实验室CT安装与调试(操作)

1、实验室CT安装与调试(操作)我们实验室的CT是微焦X射线CT装置(microfocusX-rayCTsystem),属于第四代CT，型号为inspeXioSMX-225CT。该设备于2012年1月安装完成，经过日本系统工程师调试达到了技术指标交付使用。见图1-10。图1-10inspeXioSMX-225CT1-CT机箱2-箱体拉门3-门安全装置4-X射线警示灯5-工作站6-操作台7-真空泵inspeXioSMX-225CT特点：1能够用外观确定CT扫描的位置。这是业界最先在设备上通过外观相机拍摄的图像确定CT扫描位置。老式的CT通过透视图像确定位置，而现在不需要如此繁琐，系统只通过对话框的形

2、式就可半自动设定CT扫描条件、位置以及范围。这样，开始扫描的准备工作就从过去的10多分钟缩短到23分钟；2从微小零部件到大型零件，可扫描样品范围广泛。管球为开放管，日常维护以更换灯丝为主，经济实惠；3不需要校准。老式CT在扫描前要进行繁琐的校准工作，而本设备只要将样品放置到载物台上，然后点击“开始”键即可开始CT扫描；4根据样品自动设定X射线条件。以前的机器需要操作者手动设定X射线照射量，而现在系统可根据样品形状和材质自动设定，此功能称为“X射线条件自动设定功能”。此功能也是首次使用在工业用CT上，从而使此项设定内容能够在短时间内完成；5.还能在一次扫描完成后，对感兴趣的部分放大后再次做CT扫

3、描，操作简单，但能得到高质精细的3维CT图像。同时，门上设置了防止夹手的机构(门安全装置)、管球上安装了防止碰撞传感器，这些措施足以保证设备的安全可靠。inspeXioSMX-225CT的技术参数指标如下：搭载样品最大样品尺寸：300mmXH300mm最大搭载质量:9kg(包含样品固定夹具)X射线发生装置最大管电压：225kV最大管电流：1mA输出功率：135WX射线接收器输入视野尺寸：9.0英寸(230mm),7.5英寸(190mm),6.0英寸(160mm),4.5英寸(120mm)相机信号像素：1024X1024像素图像速率:30fps/秒CT扫描功能最大视野：200mm最小视野：5mm

4、分辨率：可分辨标准样品，极限分辨率4口m处理时间：如果符合以下条件等于或少于15分钟电源主机电源：单相、AC200V10%、50/60Hz3kVA无瞬间电压波动(2)控制系统电源：单相、AC100V10%、50/60Hz1kVA无瞬间电压波动接地：最大100Q,D种接地安装调试完成后日本系统工程师进行了操作培训，项目组成员能够熟练应用该CT系统进行成像操作。CT扫描操作方法操作CT对物样进行拍照时，其需要调节的参量可分为：SID、SOD、CT-Z、CT-theta、Inch-Size、FOV(XY)、FOV(Z)、VoxelSize、InchSize、SliceWidth、model、scan

5、loop、numbersofview、ImageSize、BHCdata、MetalFilter、scalingcoefficient、电压、电流、以及空气校准。具体操作界面见图2-1。对应的CT机内部的运作方式见图2-2。由匕圧匕Iji口CT-Th*lErniptcSwatiAipmIfuiSSOmmrKKJ.OmrnSMldmniKDndldIjdlCferrijV-iidfun=1-图2-1CT操作界面SODAxiESIDAxiB图2-2CT机内部运作方式参量具体意义及操作如下：SOD(SourcetoobjectDistance)：可简译为物距，用来调整焦点和物样之间的距离(X方向)，

6、可以起到放大或缩小成像视野区域的作用。将物样移近X-ray管球(光源)，将增大放大的比率；将物样移近1.1(接收器/探测器)可以增大视野区域。图2-2。SID(SourcetoImageDistance)：可简译为像距，用来调整焦点和探测器之间的距离(X方向).通过在X方向移动I.I可以起到改变放大倍率的作用。将它移向管球可以减小放大倍率、增大探测器的敏感度。使它远离管球可以增大放大倍率、不过探测器的敏感度会降低。图2-2。CT-Z和CT-X、CT-Y：控制载物台在X、Y、Z三个方向的运动，从而可以选取我们想要的成像区域。图2-2。CT-Theta：控制载物台的转角，在扫描过程中，载物台转动，

7、用以接收从不同方向入射的X-ray的信息，重建三维结构。图2-2。I.I-Y:可以将探测器向Y方向运动，通常意义上，载物台的旋转中心与探测器的中心共线，但是当要进行空气校准时，可以移动探测器，使载物台的旋转中心与探测器的边缘共线，这在物样的尺寸较大时非常有用。图2-2。FOV(XY)、FOV(Z)、VoxelSize、Pixel、SliceWidth、ImageSize:此CT的优点是视野区域与扫描区域一致，因此能用外观确定CT扫描的位置。FOV(XY)、FOV(Z)分别对应着成像区域的宽度和高度。VoxelSize、Pixel、SliceWidth的意义见图2-3所示。从图2-3得知像素(P

8、ixelSize)mm=扫描野(FOV)mm/矩阵(ImageSize)而inspeXioSMX-225CT在表达方式上用VoxelSize来代替PixelSize。矩阵(ImageSize)是指重建矩阵，早期CT机的矩阵较小，一般为256X256，现在的CT可以扩展到512X512、1024X1024等。SliceWidth代表重建层厚，SMX-225CT在扫描时，一旦确定了扫描区域的高度FOV(Z)，扫描的总片层数就确定了，在CBCT的模式下，系统默认的片层间距SlicePitch为0,且不可更改。因此在SliceWidth的选取上一般是靠经验(SliceWidth不能决定片层数)，经验上

9、讲，SliceWidth应该为VoxelSize的2到3倍。VOXEL体索单元512个稼索sliceWidth层厚PIXEL像素单兀图2-3Model是指扫描的模式，常用的模式分为CBCT和2D两种，CBCT用来重建物样的三维结构，但是时间较长；而2D用来勘测物样某一片层的结构或是用来测试扫描参数是否合适，时间较短。scanloop：一旦物样较高，而FOV(Z)有限，不能将整个物样涵盖在内时,SMX-225CT提供了一种可以沿着Z方向无缝衔接连续扫描的功能scanloop，操作时，可以设定无缝扫描的次数，1loop为1次,并预设好载物台运作的方向。但是需要注意运用scanloop，在完成每一次

10、扫描时，载物台相对之前的位置旋转360度，且不会进行转角回位，因此当物样与机体之间连接有管线时，应注意管线的受力及行进轨迹的问题。numbersofview:扫描时探测器记录X-ray衰减系数的转角个数，一般来说,numbersofview越大，图像信息越精确，但是图像运算的时间就越长。一般设为600就可以满足要求。空气校准：X-ray穿透空气时，空气会对X-ray产生散射，影响X-ray衰减信息的准确性，体现在扫描得到的图像上呈现年轮样的条纹，此时需要空气校准，排除空气的影响。BHCdata:又叫做BHC校准，当X-ray扫描均质物样时，在扫描得到的图像上会呈现出图像中心的区域灰度值较大，图

11、像边缘的区域灰度值较小的情况，这对利用灰度识别密度差异的测量来说是致命的误差。BHC校准就是为了排除这种误差。扫描的步骤开起工作站以及操作台的电源。(若CT系统的电源完全关闭，请叫专业人士来解决)打开CT控制软件，进行初始载物台操作。(若载物台上面有物样，可以不用拿开，不过要留心在初始化、载物台旋转过程中，物样的管线是否会缠绕到载物台上)对CT机进行X-ray预热，设定预热电压值，点击Aging键，开始预热，一般只需要预热到实验时所能达到的最大电压就可以，不过为了保证CT机的性能，每周都要预热到225kV一次。见图2-1。将物样放置在载物台上，设置好电压值和电流值，点击RAY按钮，启动X-ra

12、y，观察视野区域，同时根据实验的需要，调整SOD、SID、InchSize，旋转载物台，调整CT-Y,使物样出现在视野区中心。初步调节FOV(XY)、FOV(Z)、ImageSize，并根据视野区域内接收的X-ray的强度，决定是否选用MetalFilter，numbersofview选定为600，AverageCount选定为3，扫描模式选定为2D，试扫一次。见图2-1。根据4.中试扫图像的质量和方位，精细调节SOD、SID、InchSize、FOV(XY)、FOV(Z)、ImageSize，根据经验决定是否调节MetalFilter、numbersofview、AverageCount,调

13、整CT-X、CT-Y、CT-Z,使物样出离视野区域，做一次空气校准（若有需要，可以做一次BHC校准），扫描模式选定为2D,试扫一次。见图2-1。若扫描图像质量和方位不合格,重复4.、5.操作,若合格为图像设定合适的保存路径，并命名，将扫描模式改为CBCT，进行最终扫描。并根据需要，计算是否需要ScanLoop（若机体内部布置有管线，一定要根据管线的受力情况决定ScanLoop）。操作之后，将物样从载物台上拿下来，清洁载物台和实验室，关闭电脑，关闭操作台。（若遇到停电等情况，需要完全关机，请直接联系专业人士）备注：1、当机体内部布置有管线时，在扫描过程中，合理安排管线的运动轨迹，尽量保证有两名操

14、作人员：一名控制电脑、一名观察载物台的运作情况，避免发生事故；2、开关CT机门的操作，必须只能由一名操作人员完成；3、避免将液体泼溅到高压发生器、高压管线、X-ray管球等带电设备上；4、CT自带的尺寸测试系统测试的结果有误差，若需要按照物样尺寸定位扫描方位，需要进行换算。操作实例到目前为止在该设备上多次开展了对岩心结构的成像实验。其CT扫描已经十分成熟。以下实例为在125kV电压，40口A管球电压、电流下进行的对砂岩样品的内部结构成像实验。图2-4砂岩样品CT扫描的参数设置为：扫描视野FOV(XY)=24.2mm,FOV(Z)=13.2mm,物距(SOD)=94.6mm,相距(SID)=600mm。分辨率=0.047mm/voxel。IIrikwmiE|JSID:MD.OmmSCJO1-ZJ3bJrnrJrTThrt*2,4rtoglImti&P.UrKMFW网Fltf(J)Ll-JiibiJIniFFTTDOf.Uanoi-IMfr*图2-5CT扫描参数界面扫