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X 射线无损成像技术: 一文了解显微CT与工业CT的区别

 更新时间:2024-04-25 点击量:202

X 射线成像技术 I 一文了解工业 CT 与显微 CT 的区别

引言

 

X 射线是一种高能电磁波,由威廉·康拉德·伦琴于 1895 年发现。X 射线具有波长短、穿透性强、电离能力强、肉眼虽不可见但能被探测器记录和成像等特点,最初被用于医学影像学,帮助医生诊断骨折、肿瘤和内部器官异常。随着科技进步,X 射线成像技术不断演进,出现了工业 CT、显微 CT 等无损成像技术。

 

X 射线成像技术的不断进步和创新推动着医学和科学领域的发展,为人类提供了更深层次的视角,让我们能够深入探索和理解物质世界的奥秘。在本篇文章中,我们将探讨应用于工业和科学研究领域的工业 CT 和显微 CT 无损成像技术。

 

NEOSCAN台式显微CT

NEOSCAN 显微 CT 设备示意图

 

 

Part 01 : 成像技术原理介绍

 

工业 CT 和显微 CT 都是利用 X 射线进行非破坏性检测的技术,其基本原理类似于医学上的 CT 扫描。它们都利用 X 射线束对检测的目标进行扫描,这些穿过目标的 X 射线会被探测器接收,并将其转化为可见光信号,随后通过光电转换器变为电信号。最终,这些电信号经由数字转换器转换为数字信号,进入计算机算法进行处理,最终生成清晰的扫描图像。

显微CT工作原理

 

但在扫描方式上,医用 CT 较为单一,通常是被检测对象保持不变,射线源和探测器绕人体旋转,如在进行 CT 检测时,患者平躺进入 CT 设备,设备绕着人体进行螺旋式扫描。但对于工业 CT 和显微 CT 而言,因检测对象的多样性需要将样品自转进行个性化扫描,通常是样品本身旋转,X 射线源静止,稳定的 X 射线源减少了机械振动,提高了图像分辨率。

 

医用 CT:射线源和探测器绕人体旋转

 

显微 CT 和工业 CT:射线源和探测器不动,样品台旋转

 

 

 

Part 02 : 样品尺寸和分辨率

 

相较而言,工业 CT 检测技术适用于较大的样品和工业产品,允许检测整个部件的内部结构和缺陷。它能够处理大型零部件、机械构件、车辆部件等工业产品,以确保产品质量和生产过程的稳定性。

显微 CT 无损成像技术即可适用于尺寸合适的工业产品,同时也非常适用于较小的样品和微小结构的观察。它能够观察微生物、骨骼、纳米级材料等微小尺度样本,提供高分辨率的图像。

 

NEOSCAN 显微 CT 扫描铝合金涡轮的案例

 

样品尺寸的不同也直接影响了成像分辨率,如下图所示,射线源到样品中心的距离为 SOD,射线源到探测器的距离为 SDD,则放大比 M=SOD/SDD;此外探元尺寸为 d,则分辨率=d/M;由此可知,样品尺寸影响 SOD,从影响分辨率,即样品尺寸越小,分辨率越高。

相较于工业 CT 相比,显微 CT 的成像技术更加注重于高分辨率的成像。在显微 CT 中,成像系统通常具有更高的放大率和更高的探测器分辨率,能够捕捉到更微小的细节和结构。关于显微CT 探测器的区别,我们将在后期内容中为大家分享。

 

下面是工业 CT 和显微 CT 的简要对比表:

 

 

综上所述,考虑实际样品尺寸及对分辨率的要求不同,在样品尺寸大以及分辨率要求较低的情况下,工业 CT 对于大型工业产品的整体观察和质量控制是足够的。高分辨率是显微 CT 的主要优势,能够观察并分析微小样本的微观结构和特性,非常适用于较小的样品无损分析,分辨率高、性价比高。

 

 

 

Part 03 : 产品应用功能介绍

 

 

工业 CT 和显微 CT 虽然在尺寸和应用领域上有所不同,但它们也有一些共同的应用功能:

 

01. 三维成像

 

两者都能够以高分辨率、高准确度地生成目标物体的三维成像,展示其内部结构和细节。


 

NEOSCAN 显微 CT 扫描水泥的三维成像


 

02. 缺陷检测与分析

 

工业 CT 和显微 CT 都可用于检测和分析材料中的缺陷,如裂纹、气孔等,有助于质量控制和材料评估。

 

NEOSCAN 显微 CT 扫描药片,内部裂缝清晰可见

 

03. 结构分析

 

两者均能深入分析目标物体的内部结构、组织或微观细节,为材料和生物学研究提供重要信息。

 

NEOSCAN 显微 CT 扫描甲虫,清晰查看内部结构

 

04. 密度测量与定量分析

 

工业 CT 和显微 CT 都能对目标物体的密度分布进行定量分析,帮助评估材料组分和性能。

 

NEOSCAN 显微 CT 扫描骨骼,查看骨密度情况

 

05. 产品质量控制

 

两者均可应用于生产线上,快速检测和验证产品的质量,确保产品符合规定标准。


 

NEOSCAN 显微 CT 扫描智能手表检验产品质量

 

这些共同的应用功能使工业 CT 和显微 CT 在不同尺度和领域下都有着广泛的应用前景,为材料科学、生命科学以及工业生产等领域提供了关键的成像和分析工具。


Part 04 : 结语         

 

通过对工业 CT 和显微 CT 成像技术原理、样品尺寸和分辨率以及应用功能的综合了解,我们发现工业 CT 和显微 CT通过其强大的成像技术,提供了对材料内部结构和缺陷的深度洞察,而显微 CT 的高分辨成像特性则扩展了我们对微观世界的认识,让我们得以探索微小样本、纳米级材料的内在奥秘。

 





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