Palestra apresentada aos alunos do Curso de Radiologia na Semana Acadêmica de Radiologia da UTFPR em 05/12/13

1. Qualidade de Imagens em
Radiografia Industrial
Sistemas de Radioscopia
Prof. Dr. Walmor Cardoso Godoi
Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Departamento de Física – DAFIS
E-mail: walmorgodoi@utfpr.edu.br
http://www.walmorgodoi.com/utfpr

2. Agenda
 Introdução
Os ENDs, Radiografia Industrial e suas Aplicações
 Objetivos
Apresentar a proposta para odesenvolvimento
de metodologia para qualificação de
equipamentos de radioscopia
 Materiais e métodos
 Alguns resultados
 Conclusões

3. Ensaios Não Destrutivos
 “Ensaios Não-Destrutivos (END) permitem
avaliar, tanto no local de instalação quanto em
laboratório, um componente, sem modificar suas
características físicas, mecânicas e dimensionais e
sem comprometer o uso do componente no
futuro.”
 Exemplos: Ultrassom, Radiografia
Industrial, Infravermelho, Líquidos Penetrantes
 Apostila Radiologia Industrial - Abendi

4. Radiografia Industrial
 Radiografia e a Tomografia Computadorizada
Industriais
Instalações Abertas e Fechadas
 Locais: Aeroportos, Portos, Indústrias e Laboratórios.
 Legislação: CNEN – Comissão Nacional de Energia
Nuclear
Norma Instalação Radiativa - NN 6.04 REQUISITOS DE
SEGURANÇA E PROTEÇÃO RADIOLÓGICA PARA
SERVIÇOS DE RADIOGRAFIA INDUSTRIAL Resolução
CNEN 145/13 Publicação DOU em 25.03.2013
Link:
http://www.cnen.gov.br/seguranca/normas/pdf/Nrm
604.pdf

5. Radiografia Industrial
Porto de Vila Velha – ES
um Tecnólogo e quatro
Técnicos em Radiologia na
operação do equipamento

6. DAS INSTALAÇÕES FÍSICAS E FONTES DE
RADIAÇÃO
 Art. 3º da NN 6.04 - As fontes de radiografia industrial
caracterizam-se como:
 I - gamagrafia industrial: fontes seladas emissoras de
radiação gama incorporadas a irradiadores; e
 II - raios-x industrial: equipamentos de raios-x portáteis e
os fixos que operam no interior de cabines blindadas.

7. DAS RESPONSABILIDADES
 DAS RESPONSABILIDADES
 Art. 4º Uma instalação de radiografia industrial deve possuir:
 I - Supervisores de Proteção Radiológica (SPR) em Radiografia
Industrial; e
 II - Operadores de Radiografia Industrial.
 §2º Os SPR deverão ser certificados pela CNEN, conforme
Resolução CNEN 111/11 – “Certificação da Qualificação de
Supervisores de Proteção Radiológica”; e
 §3º Os Operadores de Radiografia Industrial deverão obter registro
conforme resolução específica sobre registro de operadores de
radiografia industrial em proteção radiológica.

8. Aplicações
Análise de trincas e defeitos em peças
Metálicas,
Poliméricas
Análise de compostos
Análise de soldas eletrônicas em placas
Análise de amostras de concreto de
estruturas de barragens

9. Radiografias em Placas Eletrônicas
para Verificação de Solda

10. Princípio
Filme ou detector digital
Fonte: Apostila ABENDI

11. Aquisição de 180
projeções (.his ) usando
um DR (16 bits, 4096 x
4096 pixels, 200 um/pixel)
Fonte raios X
225 kVp, 10 mA

12. Concreto retirado de barragem

14. Radioscopia
Table - sample holder

15. Industrial CT system
DC Motor

16. Análise de Bolhas em Isolador
Polimérico de redes de energia elétrica
por radiografia

17. Análise de Bolhas em Isolador
Polimérico de redes de energia
elétrica por tomografia 3D

18. Necessidade de qualificar os
equipamentos
 Equipamentos radiográficos
industriais são
diversificados, assim como seu
uso.
 Equipamentos antigos no Brasil
 Normas baseiam-se nas imagens
obtidas de componentes
específicos.
 Necessidade de metodologia
para qualificar os equipamentos
de radiografia industriais
operando em cabines.

19. Radiografia Digital Industrial
Detectores Digitais
Tubos Intensificadores de imagens
radioscopia
Image Plates (CRs)
radiografia e gamagrafia
Detectores diretos (Flat Panels - DRs)
a-Si, Ge
radiografia, gamagrafia e aceleradores
lineares

20. Objetivos da pesquisa
Desenvolver metodologia para qualificação
de equipamentos de radiografia industrial
digital (fluoroscopia industrial).

21. Parâmetros
Descrição
Aquisição
• kVp, mA, tempo de exposição,
tamanho focal do gerador, campo de
visão (FOV, 4”, 6”e 9), calibração e
utilização
de
phantoms,
IQIs,
treinamento, função de transferência
de modulação do detector, resolução
espacial, contraste, resolução de
profundidade e tamanho do pixel.
Parâmetros de
Qualidade
Visualização
• Tipo monitor, tamanho do monitor,
tamanho
do
pixel,
formato,
luminosidade, contraste, magnificação
e distorção.
• Critério no uso de filtros digitais
Processamento Digital de
Imagens (PDI)
Base de Dados
• Armazenamento,
identificação,
transmissão e compressão de dados.
• Formato da imagem (DICONDE?)

22. Resolução e Contraste
Resolução: pode ser definida como a variação
de contraste entre os materiais.
Contraste: grau de diferenciação das variações
de densidades nas estruturas do objeto variação de tons de cinza na imagem –
depende da energia e intensidade de fótons
Resolução de alto e baixo contraste

23. Resolução e Contraste
 O contraste numa imagem radiográfica digital pode-se
ser calculado de acordo com a equação
C (%)
L2
Lm ax
L1
L1
100 %
Lm in
L2

24. Ruído
 Em filmes radiográficos ruídos são variações abruptas de
densidades.
 Nos sistemas digitais define-se ruído quando há variações
aleatórias dos tons de cinza ao redor do valor real do pixel.
 Para um ROI (Region of Interest) podemos calcular utilizando o
desvio padrão:
ruído SD
1
n 1i
2
n
L L
i
1
ROI

25. Princípios
Radiográficos Geométricos
 A magnificação, a distorção e a penumbra geométrica
fazem parte dos ensaios radiográficos
 A distorção da imagem não pode ser totalmente
eliminada em virtude dos formatos das peças, do foco
a ser utilizado e dos ângulos que se dispõem para a
realização do ensaio radiográfico

26. Materiais e Métodos
 Dois sistemas de aquisição radiográficodigital industriais digitais foram utilizados na
pesquisa
 Confecção de phantoms em peças de
alumínio (material de interesse!)
 Uso de um IQI da Philips para alto contraste
 Aquisição e variação dos parâmetros nos
dois equipamentos
 Medidas dos parâmetros com ImageJ
(desenvolver software!)

27. Materiais e Métodos
Sistema Radioscópico
 Cabine Modelo CST 160, marca Gilardoni
 Gerador de raios X 160 kV, 500 W e corrente até 7,0
mA
 Intensificador de imagens acoplado a uma câmera
de vídeo, armazenamento de imagens em formato
BMP, com 8 bits.
 Focos de aquisição de 4”, 6” e 9”
 DFO de 13 cm
 Distância do intensificador ao tubo de raios X de 1 m
 Aquisições com tensão do tubo variando de 30 a 65
kV, com a corrente constante durante as aquisições
de 2,5 mA.

28. Materiais e Métodos
Sistema digital direto
 Gerador raios X - foco 0,01 × 0,01 mm²
 Faixa de tensão de 20 a 70 kV, corrente
de trabalho de 0 a 0,1 mA
 Detector digital Flat Panel, modelo
CT7942 do fabricante Hamamatsu, pixel
a-Si de 50 µm, dimensão de 12 x 11 cm
 Aquisição de imagens em PNG de 12
bits, para aquisição radiográfica
 Distância do tubo ao detector de 60
cm,

29. Materiais e Métodos
 Phantoms

30. Materiais e Métodos
Composição por análise química da liga de alumínio
utilizado na confecção dos phantoms.
Ensaio de espectrometria por Energia Dispersiva de Raios X (EDS).
Si Fe Cu Mn Mg Cr Ni Zn Ti Pb Sn Al
% % % % % % % % % % %
%
8,7 0,9 3,5 0,2 0,1 0,0 0,1 1,0 0,0 0,1 0,0 85,2
Fb
%
1,5

31. Resultados
Sistema Radioscópico
 Contraste

32. Resultados
Sistema Radioscópico
 Contraste

33. Sistema Radioscópico
Resultados
• Contraste

34. Resultados
• Contraste
Região
Sistema Radioscópico
C (%)
L2
Lm ax
L1
100 %
Lm in
FOCO 6”
A/B
B/C
C/D
D/E
E/F
Contraste
em 55 kV
3,57%
3,45%
9,46%
14,13%
11,45%
Contraste
em 60 kV
4,64%
5,19%
10,47%
15,18%
11,38%
F/G
G/H
FOCO 4”
Contraste
em 50 kV
7,64%
0,49%
6,44%
10,59%
10,92%
25,31%
36,37%
22,33%
32,64%
22,11%
31,44%
Região
A/B
B/C
C/D
D/E
E/F
F/G
G/H
40 kV
0,68%
0,52%
0,45%
0,71%
0,42%
8,33%
44,53%
50 kV
7,19%
0,72%
6,76%
9,17%
10,27%
23,27%
36,44%
60 kV
3,96%
1,48%
4,09%
10,11%
17,02%
11,74%
21,30%
Região
A/B
FOCO 9”
40 kV
12,37%
50 kV
3,65%
55 kV
7,75%
B/C
C/D
D/E
1,42%
2,25%
4,36%
1,55%
5,72%
8,05%
0,44%
7,15%
15,97%
E/F
7,55%
10,85%
11,77%
F/G
17,32%
21,61%
23,23%
G/H
40,18%
32,70%
8,52%

35. Sistema digital direto
Resultados
 Contraste
Parâmetros
de aquisição:
70 kV, 0,01
mA e 5s de
exposição do
detector
Regiões
Contraste a
70 kV (%)
A/B
0,94
B/C
5,99
C/D
12,48
D/E
16,58
E/F
12,99
F/G
2,03
G/H
26,28

36. Resultados
Sistema Radioscópico
 Ruído
Foco 4”, 60 kV, 2.5 mA

37. Resultados
Sistema Radioscópico
 Ruído
FOCO
software ImageJ
ruído
SD
1
n 1i
4”
2
n
L L
i
1
6”
Imagem bmp 8 bits
0 até 255 tons
9”
kV
S.D
EXTREMIDADES
S.D
CENTRO
40
50
60
65
70
45
50
55
60
65
70
40
45
50
55
60
1,033
1,825
2,887
3,692
3,895
1,381
1,712
2,23
3,175
3,363
3,892
1,801
1,989
3,157
4,288
5,955
0,675
1,267
2,606
3,844
5,064
1,023
1,326
1,837
2,485
3,793
4,519
0,937
1,166
1,842
2,998
4,541

38. Resultados
Sistema digital direto
 Ruído
ROI
1
242,815
2
190,414
3
70 kV, 0,1 mA e 7s
Imagem PNG 12 bits
0 – 4095 tons
SD
210,291

39. Sistema Radioscópico
Resultados
 Distorção geométrica
6”
9”

40. Sistema digital direto
Resultados
 Distorção geométrica
Não há deformidade
geométrica

41. Sistema digital direto
Resultados
 Resolução de alto contraste

42. Resultados
Sistema digital direto
 Resolução de alto contraste - IQI

43. Sistema radioscópico e digital direto
Resultados
 Resolução de alto contraste
1,5 mm a 3,5 mm

44. Conclusões
 Equipamentos abordados são diferentes, mas podem ser submetidos ao
mesmo método para qualificação.
 Análises das imagens dos phantoms mostraram resultados equivalentes
para o sistema de radioscopia e sistema digital direto, com vantagens ao
sistema com intensificador de imagens em alguns parâmetros medidos.
 Metodologia proposta pode ser eficiente na qualificação dos
equipamentos e servir de guia para legislar sobre tais equipamentos (como
sugestão para órgãos como a Abendi).
 A metodologia proposta é viável e permite apoio na qualificação do
equipamento radiográfico industrial para a inspeção de um dado
componente, tal como os manufaturados de alumínio.

45. Obrigado!
Prof. Dr. Walmor Cardoso Godoi
Universidade Tecnológica Federal do
Paraná – UTFPR
Departamento de Física - DAFIS
Curitiba - PR
e-mail: walmorgodoi@utfpr.edu.br
url: http://www.walmorgodoi.com/utfpr