工業(yè)CT的工作原理

工業(yè)CT的工作原理

作者：安賽斯（中國）有限公司  

　　隨著(zhù)制造業(yè)的迅速發(fā)展，對產(chǎn)品質(zhì)量檢驗的要求越來(lái)越高，需要對越來(lái)越多的關(guān)鍵、復雜部件甚至產(chǎn)品內部缺陷進(jìn)行嚴格探傷和內部結構尺寸測量。傳統的檢測方法如超聲波檢測、射線(xiàn)照相檢測等測量方法已不能滿(mǎn)足要求。于是，許多先進(jìn)的無(wú)損檢測技術(shù)被開(kāi)發(fā)應用于檢測領(lǐng)域。工業(yè)CT技術(shù)便是其中的一種。

工業(yè)CT(ICT)就是計算機層析照相或稱(chēng)計算機斷層掃描成像。雖然層析成像有關(guān)理論的有關(guān)數學(xué)理論早在1971年由J.Radon提出，但只是在計算機出現后并與放射學(xué)科結合后才成為一門(mén)新的成像技術(shù)。在工業(yè)方面特別是無(wú)損檢測(NDT)與無(wú)損評價(jià)(NDE)領(lǐng)域更加顯示出其*之處。因此，無(wú)損檢測界把工業(yè)CT稱(chēng)為zuijia檢測手段。

    進(jìn)入80年代以來(lái)，上主要工業(yè)化國家已經(jīng)把射線(xiàn)的ICT用于航空、航天、軍事、冶金、機械、石油、電力、地質(zhì)、考古等部門(mén)的NDT和NDE，檢測對象有Daodan、火箭發(fā)動(dòng)機、軍用密封組件、核廢料、石油巖心、計算機芯片、精密鑄件與鍛件、汽車(chē)輪胎、陶瓷及高分子復合材料、海關(guān)dupin、考古化石等。我國90年代也已逐步把ICT技術(shù)用于工業(yè)無(wú)損檢測領(lǐng)域。（來(lái)源：安賽斯（中國）有限公司）　

    電子計算機體層攝影(Computed tomography，簡(jiǎn)稱(chēng)CT)是近十年來(lái)發(fā)展迅速的電子計算機和X線(xiàn)相結合的一項新穎的診斷新技術(shù)。其原理是基于從多個(gè)投影數據應用計算機重建圖像的一種方法，現代斷層成像過(guò)程中僅僅采集通過(guò)特定剖面(被檢測對象的薄層，或稱(chēng)為切片)的投影數據，用來(lái)重建該剖面的圖像，因此也就從根本上消除了傳統斷層成像的“焦平面”以外其他結構對感興趣剖面的干擾，“焦平面”內結構的對比度得到了明顯的增強；同時(shí)斷層圖像中圖像強度(灰度)數值能真正與被檢對象材料的輻射密度產(chǎn)生對應的關(guān)系，發(fā)現被檢對象內部輻射密度的微小變化。

    工業(yè)CT機一般由射線(xiàn)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。其結構工作原理如圖1所示。 射線(xiàn)源提供CT掃描成像的能量線(xiàn)束用以穿透試件，根據射線(xiàn)在試件內的衰減情況實(shí)現以各點(diǎn)的衰減系數表征的CT圖象重建。與射線(xiàn)源緊密相關(guān)的前直準器用以將射線(xiàn)源發(fā)出的錐形射線(xiàn)束處理成扇形射束。后直準器用以屏蔽散射信號，改進(jìn)接受數據質(zhì)量。射線(xiàn)源常用X 射線(xiàn)機和直線(xiàn)加速器，統稱(chēng)電子輻射發(fā)生器。（來(lái)源：安賽斯（中國）有限公司）

　　電子回旋加速器從原則上說(shuō)可以作CT 的射線(xiàn)源，但是因為強度低，幾乎沒(méi)有得到實(shí)際的應用。X 射線(xiàn)機的峰值射線(xiàn)能量和強度都是可調的，實(shí)際應用的峰值射線(xiàn)能量范圍從幾KeV 到450KeV；直線(xiàn)加速器的峰值射線(xiàn)能量一般不可調，實(shí)際應用的峰值射線(xiàn)能量范圍從1 ～16MeV，更高的能量雖可以達到，主要僅用于實(shí)驗。電子輻射發(fā)生器的共同優(yōu)點(diǎn)是切斷電源以后就不再產(chǎn)生射線(xiàn)，這種內在的安全性對于工業(yè)現場(chǎng)使用是非常有益的。電子輻射發(fā)生器的焦點(diǎn)尺寸為幾微米到幾毫米。在高能電子束轉換為X 射線(xiàn)的過(guò)程中，僅有小部分能量轉換為X 射線(xiàn)，大部分能量都轉換成了熱，焦點(diǎn)尺寸越小，陽(yáng)極靶上局部功率密度越大，局部溫度也越高。實(shí)際應用的功率是以陽(yáng)極靶可以長(cháng)期工作所能耐受的功率密度確定的。因此，小焦點(diǎn)乃至微焦點(diǎn)的的射線(xiàn)源的使用功率或大電壓都要比大焦點(diǎn)的射線(xiàn)源低。電子輻射發(fā)生器的共同缺點(diǎn)是X 射線(xiàn)能譜的多色性，這種連續能譜的X 射線(xiàn)會(huì )引起衰減過(guò)程中的能譜硬化，導致各種與硬化相關(guān)的偽像。（來(lái)源：安賽斯（中國）有限公司）

　　機械掃描系統實(shí)現CT掃描時(shí)試件的旋轉或平移，以及射線(xiàn)源——試件——探測器空間位置的調整，它包括機械實(shí)現部分及電器控制系統。 探測器系統用來(lái)測量穿過(guò)試件的射線(xiàn)信號，經(jīng)放大和模數轉換后送進(jìn)計算機進(jìn)行圖象重建。ICT機一般使用數百個(gè)到上千個(gè)探測器，排列成線(xiàn)狀。探測器數量越多，每次采樣的點(diǎn)數也就越多，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，完成圖象重建、顯示及處理等。 屏蔽設施用于射線(xiàn)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(chǎng)安裝屏蔽設施。

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