工業CT掃描部件的工業應用及發展現狀

工業CT現有X射線斷層掃描（XCT）、康普頓散射斷層掃描（CST）、穆斯堡爾效應斷層掃描（MCT）等。主要應用于工業在線過程的實時檢測和大型工業部件的探查。工業CT與傳統的X射線探傷和超聲波探傷相比，具有空間分辨率高、無損檢測、速度快等特點，因而在工業產品的檢測中具有其他方法無可取代的作用。在實時檢測方面，可用于在線檢測熱軋無縫鋼管中的氣孔、劃痕、裂縫、分層等各種缺陷，同時給出鋼管的壁厚、同心度、單位長度的重量等；亦可用于發電設備的實時檢測。在大型部件檢測方面，特別適用于火箭、核燃料元件、彈藥、飛機發動機等的無損檢測。

大型工業CT的主要技術指標大約為待測物體直徑1—2.5米，有效掃描高度2—8米，最大承重可達數十噸，空間分辨率為1線對/毫米，密度分辨率0.5%，裂紋分辨0.05毫米×15毫米，掃描時間每層3分鐘，圖像重建時間6秒，工作臺平移空位精度0.02毫米，工作臺旋轉空位精度10角秒。所用的輻射裝置可用X射線機、加速器，亦可用60Co、137Cs或192Ir的γ射線源。

目前，基于X射線的市售工業CT掃描系統有兩種基本類型：扇形束型和線形束型。扇形束CT掃描系統工作時，置于回轉工作臺上的工件繞其垂直軸旋轉，同時在垂直截面上進行X射線斷層掃描。此類系統具有很高的工件分析精度，但對被測工件的尺寸和密度有一定的限制（尺寸小于12立方英寸，密度小于8g/cc）。工業CT掃描系統的精度和掃描分辨率根據X射線路徑長度和工件密度而各不相同。

1、輻射源

射線源常用X射線機和直線加速器。X射線機的峰值能量范圍從數十到450keV，且射線能量和強度都是可調的;直線加速器的射線能量一般不可調，常用的峰值射線能量范圍在1一16MeV。其共同優點是切斷電源以后就不再產生射線，焦點尺寸可做到微米量級。

2、探測器

目前常用的探測器主要有高分辨CMOS半導體芯片、平板探測器和閃爍探測器三種類型。半導體芯片具有最小的像素尺寸和最大的探測單元數，像素尺寸可小到10μm左右。平板探測器通常用表面覆蓋數百微米的閃爍晶體(如CsI)的非晶態硅或非晶態硒做成，像素尺寸約127μm，其圖像質量接近于膠片照相。閃爍探測器的優點是探測效率高，尤其在高能條件下，它可以達到16—20bit的動態范圍，且讀出速度在微秒量級。其主要缺點是像素尺寸較大，其相鄰間隔(節距)一般≥0.1mm。

工業CT掃描能在首件試制后的幾天內，完成零件與其CAD模型的快速對比分析。通過在首件試制后掌握零件與CAD對比分析結果，就能大大降低修改模具、試驗性加工和后續試制的成本。