工業(yè)CT技術(shù)

工業(yè)CT指標的含義
檢測范圍：主要說明該CT系統(tǒng)的檢測對象。如能透射鋼的最大厚度，檢測工件的最大回轉(zhuǎn)直徑，檢測工件的最大高度或長度，檢測工件的最大重量等。
使用的射線源：射線能量大小、工作電壓、工作電流及焦點尺寸。射線能量的大小決定了穿透等效鋼厚度的能力。
掃描模式：常用的CT掃描模式有II代掃描、III代掃描。III代掃描具有更高的效率，所掃描物體尺寸受探測器大小限制；II代掃描效率大約是III代掃描的1/10~1/5，但其對大回轉(zhuǎn)直徑工件檢測有益。此外CT系統(tǒng)通常會具備數(shù)字射線檢測成像（DR）功能。
掃描檢測時間：指掃描一個典型斷層數(shù)據(jù)（如圖像矩陣1024×1024）所需要的時間。
圖像重建時間：指重建圖像所需的時間。由于現(xiàn)代計算機的運行速度較快，所以掃描結(jié)束后，幾乎是立即就能把重建圖像顯示出來，一般不超過3s。
分辨能力：是一套工業(yè)CT系統(tǒng)的核心性能指標，包括：
* 空間分辨率：是指從CT圖像中能夠辨別最小結(jié)構(gòu)細節(jié)的能力。
* 密度分辨率：是指從CT圖像中能夠分辨出最小密度差異的能力（通常跟特征區(qū)域大小結(jié)合在一起評定）。
* 空間分辨率與密度分辨率的關(guān)系。在輻射劑量一定的情況下，空間分辨率與密度分辨率是相互矛盾的兩個指標。提高空間分辨率會降低密度分辨率，反之亦然。
對于一套普通的工業(yè)CT系統(tǒng)，其核心性能指標只有空間分辨率和密度分辨率；而對于一臺高精度測量工業(yè)CT系統(tǒng)而言，除了上述兩個核心性能指標外，還有另外兩個核心性能指標：
* 幾何測量精度：是指在CT圖像上測得某對象的幾何尺寸與該對象真實尺寸之間的絕對誤差。
* 密度測量精度：是指在CT圖像上測得某對象的密度值與該對象真實密度值之間的相對誤差。
什么是工業(yè)CT
工業(yè)CT是工業(yè)用計算機斷層成像技術(shù)的簡稱，它能在對檢測物體無損傷條件下，以二維斷層圖像或三維立體圖像的形式，清晰、準確、直觀地展示被檢測物體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)、組成、材質(zhì)及缺損狀況，被譽為當今最佳無損檢測和無損評估技術(shù)。工業(yè)CT技術(shù)涉及了核物理學、微電子學、光電子技術(shù)、儀器儀表、精密機械與控制、計算機圖像處理與模式識別等多學科領(lǐng)域，是一個技術(shù)密集型的高科技產(chǎn)品。

工業(yè)CT廣泛應(yīng)用在汽車、材料、鐵路、航天、航空、軍工、國防等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，為航天運載火箭及飛船與太空飛行器的成功發(fā)射、航空發(fā)動機的研制、武器系統(tǒng)檢驗與試驗、地質(zhì)結(jié)構(gòu)分析、鐵道車輛提速重載安全、石油儲量預(yù)測、機械產(chǎn)品質(zhì)量判定等提供了的重要技術(shù)手段。
工業(yè)CT的射線源的選擇
射線源常用有X光機和電子直線加速器，統(tǒng)稱電子輻射發(fā)生器。電子輻射發(fā)生器的共同優(yōu)點是切斷電源以后不再產(chǎn)生射線，這種內(nèi)在的安全性對于工業(yè)現(xiàn)場使用非常有益。

同位素輻射源的最大優(yōu)點是它的能譜簡單，同時消耗電能很小，設(shè)備體積小且相對簡單；其缺點是輻射源的強度低，為了提高源的強度必須加大源的體積，導致“焦點”尺寸增大，導致分辨率指標不理想，故在工業(yè)CT中較少實際應(yīng)用。

X光機
射線能量可調(diào)，能量≤450kV，

電子直線加速器
射線源能量不可調(diào)，實際使用的峰值能量范圍1~16MeV，更高的能量雖可以達到，主要僅用于實驗。
實際應(yīng)用中，射線源的選擇主要取決于被檢工件的壁厚，同時也要考慮費用問題。表1列出了幾種材料對于一些特征能量下執(zhí)行加速器X射線的半值層厚度。

照相：可穿透等效鋼厚度通常為10個半值層
CT：可穿透等效鋼厚度通常為7個半值層
工業(yè)CT探測器的選擇
工業(yè)CT常用的探測器主要有兩種：線陣探測器和面陣探測器。

線陣探測器
主要優(yōu)點：閃爍體在射線方向上的深度可以不受限制，從而使入射的大部分X光子被俘獲，提高探測效率。尤其在高能條件下，可以縮短光子獲取時間；由于閃爍體是獨立的，并且同時閃爍體之間還有鎢或者其它重金屬隔片，降低了X射線竄擾。
主要缺點是：像素尺寸不可能做得太小，其相鄰間隔（節(jié)距）一般大于0.1mm。價格也較高。
通常，高能、低能情況下均可配線陣探測器。

面陣探測器
相比線陣探測器，面陣探測器有較高的射線利用率，適合于DR成像，可以達到實時或準實時的動態(tài)成像；另外，面陣探測器也比較適合于三維直接成像。所有面陣探測器由于結(jié)構(gòu)上的原因，有共同的缺點，即射線探測效率低，無法限制散射和竄擾問題；動態(tài)范圍小等，高能范圍應(yīng)用效果較差。

通常4MeV以下，系統(tǒng)可以配面陣探測器；但如果在高能情況下，只檢測工件內(nèi)部結(jié)構(gòu)，不檢測缺陷時，也可以配面陣，只是圖像精度不高。
工業(yè)CT的選擇
在選購工業(yè)CT產(chǎn)品時，購買者首先需要考慮的是使用上的技術(shù)要求，同時在預(yù)算和支出費用之間做平衡，其次是考慮如何考核所購產(chǎn)品的技術(shù)指標，最后也要考慮產(chǎn)品供應(yīng)者的信譽和售后服務(wù)能力。

用戶的使用技術(shù)要求是整個工業(yè)CT產(chǎn)品的基點，主要有以下幾個方面：

檢測對象的大小、形狀、重量和材料組成；
基本功能：CT、DR、實時成像、膠片照相；
主要檢測目標：缺陷（氣孔、夾雜、疏松、裂紋、脫粘等）、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、裝配情況、工件測量、三維重構(gòu)；
針對檢測目標，提出技術(shù)指標要求，如檢測材料內(nèi)部缺陷，還應(yīng)提出各種缺陷的檢測靈敏度；如檢測零件內(nèi)部尺寸，應(yīng)提出檢測靈敏度和精度。
檢測工件數(shù)量或檢測速度要求：檢測速度可以進一步考慮掃描時間、圖像重建時間、調(diào)整切片位置時間、更換檢測樣品時間；
專門要求：如防爆、必要工裝，對接觸檢測對象有無特殊要求，如生物樣品或者工件某些位置要避免接觸或夾持等；
設(shè)備運行和檢測結(jié)果，包括用戶界面、檢測結(jié)果的提供方式和格式、專門的圖像顯示及圖像后處理要求或?qū)Ｓ脭?shù)據(jù)處理軟件、資料文檔管理和檢測報告形式。
放射性劑量和其它安全問題，應(yīng)當符合國家或行業(yè)的有關(guān)標準或法規(guī)；
預(yù)期壽命、維護周期：應(yīng)當關(guān)注射線源壽命或某些零部件的輻射損傷；
設(shè)備使用條件：場地、環(huán)境溫濕度要求，電源負荷及穩(wěn)定性要求等。