三本精密带你了解工业CT发展简史·基本结构及原理
1895年,德国物理学家W.K.伦琴,发现了一种波长很短(0.01 ~ 100埃)、能量很大(10 ~100 keV)的电磁波,即如今所谓的X射线。由于X射线具有很高的穿透能力,能透过许多可见光不透明的物质,如岩石、木料等,最初被用于医学成像诊断和结晶学研究。工业CT断层扫描仪是一种以X射线作为发生信号和接受信号,通过将不可见的能量信号转化为可供记录的电信号,再借助高性能计算机的进行重构,从而获得三维可视化信息的装备,被广泛应用于工业检测、医疗诊断、科学研究等领域。由于医学诊断方面的受体对象往往是人或者其他生命体,而工业检测、科学研究领域则多以无生命的客观物件为主,因此,各个领域对设备的要求不尽相同。
自X射线发现以来的100多年时间里,先后出现了许多著名的CT品牌。如:德国的蔡司(ZEISS)、菲尼克斯(Phoenix)、西门子(Siemens),美国的通用电气(GE),荷兰的飞利浦(Philips),瑞士的康姆艾德(COMET)、惟德(Werth),日本的岛津(Shimadzu),以及中国的X射线装备集中地辽宁省丹东市(丹东新力探伤机厂、华日力学电气有限公司、奥龙射线仪器有限公司)等。如今西门子和飞利浦两大品牌主要着眼于医学诊断领域,其他产商则共同推动工业研究领域CT产品的更新和发展。
1、工业CT的基本组成
通常一台商业化的CT设备的主要性能,往往取决于设备自身的三个硬件条件:源端(X射线发生器)、接收端(探测器)、机械组件(转台、导轨、基座等),如图1所示。
2、X射线发生器
源端即X射线发生器,其能力的大小直接决定设备应用范围。不同管电压的X射线发生器,所具备穿透样品深度的能力不同。以穿透等效钢为例,通常管电压为225kV的射线源可穿透厚度约为35-40mm的等效钢厚度,300kV的射线源穿透等效钢厚度可达到50-70mm,不同型号的射线管相对于不同类别样品的穿透能力也不尽相同,详见表1所示。