工(gōng)業(yè)CT的(de)工(gōng)作(zuò)原理(lǐ)

工(gōng)業(yè)CT的(de)工(gōng)作(zuò)原理(lǐ)

作(zuò)者：安賽斯（中國(guó)）有(yǒu)限公司  

　　随著(zhe)制(zhì)造業(yè)的(de)迅速發展，對(duì)産品質量檢驗的(de)要(yào)λ求越來(lái)越高(gāo)，需要(yào)對(duì)越來(lái)越多(duō)的(de)關鍵、複雜(zá)部件(jiàn)甚至産品內(nèi)部缺陷進行(xíng)嚴格∞探傷和(hé)內(nèi)部結構尺寸測量。傳統的(de)檢測方法如(rú)超聲波檢測、射線照(zhào)相(xiàng)檢測等測量方法已不(bùγ)能(néng)滿足要(yào)求。于是(shì)，許多(duō)先進的(de)無損檢測技(jì)術(shù)被開(kāi)發應​用(yòng)于檢測領域。工(gōng)業(yè)CT技(jì)術(shù)便是(shì)其中的(de)一(yī)種。

工(gōng)業(yè)CT(ICT)就(jiù)是(shì)計(jì)算(suàn)機(jī)層析照(zhào)相(xiàng)或稱計(jì)算(suàn)機(jī)Ω斷層掃描成像。雖然層析成像有(yǒu)關理(lǐ)論的(de)有(yǒu)關數(shù)學理(lǐ)論早在1971年(nián)由J.Radon提出，但(dàn)隻是(shì)在計(jì)算(suàn)機(jī)出現(xiàn)後并與放(fàng)射學€科(kē)結合後才成為(wèi)一(yī)門(mén)新的(de)成像技(jì)術(shù)。在工(gōng)業(yè)方面特别是(shì)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(lái)，上(shàng)主要(yào)工(gōng)業(yè)化(huà)國(guó)家(jiā)已經把γ射線的(de)ICT用(yòng)于航空(kōng)、航天、軍事(shì)、冶金(jīn)、機(jī)械、石油、電(diàn)力、地(dì)質、考古等部門(m•én)的(de)NDT和(hé)NDE，檢測對(duì)象有(yǒu)Daodan、火(huǒ)箭發動機(jī)、軍用(yòng)密封組件(jiàn)、核廢料、石油岩£心、計(jì)算(suàn)機(jī)芯片、精密鑄件(jiàn)與鍛件(jiàn)、汽車(chē)輪胎、陶瓷及高(®gāo)分(fēn)子(zǐ)複合材料、海(hǎi)關dupin、考古化(huà)石等。我國(guó)90年(nián)代也(yě)已逐步把ICT技(jì)術(shù)用(yòng)于工(gōng)業(yè)無損檢測領域。（來(lái)源：安賽斯（中國(guó)）有(yǒu)限公司）　

    電(diàn)子(zǐ)計(jì)算(suàn)機(jī)體(tǐ)層攝影(yǐng)(Computed tomography，簡稱CT)是(shì)近(jìn)十年(nián)來(lái)發展迅速的(de)電(diàn)子(zǐ)計(jì)算(suà×n)機(jī)和(hé)X線相(xiàng)結合的(de)一(yī)項新穎的(de)診斷新技(jì)術(shù)。其原理(lǐ)是(shì)基于從(cóng)多(duō>)個(gè)投影(yǐng)數(shù)據應用(yòng)計(jì)算(suàn)機(jī)重建圖像的(de)一(yī)種方法，現(x∞iàn)代斷層成像過程中僅僅采集通(tōng)過特定剖面(被檢測對(duì)象的(de)薄層，或稱為(wèi)切片)的(de)投影(yǐng)數(shù)據，用(yòng)來(lái)重建該剖面的(de)圖像，因此也(yě)就(jiù)從(cóng)根本上(shàngσ)消除了(le)傳統斷層成像的(de)“焦平面”以外(wài)其他(tā)結構對(duì)感興趣剖面的(de)幹擾，“焦平面”•內(nèi)結構的(de)對(duì)比度得(de)到(dào)了(le)明(míng)顯的(de)增強；同時(shí)斷層圖像中圖像強度β(灰度)數(shù)值能(néng)真正與被檢對(duì)象材料的(de)輻射密度産生(shēng)對(duì)應的(de)關系，發現♠(xiàn)被檢對(duì)象內(nèi)部輻射密度的(de)微(wēi)小(xiǎo)變化(huà)。

    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(jì)算(suàn)機₽(jī)系統和(hé)屏蔽設施等部分(fēn)組成。其結構工(gōng)作(zuò)原理(lǐ)如(rú)圖1所示。 射線源提供CT掃描成像的(de)能(néng)量線束用(yòng)以穿透試件(jiàn)，根據射線在試件(jiàn)內(nèi)的(de)衰減情況實現(xiàn)以各點的(de)衰減系數(sh₽ù)表征的(de)CT圖象重建。與射線源緊密相(xiàng)關的(de)前直準器(qì)用(yòng)以将射線源發出的(de)錐形射線束處理(lǐ)成扇形射束。後直準器♠(qì)用(yòng)以屏蔽散射信号，改進接受數(shù)據質量。射線源常用(yòng)X 射線機(jī)和(hé)直線加速器(qì)，統稱電(diàn)子(zǐ)輻射發生(shēng)器(qì)。（來(lái)源：安賽斯（中國(guó)）有(yǒu)限公司）

　　電(diàn)子(zǐ)回旋加速器(qì)從(cóng)原則上(shàng)說(shuō)可(kě)以作(zuò)CT 的(de)射線源，但(dàn)是(shì)因為(wèi)強度低(dī)，幾乎沒有(yǒu)得(de)到(dào)實際的(de)應用(y‍òng)。X 射線機(jī)的(de)峰值射線能(néng)量和(hé)強度都(dōu)是(shì)可(kě)調的(de)，實際應用(yòng)的(de)峰值射線能(néng)量範♥圍從(cóng)幾KeV 到(dào)450KeV；直線加速器(qì)的(de)峰值射線能(néng)量一(yī)般不(bù)可(kě)調，實際應用(yòng)的(de)峰值射線能(néng)量範圍從(cóng)1 ～16MeV，更高(gāo)的(de)能(néng)量雖可(kě)以達到(dào)，主要(yào)僅用(yòng)于實驗。電(diàn)子(zǐ)輻<射發生(shēng)器(qì)的(de)共同優點是(shì)切斷電(diàn)源以後就(jiù)不(bù)再産生(shēng)射線，這(zhè)種內(nèi)在的(de)安全性對(duì)于工•(gōng)業(yè)現(xiàn)場(chǎng)使用(yòng)是(shì)非常有(yǒu)益的(πde)。電(diàn)子(zǐ)輻射發生(shēng)器(qì)的(de)焦點尺寸為(wèi)幾微(wēi)米到(dào)幾毫米。在高(gāo)能(néng)電(diàn)子(zǐ)束轉換為(≈wèi)X 射線的(de)過程中，僅有(yǒu)小(xiǎo)部分(fēn)能(néng)量轉換為(wèi)X 射線，大(dà)部分(fēn)能(néng)量都(dōu)轉換成了(le)熱(rè)，焦點尺寸越小(xiǎo)，陽極靶上(shàng)局部功率密度越大(dà)，局部溫度也(yě)越高(gāoε)。實際應用(yòng)的(de)功率是(shì)以陽極靶可(kě)以長(cháng)期工(gōng)作(zuò)所能(néng)耐受的(de)功☆率密度确定的(de)。因此，小(xiǎo)焦點乃至微(wēi)焦點的(de)的(de)射線源的(de)使用(yòng)功率™或大(dà)電(diàn)壓都(dōu)要(yào)比大(dà)焦點的(de)射線源低(dī)。電(diàn)子(zǐ)輻射發生(shēng)器(qì)的(€de)共同缺點是(shì)X 射線能(néng)譜的(de)多(duō)色性，這(zhè)種連續能(néng)譜的(de)X 射線會(huì)引起衰減過程中的(de)能(néng)譜硬化(huà)，導緻各種與硬化(huà)相(xiàng)關的(de)僞像。（來(lái)源：安賽斯（中國(guó)）有(yǒu)限公司）

　　機(jī)械掃描系統實現(xiàn)CT掃描時(shí)試件(jiàn)的(de)旋轉或平移，以及射線源——試件(jiàn)——探測 器(qì)空(kōng)間(jiān)位置的(de)調整，它包括機(jī)械實現(xiàn)部分(fēn)及電(diàn)器(qì)控制(zhì)系統。± 探測器(qì)系統用(yòng)來(lái)測量穿過試件(jiàn)的(de)射線信号，經放(fàng)大(d¥à)和(hé)模數(shù)轉換後送進計(jì)算(suàn)機(jī)進行(xíng)圖象重建。ICT機(jī)一(yī)般使用(yòng)數(shù)百個(gè)到(dào)上(shàng)千個(gè)探測器(qì∞)，排列成線狀。探測器(qì)數(shù)量越多(duō)，每次采樣的(de)點數(shù)也(yě)就(ji∑ù)越多(duō)，有(yǒu)利于縮短(duǎn)掃描時(shí)間(jiān)、提高(gāo)圖象分(fēn)辨率。 計(jì)算(suàn)機(jī)系統用(yòng)于掃描過程控制(zhì)、參數(shù)調整，完成圖象重建、顯示及處理(lǐ)等。 屏蔽設施用(yòng)于射線安全防護，一(yī)般小(xiǎo)型設備自(zì)帶屏蔽設施，大(dà)型設備則需在現(xiàn)場(chǎng)安裝屏蔽設&施。

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