自德國物理學家倫琴19世紀末發現X射線以來,X射線首先用于醫學診斷,但很快也被應用于無損檢測等領域。100多年來,X射線發射端的顯像管沒有太大的變化,但接收端一直在發展,從早期的膠片,到計算機CR成像,再到現在的數字DR成像,都屬于二維X射線成像,其中膠片仍被廣泛應用于許多場合。
CT設備生產于20世紀70年代,但其理念可以追溯到20世紀20年代奧地利數學家Radon的貢獻。英國電子工程師亨斯菲爾德于1967年成功開發了世界上第一臺醫學臨床CT系統,從此CT技術開始大放異彩。工業CT技術起源于醫學CT,出現于冷戰中后期,美國首次使用美國研制的工業CT設備,對軍工產品的關鍵零部件進行無損檢測。由于軍事需求的推動,得到了大力發展。國內對工業CT的研究相對較晚。2003年,德國YXLON通過收購工業CT成像技術,銷售了中國第一臺工業CT設備。近年來,國內學者對CT成像的研究包括:CT標準設備、CT成像方法、臺式CT設備,并探索CT成像技術在樹木檢測等更多領域的可能性。國際上還沒有統一的工業CT相關標準,我國已經制定了一些工業CT相關標準,泰琛測試已經建立了國內大型的工業CT實驗室,擁有多臺YXLON工業CT,涵蓋190KV、225KV、450KV,面陣列CT、線陣列CT,納米焦點CT,微焦點CT等等。
隨著科技的發展,特別是接收端(探測器)技術的發展和改進,2D X射線成像的速度越來越快。膠片從曝光到膠片成像通常需要8-20分鐘,CR縮短為1-3分鐘,DR進一步縮短為1s左右。
目前,對二維X射線成像的大量研究集中在DR領域,對X射線成像技術的研究也取得了進展和最新應用,如鋁鑄件、電纜、芯片、PCB板等。近年來,X射線DR成像的核心器件平板探測器實現了大尺寸、高清晰度和高幀速率。例如,Varex的最新平板可以實現總面積409.6毫米X 409.6毫米,螺距為100微米。相信隨著X射線數字成像設備和技術的發展,二維成像技術的應用將會越來越廣泛。
然而,二維X射線成像的缺點也很明顯,主要表現在以下幾點:。
1、受目前公認的成像靈敏度上限1%~0.5%的限制,其檢測微小缺陷的能力較差且有限。
2、射線二維成像是疊加成像,即射線穿透路徑上的材料對成像的影響會在路徑末端的同一像素處反射,因此如果被檢測對象較厚且結構復雜,就可能使缺陷看不見。
3、常需要在短時間內對被檢查對象進行全面檢查。需要不斷地移動和旋轉物體,從不同的角度觀察是否有缺陷,導致最終的實際檢查可能需要比CT檢查更多的時間。
4、最大的缺點是二維X射線成像的檢測結果難以量化,主要是因為沒有深度信息,無法獲得準確的尺寸信息。
與二維X線成像相比,泰琛測試工業CT成像具有以下優點:
1、在特定模式下,CT效率高,可以在短時間內獲得大量的信息量,只需幾分鐘的快速掃描就可以對樣品進行評價。
2、CT獲得三維數據,比普通的二維X射線成像更準確。因此,測試結果更加完整、準確、可靠,最重要的是可量化、可測量,準確度極高。
當然,CT成像也有一些缺點:。
1、CT單次掃描成像速度不如二維成像快。
2、快速CT成像對被檢物體的大小上限有一定的要求。
但是,經過泰琛測試實驗發現,CT圖像靈敏度高于二維X射線成像,在二維圖像中可以看到的缺陷在 CT 圖像中也可以看到,但反之則不一定。
目前,業界仍處于超大物體快速CT成像的持續研究中。如果不考慮成像速度,CT成像和2D X-Ray成像的物體尺寸上限是一致的。相比二維 X 射線成像,CT 圖像能匯總內部缺陷的相關數據,包括每個缺陷的三維坐標、直徑、氣孔率等檢測指標,可以對缺陷進行定量分析,更有利于全面準確地控制制造過程和產品質量。
對樣品進行二維X-Ray成像,需要將樣品旋轉或平移到不同位置拍攝多張圖像,可以在多張二維圖像中隱約看到一些缺陷,但其具體位置和大小無法得知,并且存在漏檢。
在實踐中,如果用戶不需要精確的定量分析,他們也可以從切片圖像中快速輕松地看到內部缺陷。經過對比,同一樣品的CT成像可以清楚地看到不同切片位置的大量內部缺陷,泰琛測試實驗顯示,CT成像效果明顯優于二維X-Ray成像。也就是說:CT成像介質缺陷清晰可見,可以對數據定量分析;二維X-Ray成像中的缺陷是不可見或難以看到的,不能進行定量分析,且極易漏檢。
所以,綜上所述:二維X-Ray是一種重要的傳統無損檢測方法。它主要利用X射線的穿透能力,對物體內部進行無損成像。受板上堆疊等因素的影響,不可避免地存在檢測能力有限、缺陷尺寸測量不準確等缺點。在很多情況下,缺陷是不容易看到的,甚至是看不見的。泰琛測試工業CT作為一種可對物體內部進行三維成像的新型無損檢測設備,提供三維成像、物體內部尺寸測量、精確缺陷檢測、探傷等功能。
隨著工業生產過程的質量管理要求越來越高,能進行3D檢測的泰琛測試工業CT檢測已經成為制造企業控制產品質量、改進生產流程的工具。是目前能夠對物體內部進行無損三維成像的設備,被譽為業內最好的無損檢測手段。相比X-ray二維成像,CT檢測時間稍長,可能無法快速檢測大物體,但在高精度、數據完整性、無漏檢等方面具有絕對優勢。因此,2D X-Ray 成像只能在樣品結構簡單且薄的應用中表現良好,例如管道/鋼材焊縫檢測、薄鋁合金樣品、電路板等。對于其他類型的樣品,尤其要進行定量分析的實驗中,工業CT三維檢測具有無可比擬的優勢