工业CT-计算机断层扫描-基础原理及应用领域

X射线计算机断层扫描（CT）是一种强大的无损检测技术，利用X射线获取二维和三维图像。X射线CT通过从多个不同方向用X射线照射物体，并使用计算机对图像进行分析。其主要特点是能够重建三维图像。

利用X射线CT，X射线检测系统可以提供部件内部结构的图像。通过从一个方向进行X射线照射，X射线检测系统可以生成物体的二维影像。X射线检测和X射线CT扫描系统之间有很大的差异：X射线检测提供的是沿X射线照射方向的物体视觉图像，而X射线CT扫描系统提供的是照射区域的横截面图像。X射线检测系统生成的是X射线直视图像，而X射线CT扫描则不同。断层图像数据经过切片处理后，可以生成逼真的三维模型。CT重建可以通过CT图像处理方法在计算机系统上完成。

X射线CT使用X射线作为成像光源。X射线也被称为“电离辐射”，由于其波长非常短、能量非常大，X射线可以穿透物体中的原子。

当X射线穿透物体时，它们与围绕原子旋转的电子和其他粒子发生碰撞，随后被衰减。对于金属等高密度材料，衰减率较高。相反，空气和纸张等低密度材料的衰减率较低。

在产品检测中，X射线衰减可以用于虚拟评估产品内部的状况，这些是从外部无法看到的。此外，对于相同的材料，X射线穿透方向上越厚，衰减率越高；越薄，衰减率越低。这一特性决定了计算机断层扫描的图像质量。

通过利用X射线的穿透能力，CT技术可以生成物体的横截面图像，类似于阴影图像或水印图像，用于详细分析。X射线直视图像没有高度（厚度）方向的信息，而X射线CT获取的数据可以从任何方向查看，并可以在任意位置生成横截面。

有关X射线CT结构的说明如下：

X射线从X射线源发射，穿透放置在载物台上的物体，并被X射线探测器捕获。随着物体旋转，X射线探测器获得的透射X射线图像也随之变化。

横截面上的一个细长部件在一个方向上显示较小，但在另一个角度上显示较大。这使得CT可以进行重建并输出CT图像数据。为了正确重建和分析图像，需要配备合适重建算法的软件。

为了生成X射线，首先需要通过灯丝通电使其加热。灯丝生成热电子，这些电子通过高压加速并与阳极的靶材碰撞。

直接探测器基于非晶硒（a-Se）平板。高压偏压应用于硒膜，当X射线穿透并撞击硒膜时，电流开始流动。然后，电流会触发薄膜晶体管（TFT），将信号转换为图像。

工业CT扫描解决方案还有其他研究和开发的应用：例如，对高功能材料如微设备、微结构、玻璃纤维增强塑料（GFRP）、复合材料、聚合物材料以及多孔金属进行状态监测。

工业CT扫描技术的另一大亮点是它在非工业领域的应用——考古学。通过工业CT扫描技术进行无损检测，可以在不破坏物品的前提下，检查从考古遗址中挖掘出的物品的内部结构。工业CT应用中的微CT和3D微焦点X射线显微镜可以用于生成高分辨率图像。这些设备提供了类似标准工业和医疗CT扫描系统的3DX射线成像。

此外，工业X射线CT系统的超高分辨率还使其能够详细可视化多孔陶瓷的孔隙结构。