تشخيص حباب هاي هوا در ستون هاي بتني با استفاده از تكنيك توموگرافي تابش گاما

detecting air holes in a concrete structure using gamma-ray tomography technique

توموگرافي تكنيكي براي نمايش سطح مقطع اجسام با استفاده از تابش اشعهي ايكس، گاما يا امواج فراصوتي است. هدف از اين مقاله ارايه يك تصوير اسكن مقطعي از يك ساختار بتني و مشخص نمودن حفره هاي هواي موجود در آن است. در اين كار، ستون بتني به ارتفاع 3 متر و سطح مقطع 40×40 سانتي مترمربع با حفره هاي هوا در ميانه ارتفاع به عنوان ساختار مورد نظر انتخاب شد. ايزوتوپ سزيوم-137 به عنوان چشمه ي راديواكتيو و يدور سديم به عنوان آشكارساز در نظر گرفته شدند. اين ساختار در كد MCNPX مدل شد تا با شمارش تابش گاماي عبوري از بتن داده هاي مورد نياز براي بازسازي تصوير سطح مقطع به دست آيد. سپس با استفاده از نرم افزار MATLAB، الگوريتم بازسازي تصوير ART و داده هاي به دست آمده كد MCNPX تصوير سطح مقطع بازسازي شد. در روش ART سطح مقطع به صورت پيكسل هاي ناشناخته در نظر گرفته مي شود. به اين ترتيب كه يك ماتريس ستوني(1 × n) كه آرايه هاي آن مجموع پيكسل هاي سطري و يك ماتريس سطري(1 × n) كه آرايه هاي آن مجموع پيكسل هاي ستوني است، به عنوان ورودي براي الگوريتم تعريف مي شود. خروجي يك ماتريس مربعي (n × n) مي باشد كه آرايه هاي آن پيكسل هاي تصوير سطح مقطع است. تصوير حاصل با وضوح مناسب مكان حفره ها را نشان داد. طبق نتايج به دست آمده تكنيك توموگرافي تابش گاما يك روش مناسب و غيرتهاجمي به منظور تحليل سطح مقطع ساختارهاي بتني است.

Tomography is a technique in order to display a representation of a cross-section through solid objects using x-rays, gamma rays or ultrasound waves. The purpose of this paper is to provide a non-invasive technique for creating a CT image and detecting air holes in a concrete structure using gamma-ray tomography technique.In this work, the concrete column with a cross-section of 40 cm × 40 cm and length of 3 meters has been considered as the desired structure. There are two air holes in the concrete column. Also, the isotope Cs-137 was regarded as a radioactive source. One NaI(Tl) scintillation detector was used to measure the rate of gamma-rays emitted by the radioactive source. This structure was simulated using MCNPX code. Then, the image of cross-section was reconstructed using the obtained data of MCNPX, MATLAB software, and the ART algorithm. In the ART method, it is assumed that the cross-section contains unknown pixels. A row matrix (1 × n) and a column matrix (n × 1), which are the sum of the row pixels and column pixels of the image are defined as input for ART algorithm. The output is a matrix (n × n) that matrix arrays (n × n) are cross-section image pixels. Therefore, using these arrays, the cross-sectional image is reconstructed. The reconstructed image showed the correct location of the air holes. According to the obtained results, the proposed gamma radiation tomography technique is an appropriate and non-invasive technique in order to cross-sectional analysis of concrete structures.