影響蔡司工業(yè)CT測量精度的因素分析
影響蔡司工業(yè)CT測量精度因素眾多,可以歸結(jié)為:系統(tǒng)硬件相關(guān)(射線源、運動系統(tǒng)、探測器)、軟件和數(shù)據(jù)處理相關(guān)(數(shù)據(jù)重建、闞值分刻、輪魔提取、數(shù)據(jù)校準(zhǔn))、被測物體(幾何結(jié)構(gòu)、材料)、實驗環(huán)境溫度條件以及操作者。
2.1射線源
與射線源相關(guān)的影響因素一方面來自于設(shè)備本身,像靶材、射線能譜、穩(wěn)定性等,另一方面來自于設(shè)備操作者。射線源關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)包括電壓、電流及焦點尺寸。
通常操作者憑借自身經(jīng)驗在一定范圍之內(nèi)選擇實驗采用的電壓、電流條件,這就導(dǎo)致測量結(jié)果的主觀性以及測量并非在最佳條件下進(jìn)行。一般來說,電壓越高,射線穿透能力越強(qiáng);電流越高,射線強(qiáng)度越大,電流加倍僅對射線強(qiáng)度產(chǎn)生影響,電壓加倍同時影響射線能量與射線強(qiáng)度。
與射線源相關(guān)另一個重要影響因素是射線源焦點尺寸,根據(jù)射線源焦點尺寸可將射線源分為納焦點(S1pm)、微焦點(1~200pm)、常規(guī)焦點(2200pm)射線源。焦點尺寸越小,成像圖像邊緣越銳利,射線源焦點尺寸變大會由于半影效應(yīng)導(dǎo)致成像圖像模糊。相同倍數(shù)下,焦點尺寸越小,成像效果越銳利,但是小焦點帶來的局部熱量集中會導(dǎo)致靶材過熱甚至被擊穿,這就限制了微焦點射線源能量在較低范圍,目前的微焦點X光機(jī)的射線能量一般低于225kv。
射線源、樣品、探測器之間的位置關(guān)系對工業(yè)CT測量精度有重大影響。樣品位置越靠近射線源意味著放大倍數(shù)越大,相應(yīng)的在探測器上更多的像素被使用,從理論上會提高空間分辨率。但是與此同時半影效應(yīng)帶來成像圖像邊緣模糊抵消了這一效果。在錐束工業(yè)CT重建對射線源、樣品與探測器之間水平偏移極其敏感,水平偏移可以通過“細(xì)琴弦方法”加以校正”。

2.2軟件與數(shù)據(jù)處理相關(guān)因素
對工業(yè)CT數(shù)據(jù)圖像處理包括兩個主要過程:
(1)采集投影圖像,從二維投影數(shù)據(jù)重建生成三維體素模型:
(2)對三維模型經(jīng)過邊緣檢測、閾值化分割完成后續(xù)測量過程。
目前蔡司工業(yè)CT數(shù)據(jù)的重建目前多采用經(jīng)典FDK方法進(jìn)行,對于圖像邊緣檢測、結(jié)構(gòu)分制多來用基于闕值的方法進(jìn)行。其中最主要的影響因素來自于射線硬化及射線散射帶來的。這些偽影如果不經(jīng)過適當(dāng)?shù)男U?,會?dǎo)致測量數(shù)據(jù)的可靠性降低。
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