工业CT扫描部件的工业应用及发展现状

工业CT现有X射线断层扫描（XCT）、康普顿散射断层扫描（CST）、穆斯堡尔效应断层扫描（MCT）等。主要应用于工业在线过程的实时检测和大型工业部件的探查。工业CT与传统的X射线探伤和超声波探伤相比，具有空间分辨率高、无损检测、速度快等特点，因而在工业产品的检测中具有其他方法无可取代的作用。在实时检测方面，可用于在线检测热轧无缝钢管中的气孔、划痕、裂缝、分层等各种缺陷，同时给出钢管的壁厚、同心度、单位长度的重量等；亦可用于发电设备的实时检测。在大型部件检测方面，特别适用于火箭、核燃料元件、弹药、飞机发动机等的无损检测。

大型工业CT的主要技术指标大约为待测物体直径1—2.5米，有效扫描高度2—8米，最大承重可达数十吨，空间分辨率为1线对/毫米，密度分辨率0.5%，裂纹分辨0.05毫米×15毫米，扫描时间每层3分钟，图像重建时间6秒，工作台平移空位精度0.02毫米，工作台旋转空位精度10角秒。所用的辐射装置可用X射线机、加速器，亦可用60Co、137Cs或192Ir的γ射线源。

目前，基于X射线的市售工业CT扫描系统有两种基本类型：扇形束型和线形束型。扇形束CT扫描系统工作时，置于回转工作台上的工件绕其垂直轴旋转，同时在垂直截面上进行X射线断层扫描。此类系统具有很高的工件分析精度，但对被测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）。工业CT扫描系统的精度和扫描分辨率根据X射线路径长度和工件密度而各不相同。

1、辐射源

射线源常用X射线机和直线加速器。X射线机的峰值能量范围从数十到450keV，且射线能量和强度都是可调的;直线加速器的射线能量一般不可调，常用的峰值射线能量范围在1一16MeV。其共同优点是切断电源以后就不再产生射线，焦点尺寸可做到微米量级。

2、探测器

目前常用的探测器主要有高分辨CMOS半导体芯片、平板探测器和闪烁探测器三种类型。半导体芯片具有最小的像素尺寸和最大的探测单元数，像素尺寸可小到10μm左右。平板探测器通常用表面覆盖数百微米的闪烁晶体(如CsI)的非晶态硅或非晶态硒做成，像素尺寸约127μm，其图像质量接近于胶片照相。闪烁探测器的优点是探测效率高，尤其在高能条件下，它可以达到16—20bit的动态范围，且读出速度在微秒量级。其主要缺点是像素尺寸较大，其相邻间隔(节距)一般≥0.1mm。

工业CT扫描能在首件试制后的几天内，完成零件与其CAD模型的快速对比分析。通过在首件试制后掌握零件与CAD对比分析结果，就能大大降低修改模具、试验性加工和后续试制的成本。