GBT 41123.1-2021 無(wú)損檢測(cè) 工業(yè)射線計(jì)算機(jī)層析成像檢測(cè) 第1部分：原理、設(shè)備和樣品

computedtomography—Part2:Principles,equipmentandsamples,IDT)國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì) I Ⅱ 1 1 1 46CT系統(tǒng)的穩(wěn)定性 6 7 7附錄A(資料性)CT系統(tǒng)組成部件 9 I本文件是GB/T41123《無(wú)損檢測(cè)工業(yè)射線計(jì)算機(jī)層析成像檢測(cè)》的第1部分。GB/T41123本文件等同采用ISO15708-2:2017《無(wú)損檢測(cè)射線計(jì)算機(jī)層析成像檢測(cè)第2部Ⅱ損檢測(cè)術(shù)語(yǔ)第12部分：工業(yè)射線計(jì)算機(jī)層析成像檢測(cè)》,納入我國(guó)無(wú)損檢測(cè)術(shù)語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)體系。無(wú)損檢測(cè)工業(yè)射線計(jì)算機(jī)層析成像檢測(cè)第3部分：驗(yàn)證。1能參數(shù)與CT系統(tǒng)規(guī)格的關(guān)系。本文件適用于計(jì)算機(jī)軸向?qū)游龀上?，不適用于其他類型的層析成像，如平移層析成像和斷層合成下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文GB/T41123.2—2021無(wú)損檢測(cè)工業(yè)射線計(jì)算機(jī)層析成像檢測(cè)第2部分：操作和解釋GB/T41123.3—2021無(wú)損檢測(cè)工業(yè)射線計(jì)算機(jī)層析成像檢測(cè)第3部分：驗(yàn)證(ISO15708-4:ISO9712無(wú)損檢測(cè)無(wú)損檢測(cè)人員資格鑒定與認(rèn)證(Non-destructivetesting—QualificationandcertificationofNDTpersonnel)ISO15708-1:2017無(wú)損檢測(cè)射線計(jì)算機(jī)層析成像檢測(cè)第1部分：術(shù)語(yǔ)(Non-destructivetes-ting—Radiationmethodsforcomputedtomography—PISO和IEC維護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)化工作中使用的術(shù)語(yǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)網(wǎng)址如下：23所有圖像采集系統(tǒng)都存在固有的偽像，因此CT掃描首先采集偏移量和增益參考圖像進(jìn)行圖像一致性和旋轉(zhuǎn)中心校正。后續(xù)采集到的CT圖像數(shù)據(jù)可使用之前采集的參考圖像完成相應(yīng)的校正。某些空間分辨率通常由系統(tǒng)能區(qū)分的兩個(gè)細(xì)節(jié)特征的最小間距來(lái)感興趣區(qū)域CT(局部層析成像)能改善較大物體在特定區(qū)域的空間分辨率，但由于數(shù)據(jù)不完備導(dǎo)用于CT的射線成像總是受噪聲影響。射線成像的噪聲主要有兩個(gè)來(lái)源：(1)固有的光子統(tǒng)計(jì)噪或體素大小來(lái)提高信噪比。但是，其中一些措施將導(dǎo)致空間分辨率降低。不同的CT系統(tǒng)，其重建結(jié)果可為一組CT切片圖像或三維此步驟包括所有用于從重建的CT圖像中提取所需的信息的操作和數(shù)可視化能對(duì)二維(切片視圖)或三維(體積)進(jìn)行處理。二維可視化允許用戶沿著指定的軸(通常它對(duì)于三維成像，根據(jù)不同算法的光照模型生成相應(yīng)體顯示或表面顯示。盡管執(zhí)行不同的數(shù)字濾波操作能突出顯示感興趣區(qū)域的特征。所有濾波操作具在增強(qiáng)數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)屬性時(shí)劣化其他屬性，如突出顯示邊緣影響對(duì)物體內(nèi)部用于三維可視化的計(jì)算機(jī)宜能處理內(nèi)存中的全部感興趣區(qū)域的數(shù)據(jù)。相45真表明，調(diào)節(jié)電壓設(shè)置透射率為35%或40%時(shí)，信噪比僅比峰值下降20%。對(duì)于給定的樣品尺寸，保證固定信噪比所需的X射線曝光量與分辨率(給定探測(cè)器)的四次方成正比。例如，使分辨率光量增加16倍，分辨率增加10倍則曝光量增加10000倍。因此，比較兩個(gè)系統(tǒng)的圖像質(zhì)量時(shí)，嚴(yán)格使——密封式射線管恒壓X射線裝置；除考慮成本外，選擇合適的X射線源取決于被檢測(cè)樣品的參數(shù)(尺寸、組成成分和材料密度)以及檢測(cè)焦點(diǎn)尺寸和特征識(shí)別能力(有時(shí)系統(tǒng)制造商使用該名稱)與CT系統(tǒng)的空間分辨率不相同。特征識(shí)詳細(xì)內(nèi)容見(jiàn)附錄A。輻射探測(cè)器用于測(cè)量不同路徑下穿過(guò)物體的X射線。探測(cè)器的作用是把接收到的X射線信號(hào)轉(zhuǎn)換成常規(guī)電子技術(shù)能處理的電信號(hào)。每個(gè)投影的射線束數(shù)量應(yīng)與CT圖像矩陣一側(cè)的像元數(shù)量相當(dāng)。a)氣體電離探測(cè)器；b)閃爍體探測(cè)器；c)半導(dǎo)體探測(cè)器。詳細(xì)內(nèi)容見(jiàn)附錄A。測(cè)器運(yùn)動(dòng)或者射線源和探測(cè)器相對(duì)于被測(cè)物體運(yùn)動(dòng)本質(zhì)是一樣的。實(shí)際應(yīng)用詳細(xì)內(nèi)容見(jiàn)附錄A。67譜是在美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所的XCOM數(shù)據(jù)庫(kù)中獲得的。電壓在225kV及以下使用碘化銫810%透射率材料厚度閃爍屏濾波片0.25mm銅0.5mm銅鋁鐵249鈦5鉛25鎢鎳376水9(資料性)A.1.1開(kāi)放式射線管X射線裝置通常，開(kāi)放式射線管X射線源具有高分辨率和相對(duì)較低的能量，適用于不致密的小樣品的高分辨率成像。開(kāi)放式射線管X射線源的能量范圍通常在0kV～225kV和0mA～3mA(電壓不連續(xù))范圍X射線。GB/T41123.1—2021/ISO15708-2:2017A.1.2密封式射線管X射線裝置密封式射線管的工作方式與開(kāi)放式射線管基本相同，其真空室顧名思義密封式射線管通常用于成像尺寸或密度較大的樣品。在這些樣品中，穿透比最高分辨率更重要。通常情況下，密封式射線管的能量范圍為0kV～450kV和0mA～60mA(電壓不連續(xù)),更高能量的A.1.3直線加速器直線加速器雖然沒(méi)有像開(kāi)放式射線管和密封式射線管X射線源那樣普遍使用，但它通常商業(yè)直線加速器能量在1MeV～16MeV之間，標(biāo)稱焦點(diǎn)尺寸小于2mm。能量調(diào)整不像傳統(tǒng)的X射線裝置那樣是增量式的，而是具有幾個(gè)預(yù)先設(shè)定的能量值(例如3MeV和6MeV),同時(shí)它為了產(chǎn)生高能量X射線束，直線加速器使用射頻波導(dǎo)而不是電位差來(lái)加速電子槍發(fā)射的電子(鎢開(kāi)放式射線管和密封式射線管X射線源的靶主要為透射式和反射式兩種類型。通過(guò)透射靶，電子束聚焦在與管的輸出窗口緊密耦合或結(jié)合的薄靶材料上A.1.4.3反射靶盡管反射靶的焦點(diǎn)大于透射靶并且焦點(diǎn)和樣品之間的距離更大(幾何放大倍數(shù)更小),但是X射線由于X射線束只需經(jīng)過(guò)輸出窗口，而不必經(jīng)過(guò)靶材料，因此反射除了反射靶和透射靶外，開(kāi)放式射線管還有其他可互換的靶設(shè)計(jì)，其中一些是CT用戶所感興趣幾乎所有的工業(yè)密封式射線管和開(kāi)放式射線管X射線裝置都使用鎢作為標(biāo)準(zhǔn)靶材。密封式射線所有的X射線裝置都具有來(lái)自目標(biāo)材料和輸出窗口的固有濾波，但是通過(guò)外部添加已知厚度的金A.2探測(cè)器電離的電子通過(guò)施加電勢(shì)差向陽(yáng)極加速運(yùn)動(dòng)，在這個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生與入射信號(hào)成比例的電荷。CT系統(tǒng)對(duì)電荷進(jìn)行放大。電離探測(cè)器堅(jiān)固耐用，且適用于不同的實(shí)現(xiàn)方法。單個(gè)探測(cè)器某些材料被X射線照射時(shí)產(chǎn)生可見(jiàn)光。選擇熒光與入射射線強(qiáng)度成比例的閃爍體材料，與光電信號(hào)轉(zhuǎn)換的裝置耦合到一起能設(shè)計(jì)成適用于CT的探測(cè)器。光電轉(zhuǎn)換能通過(guò)多種方式完成，包有效探測(cè)面積達(dá)到400mm×400mm,具有很廣泛的應(yīng)用。與其他探測(cè)器一樣，它們?cè)趯游龀上裰幸捕S(平板)探測(cè)器使用半導(dǎo)體(如硒或碲化鎘)直接把入射射A.3機(jī)械系統(tǒng)維體積。在大多數(shù)情況下，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)圍繞垂直主X射線束的軸旋轉(zhuǎn)。還有一些針對(duì)特樣品放置在轉(zhuǎn)臺(tái)上旋轉(zhuǎn)或者X射線源和探測(cè)器圍繞樣品旋轉(zhuǎn)，按一定的規(guī)律獲得投影。根據(jù)CT新排列。這種隨機(jī)運(yùn)動(dòng)用于減少由X射線探測(cè)器中的常規(guī)缺陷引起的偽像。另一種用于減少偽像的機(jī)械方法是執(zhí)行“連續(xù)旋轉(zhuǎn)一個(gè)采集周期”,此處旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)不是逐步增加的，大多數(shù)工業(yè)CT系統(tǒng)具有水平X射線軸，但是也有使用垂直X射線軸的機(jī)器。這些CT系統(tǒng)要么轉(zhuǎn)，要么在垂直安裝的旋轉(zhuǎn)臺(tái)上設(shè)置樣品夾持裝置固定樣品。具有垂直安裝旋轉(zhuǎn)臺(tái)的CT系統(tǒng)往往把在使用線陣列X射線探測(cè)器的CT系統(tǒng)中，應(yīng)增加樣品在旋轉(zhuǎn)軸高度位置上的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軸。當(dāng)生A.4.1采集系統(tǒng)CT系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集由系統(tǒng)的主控單元控制。通常采用計(jì)算機(jī)作為主控單元，同時(shí)集成了系統(tǒng)制預(yù)編程的CT掃描序列(用于重復(fù)檢查相同的組件),或者啟動(dòng)自動(dòng)序列以查找理想的參數(shù)，然后開(kāi)始A.4.2重建系統(tǒng)重建軟件能安裝在采集系統(tǒng)計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ弥亟ㄓ?jì)算機(jī)(或集群/計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò))上。CT投影重建為A.4.3可視化系統(tǒng)大多CT系統(tǒng)制造商在其重建軟件中包含了簡(jiǎn)單的切片查看功能，但很少包含用于顯示和分析三[1]PoludniowskiG.G.,&EvansP.M.Calculationofx-rayspectraemergingfromPartI.electronpenetrationcharacteristicsinx-raytarg[2]PoludniowskiG.G.Calculationofx-rayspectraemergingfromaproduction