无损检测手段之一 —— 工业 CT 的应用

CT 主要分为工业 CT、显微 CT、纳米 CT，其区别如下：

显微 CT 是一种非破坏性的 3D 成像技术，可以在不破坏样本的情况下观察样本的内部显微结构，分辨率极高，可以达到微米（μm）级别。

Micro-CT 可用于医学，药学，生物，考古、材料，电子，地质学等领域的研究。骨骼是 Micro-CT 最主要的应用领域之一，常应用于活体小鼠、离体骨成像及定量分析、生成材料的成骨性能、无损检测等方面的研究。

Nano-CT 是以 Micro-CT 为基础进一步发展而来的分辨率更高的新型成像设备，在生物成像、病理检测以及集成电路检测等多个领域都有广阔的应用前景。

常分为低端的 Nano-CT 和高端 Nano-CT，低端 Nano-CT 对射线源的要求较高端 Nano-CT 低，需要纳米级点源或者是高性能光路系统，最高分辨率一般在百纳米量级，FOV 为毫米量级，主要针对组织或者小型活体动物成像；高端 Nano-CT 需要同步辐射源以及波带片或者毛细管等高精度 X 射线光学器件，其分辨率可到十纳米量级，FOV 一般只有几十微米，主要用于细胞层级的成像。 

工业 CT 是指应用于工业中的核成像技术，其基本原理是依据辐射在被检测物体中的减弱和吸收特性，同物质对辐射的吸收本领与物质性质有关。所以，利用放射性核素或其他辐射源发射出的、具有一定能量和强度的 X 射线或 γ 射线，在被检测物体中的衰减规律及分布情况，就有可能由探测器陈列获得物体内部的详细信息，最后用计算机信息处理和图像重建技术，以图像形式显示出来。

实际测试中：

综上所述，显微 CT 性价比较高，但是要考虑实际样品尺寸及要求分辨率大小，分辨率要求高，需要用到纳米 CT，尺寸大且不可破坏的情况只能用工业 CT；此外，还要考虑样品本身材质，难穿透样品需要结合分辨率可能需要选择更高电压，这种情况工业 CT 优先考虑。

工业 CT 是工业用计算机断层成像技术的简称，它能在对检测物体无损伤条件下，以二维断层图像或三维立体图像的形式，清晰、准确、直观地展示被检测物体的内部结构、组成、材质及缺损状况，被誉为当今最佳无损检测和无损评估技术。工业 CT 技术涉及了核物理学、微电子学、光电子技术、仪器仪表、精密机械与控制、计算机图像处理与模式识别等多学科领域，是一个技术密集型的高科技产品。

工业 CT 是在射线检测的基础上发展起来的，其基本原理是当经过准直且能量 I₀ 的射线束穿过被检物时，根据各个透射方向上各体积元的衰减系数从不同，探测器接收到的透射能量 I 也不同。按照一定的图像重建算法，即可获得被检工件截面一薄层无影像重叠的断层扫描图像，重复上述过程又可获得一个新的断层图像，当测得足够多的二维断层图像就可重建出三维图像。当单能射线束穿过非均匀物质后，其衰减遵从比尔定律：

式中 I、I₀ 为已知量，未知量为 μ。

一幅 M×N 个像素组成的图像，必须有 M×N 个独立的方程才能解出衰减系数矩阵内每一点的 μ 值。当射线从各个方向透射被检物体，通过扫描探测器可得到 M×N 个射线计数和值，按照一定的图像重建算法，即可重建出 M×N 个 μ 值组成的二维 CT 灰度图像。

汽车零部件的内部缺陷（缩孔、气孔、夹渣等）是影响车辆安全的关键因素，工业 CT 可以准确地识别出这些内部缺陷，保障驾驶安全。

缺陷分析

航空航天领域对产品质量要求极为严格，工业 CT 能够对其零部件进行精细化检测，从微观角度评判焊缝的焊接质量，如气孔、夹杂、未焊透、裂纹等缺陷，能够实现焊缝的三维成像，检测出焊缝中的微小气孔和微裂纹，并准确地测定其几何尺寸，给出其在工件中的位置，同时能够准确测量焊缝熔深，实现对复杂结构焊缝的无损检测与评估。

孔隙率分析

电子制造业中，工业 CT 可以帮助检测电子产品内部结构，提高产品质量和稳定性。

内部尺寸测量

在能源领域，工业 CT 可用于检测设备内部结构，确保设备安全运行，降低事故风险。

在医疗设备制造中，工业 CT 检测可用于检测和评估人工关节、植入物以及其他医疗器械的质量和可靠性。

逆向工程，也称反求工程，相较于传统产品设计从无到有的过程，逆向工程则是从存在的零件或原型出发，首先是对于仿制原型对象进行数字化处理，然后进行一系列动作包括数字化数据的处理、曲面重建、构造 CAD 模型等，最后制造出产品的过程。

在使用计算机辅助设计 CAD 软件设计产品，建立其原始 CAD 模型并加工成型后，为判断加工成型后的产品在形状和尺寸方面是否达到设计要求，需要分析加工成型后的产品和原始 CAD 模型之间的差别。