工业CT技术的综述

工业CT技术的综述引言随着制造业的迅速发展对产品质量检验的要求越来越高需要对越来越多的饿关键复杂部件甚至产品内部缺陷进行严格探伤和内部结构尺寸精确测量传统的检测方法如超声波检测射线照相检测等测量方法已不能满足要求于是许多先进的无损检测技术被开发应用于检测领域。ICT（Industrial Computed简称工业CT）技术便是其中的一种。CT（ICT）就是计算机层析照相或称计算机断层扫描成象。虽然层析成1971J.Radon提出，但只是在计算机出现后并与放射学科结合后才成为一门新的成象技术。在工业方面特别是无损检测（NDT）与无损评价（NDE）领域更加显示出其独特之处。因此，国际无损检测CT80ICT用于航空、航天、军事、冶金、机械、石油、电力、地质、考古NDTNDE石油岩心、计算机芯片、精密铸件与锻件、汽车轮胎、陶瓷及高、复合材料、海关毒品、考古化石等。我国90ICT技术用于工业无损检测领域。下面将从CT工作原理、CT图像特点、CT机的主要技术指标、描述CT图像质量参数、应用领域、发展趋势做一介绍。一、CT工作原理电子计算机体层摄影tomographyCT）是近十年来发展迅X“焦平面”以外其他结构对感兴趣剖面焦平面”内结构的对比度得到了明显的增强；同时断层图像中图像强度（灰度CT1所示。射线源提供CT扫描成象的能量线束用以穿透试件，根据射线在试件内的衰减情况实现以各点的衰减系数表征的CT图象重建。与射线源紧密相关的前直准器用以将射线源发出的锥形射线束处理成扇形射束。后直准器用以屏蔽散射信号，改进接受数据质量。射线源常用X射线机和直线加速器，统称电子辐射发CT的射线源，但是因为强度低，几乎XV实际应用的峰值射线能量范围从1～16MeV，更高的能量虽可以达到，主要仅XX射线，大部分能量都转换成了热，焦点尺寸越小，阳极靶上局部功率密度越大，局X射线能谱的多色性，这种连续能X射线会引起衰减过程中的能谱硬化，导致各种与硬化相关的伪像。图1-1ICT工作原理简图CT探测器空间位置的调整，它包括机械实现部分及电器控制系统。进行图象重建。ICT量越多，每次采样的点数也就越多，有利于缩短扫描时间、提高图象分辨率。计算机系统用于扫描过程控制、参数调整，完成图象重建、显示及处理等。屏蔽设施用于射线安全防护，一般小型设备自带屏蔽设施，大型设备则需在现场安装屏蔽设施。二、CT图像特点CTCT图像是由一定数目由黑到白不同灰度的象素按矩阵排列所构成。这些象XCT装置所得图像的象素大小及数目1.0×1.0mm，0.5×0.5mm256×256，即6553665536262144(spatialresoluiTXCTXCTX像相比，CT(densityiln)大家知道，CT的成像速度很大程度上取决于扫描速度和重建速度。针对扫描速度，医学上旋转的速度是很快的，往往一圈只用0.1秒或者更少。这viewmACTCTCTCTCTCTCT中，对转台的转动和平移精度要求非常高，能够高速旋转并且具有高精度的XXXCTCTXCT150KVXCTCT三、CT机的主要技术指标１、扫描方式２、机架孔径CT720mm范围。３、准直器侧准直器，这两个准直器必须精确地对准。测器侧准直器位于探测器的前方，用于减少散射线并限制切层厚度。准直器孔径的尺寸决定了被检体的切层厚度，常见ＣＴ机扫描所得厚度为２、３、５、８、１０和１３mm长和宽。像素的长和宽同扫描野的尺寸、采样间隔及计算软件有关。４、硬磁盘容量磁盘容量大小决定着对图像数据的存储量。一般在 100到数百个兆比特（Mb）。５、高对比分辨率它表示CT机在高对比情况下，对物体空间大小（几何尺寸）的鉴别能力。该指标有两种表示方式。即线对/厘米（LP/cm）和线径/毫米（mm/mm）。６、探测器数目总的来讲，探测器的数目越多，扫描时间就越短，且收集的数据也越多，它直接影响着图像质量的高低。７、球管热容量XCTXKHUMHC。８、球管焦点CTCTX和双焦点两种。９、扫描时间和扫描周期扫描周期通常包括扫描时间、数据采集系统的数据处理和恢复时间、扫描装置重新定位时间等。除上述例举的指标外，还有机架倾角、管电压、管电流、探测器种类。机器功率、安装面积、机房温度要求等指标。掌握了这些技术指标，有利于对每台CT机的性能进行比较评估或选购。四、描述CT图像质量参数１、对比度分辨率景中鉴别出来的能力。ab分别为最大值和最小值时，ab之间的对比度可定义如下：根据调制深度定义：ab1101004.76%和9.09%,它们之间大约相差2倍。象中才有可能测量，因而不易直接计算出对比度的分辨率。五、应用领域CTX“X射线电子计算机扫描术”，如今这种技术已经广泛应用于临床；计量：无损内表面测量、逆向工程、零部件检测、3D图形分析、CAD对比；无损测试：失效分析、孔洞检测和分析、裂缝检测和测量、分层检测、密度识别、内部测量点信息、法医鉴定。XCTCT2003年，德尔福公司就在考虑将CTXCAD计数据进行比较，在计算机的屏幕上进行质量分析和制造公差的检验。4CT2005X射线揭示隐藏的运动过程。应用计算机CT扫描技术可以进行非常有效的测量，而测量也是这种技术最重要的功能。经验证，CT扫描技术不但能够满足汽车连接技术中典型的测量任务（尺寸测量、材料检验），并且还有着很好的可重复性能和可再现性能。根据德尔福公司的报告，CT扫描技术的应用将使产品研发过程中复杂零件的检测从3～4周缩短到几天，这将是测量技术和质量检验技术的一次革命；同时，CT技术在扫描工件的同时就可以把数字化信息数据保存起来。因此，在上述检测中，费时费力的书面检测记录也将被完全省略。除此以外，德尔福公司还保证该技术可以在全球的企业中作为标准而实施，有优秀的开放性。2、CT在医疗领域未来的发展1、增加容积覆盖范围 在CT获取高分辨率心脏图像发展过程中，探测器Z轴的覆盖范围有了显著增加，Z轴覆盖范围决定了在1次心动周期中采集的图像的总的厚度因此轴覆盖范围越大则采集过程中需要的心动周期数越少目前的64排CTZ轴覆盖范围为19.2mm或40mm未来的320排CT设计中探测器Z轴的覆盖范围有了显著增加使得在1次心跳中采集的图像的总的厚度达到160mm，从而能在1次心跳内完成对整个心脏的扫描，对严重心律失常的病人1步提高图象质量。320CT1CTCTCT上还有很多基础性研究需要进行。2、降低射线剂量 前面提到，在CT的未来发展中，实现扫描剂量的最小化是发展重点心电控制的剂量调节方案是指在心电门控下的非重要期相中降低辐射量只有在需要重建的期相中才必须达到1定的球管输出值通常采用这种方法可以使得射线辐射剂量控制在10mSv之内，这是1个可以接受的剂量，但是仍然高于有创的常规血管造影诊断检查。前瞻性心电触发联合“步进和采集的轴位采集方式可以给与患者更小的剂量原因在于扫描是仅仅在以往所选心脏周期中进行。但是，它不能提供连续容积覆盖，而且，不同期相的心脏重建图不能进行功能性评估。由于心电触发轴位扫描取决于1个可靠的患者的R－R间期这种方法在严重心律不齐的患者中无法应用另1种降低辐射剂量的方法是调整管电压因对比噪音比会随着管电压的减小而增加因此要想获得理想的对比噪音比，患者剂量可因为选择较低的管电压80-100千伏而减小辐射剂量指数揭示了使用80千伏的条件可以减少65%的曝光剂量。另外，辐射剂量可以依据增加的螺距值而减少在扫描时螺距值可以进行适当的调整总之随着CT设备的进1步发展，未来其在临床的应用将更加广泛和深入。宽度：更宽的覆盖范围理论上覆盖范围越宽越好，现在最宽的是4Omm，如果未来能有8Omm，甚至160mm的探测器宽度。速度：更快的扫描速度超快速的扫描速度无疑可以带来很多的应用天地，也是各厂家不断努力提高的。精度：更高的分辨率图像分辨率直接影响检测的准确性。此外，射线量的增加可以帮助提高