X 射線成像技術 I 一文了解工業 CT 與顯微 CT 的區別

引言

X 射線是一種高能電磁波，由威廉·康拉德·倫琴于 1895 年發現。X 射線具有波長短、穿透性強、電離能力強、肉眼雖不可見但能被探測器記錄和成像等特點，最初被用于醫學影像學，幫助醫生診斷骨折、腫瘤和內部器官異常。隨著科技進步，X 射線成像技術不斷演進，出現了工業 CT、顯微 CT 等無損成像技術。

X 射線成像技術的不斷進步和創新推動著醫學和科學領域的發展，為人類提供了更深層次的視角，讓我們能夠深入探索和理解物質世界的奧秘。在本篇文章中，我們將探討應用于工業和科學研究領域的工業 CT 和顯微 CT 無損成像技術。

NEOSCAN 顯微 CT 設備示意圖

Part 01 : 成像技術原理介紹

工業 CT 和顯微 CT 都是利用 X 射線進行非破壞性檢測的技術，其基本原理類似于醫學上的 CT 掃描。它們都利用 X 射線束對檢測的目標進行掃描，這些穿過目標的 X 射線會被探測器接收，并將其轉化為可見光信號，隨后通過光電轉換器變為電信號。最終，這些電信號經由數字轉換器轉換為數字信號，進入計算機算法進行處理，最終生成清晰的掃描圖像。

但在掃描方式上，醫用 CT 較為單一，通常是被檢測對象保持不變，射線源和探測器繞人體旋轉，如在進行 CT 檢測時，患者平躺進入 CT 設備，設備繞著人體進行螺旋式掃描。但對于工業 CT 和顯微 CT 而言，因檢測對象的多樣性需要將樣品自轉進行個性化掃描，通常是樣品本身旋轉，X 射線源靜止，穩定的 X 射線源減少了機械振動，提高了圖像分辨率。

醫用 CT：射線源和探測器繞人體旋轉

顯微 CT 和工業 CT:射線源和探測器不動，樣品臺旋轉

Part 02 : 樣品尺寸和分辨率

相較而言，工業 CT 檢測技術適用于較大的樣品和工業產品，允許檢測整個部件的內部結構和缺陷。它能夠處理大型零部件、機械構件、車輛部件等工業產品，以確保產品質量和生產過程的穩定性。

顯微 CT 無損成像技術即可適用于尺寸合適的工業產品，同時也非常適用于較小的樣品和微小結構的觀察。它能夠觀察微生物、骨骼、納米級材料等微小尺度樣本，提供高分辨率的圖像。

NEOSCAN 顯微 CT 掃描鋁合金渦輪的案例

樣品尺寸的不同也直接影響了成像分辨率，如下圖所示，射線源到樣品中心的距離為 SOD，射線源到探測器的距離為 SDD，則放大比 M=SOD/SDD；此外探元尺寸為 d，則分辨率=d/M；由此可知，樣品尺寸影響 SOD，從影響分辨率，即樣品尺寸越小，分辨率越高。

相較于工業 CT 相比，顯微 CT 的成像技術更加注重于高分辨率的成像。在顯微 CT 中，成像系統通常具有更高的放大率和更高的探測器分辨率，能夠捕捉到更微小的細節和結構。關于顯微CT 探測器的區別，我們將在后期內容中為大家分享。

下面是工業 CT 和顯微 CT 的簡要對比表：

綜上所述，考慮實際樣品尺寸及對分辨率的要求不同，在樣品尺寸大以及分辨率要求較低的情況下，工業 CT 對于大型工業產品的整體觀察和質量控制是足夠的。高分辨率是顯微 CT 的主要優勢，能夠觀察并分析微小樣本的微觀結構和特性，非常適用于較小的樣品無損分析，分辨率高、性價比高。

Part 03 : 產品應用功能介紹

工業 CT 和顯微 CT 雖然在尺寸和應用領域上有所不同，但它們也有一些共同的應用功能：

01. 三維成像

兩者都能夠以高分辨率、高準確度地生成目標物體的三維成像，展示其內部結構和細節。

NEOSCAN 顯微 CT 掃描水泥的三維成像

02. 缺陷檢測與分析

工業 CT 和顯微 CT 都可用于檢測和分析材料中的缺陷，如裂紋、氣孔等，有助于質量控制和材料評估。

NEOSCAN 顯微 CT 掃描藥片，內部裂縫清晰可見

03. 結構分析

兩者均能深入分析目標物體的內部結構、組織或微觀細節，為材料和生物學研究提供重要信息。

NEOSCAN 顯微 CT 掃描甲蟲，清晰查看內部結構

04. 密度測量與定量分析

工業 CT 和顯微 CT 都能對目標物體的密度分布進行定量分析，幫助評估材料組分和性能。

NEOSCAN 顯微 CT 掃描骨骼，查看骨密度情況

05. 產品質量控制

兩者均可應用于生產線上，快速檢測和驗證產品的質量，確保產品符合規定標準。

NEOSCAN 顯微 CT 掃描智能手表檢驗產品質量

這些共同的應用功能使工業 CT 和顯微 CT 在不同尺度和領域下都有著廣泛的應用前景，為材料科學、生命科學以及工業生產等領域提供了關鍵的成像和分析工具。

Part 04 : 結語         

通過對工業 CT 和顯微 CT 成像技術原理、樣品尺寸和分辨率以及應用功能的綜合了解，我們發現工業 CT 和顯微 CT通過其強大的成像技術，提供了對材料內部結構和缺陷的深度洞察，而顯微 CT 的高分辨成像特性則擴展了我們對微觀世界的認識，讓我們得以探索微小樣本、納米級材料的內在奧秘。