable correspond à
IPx
l'intensité de signal linéarisée I = I pour I / aux valeurs SNR sélectionnées du
IPx meas meas DPSL100 IPx
Tableau 1 et pour les paramètres de balayage sélectionnés;
c) le fabricant doit fournir les valeurs de lecture à l'utilisateur dans la fonction de réponse du système
d'origine et/ou appliqué.
6.3 Détermination du flou
6.3.1 Généralités
Le mesurage du flou peut dépendre de la qualité du rayonnement. Pour la classification, l'essai doit être
réalisé avec 220 kV (tube radiogène avec fenêtre de béryllium, cible de tungstène et absence de préfiltrage).
Pour des applications à faible énergie, la qualité du rayonnement doit être de 90 kV (tube radiogène avec
fenêtre de béryllium, cible de tungstène et absence de préfiltrage).
6.3.2 Méthode utilisant la fonction de transfert par modulation (essai fabricant)
Pour tester la résolution spatiale de base et pour calculer la fonction de transfert par modulation, une image
de radiographie numérique doit être formée par un objet de forte densité avec un contour net et une épaisseur
constante (cible à contour net ou cible en T du fantôme). L'absorption doit être comprise entre 70 % et 90 %
de l'intensité du faisceau principal. L'exposition doit être réalisée à une distance d'un mètre ou plus, avec un
foyer émissif de dimension inférieure ou égale à 1 mm. La dimension du foyer émissif et la distance entre le
foyer et l'écran photostimulable doivent être sélectionnées de manière à pouvoir observer un flou géométrique
inférieur à 5 % du flou résultant, lié à la surface de la cible. L'objet présentant un contour net doit être placé
dans une direction perpendiculaire et parallèle à la direction de balayage du faisceau laser.
Le rad
...
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