X 射線(xiàn)成像技術(shù) I 一文了解工業(yè) CT 與顯微 CT 的區別

引言

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

X 射線(xiàn)成像技術(shù)的不斷進(jìn)步和創(chuàng )新推動(dòng)著(zhù)醫學(xué)和科學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展，為人類(lèi)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(xiàn)進(jìn)行非破壞性檢測的技術(shù)，其基本原理類(lèi)似于醫學(xué)上的 CT 掃描。它們都利用 X 射線(xiàn)束對檢測的目標進(jìn)行掃描，這些穿過(guò)目標的 X 射線(xiàn)會(huì )被探測器接收，并將其轉化為可見(jiàn)光信號，隨后通過(guò)光電轉換器變?yōu)殡娦盘?。最終，這些電信號經(jīng)由數字轉換器轉換為數字信號，進(jìn)入計算機算法進(jìn)行處理，最終生成清晰的掃描圖像。

但在掃描方式上，醫用 CT 較為單一，通常是被檢測對象保持不變，射線(xiàn)源和探測器繞人體旋轉，如在進(jìn)行 CT 檢測時(shí)，患者平躺進(jìn)入 CT 設備，設備繞著(zhù)人體進(jìn)行螺旋式掃描。但對于工業(yè) CT 和顯微 CT 而言，因檢測對象的多樣性需要將樣品自轉進(jìn)行個(gè)性化掃描，通常是樣品本身旋轉，X 射線(xiàn)源靜止，穩定的 X 射線(xiàn)源減少了機械振動(dòng)，提高了圖像分辨率。

醫用 CT：射線(xiàn)源和探測器繞人體旋轉

顯微 CT 和工業(yè) CT:射線(xiàn)源和探測器不動(dòng)，樣品臺旋轉

Part 02 : 樣品尺寸和分辨率

相較而言，工業(yè) CT 檢測技術(shù)適用于較大的樣品和工業(yè)產(chǎn)品，允許檢測整個(gè)部件的內部結構和缺陷。它能夠處理大型零部件、機械構件、車(chē)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構的觀(guān)察。它能夠觀(guān)察微生物、骨骼、納米級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(xiàn)源到樣品中心的距離為 SOD，射線(xiàn)源到探測器的距離為 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，成像系統通常具有更高的放大率和更高的探測器分辨率，能夠捕捉到更微小的細節和結構。關(guān)于顯微CT 探測器的區別，我們將在后期內容中為大家分享。

下面是工業(yè) CT 和顯微 CT 的簡(jiǎn)要對比表：

綜上所述，考慮實(shí)際樣品尺寸及對分辨率的要求不同，在樣品尺寸大以及分辨率要求較低的情況下，工業(yè) CT 對于大型工業(yè)產(chǎn)品的整體觀(guān)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，能夠觀(guān)察并分析微小樣本的微觀(guān)結構和特性，非常適用于較小的樣品無(wú)損分析，分辨率高、性?xún)r(jià)比高。

Part 03 : 產(chǎn)品應用功能介紹

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

01. 三維成像

兩者都能夠以高分辨率、高準確度地生成目標物體的三維成像，展示其內部結構和細節。

NEOSCAN 顯微 CT 掃描水泥的三維成像

02. 缺陷檢測與分析

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

NEOSCAN 顯微 CT 掃描藥片，內部裂縫清晰可見(jiàn)

03. 結構分析

兩者均能深入分析目標物體的內部結構、組織或微觀(guān)細節，為材料和生物學(xué)研究提供重要信息。

NEOSCAN 顯微 CT 掃描甲蟲(chóng)，清晰查看內部結構

04. 密度測量與定量分析

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

NEOSCAN 顯微 CT 掃描骨骼，查看骨密度情況

05. 產(chǎn)品質(zhì)量控制

兩者均可應用于生產(chǎn)線(xiàn)上，快速檢測和驗證產(chǎn)品的質(zhì)量，確保產(chǎn)品符合規定標準。

NEOSCAN 顯微 CT 掃描智能手表檢驗產(chǎn)品質(zhì)量

這些共同的應用功能使工業(yè) CT 和顯微 CT 在不同尺度和領(lǐng)域下都有著(zhù)廣泛的應用前景，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 : 結語(yǔ)         

通過(guò)對工業(yè) CT 和顯微 CT 成像技術(shù)原理、樣品尺寸和分辨率以及應用功能的綜合了解，我們發(fā)現工業(yè) CT 和顯微 CT通過(guò)其強大的成像技術(shù)，提供了對材料內部結構和缺陷的深度洞察，而顯微 CT 的高分辨成像特性則擴展了我們對微觀(guān)世界的認識，讓我們得以探索微小樣本、納米級材料的內在奧秘。