工(gōng)業(yè)計(jì)算(suàn)機(jī)斷層掃描技(jì)術(shù)（CT技(jì)術(shù)）綜述

工(gōng)業(yè)計(jì)算(suàn)機(jī)斷層掃描技(jì)術(shù)（CT技(jì)術(shù)）綜述

作(zuò)者：安賽斯（中國(guó)）有(yǒu)限公司  

摘要(yào)：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)§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)零部件(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,作(zuò)為(wèi)先進無損檢測方法的(de)工(gōng)業(yè)CT技 (jì)術(shù)也(yě)随著(zhe)被開(kāi)發并應用(yòng)于這(zhè)些(xiē)'領域。本文(wén)主要(yào)介紹了(le)工(gōng)業(yè)CT技(jì)術(shù)。

關鍵詞：X射線 工(gōng)業(yè)CT 無損檢測 計(jì)算(suàn)機(jī)，安賽斯（中國(guó)）有(yǒu)限公司

1．引 言

    在1985年(nián)倫琴發現(xiàn)X射線以前想要(yào)在不(bù)打開(kāi)盒子(zǐ)的(de)情✔況下(xià)看(kàn)清盒子(zǐ)裡(lǐ)放(fàng)的(de)東(dōng)西(xī)，幾乎是(shì)不(≈bù)可(kě)能(néng)的(de)，除非盒子(zǐ)是(shì)用(yòng)透明(míng)材料做(zuò)成的(d♠e)。如(rú)今在車(chē)站(zhàn)或機(jī)場(chǎng)，不(bù)打開(kāi)旅客行(xíng)李進行(xíng)安全檢查已是(shì)司空(kōn↑g)見(jiàn)慣了(le)。

    X射線問(wèn)世後，很(hěn)快(kuài)便應用(yòng)到(dào)醫(yī)學領域．開(kāi)始有(yǒu)了(le)倫₩琴攝影(yǐng)． 不(bù)用(yòng)手術(shù)就(jiù)能(néng)初步觀察到(dào)人(rén)體(tǐ)內(nèi)部組織[1]。經過一(yī)個(gè)多(duō)世紀•的(de)努力， 在利用(yòng)方法上(shàng)發生(shēng)了(le)翻天覆地(dì)的(de)變化(huà)，呈現(xiàn)出多(duō)樣化(huà)。随著(zh↔e)制(zhì)造業(yè)的(de)迅速發展，對(duì)産品質量檢驗的(de)要(yào)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)零部件(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)無損檢測方法如(rú)超聲波檢測、射線照(zhào)相(xiàng)檢測等測量方法已不(bù)能(néng)滿足要(yào)求。于是(shì)，ICT（Indus≥trial Computed Tomography--簡稱工(gōng)業(yè)CT）這(zhè)種先進的(de)無損檢測技(jì)術(shù)也(yě)被開(kāi)發應用(yòng)于這(↑zhè)些(xiē)領域[2]。

    工(gōng)業(yè)CT（ICT）就(jiù)是(shì)計(jì)算(suàn)機(jī)層析照(z hào)相(xiàng)或稱工(gōng)業(yè)計(jì)算(suàn)機(jī)斷層掃描成象。雖然層析成象有(yǒu)關理(lǐ)論的(de)有(yǒu)關♠數(shù)學理(lǐ)論早在1917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)成象技(jì)術(shù)。在工(gōng)業(yè)方面特别是☆(shì)在無損檢測（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的(de)無損檢測手段。進入80年(nián)代以來(lái)，上(shàng)主要(yào)的(de)工(gō≈ng)業(yè)化(huà)國(guó)家(jiā)已把X射線或γ射線的(de)ICT用(yòng)于航天、航空(kōng)、軍事←(shì)、冶金(jīn)、機(jī)械、石油、電(diàn)力、地(dì)質、考古等部門(mén)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、石油岩芯、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[2]。進入21世紀ICT更是(shì)得(de)到(dào)了(le)進一(yī)步發展已成為(wèi)一(yī)種重‌要(yào)的(de)先進無損傷檢測技(jì)術(shù)。

2.工(gōng)業(yè)CT的(de)發展

    按掃描獲取數(shù)據方式的(de)不(bù)同，CT技(jì)術(shù)已發展經曆了(le)五個(gè)階段,如(rú)圖1所示。

圖1 五種不(bù)同的(de)掃描方式[2]

代CT（見(jiàn)圖1a），使用(yòng)單源（一(yī)條射線）單探測器(qì)系統，系統相(xiàng)對(duì)于被檢物(wù)作(zuò)平行(xíng)步進式移動掃描以獲得(↓de)N個(gè)投影(yǐng)值（I），被檢物(wù)則按M個(gè)分(fēn)度作(zuò)旋轉運動。這(zhè)種掃描方式被檢物(wù)僅♣需轉動180度即可(kě)。代CT機(jī)結構簡單、成本低(dī)、圖象清晰，但(dàn)檢測效率低(dī)，在工(gōng)業(yè)CT中則很(hěn)少(shǎo)采用(yòng)。

第二代CT（見(jiàn)圖1b），是(shì)在代CT基礎上(shàng)發展起來(lái)的(de)。使用(yòng)單源小(xiǎo)角度扇形射線束多₽(duō)探頭。射線扇形束角小(xiǎo)、探測器(qì)數(shù)目少(shǎo)，因此扇束不(bù)能(néng)全包容被檢物(wù)斷層，其掃描運動除被檢物(wù)需作(zuò)Mγ個(gè)分(fēn)度旋轉外(wài)，射線扇束與探測器(qì)陣列架一(yī)道(dào)相(xiàngα)對(duì)于被檢物(wù)還(hái)需作(zuò)平移運動，直至全部覆蓋被檢物(wù)，求得(de)所需的(♦de)成象數(shù)據為(wèi)止。

第三代CT(見(jiàn)圖1c)，它是(shì)單射線源，具有(yǒu)大(dà)扇角、寬扇束、全包容被檢斷面的(de)掃描方式。對(duì)應σ寬扇束有(yǒu)N個(gè)探測器(qì)，保證一(yī)次分(fēn)度取得(de)N個(gè)投影(yǐng)計(jì)數(shù)和(hé)I值，被檢物(wù)僅作(zuò)M個(gè€)分(fēn)度旋轉運動。因此，第三代CT運動單一(yī)、好(hǎo)控制(zhì)、效率高(gāo)，理(lǐ∑)論上(shàng)被檢物(wù)隻需旋轉一(yī)周即可(kě)檢測一(yī)個(gè)斷面。

第四代CT(見(jiàn)圖1d)，也(yě)是(shì)一(yī)種大(dà)扇角全包容，隻有(yǒu)旋轉運動的(d$e)掃描方式，但(dàn)它有(yǒu)相(xiàng)當多(duō)的(de)探測器(qì)形成固定圓環，僅由輻射源轉動實現(xiàn)掃描。其特©點是(shì)掃描速度快(kuài)、成本高(gāo)。

第五代CT(見(jiàn)圖1e)，是(shì)一(yī)種多(duō)源多(duō)探測器(qì)，用(yòng)于實時(shí)檢測與生(shēng₩)産控制(zhì)系統，圖中是(shì)一(yī)種鋼管生(shēng)産在線檢測與控制(zhì)壁厚的($de)CT系統。源與探測器(qì)按120度分(fēn)布，工(gōng)件(jiàn)與源到(dào)探測器(qì)間(jiān)不(b₹ù)作(zuò)相(xiàng)對(duì)轉動，僅有(yǒu)管子(zǐ)沿軸向的(de)快(kuài)速分(fēn)層運動。

    上(shàng)述五種CT掃描方式，在ICT機(jī)中用(yòng)得(de)普遍的(de)是(shì)第二代與第三代掃←描，其中尤以第三代掃描方式用(yòng)得(de)多(duō)。這(zhè)是(shì)因為(wèi)它運動單一(yī)，易于↑控制(zhì)，适合于被檢物(wù)回轉直徑不(bù)太大(dà)的(de)中小(xiǎo)型産品的(de)檢測，且具有(yǒu∑)成本低(dī)，檢測效率高(gāo)等優點。

3.工(gōng)業(yè)CT的(de)基本原理(lǐ)

    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2所示。

圖2 ICT 結構工(gōng)作(zuò)原理(lǐ)簡圖[2]

    射線源提供CT掃描成象的(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(shù)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。後準直器(qì)用(yòng)以屏蔽散射信号，改進接受數(shù)據質量。機(jī)械掃描系統實現(xiàn)CT掃描時(sh★í)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)系統及電(diàn)器(qì)控制(zhì)α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(dà)和(hé)模♦數(shù)轉換後送入計(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(jiù)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(yòn±g)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。

4.工(gōng)業(yè)CT的(de)組成及其各自(zì)特點

4.1 工(gōng)業(yè)CT的(de)組成

    一(yī)個(gè)工(gōng)業(yè)CT系統至少(shǎo)應當包括射線源，輻射探測器(qì)，樣品掃描系統，計(jì)算(sεuàn)機(jī)系統（硬件(jiàn)和(hé)軟件(jiàn)）等。

4.2 射線源的(de)種類

    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)。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π(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[3]，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δ(de)安全性對(duì)于工(gōng)業(yè)現(xiàn)場(chǎng)使用(yòng)是(shì)非常有(yǒ✘u)益的(de)。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(fē↕n)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(gāo)。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(xià&ng)關的(de)僞像。

    同位素輻射源的(de)Youdian是(shì)它的(de)能(néng)譜簡單，同時(shí)有(yǒ§u)消耗電(diàn)能(néng)很(hěn)少(shǎo)，設備體(tǐ)積小(xiǎo)且相(xiàng)對(∑duì)簡單，而且輸出穩定的(de)特點。但(dàn)是(shì)其缺點是(shì)輻射源的(de)強度低(dī)，為(wèi)了(le)提高(gāo)源的(de)強度必∏須加大(dà)源的(de)體(tǐ)積，導緻“焦點”尺寸增大(dà)。在工(gōng)業(•yè)CT中較少(shǎo)實際應用(yòng)。

    同步輻射本來(lái)是(shì)連續能(néng)譜，經過單色器(qì)選擇可(kě)以得(de)到(dào)定向的(de)幾乎單能(néng)的δ(de)高(gāo)強度X射線，因此可(kě)以做(zuò)成高(gāo)空(kōng)間(jiān)分(fēn)辨率的(de)CT系統。但(dàn)是(shì)由于射線能(néng )量為(wèi)20KeV到(dào)30KeV，實際隻能(néng)用(yòng)于檢測1mm左右的(d e)小(xiǎo)樣品，用(yòng)于一(yī)些(xiē)特殊的(de)場(chǎng)合。

4.3 輻射探測器(qì)

4.3.1 分(fēn)立探測器(qì)

    工(gōng)業(yè)CT所用(yòng)的(de)探測器(qì)有(yǒu)兩個(gè)主要(yào)的(de)類型&md ash;分(fēn)立探測器(qì)和(hé)面探測器(qì)。而分(fēn)立探測器(qì)常用(yòng€)的(de)X射線探測器(qì)有(yǒu)氣體(tǐ)和(hé)閃爍兩大(dà)類。

    氣體(tǐ)探測器(qì)具有(yǒu)天然的(de)準直特性，限制(zhì)了(le)散射線的(de)影(yǐng)響；幾乎沒有(yǒ÷u)竄擾；且器(qì)件(jiàn)一(yī)緻性好(hǎo)。缺點是(shì)探測效率不(bù)易提高(gāo)，高(gāo)能(néng)應用(yòng)有(yǒu)一(±yī)定限制(zhì)；其次探測單元間(jiān)隔為(wèi)數(shù)毫米，對(duì)于有(yǒu)些(xiē)應用(yòng)顯得(de)太大(dà)。

    應用(yòng)更為(wèi)廣泛的(de)還(hái)是(shì)閃爍探測器(qì)。閃爍探測器(qì)的(de)光(guāng)電(d​iàn)轉換部分(fēn)可(kě)以選用(yòng)光(guāng)電(diàn)倍增管或光(guāng)電(di€àn)二極管。前者有(yǒu)*的(de)信号噪聲比，但(dàn)是(shì)因為(wèi)器(qì)¥件(jiàn)尺寸大(dà)，難以達到(dào)很(hěn)高(gāo)的(de)集成度，造價也(yě)高(gāo)。工(gōng)業(yè)CT中應用(yòng)廣泛的(de)是( shì)閃爍體(tǐ)—光(guāng)電(diàn)二極管組合。

    應用(yòng)閃爍體(tǐ)的(de)分(fēn)立探測器(qì)的(de)主要(yào)優點是(sπhì)：閃爍體(tǐ)在射線方向上(shàng)的(de)深度可(kě)以不(bù)受限制(zhì)，從(cóng)而使射入的(de)大(dà)部£分(fēn)X光(guāng)子(zǐ)被俘獲，提高(gāo)探測效率。尤其在高(gāo)能(néng)條件(jiàn)下(xià)，可(kě)以縮短(duǎn)獲取時(shí)間(jiān)§；因為(wèi)閃爍體(tǐ)是(shì)獨立的(de)，所以幾乎沒有(yǒu)光(guāng)學的(de)竄擾；同時↔(shí)閃爍體(tǐ)之間(jiān)還(hái)有(yǒu)鎢或其他(tā)重金(jīn)屬隔片，降低(dī)了(le)X射線的(de)竄擾[3]。分(f ēn)立探測器(qì)的(de)讀(dú)出速度很(hěn)快(kuài)，在微(wēi)秒(miǎo)≠量級。同時(shí)可(kě)以用(yòng)加速器(qì)輸出脈沖來(lái)選通(tōng)數(shù)據采集，大(↕dà)限度減小(xiǎo)信号上(shàng)疊加的(de)噪聲。分(fēn)立探測器(qì)對(duì)于輻射損傷也(yě)是(shì)不(bù)敏感的(de)。

    分(fēn)立探測器(qì)的(de)主要(yào)缺點是(shì)像素尺寸不(bù)可(kě)能(néng)做(zuò)得(de)太小(xiǎ™o)，其相(xiàng)鄰間(jiān)隔(節距)一(yī)般大(dà)于0.1mm；另外(wài)價格σ也(yě)要(yào)貴一(yī)些(xiē)。（資料來(lái)源：安賽斯（中國(guó)）有(yǒu)限公司，更多(duō)信息，請(qǐng)登陸®安賽斯網站(zhàn)獲取。）

4.3.2 面探測器(qì)

    面探測器(qì)主要(yào)有(yǒu)三種類型：高(gāo)分(fēn)辨半≈導體(tǐ)芯片、平闆探測器(qì)和(hé)圖像增強器(qì)。半導體(tǐ)芯片又(yòu)分(fēn)為(wèi)CCD和(hé)CMOS。CCD對(duì)✘X射線不(bù)敏感，表面還(hái)要(yào)覆蓋一(yī)層閃爍體(tǐ)将X射線轉換成CCD敏✔感的(de)可(kě)見(jiàn)光(guāng)。

    半導體(tǐ)芯片具有(yǒu)小(xiǎo)的(de)像素尺寸和(hé)大(dà)的(de)探測單元數β(shù)，像素尺寸可(kě)小(xiǎo)到(dào)10微(wēi)米左右，探測單元數(shù)量×取決于矽單晶的(de)大(dà)尺寸，一(yī)般直徑在50mm以上(shàng)。因為(wèi)探測單元σ很(hěn)小(xiǎo)，信号幅度也(yě)很(hěn)小(xiǎo)，為(wèi)了(le)增大(dà)測量信 号可(kě)以将若幹探測單元合并。為(wèi)了(le)擴大(dà)有(yǒu)效探測器(qì)面積可(kě)以用(yòng)透鏡或光(♥guāng)纖将它們光(guāng)學耦合到(dào)大(dà)面積的(de)閃爍體(tǐ)上(shàng)。用(yòng)光(guāng)纖耦合的(de)方法理(lǐ)論上(shàng)≥可(kě)以把探測器(qì)的(de)有(yǒu)效面積在一(yī)個(gè)方向上(shàng)延長(cháng)到(dào)任意需要€(yào)的(de)長(cháng)度。使用(yòng)光(guāng)學耦合的(de)技(jì)術(shù)還(hái)可(kě)以使這(zhè∑)些(xiē)半導體(tǐ)器(qì)件(jiàn)遠(yuǎn)離(lí)X射線束的(de)直接輻照(zhào)，避免輻照(zhào)損傷←。

    平闆探測器(qì)通(tōng)常用(yòng)表面覆蓋數(shù)百微(wēi)米的(de)閃爍晶&體(tǐ)（如(rú)CsI）的(de)非晶态矽或非晶态硒做(zuò)成。像素尺寸127 或200μm，平闆尺÷寸大(dà)約45cm（18in）。讀(dú)出速度大(dà)約3～7.5幀/s[3]。優點是(shì)使用(yòng)₽比較簡單，沒有(yǒu)圖像扭曲。圖像質量接近(jìn)于膠片照(zhào)相(xiàng)，基本上(shàng)可(kě)以作(zuò)為(wèi)圖像增強器(qì)的®(de)升級換代産品。主要(yào)缺點是(shì)表面覆蓋的(de)閃爍晶體(tǐ)不(bù)能(néng)太厚，對(duì)高(gāo)能(néng)X 射線探測效率低(dī)；↑難以解決散射和(hé)竄擾問(wèn)題，使動态範圍減小(xiǎo)。在較高(gāo)能(néng)量應用(yòng)時(shí)，必須對(duì)電(λdiàn)子(zǐ)電(diàn)路(lù)進行(xíng)射線屏蔽。一(yī)般說(shuō)使用(yòng)在150kV以下(xià)的(de)低(d¥ī)能(néng)效果較好(hǎo)。

    圖像增強器(qì)是(shì)一(yī)種傳統的(de)面探測器(qì)，是(shì)≠一(yī)種真空(kōng)器(qì)件(jiàn)。名義上(shàng)的(de)像素尺寸＜100μm，直徑152～457mm(6～18in)。讀(dú)出$速度可(kě)達15～30 幀/s[3]，是(shì)讀(dú)出速度快(kuài)的(de)面探測器(qì)。由于圖像增強過程中的(de)統計(jì)漲落産生(s$hēng)的(de)固有(yǒu)噪聲，圖像質量比較差，一(yī)般射線照(zhào)相(xiàng)靈敏度僅7～8%，在應用(yòng)計(jì)算(suàn)機(jī)進行(xíng)數↑(shù)據疊加的(de)情況下(xià)，射線照(zhào)相(xiàng)靈敏度可(kě)以提高(gāo)到(dào)2%以上(shàng)。另外(wài)的(d'e)缺點就(jiù)是(shì)易碎和(hé)有(yǒu)圖像扭曲。面探測器(qì)的(de)基本優點是(shì)不(bùΩ)言而喻的(de)—它有(yǒu)著(zhe)比線探測器(qì)高(gāo)得(de)多(duō)的(de)射線利用(yòng♠)率。面探測器(qì)也(yě)比較适合用(yòng)于三維直接成像。所有(yǒu)面探測器(qì)由于結構上(shàng)的(de)原因都(dōu)有(yǒu☆)共同的(de)缺點，即射線探測效率低(dī)；無法限制(zhì)散射和(hé)竄擾；動态範圍小(xiǎo)等。高(gāo‍)能(néng)範圍應用(yòng)效果較差。（資料來(lái)源：安賽斯（中國(guó)）有(yǒu)限公司，更多(duō)信息，請(qǐng)登陸安賽斯網站(zhàn)獲取。）

4.4 樣品掃描系統

    樣品掃描系統形式上(shàng)像一(yī)台沒有(yǒu)刀(dāo)具的(de)數(shù)σ控機(jī)床，從(cóng)本質上(shàng)說(shuō)應當說(shuō)是(shì)一(yī)£個(gè)位置數(shù)據采集系統，從(cóng)重要(yào)性來(lái)看(kàn)，位置數(shù)據與射線探測器(qì)測得(de)的(de)射線強度數(sh$ù)據并無什(shén)麽不(bù)同。僅僅将它看(kàn)成一(yī)個(gè)載物(wù)台是(shì)不(bù)夠全面的(de)，盡管設計(jì)掃σ描系統時(shí)首先需要(yào)考慮的(de)是(shì)檢測樣品的(de)外(wài)形尺寸和(hé)重量，要(€yào)有(yǒu)足夠的(de)機(jī)械強度和(hé)驅動力來(lái)保證以一(yī)定的(de)機(jī)械π精度和(hé)運動速度來(lái)完成掃描運動。同樣還(hái)要(yào)考慮，選擇适合的(de)掃描方式和(hé♦)幾何布置；确定對(duì)機(jī)械精度的(de)要(yào)求并對(duì)各部分(fēn)的(de)精度要(yào)求進行(xíng)平衡；根據掃描和(hé)調試的(de)要(yào)©求選擇合适的(de)傳感器(qì)以及在計(jì)算(suàn)機(jī)軟件(jiàn)中對(duì)掃描的(de)位置參數(shù)作(zuò)必要(yào)的(de)插值或修正等等。

    工(gōng)業(yè)CT常用(yòng)的(de)掃描方式是(shì)平移—旋轉(TR)方式和(hé)隻旋轉(RO₹)方式兩種。隻旋轉掃描方式無疑具有(yǒu)更高(gāo)的(de)射線利用(yòng)效率，可(kě)以得(de)到(dào)更快(k≈uài)的(de)成像速度；然而，平移—旋轉的(de)掃描方式的(de)僞像水(shuǐ)平遠(yuǎn)低(dī)于隻旋轉掃♦描方式；可(kě)以根據樣品大(dà)小(xiǎo)方便地(dì)改變掃描參數(shù)（采樣數(shù)據密度和(hé)掃描範圍），特别是(shì)檢測$大(dà)尺寸樣品時(shí)其*性更加明(míng)顯；源—探測器(qì)距離(lí)可(kě)以較小 (xiǎo)，提高(gāo)信号幅度；以及探測器(qì)通(tōng)道(dào)少(shǎo)可(kě)以降低(dī)系統造價便于維護等[4]。

4.5 計(jì)算(suàn)機(jī)系統

    計(jì)算(suàn)機(jī)軟件(jiàn)無疑是(shì)CT的(de)核心技(jì)術(shù)，當數δ(shù)據采集完成以後，CT圖像的(de)質量已經基本确定，不(bù)良的(de)計(jì)算(suàn)♦機(jī)軟件(jiàn)隻能(néng)降低(dī)CT圖像的(de)質量，而良好(hǎo)的(de)計(jì)算(suφàn)機(jī)軟件(jiàn)能(néng)充分(fēn)利用(yòng)已有(yǒu)信息，得(de)到(dào)盡可(k‍ě)能(néng)好(hǎo)的(de)結果。

5.工(gōng)業(yè)CT的(de)性能(néng)

    在無損檢測中，如(rú)何選擇一(yī)台工(gōng)業(yè)CT機(jī)滿足使用(yòng)要(yào)求是(shì)十分(fēn)重要(yào)的✘(de)。現(xiàn)就(jiù)工(gōng)業(yè)CT應具有(yǒu)的(de)基本性能(néng)要(yào)求分(fēn)述如(rú)下(xià)。

1）檢測範圍

主要(yào)說(shuō)明(míng)該ICT機(jī)能(néng)檢測的(de)對(duì)象，如(rú)：能(néng)透射試件(jiàn)材料的(de)大(dà)↑厚度，試件(jiàn)大(dà)回轉直徑、大(dà)高(gāo)度長(cháng)度和(hé)大(d™à)重量等。

2）輻射源的(de)使用(yòng)

若是(shì)X射線源：能(néng)量大(dà)小(xiǎo)、工(gōng)作(zuò)電(diàn)壓（↓kV）、工(gōng)作(zuò)電(diàn)流（mA）、出束角度、焦點大(dà)小(xiǎo)等。

若是(shì)高(gāo)能(néng)直線加速器(qì)：能(néng)量大(dà)小(xiǎo)（MeV）、出束角度、焦點尺寸。

3）ICT的(de)掃描方式

有(yǒu)無數(shù)字投影(yǐng)成象或實時(shí)成象功能(néng)等。

4）掃描檢測時(shí)間(jiān)

指掃取一(yī)個(gè)斷層花(huā)在掃描數(shù)據采集時(shí)間(jiān)T掃，如(rú)按256X256掃描時(shí)間(jiā↔n)T256，512X512掃描時(shí)間(jiān)T512。

5）圖象重建時(shí)間(jiān)

指重建出如(rú)256X256、512X512和(hé)1024X1024圖象所需的(de)時(shí)間(jiānδ)（s）。

6）分(fēn)辨能(néng)力

這(zhè)對(duì)于ICT來(lái)講是(shì)關鍵性的(de)性能(néng)指标，通(πtōng)常集中在空(kōng)間(jiān)（幾何分(fēn)辨率）分(fēn)辨率和(hé)密度分(fēn)辨率兩個(gè)↔方面。

a）空(kōng)間(jiān)分(fēn)辨率

也(yě)稱為(wèi)幾何分(fēn)辨率，是(shì)指從(cóng)CT圖象中能(néng)夠辨别小(xiǎo)物(wù)體(tǐ)的(de)能(néng)力。

b）密度分(fēn)辨率

密度分(fēn)辨率又(yòu)稱對(duì)比度分(fēn)辨率，其表示方法通(tōng)常以密度（通(tōng)過灰度）變化(huà)的(de)百分(fēn)比（%）•表示相(xiàng)互變化(huà)關系。

6.工(gōng)業(yè)CT的(de)應用(yòng)

    工(gōng)業(yè)CT在無損檢測中有(yǒu)著(zhe)不(bù)可(kě)替代的(de)*性，越來(lái)越廣泛地(dì)被應用(yòng)于各個(gè)領€域。缺陷檢測方面成功的(de)範例是(shì)固體(tǐ)發動機(jī)的(de)檢測，用(yòng)工(gōng)業(yè)CT可(kě&)檢測推進劑的(de)孔隙、雜(zá)質、裂紋以及推進劑、絕緣體(tǐ)、襯套和(hé)殼體(tǐ)之間(jiān)的(de)結合情況，每台發動機(jī)的(de)具體(tǐ)檢 測時(shí)間(jiān)為(wèi)10h或更長(cháng)。通(tōng)過工(gōng)業(y≠è)CT得(de)到(dào)的(de)三維空(kōng)間(jiān)信息同樣可(kě)以用(yòng)于複雜(zá)結€構件(jiàn)內(nèi)部尺寸的(de)測量及關鍵件(jiàn)裝配結構的(de)分(fēn)析，以驗證産品尺寸或裝♥配情況是(shì)否符合設計(jì)要(yào)求。工(gōng)業(yè)CT突出的(de)密度分(fēn)辨能(nén✔g)力對(duì)控制(zhì)陶瓷燒結過程有(yǒu)重要(yào)應用(yòng)價值，它可(kě)及時(shí)了(le)解陶瓷燒結過程中不(bù)同✘階段的(de)組分(fēn)及密度變化(huà)，便于針對(duì)性地(dì)改變工(gōng)藝。采用(yòng)微(wēi)焦點X射線工(gōng)業(yè)CT可(kě)檢測小(xiǎ$o)試件(jiàn)內(nèi)十幾微(wēi)米的(de)缺陷，這(zhè)對(duì)高(gāo)彈性模量、對(duì)缺陷要(yào)求苛刻的(de)陶瓷零≥件(jiàn)來(lái)說(shuō)，是(shì)一(yī)種理(lǐ)想的(de)無損檢測手段。工(gōng)業(yè)CT掃描成象σ充分(fēn)再現(xiàn)了(le)試件(jiàn)材料的(de)組分(fēn)特性，所以适合于符合材料內(nèi)多(duō)種類型的(de)缺陷檢測。美(měi)國(guó)波音(yīn)公€司在纖維增強複合材料、膠結結構、蜂窩結構件(jiàn)的(de)工(gōng)業(yè)CT檢測上(shàng)進行(xíng)了(le)大(dà)量的(de)工(gōng←)作(zuò)，認為(wèi)工(gōng)業(yè)CT可(kě)檢測纖維分(fēn)布的(de)均勻性、孔隙、疏松、膠結界面的(™de)厚度及變化(huà)情況、圖層厚度及變化(huà)、材料固化(huà)時(shí)的(de)流動特性、外(wài)來(lái)夾雜(zá)物(wù§)等。但(dàn)工(gōng)業(yè)CT的(de)使用(yòng)目前還(hái)存在一(yī)定的(de)局限性。工(gōn≠g)業(yè)CT設備本身(shēn)造價遠(yuǎn)高(gāo)于其它無損檢測設備，檢測成本高(g✔āo)，檢測效率較低(dī)，例如(rú)一(yī)個(gè)600mm的(de)試件(jiàn)，每毫米切一(yī)層，每層檢測時(shí)間(jiān)1min，檢測完Ω畢需10h，所以也(yě)多(duō)用(yòng)于小(xiǎo)體(tǐ)積、高(gāo)價值的(de)零件(jiàn)或一(yī')些(xiē)零件(jiàn)關鍵部位的(de)檢測。另外(wài)，工(gōng)業(yè)CT性較×強，随著(zhe)檢測對(duì)象的(de)不(bù)同和(hé)技(jì)術(shù)要(yào)求的(de)不(bù)同,系統結構和(hé)配置可(kě)能(néng)相(xiàng)差很€(hěn)大(dà)。此外(wài)，工(gōng)業(yè)CT對(duì)細節特征的(de)分(fēn¥)辨能(néng)力與試件(jiàn)尺寸有(yǒu)關，試件(jiàn)大(dà)時(shí)分(fēn)辨能(néng)力很(®hěn)低(dī)，試件(jiàn)小(xiǎo)時(shí)分(fēn)辨能(néng)力高(gāo)。由此可(kě)見(jiàn)，為(wèi)使工(gōng)Ω業(yè)CT得(de)到(dào)更廣泛地(dì)應用(yòng)，還(hái)有(yǒu)大(dà)量的(de)工(gōng)作(zuò)要(yào)做(zuò)。（資料來(láiα)源：安賽斯（中國(guó)）有(yǒu)限公司，更多(duō)信息，請(qǐng)登陸安賽斯網站(zhàn)獲取。）

7.結 論

    随著(zhe)制(zhì)造業(yè)的(de)迅速發展，對(duì)産品的(de)質量檢驗的(de)要•(yào)求越來(lái)越高(gāo)，在無損檢測的(de)方法中，雖然X射線實時(shí)成像系統檢測速度快(¥kuài)，但(dàn)在檢測靈敏度和(hé)空(kōng)間(jiān)分(fēn)辨率及對(duì)‍缺陷的(de)定位等方面都(dōu)存在著(zhe)明(míng)顯的(de)不(bù)足。

工(gōng)    業(yè)CT作(zuò)為(wèi)一(yī)種先進的(de)檢測工(gōng)具，克服了(le)X射線實時(shí)成像系統的(de)不(bù)☆足，它可(kě)以顯示被測工(gōng)件(jiàn)的(de)斷面圖象，并有(yǒu)著(zhe)較高(gāo)的(de)檢測靈敏度和(hé)空(kōng)間(jiān)分(fēn)辨率，它可©(kě)對(duì)缺陷進行(xíng)定位和(hé)測量，動态範圍寬，在無損檢測中起著(zhe)很(hěn)重要(yào)的(de)作(zuò)用(yòng)。雖然它也(yě)存在著(zhe)一(βyī)些(xiē)不(bù)足，但(dàn)它具備了(le)别種檢測方法所沒有(yǒu)的(de)特點，因此是(shì)不(bù)可(kě)替代的(de)。

    目前，工(gōng)業(yè)CT被廣泛地(dì)應用(yòng)于各個(gè)領域，如(rú)鑄件(jià§n)、鍛件(jiàn)、焊接件(jiàn)、火(huǒ)箭發動機(jī)、石油鑽杆、複合材料、陶瓷及冶金(jīn)産品的(de)檢測等[5]。具體(tǐ)的(de)應用(≤yòng)如(rú)：軋鋼産品的(de)質量檢查，航空(kōng)航天關鍵零部件(jiàn)的(de)檢測，材料的(de)缺陷和(hé)密度變化(huà)，鋼筋混凝土(tǔ)的(de)​孔洞腐蝕和(hé)斷裂情況的(de)檢驗等。工(gōng)業(yè)CT除大(dà)量的(de)應用(yòng)于檢測∏以上(shàng)多(duō)類缺陷之外(wài)，還(hái)可(kě)應用(yòng)于幾何尺寸的(δde)測量。總之，工(gōng)業(yè)CT有(yǒu)著(zhe)良好(hǎo)的(de)應用(yòng)前景。

緻謝(xiè)：感謝(xiè)安賽斯（中國(guó)）有(yǒu)限公司提供的(de)工(gōng)業(yè)CT設備及技(jì)術(shù)支持。

參考文(wén)獻

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[2]王學軍,張世翔,初學豐,黃(huáng)亞宇. 工(gōng)業(yè)CT技(jì)術(shù)及其應用(yòng)淺談.

[3]張朝宗.工(gōng)業(yè)CT技(jì)術(shù)參數(shù)對(duì)性能(néng)指标的(de)影(yǐng)響.2007

[4]張朝宗,郭志(zhì)平,張朋(péng),王賢剛.工(gōng)業(yè)CT技(jì)術(shù)和(hé)原理(lǐ)。20λ09