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中国射线检测进展与挑战:射线CT
发布:kittyll   时间:2015/8/10 14:28:35   阅读:1000 
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计算机断层成像技术(Computerized Tomography,简称CT)具有非破坏、非接触、无影像重叠、分辨率高等特点,是20世纪70年代发展起来的一项无损检测技术,该技术被公认为是20世纪影响人类发展的十大技术之一。
 



图片来源:岛津
 

1993年,重庆大学自主研发出国内第一台工业CT样机,该项成果打破了国外大型高能工业CT产品垄断,成功解决了我国重大产品与装备的无损检测与评价和无损测量难题,以重庆大学“高精度高能大型工业CT无损检测系统研制及应用”项目获得2007年国家科技进步二等奖为标志的中国射线CT技术逐步成熟。

中国工程物理研究院中物仪器公司从1994年就开始了工业CT的研制工作,目前已成功研制出420 keV X光机和2/9 MeV加速器工业CT系统,该系统采用独有的亚像元成像技术和小问隙测量技术,成像时问短,参数调整方便。

清华大学基于对被检货物重叠模型的分析和对高能X射线双能成像物质识别理论的推导,确定了一种对重叠货物进行物质识别的材料选择剥离方法,能够去除物质识别图像中背景的影响,从而对被遮挡的材料进行正确识别。

中北大学在不完全数据重建方面取得进展。

借鉴医学CT的双能成像,在材料识别中,需要获取被测物的材料信息包括电子密度、原子序数等。通常的单能谱CT成像只能够获得被测物的线性衰减系数的相关信息,而双能谱CT成像能够在一定程度上获得包含被测物电子密度、原子序数的信息。因此,利用双能谱CT成像进行物质识别备受关注。目前双能谱CT己经初步应用在医学和工业领域,如医学中的骨密度测量、肝铁浓度测量等,工业中的气液流、爆炸物检测等。但在实际应用中还存在许多问题有待进一步研究。

计算机软件无疑是CT的核心技术,当数据采集完成以后,CT图像的质量已经基本确定,计算机软件的好坏就直接影响到图像的重建质量。最早的相位衬度成像的方法,是由荷兰科学家泽尼克于1935年提出的,因此他获得了1953年的诺贝尔物理学奖。到目前为止X射线相位衬度成像技术已经发展出四种比较成熟的方法:晶体干涉仪成像法、相位传播成像法、衍射增强成像法、光栅成像法。与其他3种成像方法相比,相位忖度成像法可以采用常规X射线管实现相位衬度成像,更具有实际应用的可能。

随着国家对大型构件可靠性和安全性要求的不断提高,构件的装配质量变化监测已成为保障安全性的关键技术。上述问题的解决,必须依靠工业CT,尤其是高能工业CT方可很好地实现。因此,采用工业CT,尤其是高能工业CT技术,可望解决以下儿个方面的技术难题:

(1)特种构件焊接质量的精密检测;
(2)大型构件的装配质量(如部件姿态、装配问隙和位置变化等)监测和内部结构的精密检测;
(3)结构仿真和其它材料和构件的工业CT检测等。
 



图片来源:GE
 

显微CT的优势是可以在不破坏样本的情况下,能够清楚了解样本的内部显微结构,它与目前广泛使用的普通临床的CT最大的差别在于分辨率极高,可以达到微米级别,因此具有良好的“显微”作用。显微CT在中国得到较好应用,显微CT有望成为复合材料空隙率检测标准试样、涡轮叶片热障涂层孔隙率检测标准标定的有力工具。

节选自《2014中国无损检测年度报道》

本文作者:邬冠华
(中国机械工程学会无损检测分会射线检测专业委员会主任,南昌航空大学教授,江西省中青年学科带头人,从事工业射线教学与科研工作,主编本科射线教材1部,获得江西省科技进步奖2项,发表论文40篇)
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