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蔡司工业CT的原理

返回列表 来源:三本精密 浏览:- 发布日期:2021-03-30 10:36:52【

       蔡司工业CT(Industrial CT)是工业中使用的核成像技术。 它的基本原理基于被检测物体中辐射的衰减和吸收特性。 相同的材料对辐射的吸收能力和材料性能一样。 因此,利用放射性核素或其他辐射源的发射,X射线或γ射线的能量和强度,检测器可以接收被检测物体的衰减模式以及物体的分布,并通过计算机显示内部信息处理的详细信息, 图像重建技术,以图像显示的形式。 蔡司工业CT设备的基本工作过程如下:设置设备的扫描参数,打开X射线进行扫描,将样品旋转360°,同时探测器不断接收X射线图像。 原理图如图2-1和图2-2所示。 


图2-1 工业CT工作原理

为了获得断层图像重建所需要的数据(计数和1值),必须对被检物进行扫描,按获取数据方式的不同,CT技术已发展了五个阶段,即五代CT扫描方式。

第一代CT使用单源(一条射线)单探测器系统,系统相对于被检物作平行步进式移动扫描以获得N个投影值(1值),被检物则按M个分度作旋转运动,被检物仅需转动180%。第一代CT机结构简单、成本低、图像清晰,但检测效率低,在工业CT中已经很少采用。

第二代CT是在第代CT基础上发展起来的。使用单源小角度扇形射线束多探头,射线扇束角小、探测器数目少,因此扇束不能全包容被检断层,其扫描运动除被检物作M几个分度旋转外,射线扇束与探测列架还要一起相对于被检物作平移运动。在至全都覆盖被检物,得到所需的成像数据。

第三代CT是单射线源,具有大扇角、宽明束、全包容被检断面的扫描方式。对应宽扇束有几个探测器,保证一次分度取得八个投影计数和1值,被检物仅作M个分度旋转运动。第三代CT运动单一、好控制、效率高,理论上被检物只需旋转一周即可检测一个断面。

第四代CT也是一种大扇角全包容、只有旋转运动的扫描方式,由相当多的探测器形成固定圆环,仅由辐射源转动实现扫描。其特点是扫描速度快、成本高,仅在医用CT上使用,在工业CT中一般不采用。

第五代CT是一种多源多探测器,用于实时检测与生产控制系统,其辐射源与探测器按120°分布,工件与辐射源到探测器间不作相对转动,仅有管子沿轴向的快速分层运动。

目前工业上所使用的基本上都是第三代CT。

三、 实际应用案例分析
由于目前工业CT的射线源的焦点尺寸已经能够达到纳米级别,众所周知,图像的分辨率与射线源的焦点尺寸有着直接的关系,焦点尺寸越小,图像所能达到的分辨率越高,图像质量越好,目前的CT设备的射线源焦点尺寸能够达到最小800nm,如图3-1、图3-2所示。正因为如此,可以用于短纤维、玻璃纤维和碳纤维等复合材料样品的高分辨率扫描,获得样品内部的材料分布、缺陷特征和尺寸等信息,并且能够定量定性的分析出材料内部的缺陷尺寸、缺陷占比、夹杂提取及纤维方向等。

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