三本精密帶你了解工業CT發展簡史·基本結構及原理
1895年,德國物理學家W.K.倫琴,發現了一種波長很短(0.01 ~ 100埃)、能量很大(10 ~100 keV)的電磁波,即如今所謂的X射線。由于X射線具有很高的穿透能力,能透過許多可見光不透明的物質,如巖石、木料等,最初被用于醫學成像診斷和結晶學研究。工業CT斷層掃描儀是一種以X射線作為發生信號和接受信號,通過將不可見的能量信號轉化為可供記錄的電信號,再借助高性能計算機的進行重構,從而獲得三維可視化信息的裝備,被廣泛應用于工業檢測、醫療診斷、科學研究等領域。由于醫學診斷方面的受體對象往往是人或者其他生命體,而工業檢測、科學研究領域則多以無生命的客觀物件為主,因此,各個領域對設備的要求不盡相同。
自X射線發現以來的100多年時間里,先后出現了許多著名的CT品牌。如:德國的蔡司(ZEISS)、菲尼克斯(Phoenix)、西門子(Siemens),美國的通用電氣(GE),荷蘭的飛利浦(Philips),瑞士的康姆艾德(COMET)、惟德(Werth),日本的島津(Shimadzu),以及中國的X射線裝備集中地遼寧省丹東市(丹東新力探傷機廠、華日力學電氣有限公司、奧龍射線儀器有限公司)等。如今西門子和飛利浦兩大品牌主要著眼于醫學診斷領域,其他產商則共同推動工業研究領域CT產品的更新和發展。
1、工業CT的基本組成
通常一臺商業化的CT設備的主要性能,往往取決于設備自身的三個硬件條件:源端(X射線發生器)、接收端(探測器)、機械組件(轉臺、導軌、基座等),如圖1所示。
2、X射線發生器
源端即X射線發生器,其能力的大小直接決定設備應用范圍。不同管電壓的X射線發生器,所具備穿透樣品深度的能力不同。以穿透等效鋼為例,通常管電壓為225kV的射線源可穿透厚度約為35-40mm的等效鋼厚度,300kV的射線源穿透等效鋼厚度可達到50-70mm,不同型號的射線管相對于不同類別樣品的穿透能力也不盡相同,詳見表1所示。