工業(ye)CT工作原理

工業(ye)CT工作原理

電(dian)子(zi)計算機體(ti)層攝(she)影(ying)(Computed tomography，簡(jian)稱(cheng)CT)是(shi)近(jin)十年(nian)來發(fa)展迅速(su)的電(dian)子(zi)計算機和X線相結合的(de)壹項新(xin)穎的(de)診(zhen)斷(duan)新(xin)技(ji)術。其(qi)原理是(shi)基(ji)於從多個(ge)投(tou)影(ying)數據應(ying)用(yong)計算機重建(jian)圖(tu)像的壹種方法，現代(dai)斷(duan)層(ceng)成像過程中(zhong)僅僅(jin)采(cai)集(ji)通(tong)過特(te)定剖面(mian)(被(bei)檢(jian)測(ce)對象(xiang)的(de)薄(bo)層，或(huo)稱為(wei)切片(pian))的投(tou)影(ying)數據，用(yong)來重建(jian)該剖面(mian)的圖(tu)像，因(yin)此(ci)也(ye)就(jiu)從(cong)根(gen)本上(shang)消(xiao)除(chu)了傳統(tong)斷(duan)層(ceng)成像的(de)“焦平面(mian)”以外(wai)其(qi)他(ta)結構對感興(xing)趣(qu)剖面(mian)的幹(gan)擾，“焦平面(mian)”內(nei)結構的對比度得到(dao)了(le)明顯的增強;同時斷(duan)層(ceng)圖(tu)像中(zhong)圖(tu)像強度(灰(hui)度)數值能(neng)真正(zheng)與(yu)被(bei)檢(jian)對象(xiang)材(cai)料(liao)的(de)輻(fu)射(she)密(mi)度產(chan)生(sheng)對應(ying)的(de)關系(xi)，發(fa)現被(bei)檢(jian)對象(xiang)內(nei)部(bu)輻(fu)射(she)密(mi)度的(de)微(wei)小(xiao)變(bian)化(hua)。工業(ye)CT機壹般(ban)由(you)射(she)線源(yuan)、機械(xie)掃(sao)描(miao)系統(tong)、探測(ce)器(qi)系(xi)統(tong)、計算機系統(tong)和屏蔽設施(shi)等(deng)部(bu)分組成(cheng)。其(qi)結構工作原理如(ru)圖(tu)1所示。 射(she)線源(yuan)提(ti)供(gong)CT掃(sao)描(miao)成象(xiang)的(de)能(neng)量(liang)線束(shu)用(yong)以穿(chuan)透試件(jian)，根(gen)據射(she)線在試件(jian)內(nei)的(de)衰(shuai)減情(qing)況(kuang)實現(xian)以(yi)各(ge)點(dian)的衰(shuai)減系(xi)數表(biao)征的CT圖(tu)象(xiang)重(zhong)建(jian)。與(yu)射(she)線源(yuan)緊密(mi)相關的(de)前直準器(qi)用(yong)以將射(she)線源(yuan)發(fa)出(chu)的錐(zhui)形(xing)射(she)線束(shu)處(chu)理成扇形射(she)束(shu)。後(hou)直準器(qi)用(yong)以屏蔽散射(she)信(xin)號(hao)，改(gai)進(jin)接受(shou)數據質(zhi)量(liang)。射(she)線源(yuan)常(chang)用(yong)X 射(she)線機和直線加速(su)器(qi)，統(tong)稱(cheng)電(dian)子(zi)輻(fu)射(she)發(fa)生(sheng)器(qi)。 
      電(dian)子(zi)回旋(xuan)加速(su)器(qi)從(cong)原則(ze)上(shang)說(shuo)可以作CT 的射(she)線源(yuan)，但是(shi)因(yin)為(wei)強度低(di)，幾(ji)乎沒(mei)有得到(dao)實(shi)際(ji)的應(ying)用(yong)。X 射(she)線機的峰(feng)值射(she)線能(neng)量(liang)和強(qiang)度都(dou)是(shi)可調的，實際(ji)應(ying)用(yong)的峰(feng)值射(she)線能(neng)量(liang)範圍(wei)從(cong)幾(ji)KeV 到450KeV;直線加速(su)器(qi)的(de)峰(feng)值射(she)線能(neng)量(liang)壹般(ban)不(bu)可調，實際應(ying)用(yong)的峰(feng)值射(she)線能(neng)量(liang)範圍(wei)從(cong)1 ～16MeV，更高(gao)的能(neng)量(liang)雖可以達到，主(zhu)要僅(jin)用(yong)於實驗(yan)。電(dian)子(zi)輻(fu)射(she)發(fa)生(sheng)器(qi)的(de)共(gong)同優(you)點(dian)是(shi)切(qie)斷(duan)電(dian)源(yuan)以(yi)後(hou)就(jiu)不(bu)再產(chan)生(sheng)射(she)線，這種內(nei)在的安全性(xing)對於工業(ye)現場(chang)使(shi)用(yong)是(shi)非(fei)常(chang)有益的(de)。電(dian)子(zi)輻(fu)射(she)發(fa)生(sheng)器(qi)的(de)焦點尺(chi)寸為幾(ji)微(wei)米(mi)到(dao)幾(ji)毫米。在高(gao)能(neng)電(dian)子(zi)束(shu)轉(zhuan)換(huan)為(wei)X 射(she)線的(de)過程中(zhong)，僅有小部(bu)分能(neng)量(liang)轉換(huan)為(wei)X 射(she)線，大(da)部(bu)分能(neng)量(liang)都轉(zhuan)換(huan)成(cheng)了熱，焦點尺(chi)寸越小(xiao)，陽極靶上局部(bu)功(gong)率(lv)密(mi)度越(yue)大(da)，局(ju)部(bu)溫(wen)度也(ye)越高(gao)。實際(ji)應(ying)用(yong)的功(gong)率(lv)是(shi)以(yi)陽極靶可以長期工作所能(neng)耐(nai)受(shou)的功(gong)率(lv)密(mi)度確(que)定的。因(yin)此(ci)，小焦點乃(nai)至微(wei)焦點的(de)的射(she)線源(yuan)的(de)使(shi)用(yong)功(gong)率(lv)或(huo)zui大(da)電(dian)壓(ya)都要比大(da)焦點的(de)射(she)線源(yuan)低(di)。電(dian)子(zi)輻(fu)射(she)發(fa)生(sheng)器(qi)的(de)共(gong)同缺(que)點(dian)是(shi)X 射(she)線能(neng)譜的多色(se)性(xing)，這種連續(xu)能(neng)譜的X 射(she)線會(hui)引(yin)起衰(shuai)減過程中(zhong)的能(neng)譜硬化(hua)，導致(zhi)各(ge)種與(yu)硬(ying)化(hua)相關的(de)偽像。 
     機械(xie)掃(sao)描(miao)系統(tong)實現CT掃(sao)描(miao)時試件(jian)的(de)旋(xuan)轉或(huo)平移(yi)，以(yi)及(ji)射(she)線源(yuan)——試件(jian)——探測(ce)器(qi)空(kong)間(jian)位置的調整(zheng)，它(ta)包括機械(xie)實(shi)現(xian)部(bu)分及(ji)電(dian)器(qi)控(kong)制系(xi)統。 探測(ce)器(qi)系(xi)統(tong)用(yong)來測(ce)量(liang)穿(chuan)過試件(jian)的(de)射(she)線信(xin)號(hao)，經放(fang)大(da)和模(mo)數轉換(huan)後送(song)進(jin)計算機進(jin)行圖(tu)象(xiang)重(zhong)建(jian)。ICT機壹般(ban)使(shi)用(yong)數百(bai)個(ge)到上千(qian)個(ge)探測(ce)器(qi)，排(pai)列(lie)成線狀(zhuang)。探測(ce)器(qi)數量(liang)越多，每(mei)次采(cai)樣的(de)點數也(ye)就(jiu)越(yue)多，有利於縮短掃(sao)描(miao)時間(jian)、提(ti)高(gao)圖(tu)象(xiang)分辨率(lv)。 計算機系統(tong)用(yong)於掃(sao)描(miao)過程控(kong)制、參數調整(zheng)，完(wan)成圖(tu)象(xiang)重(zhong)建(jian)、顯示及(ji)處(chu)理等(deng)。 屏蔽設施(shi)用(yong)於射(she)線安全防(fang)護，壹般(ban)小(xiao)型(xing)設(she)備自(zi)帶(dai)屏蔽設施(shi)，大(da)型(xing)設(she)備則(ze)需(xu)在現場(chang)安裝(zhuang)屏蔽設施(shi)。