工業CT的工作原理

工業CT的工作原理

作者：安賽斯（中國(guó)）有限公司  

　　随著(zhe)制造業的迅速發(fā)展，對(duì)産品質量檢驗的要求越來越高，需要對(duì)越來越多的關鍵、複雜部件甚至産品内部缺陷進(jìn)行嚴格探傷和内部結構尺寸測量。傳統的檢測方法如超聲波檢測、射線照相檢測等測量方法已不能(néng)滿足要求。于是，許多先進(jìn)的無損檢測技術被(bèi)開(kāi)發(fā)應用于檢測領域。工業CT技術便是其中的一種(zhǒng)。

工業CT(ICT)就(jiù)是計算機層析照相或稱計算機斷層掃描成(chéng)像。雖然層析成(chéng)像有關理論的有關數學(xué)理論早在1971年由J.Radon提出，但隻是在計算機出現後(hòu)并與放射學(xué)科結合後(hòu)才成(chéng)爲一門新的成(chéng)像技術。在工業方面(miàn)特别是無損檢測(NDT)與無損評價(NDE)領域更加顯示出其*之處。因此，無損檢測界把工業CT稱爲zuijia檢測手段。

    進(jìn)入80年代以來，上主要工業化國(guó)家已經(jīng)把射線的ICT用于航空、航天、軍事(shì)、冶金、機械、石油、電力、地質、考古等部門的NDT和NDE，檢測對(duì)象有Daodan、火箭發(fā)動機、軍用密封組件、核廢料、石油岩心、計算機芯片、精密鑄件與鍛件、汽車輪胎、陶瓷及高分子複合材料、海關dupin、考古化石等。我國(guó)90年代也已逐步把ICT技術用于工業無損檢測領域。（來源：安賽斯（中國(guó)）有限公司）　

    電子計算機體層攝影(Computed tomography，簡稱CT)是近十年來發(fā)展迅速的電子計算機和X線相結合的一項新穎的診斷新技術。其原理是基于從多個投影數據應用計算機重建圖像的一種(zhǒng)方法，現代斷層成(chéng)像過(guò)程中僅僅采集通過(guò)特定剖面(miàn)(被(bèi)檢測對(duì)象的薄層，或稱爲切片)的投影數據，用來重建該剖面(miàn)的圖像，因此也就(jiù)從根本上消除了傳統斷層成(chéng)像的“焦平面(miàn)”以外其他結構對(duì)感興趣剖面(miàn)的幹擾，“焦平面(miàn)”内結構的對(duì)比度得到了明顯的增強；同時(shí)斷層圖像中圖像強度(灰度)數值能(néng)真正與被(bèi)檢對(duì)象材料的輻射密度産生對(duì)應的關系，發(fā)現被(bèi)檢對(duì)象内部輻射密度的微小變化。

    工業CT機一般由射線源、機械掃描系統、探測器系統、計算機系統和屏蔽設施等部分組成(chéng)。其結構工作原理如圖1所示。 射線源提供CT掃描成(chéng)像的能(néng)量線束用以穿透試件，根據射線在試件内的衰減情況實現以各點的衰減系數表征的CT圖象重建。與射線源緊密相關的前直準器用以將(jiāng)射線源發(fā)出的錐形射線束處理成(chéng)扇形射束。後(hòu)直準器用以屏蔽散射信号，改進(jìn)接受數據質量。射線源常用X 射線機和直線加速器，統稱電子輻射發(fā)生器。（來源：安賽斯（中國(guó)）有限公司）

　　電子回旋加速器從原則上說(shuō)可以作CT 的射線源，但是因爲強度低，幾乎沒(méi)有得到實際的應用。X 射線機的峰值射線能(néng)量和強度都(dōu)是可調的，實際應用的峰值射線能(néng)量範圍從幾KeV 到450KeV；直線加速器的峰值射線能(néng)量一般不可調，實際應用的峰值射線能(néng)量範圍從1 ～16MeV，更高的能(néng)量雖可以達到，主要僅用于實驗。電子輻射發(fā)生器的共同優點是切斷電源以後(hòu)就(jiù)不再産生射線，這(zhè)種(zhǒng)内在的安全性對(duì)于工業現場使用是非常有益的。電子輻射發(fā)生器的焦點尺寸爲幾微米到幾毫米。在高能(néng)電子束轉換爲X 射線的過(guò)程中，僅有小部分能(néng)量轉換爲X 射線，大部分能(néng)量都(dōu)轉換成(chéng)了熱，焦點尺寸越小，陽極靶上局部功率密度越大，局部溫度也越高。實際應用的功率是以陽極靶可以長(cháng)期工作所能(néng)耐受的功率密度确定的。因此，小焦點乃至微焦點的的射線源的使用功率或大電壓都(dōu)要比大焦點的射線源低。電子輻射發(fā)生器的共同缺點是X 射線能(néng)譜的多色性，這(zhè)種(zhǒng)連續能(néng)譜的X 射線會(huì)引起(qǐ)衰減過(guò)程中的能(néng)譜硬化，導緻各種(zhǒng)與硬化相關的僞像。（來源：安賽斯（中國(guó)）有限公司）

　　機械掃描系統實現CT掃描時(shí)試件的旋轉或平移，以及射線源——試件——探測器空間位置的調整，它包括機械實現部分及電器控制系統。 探測器系統用來測量穿過(guò)試件的射線信号，經(jīng)放大和模數轉換後(hòu)送進(jìn)計算機進(jìn)行圖象重建。ICT機一般使用數百個到上千個探測器，排列成(chéng)線狀。探測器數量越多，每次采樣(yàng)的點數也就(jiù)越多，有利于縮短掃描時(shí)間、提高圖象分辨率。 計算機系統用于掃描過(guò)程控制、參數調整，完成(chéng)圖象重建、顯示及處理等。 屏蔽設施用于射線安全防護，一般小型設備自帶屏蔽設施，大型設備則需在現場安裝屏蔽設施。

（來源：安賽斯（中國(guó)）有限公司）