工业CT技术参数对性能指标的影响——-兼谈如何选择工业CT产品

　　从1988年清华大学研制成国内第一个γ射线工业CT试验装置^[1]和1990年清华大学与北京航空材料研究所合作研制成国内第一台X射线工业CT试验系统^[2,3]的20多年来,我国工业CT的研制和应用取得了明显的进步。从微焦点X射线源的高分辨CT系统^[4]到加速器射线源的大型工业CT系统^[5],从线探测器阵列的高性能工业CT系统到采用面探测器进行三维直接重建的工业CT系统^[6];其制造商大约已发展到十家,基本可以满足国内检测需求。而引进的国外工业CT产品的应用^[7],对国内CT研发也起到了很好的借鉴和促进作用。

　　另一方面,由于其本身的复杂性,不少工业CT系统,包括部分进口设备在实际应用中没有达到预想的结果,造成了一些损失。产生这些情况的很重要的一个共同原因是对于工业CT的了解还比较肤浅,因此,笔者试图对其中若干问题做一些讨论,以引起对这些问题的关注。

　　1　工业CT的基本特点

　　1.1　工业CT概述

　　CT即计算机断层成像技术,是Computed Tomo-graphy的缩写。而tomography一词源于希腊字to-mos,意思是“一种能对单个平面照相,同时去除其它平面结构影响的X射线照相技术”。用传统人体透视方法,三维的人体沿X射线的方向被压缩成了两维的图像,体内所有骨骼结构和组织都重叠在一起,使得感兴趣对象的清晰程度大为下降。这样尽管它有极好的空间分辨率(分辨紧邻的高反差物体的能力),可是最后只有很差的低反差分辨率(从背景上区分低反差物体的能力)。因此导致了传统断层成像技术的出现^[8]。

　　传统断层成像的基本原理如图1所示。先考虑人体内两个孤立的点A和B,A点在焦平面上,而B点在焦平面以外。A和B点投射到X胶片上的阴影对应地标注为A1和B1(图1a)。这时胶片上生成的图像和传统照相完全没有区别,然后使X射线源和X胶片同步地沿相反方向运动到第二个位置(图1b),要确保固定点A生成的阴影A2与A点在第一位置生成的阴影A1重合。这一点很容易通过设置X射线源和胶片移动的距离,使它们正比于对A点相应的距离来实现(图1b)。然而固定点B在第二位置生成的阴影B2与B1是不重合的。这就是因为B点不在焦平面上,从B点到X射线源和B点到胶片的距离比偏离了对A点相应的距离比。当X射线源和胶片沿一条直线(自然是相反方向)连续运动时,B点生成的阴影形成了一个直线段,这样不聚焦的那些点生成的阴影强度降低了,这是由于阴影分布到一个扩展了的面积上。而所有焦平面上的点都保持了原来胶片上的图像位置,其阴影仍然是一个点,相应的强度没有减小。