工(gōng)業(yè)CT的工(gōng)作原理

工(gōng)業(yè)CT的工(gōng)作原理

作者：安賽斯（中國(guó)）有限公司  

　　随著(zhe)制造業(yè)的迅速發展，對産品質量檢驗的要求越來越高(gāo)，需要對越來越多(duō)的關鍵、複雜(zá)部件(jiàn)甚至産品内部缺陷進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(zhào)相(xiàng)檢測等測量方法已不能(néng)滿足要求。于是，許多(duō)先進的無損檢測技(jì)術(shù)被開(kāi)發應用于檢測領域。工(gōng)業(yè)CT技(jì)術(shù)便是其中的一(yī)種。

工(gōng)業(yè)CT(ICT)就(jiù)是計算(suàn)機(jī)層析照(zhào)相(xiàng)或稱計算(suàn)機(jī)斷層掃描成像。雖然層析成像有關理論的有關數學理論早在1971年(nián)由J.Radon提出，但隻是在計算(suàn)機(jī)出現後并與放(fàng)射學科結合後才成為(wèi)一(yī)門(mén)新的成像技(jì)術(shù)。在工(gōng)業(yè)方面特别是無損檢測(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(gōng)業(yè)CT稱為(wèi)zuijia檢測手段。

    進入80年(nián)代以來，上(shàng)主要工(gōng)業(yè)化國(guó)家已經把射線的ICT用于航空、航天、軍事(shì)、冶金、機(jī)械、石油、電(diàn)力、地質、考古等部門(mén)的NDT和NDE，檢測對象有Daodan、火箭發動機(jī)、軍用密封組件(jiàn)、核廢料、石油岩心、計算(suàn)機(jī)芯片、精密鑄件(jiàn)與鍛件(jiàn)、汽車輪胎、陶瓷及高(gāo)分子複合材料、海關dupin、考古化石等。我國(guó)90年(nián)代也已逐步把ICT技(jì)術(shù)用于工(gōng)業(yè)無損檢測領域。（來源：安賽斯（中國(guó)）有限公司）　

    電(diàn)子計算(suàn)機(jī)體層攝影(Computed tomography，簡稱CT)是近十年(nián)來發展迅速的電(diàn)子計算(suàn)機(jī)和X線相(xiàng)結合的一(yī)項新穎的診斷新技(jì)術(shù)。其原理是基于從(cóng)多(duō)個(gè)投影數據應用計算(suàn)機(jī)重建圖像的一(yī)種方法，現代斷層成像過程中僅僅采集通(tōng)過特定剖面(被檢測對象的薄層，或稱為(wèi)切片)的投影數據，用來重建該剖面的圖像，因此也就(jiù)從(cóng)根本上(shàng)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幹擾，“焦平面”内結構的對比度得到(dào)了明顯的增強；同時斷層圖像中圖像強度(灰度)數值能(néng)真正與被檢對象材料的輻射密度産生(shēng)對應的關系，發現被檢對象内部輻射密度的微小(xiǎo)變化。

    工(gōng)業(yè)CT機(jī)一(yī)般由射線源、機(jī)械掃描系統、探測器(qì)系統、計算(suàn)機(jī)系統和屏蔽設施等部分組成。其結構工(gōng)作原理如圖1所示。 射線源提供CT掃描成像的能(néng)量線束用以穿透試件(jiàn)，根據射線在試件(jiàn)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(xiàng)關的前直準器(qì)用以将射線源發出的錐形射線束處理成扇形射束。後直準器(qì)用以屏蔽散射信号，改進接受數據質量。射線源常用X 射線機(jī)和直線加速器(qì)，統稱電(diàn)子輻射發生(shēng)器(qì)。（來源：安賽斯（中國(guó)）有限公司）

　　電(diàn)子回旋加速器(qì)從(cóng)原則上(shàng)說可以作CT 的射線源，但是因為(wèi)強度低(dī)，幾乎沒有得到(dào)實際的應用。X 射線機(jī)的峰值射線能(néng)量和強度都是可調的，實際應用的峰值射線能(néng)量範圍從(cóng)幾KeV 到(dào)450KeV；直線加速器(qì)的峰值射線能(néng)量一(yī)般不可調，實際應用的峰值射線能(néng)量範圍從(cóng)1 ～16MeV，更高(gāo)的能(néng)量雖可以達到(dào)，主要僅用于實驗。電(diàn)子輻射發生(shēng)器(qì)的共同優點是切斷電(diàn)源以後就(jiù)不再産生(shēng)射線，這種内在的安全性對于工(gōng)業(yè)現場使用是非常有益的。電(diàn)子輻射發生(shēng)器(qì)的焦點尺寸為(wèi)幾微米到(dào)幾毫米。在高(gāo)能(néng)電(diàn)子束轉換為(wèi)X 射線的過程中，僅有小(xiǎo)部分能(néng)量轉換為(wèi)X 射線，大部分能(néng)量都轉換成了熱，焦點尺寸越小(xiǎo)，陽極靶上(shàng)局部功率密度越大，局部溫度也越高(gāo)。實際應用的功率是以陽極靶可以長(cháng)期工(gōng)作所能(néng)耐受的功率密度确定的。因此，小(xiǎo)焦點乃至微焦點的的射線源的使用功率或大電(diàn)壓都要比大焦點的射線源低(dī)。電(diàn)子輻射發生(shēng)器(qì)的共同缺點是X 射線能(néng)譜的多(duō)色性，這種連續能(néng)譜的X 射線會(huì)引起衰減過程中的能(néng)譜硬化，導緻各種與硬化相(xiàng)關的僞像。（來源：安賽斯（中國(guó)）有限公司）

　　機(jī)械掃描系統實現CT掃描時試件(jiàn)的旋轉或平移，以及射線源——試件(jiàn)——探測器(qì)空間位置的調整，它包括機(jī)械實現部分及電(diàn)器(qì)控制系統。 探測器(qì)系統用來測量穿過試件(jiàn)的射線信号，經放(fàng)大和模數轉換後送進計算(suàn)機(jī)進行圖象重建。ICT機(jī)一(yī)般使用數百個(gè)到(dào)上(shàng)千個(gè)探測器(qì)，排列成線狀。探測器(qì)數量越多(duō)，每次采樣的點數也就(jiù)越多(duō)，有利于縮短掃描時間、提高(gāo)圖象分辨率。 計算(suàn)機(jī)系統用于掃描過程控制、參數調整，完成圖象重建、顯示及處理等。 屏蔽設施用于射線安全防護，一(yī)般小(xiǎo)型設備自(zì)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）