工業(ye)CT工作原理

電(dian)(dian)子計(ji)算(suan)機體層(ceng)(ceng)攝影(Computed tomography，簡稱CT)是近十年來(lai)發展迅(xun)速的(de)(de)電(dian)(dian)子計(ji)算(suan)機和X線相結合(he)的(de)(de)一項新穎的(de)(de)診斷新技術。其原理(li)是基于從多個投影數(shu)據(ju)應(ying)用(yong)計(ji)算(suan)機重建圖像(xiang)的(de)(de)一種方(fang)法，現代斷層(ceng)(ceng)成像(xiang)過程中僅僅采集通過特定剖面(mian)(被(bei)檢測對(dui)象的(de)(de)薄層(ceng)(ceng)，或稱為切片)的(de)(de)投影數(shu)據(ju)，用(yong)來(lai)重建該剖面(mian)的(de)(de)圖像(xiang)，因此也就從根本(ben)上消除了(le)傳統斷層(ceng)(ceng)成像(xiang)的(de)(de)“焦(jiao)平面(mian)”以外其他(ta)結構對(dui)感興趣剖面(mian)的(de)(de)干擾，“焦(jiao)平面(mian)”內結構的(de)(de)對(dui)比度(du)得到了(le)明顯(xian)的(de)(de)增強;同時斷層圖像中圖像強度(灰(hui)度)數值(zhi)能(neng)真正(zheng)與(yu)被檢對(dui)象(xiang)材料(liao)的(de)(de)輻(fu)射(she)(she)密度產生對(dui)應(ying)的(de)(de)關(guan)系，發(fa)現被檢對(dui)象(xiang)內部輻(fu)射(she)(she)密度的(de)(de)微小變化。工業CT機(ji)一般由射(she)(she)線(xian)源(yuan)、機(ji)械掃描(miao)系統(tong)(tong)、探測器(qi)(qi)系統(tong)(tong)、計算機(ji)系統(tong)(tong)和屏(ping)蔽設(she)施等(deng)部分(fen)組(zu)成(cheng)。其結構工作原理如圖1所示(shi)。 射(she)(she)線(xian)源(yuan)提(ti)供CT掃描(miao)成(cheng)象(xiang)的(de)(de)能(neng)量線(xian)束用以穿透試件(jian)，根據射(she)(she)線(xian)在(zai)試件(jian)內的(de)(de)衰(shuai)減情況(kuang)實現以各點(dian)的(de)(de)衰(shuai)減系數表(biao)征的(de)(de)CT圖象(xiang)重建。與(yu)射(she)(she)線(xian)源(yuan)緊密相關(guan)的(de)(de)前直準器(qi)(qi)用以將射(she)(she)線(xian)源(yuan)發(fa)出的(de)(de)錐形射(she)(she)線(xian)束處(chu)理成(cheng)扇形射(she)(she)束。后直準器(qi)(qi)用以屏(ping)蔽散射(she)(she)信號(hao)，改進接受數據質(zhi)量。射(she)(she)線(xian)源(yuan)常用X 射(she)(she)線(xian)機(ji)和直線(xian)加速(su)器(qi)(qi)，統(tong)(tong)稱電(dian)子輻(fu)射(she)(she)發(fa)生器(qi)(qi)。 
      電子(zi)回旋加(jia)速(su)器從(cong)原則上說可(ke)(ke)以(yi)(yi)作(zuo)CT 的(de)(de)(de)(de)射(she)(she)(she)線(xian)源(yuan)(yuan)，但是(shi)(shi)因為(wei)(wei)強度(du)低，幾乎沒有(you)得到(dao)(dao)實(shi)際(ji)的(de)(de)(de)(de)應用(yong)。X 射(she)(she)(she)線(xian)機的(de)(de)(de)(de)峰值(zhi)射(she)(she)(she)線(xian)能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)和強度(du)都(dou)是(shi)(shi)可(ke)(ke)調的(de)(de)(de)(de)，實(shi)際(ji)應用(yong)的(de)(de)(de)(de)峰值(zhi)射(she)(she)(she)線(xian)能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)范圍從(cong)幾KeV 到(dao)(dao)450KeV;直線(xian)加(jia)速(su)器的(de)(de)(de)(de)峰值(zhi)射(she)(she)(she)線(xian)能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)一般不可(ke)(ke)調，實(shi)際(ji)應用(yong)的(de)(de)(de)(de)峰值(zhi)射(she)(she)(she)線(xian)能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)范圍從(cong)1 ～16MeV，更高的(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)雖可(ke)(ke)以(yi)(yi)達到(dao)(dao)，主要僅(jin)用(yong)于實(shi)驗。電子(zi)輻(fu)射(she)(she)(she)發(fa)生(sheng)器的(de)(de)(de)(de)共(gong)同優(you)點(dian)(dian)是(shi)(shi)切斷電源(yuan)(yuan)以(yi)(yi)后就不再產生(sheng)射(she)(she)(she)線(xian)，這種內(nei)在的(de)(de)(de)(de)安全性(xing)對于工業現場使用(yong)是(shi)(shi)非常有(you)益(yi)的(de)(de)(de)(de)。電子(zi)輻(fu)射(she)(she)(she)發(fa)生(sheng)器的(de)(de)(de)(de)焦(jiao)點(dian)(dian)尺寸為(wei)(wei)幾微米到(dao)(dao)幾毫米。在高能(neng)(neng)(neng)(neng)電子(zi)束轉(zhuan)換(huan)(huan)為(wei)(wei)X 射(she)(she)(she)線(xian)的(de)(de)(de)(de)過程中，僅(jin)有(you)小部分(fen)能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)轉(zhuan)換(huan)(huan)為(wei)(wei)X 射(she)(she)(she)線(xian)，大(da)部分(fen)能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)都(dou)轉(zhuan)換(huan)(huan)成了(le)熱，焦(jiao)點(dian)(dian)尺寸越(yue)(yue)小，陽極(ji)靶上局部功(gong)率密度(du)越(yue)(yue)大(da)，局部溫度(du)也(ye)越(yue)(yue)高。實(shi)際(ji)應用(yong)的(de)(de)(de)(de)功(gong)率是(shi)(shi)以(yi)(yi)陽極(ji)靶可(ke)(ke)以(yi)(yi)長(chang)期工作(zuo)所(suo)能(neng)(neng)(neng)(neng)耐受的(de)(de)(de)(de)功(gong)率密度(du)確定(ding)的(de)(de)(de)(de)。因此，小焦(jiao)點(dian)(dian)乃至微焦(jiao)點(dian)(dian)的(de)(de)(de)(de)的(de)(de)(de)(de)射(she)(she)(she)線(xian)源(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)(de)使用(yong)功(gong)率或zui大(da)電壓都(dou)要比大(da)焦(jiao)點(dian)(dian)的(de)(de)(de)(de)射(she)(she)(she)線(xian)源(yuan)(yuan)低。電子(zi)輻(fu)射(she)(she)(she)發(fa)生(sheng)器的(de)(de)(de)(de)共(gong)同缺點(dian)(dian)是(shi)(shi)X 射(she)(she)(she)線(xian)能(neng)(neng)(neng)(neng)譜的(de)(de)(de)(de)多色性(xing)，這種連(lian)續能(neng)(neng)(neng)(neng)譜的(de)(de)(de)(de)X 射(she)(she)(she)線(xian)會(hui)引起(qi)衰(shuai)減過程中的(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)(neng)(neng)譜硬(ying)化，導致各種與硬(ying)化相關的(de)(de)(de)(de)偽像。 
     機(ji)械(xie)掃描系(xi)(xi)統實(shi)現(xian)(xian)CT掃描時(shi)試(shi)件的旋轉或(huo)平移，以及射線(xian)源——試(shi)件——探測(ce)器(qi)空間(jian)位置的調整，它(ta)包括機(ji)械(xie)實(shi)現(xian)(xian)部分及電(dian)器(qi)控制系(xi)(xi)統。 探測(ce)器(qi)系(xi)(xi)統用(yong)來測(ce)量穿過試(shi)件的射線(xian)信號，經(jing)放大(da)(da)和模數(shu)轉換后(hou)送進(jin)計算(suan)機(ji)進(jin)行圖象(xiang)重建。ICT機(ji)一(yi)般(ban)使(shi)用(yong)數(shu)百個(ge)到上(shang)千(qian)個(ge)探測(ce)器(qi)，排列成線(xian)狀。探測(ce)器(qi)數(shu)量越(yue)多，每次采樣的點數(shu)也就越(yue)多，有利于(yu)縮(suo)短掃描時(shi)間(jian)、提高圖象(xiang)分辨率。 計算(suan)機(ji)系(xi)(xi)統用(yong)于(yu)掃描過程控制、參數(shu)調整，完成圖象(xiang)重建、顯示及處理等(deng)。 屏(ping)蔽(bi)設(she)(she)施用(yong)于(yu)射線(xian)安全防護(hu)，一(yi)般(ban)小型(xing)(xing)設(she)(she)備自帶屏(ping)蔽(bi)設(she)(she)施，大(da)(da)型(xing)(xing)設(she)(she)備則需(xu)在現(xian)(xian)場安裝屏(ping)蔽(bi)設(she)(she)施。