X 射線成像技術(shù) I 一文了解工業(yè) CT 與顯微 CT 的區(qū)別

引言

X 射線是一種高能電磁波，由威廉·康拉德·倫琴于 1895 年發(fā)現(xiàn)。X 射線具有波長(zhǎng)短、穿透性強(qiáng)、電離能力強(qiáng)、肉眼雖不可見但能被探測(cè)器記錄和成像等特點(diǎn)，最初被用于醫(yī)學(xué)影像學(xué)，幫助醫(yī)生診斷骨折、腫瘤和內(nèi)部器官異常。隨著科技進(jìn)步，X 射線成像技術(shù)不斷演進(jìn)，出現(xiàn)了工業(yè) CT、顯微 CT 等無(wú)損成像技術(shù)。

X 射線成像技術(shù)的不斷進(jìn)步和創(chuàng)新推動(dòng)著醫(yī)學(xué)和科學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展，為人類提供了更深層次的視角，讓我們能夠深入探索和理解物質(zhì)世界的奧秘。在本篇文章中，我們將探討應(yīng)用于工業(yè)和科學(xué)研究領(lǐng)域的工業(yè) CT 和顯微 CT 無(wú)損成像技術(shù)。

NEOSCAN 顯微 CT 設(shè)備示意圖

Part 01 : 成像技術(shù)原理介紹

工業(yè) CT 和顯微 CT 都是利用 X 射線進(jìn)行非破壞性檢測(cè)的技術(shù)，其基本原理類似于醫(yī)學(xué)上的 CT 掃描。它們都利用 X 射線束對(duì)檢測(cè)的目標(biāo)進(jìn)行掃描，這些穿過(guò)目標(biāo)的 X 射線會(huì)被探測(cè)器接收，并將其轉(zhuǎn)化為可見光信號(hào)，隨后通過(guò)光電轉(zhuǎn)換器變?yōu)殡娦盘?hào)。最終，這些電信號(hào)經(jīng)由數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，進(jìn)入計(jì)算機(jī)算法進(jìn)行處理，最終生成清晰的掃描圖像。

但在掃描方式上，醫(yī)用 CT 較為單一，通常是被檢測(cè)對(duì)象保持不變，射線源和探測(cè)器繞人體旋轉(zhuǎn)，如在進(jìn)行 CT 檢測(cè)時(shí)，患者平躺進(jìn)入 CT 設(shè)備，設(shè)備繞著人體進(jìn)行螺旋式掃描。但對(duì)于工業(yè) CT 和顯微 CT 而言，因檢測(cè)對(duì)象的多樣性需要將樣品自轉(zhuǎn)進(jìn)行個(gè)性化掃描，通常是樣品本身旋轉(zhuǎn)，X 射線源靜止，穩(wěn)定的 X 射線源減少了機(jī)械振動(dòng)，提高了圖像分辨率。

醫(yī)用 CT：射線源和探測(cè)器繞人體旋轉(zhuǎn)

顯微 CT 和工業(yè) CT:射線源和探測(cè)器不動(dòng)，樣品臺(tái)旋轉(zhuǎn)

Part 02 : 樣品尺寸和分辨率

相較而言，工業(yè) CT 檢測(cè)技術(shù)適用于較大的樣品和工業(yè)產(chǎn)品，允許檢測(cè)整個(gè)部件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和缺陷。它能夠處理大型零部件、機(jī)械構(gòu)件、車輛部件等工業(yè)產(chǎn)品，以確保產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)過(guò)程的穩(wěn)定性。

顯微 CT 無(wú)損成像技術(shù)即可適用于尺寸合適的工業(yè)產(chǎn)品，同時(shí)也非常適用于較小的樣品和微小結(jié)構(gòu)的觀察。它能夠觀察微生物、骨骼、納米級(jí)材料等微小尺度樣本，提供高分辨率的圖像。

NEOSCAN 顯微 CT 掃描鋁合金渦輪的案例

樣品尺寸的不同也直接影響了成像分辨率，如下圖所示，射線源到樣品中心的距離為 SOD，射線源到探測(cè)器的距離為 SDD，則放大比 M=SOD/SDD；此外探元尺寸為 d，則分辨率=d/M；由此可知，樣品尺寸影響 SOD，從影響分辨率，即樣品尺寸越小，分辨率越高。

相較于工業(yè) CT 相比，顯微 CT 的成像技術(shù)更加注重于高分辨率的成像。在顯微 CT 中，成像系統(tǒng)通常具有更高的放大率和更高的探測(cè)器分辨率，能夠捕捉到更微小的細(xì)節(jié)和結(jié)構(gòu)。關(guān)于顯微CT 探測(cè)器的區(qū)別，我們將在后期內(nèi)容中為大家分享。

下面是工業(yè) CT 和顯微 CT 的簡(jiǎn)要對(duì)比表：

綜上所述，考慮實(shí)際樣品尺寸及對(duì)分辨率的要求不同，在樣品尺寸大以及分辨率要求較低的情況下，工業(yè) CT 對(duì)于大型工業(yè)產(chǎn)品的整體觀察和質(zhì)量控制是足夠的。高分辨率是顯微 CT 的主要優(yōu)勢(shì)，能夠觀察并分析微小樣本的微觀結(jié)構(gòu)和特性，非常適用于較小的樣品無(wú)損分析，分辨率高、性價(jià)比高。

Part 03 : 產(chǎn)品應(yīng)用功能介紹

工業(yè) CT 和顯微 CT 雖然在尺寸和應(yīng)用領(lǐng)域上有所不同，但它們也有一些共同的應(yīng)用功能：

01. 三維成像

兩者都能夠以高分辨率、高準(zhǔn)確度地生成目標(biāo)物體的三維成像，展示其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和細(xì)節(jié)。

NEOSCAN 顯微 CT 掃描水泥的三維成像

02. 缺陷檢測(cè)與分析

工業(yè) CT 和顯微 CT 都可用于檢測(cè)和分析材料中的缺陷，如裂紋、氣孔等，有助于質(zhì)量控制和材料評(píng)估。

NEOSCAN 顯微 CT 掃描藥片，內(nèi)部裂縫清晰可見

03. 結(jié)構(gòu)分析

兩者均能深入分析目標(biāo)物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、組織或微觀細(xì)節(jié)，為材料和生物學(xué)研究提供重要信息。

NEOSCAN 顯微 CT 掃描甲蟲，清晰查看內(nèi)部結(jié)構(gòu)

04. 密度測(cè)量與定量分析

工業(yè) CT 和顯微 CT 都能對(duì)目標(biāo)物體的密度分布進(jìn)行定量分析，幫助評(píng)估材料組分和性能。

NEOSCAN 顯微 CT 掃描骨骼，查看骨密度情況

05. 產(chǎn)品質(zhì)量控制

兩者均可應(yīng)用于生產(chǎn)線上，快速檢測(cè)和驗(yàn)證產(chǎn)品的質(zhì)量，確保產(chǎn)品符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。

NEOSCAN 顯微 CT 掃描智能手表檢驗(yàn)產(chǎn)品質(zhì)量

這些共同的應(yīng)用功能使工業(yè) CT 和顯微 CT 在不同尺度和領(lǐng)域下都有著廣泛的應(yīng)用前景，為材料科學(xué)、生命科學(xué)以及工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域提供了關(guān)鍵的成像和分析工具。

Part 04 : 結(jié)語(yǔ)         

通過(guò)對(duì)工業(yè) CT 和顯微 CT 成像技術(shù)原理、樣品尺寸和分辨率以及應(yīng)用功能的綜合了解，我們發(fā)現(xiàn)工業(yè) CT 和顯微 CT通過(guò)其強(qiáng)大的成像技術(shù)，提供了對(duì)材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)和缺陷的深度洞察，而顯微 CT 的高分辨成像特性則擴(kuò)展了我們對(duì)微觀世界的認(rèn)識(shí)，讓我們得以探索微小樣本、納米級(jí)材料的內(nèi)在奧秘。