X 射线检测系统包含 X 射线发射器、检测机和计算机。 其工作原理如下：当产品以恒定速度通过 X 射线系统时，X 射线检测机可捕捉产品的“灰度”图像，该图像通过测量穿过产品，并且到达检测机的 X 射线能量生成。 随后，软件对该图像进行分析，并与预先设定的验收标准进行比较；对于那些不符合标准（即检测到污染物）的产品图像，予以剔除。
X 射线检测机由正方形形状的像素点组成。 以0.8mm 像素尺寸感应器为例，每当产品通过系统（由 0.8mm 像素尺寸的方形像素点组成） 0.8mm 长度时就生成一个线性图像 将这些 0.8mm 宽的线条逐步累积起来就形成了 X 射线图像。 因此，理论上，感应器像素点数量越多、尺寸越小，提供的数据就越多，因此可得到更加清晰的图像，检测到细微污染物的概率也越大。
在 X 射线系统中，光束从“聚焦点”发出，测量尺寸约为 3mm。 污染物相对于聚焦点（或 X 射线源）或检测机的位置十分重要：如果污染物靠近射线源，则检测机投射的有效面积将增大，而图像边缘的清晰度会降低；如果污染物靠近检测机，则污染物的图像会更加清晰，利用放射图像分析工具就更容易检测。 为了最大限度增加 0.8mm 感应器的信号强度，需要 0.8 mm 的方形污染物。 现实当中很少有这么凑巧的事情，通常污染物的投射阴影总是落在多个感应器的部分位置，甚至在两个感应器之间。 在此情况下，更大的感应器能够捕捉更多关键数据。
射线成像对比度
污染物与产品之间的射线成像对比度也十分重要，这里的主要影响因素是信噪比。 所有电气设备都会产生一定的背景噪音，如果相对于信号强度，噪音水平过大，会对 X 射线图像质量产生不良影响。 不同尺寸的感应器有不同的信噪比。 较大的感应器可产生更强的信号，降低噪音水平。
产品效应
产品穿过 X 射线时被检测机吸收的 X 射线能量与产品（和任何污染物）的厚度、密度和原子质量数有关。 测量 X 射线在产品和污染物之间衰减差异是污染物检测的基本依据。 通常原子质量数与密度相关，食品一般含有低原子质量数的材料，而污染物常常含有高原子质量数的材料且密度较高。相同的污染物（比如一块石头），放在低密度产品中（比如一片面包），比放在高密度奶酪中更易检测到。 穿透高密度材料需要更高的 X 射线能量，这也会影响感应器大小尺寸的选择及相应的检测灵敏度。
产品及其包装的质地和均匀性也必须考虑。 同质包装可提供恒定的 X 射线信号，因此很容易检测到 X 射线能量吸收情况的细微变化。 但是，许多食品和药品包含多种吸收情况，涉及的原因有食品的不同类型（例如沙拉），和/或气泡以及物品间的间隙（例如一袋土豆或大米）。 考虑到对比度有助于检测，如果污染物是金属等高密度材质，显然使用 X 射线检测细微污染物是有所裨益的，而诸如玻璃、石头和骨头等较小密度污染物，颗粒较大时才能检测到。
我们可以得出结论，实际检测微小污染物很大程度上取决于产品本身的特性，而不是检测机感应器的尺寸。 小型感应器有较高空间分辨率的优势，是检测轻薄同质缓慢移动物品的理想之选，但需要更多的能量，因此操作成本也比较昂贵。但是，获得的更精确的测量可能会受到 X 射线通过量、电子检测及产品效应中增加的固有“噪音”级别的影响。 如果产品包含巨大空隙，高分辨率获得的优势可能会丧失，这会使感应器像素级别的小污染物“隐藏”。 这将丧失使用更小感应器带来的改善。 较大的发光二极管适合较厚、高密度的产品，其提供优质的射线成像对比度，同时具有更高的信噪比，即使空间分辨率较低，也可检测出更多污染物。 根据不同的应用，选择最佳尺寸的 X 射线感应器，就成为所有各种因素之间的权衡问题。
作者：梅特勒-托利多 X 射线检测部门电子产品经理 Steve Gusterson
Steve Gusterson 是梅特勒-托利多 X 射线检测部门的电子产品经理，在梅特勒-托利多已任职 10 年，自 1987 年便从事 X 射线食品检测行业的研究。 Steve 直接参与梅特勒-托利多 X 射线接收器与硬件控制系统的研发。
