Xray的應用之工業CT檢測設備
欄目:業界資訊 發布時間:2021-01-25
X射線本質上與光一樣,也是一種電磁波,它在穿透物體過程中會與物體內的原子進行相互作用(包括光電效應、康普頓效應、電子對效應等)而發生衰減。簡單來講,組成物體的原子序數越大(質量密度越高),X射線的衰減越大,穿透能力越弱,反之亦然。下圖1是以鋁為例,不同電壓下的穿透厚度。
X射線的穿透能力會直接影響CT成像結果,尤其是當樣品內部有高密度的金屬時,在更高穿透能力的X射線下才能獲得清晰的圖像(如下圖2所示)
CT的全稱是Computed Tomography,即計算機斷層掃描,通過X射線源、樣品和探測器三者之間的相對運動,采集一系列不同角度的樣品透視投影圖(通常叫DR,Digital Radiography),再通過三維重建算法可獲得樣品內部的一系列虛擬切片圖,完成三維結構重建。
CT技術的核心是由投影數據重建圖像的理論,其實質是由掃描所得的投影數據(DR)反求出成像平面上每個點對X射線的衰減系數值。
下面對反投影重建方法的原理,進行簡要說明。
一、通過代數形式解釋
假設有如下圖所示的2×2的二維平面方格,每個方格中有一個未知的自然數,我們要根據不同方向投影相加的數值,反求出4個未知數A、B、C、D。
首先我們獲得了0度和90度2個方向的投影信息,建立方程組,求解后發現未知數有4種可能的解。
很顯然,上述結果與事實偏離太多,這提醒我們僅有0度和90度兩個方向的投影數據太少了,我們再增加45度的投影數據(如下圖所示)。此時,就能得到唯一的解。
上述過程是簡單的2×2的二維平面網格,以此類推,如下圖所示,實際的CT重建是對數據量巨大的三維立體網格進行反求的過程。
二、通過幾何形式解釋
在不同角度采集投影圖的過程
反投影法重建過程示意圖
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