Advances és problémák az ipari röntgensugaras tomográfia
Az elmúlt két évtizedben az ipari röntgen CT váltak megszokott eszköz a technológia fejlesztése és megbízhatóságának növelését kritikus részeinek repülőgépipar, az autóipar és a védelmi szektort a vezető ipari országok [1, 2].
Fő alkalmazások Ipari szkennerek vannak összekötve kvantitatív tanulmányozása a belső szerkezet a komplex fém és dielektrikum alkatrészek, részegységek és sok réteges kompozit szerkezetek, amelyek szabályozzák a radiográf vagy más hagyományos NDT módszerek hatástalanok. Tipikus példák a használatát szkennerek: mérésére a fal vastagsága a hűtött turbinalapátok A gázturbinás motorok; vizsgálata katalizátorok és hengerfejek autóipari belső égésű motorok; Diagnosztikai pontosságát különböző sűrűségű szerelés és nagy teljesítményű lőszer; Vizsga kritikus elemei űrtechnika - hővédelem, fóliák, turbina kerék, szelepek, és a navigációs pirodatchikov; ellenőrző kompozit fúvóka blokkok és szilárd rakéta égéskamrák; NDT kompozit pengék és repülőgépek szerkezeti elemek; ellenőrző felelős gumi-termékek; Technológiai fejlesztés és hitelesítése különböző termékek grafitból szénszálas; ellenőrzés komplex öntött ház, forrasztott és hegesztett kötések.
1-3 ábra mutatja a példák és át a helyi tomogramokat (mérete 2048 × 2048) a kompozit szerkezetek, összetett szerelvények, és öntése a turbinalapát kapott szkennerek „Industrial introscopy” támpontot az egyedülálló képességeit a modern ipari szkennerek.
Ugyanakkor, ha összehasonlítjuk a jelenlegi szinten a technológiai fejlődés és az ipari képalkotó piacon a siker az ő „nagyszülő” - orvosi diagnosztikai tomográfia, akkor elkerülhetetlen, szerényebb értékelése hosszú távú eredmények ipari képalkotás. Három fő oka van:
- alapvetően eltérő fizikai tulajdonságai ipari vezérlő objektumok (sűrűség, elemi összetétel, méret) és a következetlenség behatolása és műszaki jellemzői modern fékezési sugárforrások;
- lényegesen kisebb hibák, hogy kimutatható;
- szűk a piac innovatív technológiák felelős ipari termékek repülőgépipar, az autóipar és a védelem.
Ezek a tényezők alapvető és meghatározzák a trendeket és kilátásai fejlesztése az ipari röntgentomográfiás. A táblázatból, számított acél (ρ = 7,8 g / cm 3; Z = 26), alapján a korlátozó vastagsága 6 réteg félig csillapítás L6 = 6 ∙ 0693 / μFe, akkor látható, hogy növeli a működési feszültsége röntgencsövek 100 legfeljebb 450 kV meredeken (3,3-szeres) növeli, és vált áttetsző vastagsága (a területen uralkodó fotoelektromos abszorpciós Z = 26). Azonban, a további növelése a gyorsító feszültség 450-9000 kV (a domináns Compton-szórás) áttetsző vastagsága növekszik nagyon lassan, elérve egy háromszoros növekedést csak 5 MeV és magasabb energiák kissé növekszik, majd csökken még. Gyakorlatilag jelentős növekedése szabályozott vastagságú acél tárgyak nem kapcsol 600 kV-os és a sugárforrások van szükség minifokusnye rendelkező elektron energia nem kevesebb, mint 1,5 MeV, és még jobb - minifokusnye gyorsítók elektron energiája 5 MeV [7], figyelembe véve a megnövekedett követelmények sugárzás védelmének ilyen magas szkennerek. Azonban még ezzel a öntött acél, teljes vastagsága több mint 350 mm lesz kontroleneprigodnym röntgensugaras tomográfia. Ez igaz a nagy, de vékony falú acél és titán termékek alumínium öntvény és keverékek helyzet sokkal optimistább. Összehasonlításképpen, arra gondolunk, hogy az orvosi röntgen-képalkotás fizikai tulajdonságainak szabályozására egy objektum alapvetően több megfelelő penetrációs képessége alacsony energiájú bremsstrahlung (ρ 1 g / cm3; Z 7,5), és a diagnózis a legsűrűbb orvosi objektum - a holo-formára akkor emberi átmérője 20 cm, kellően alacsony feszültségű 120 kV-os (L6 20 cm).
Így egy vastag falú építési tomográfok nehéz acél öntési szerelvények és a különböző megközelítések szükségesek, így túl bremsstrahlung. Növelése térbeli felbontása ipari CT szkennerek általános irányát érzékenységének növelése a helyi hibák formájában zárványok és a pórusokat, és azt is, hogy javítsa a mérés pontosságát elemek bonyolult belső szerkezete. Ezért a modern minőségi ipari tomogram ellenőrző objektumot tartalmaz legalább 1024 * 1024 számítási elemek, amint azt ez a papír a tomogram - még 2048 × 2048 Azon túl, hogy köszönhetően használata a helyi tomográfia módszer [8], a teljes D / L objektum átmérő szabályozás és a minimális felbontási elem tomogram meghaladhatja 104. Összehasonlításképpen, a mai szokásos orvosi röntgen képalkotás a formátum a rekonstruált tomogramjait 512 × 512, amikor képalkotó interpolált lyatsiey 1024 × 1024 Ugyanakkor tovább kell fejleszteni az ipari CT igényel még nagyobb növekedést D / l értéket, és így arányos számának növekedése radiológiai szögletes sarkok, a másodfokú növekedés tomogram fájl mérete és bonyolultsága rekonstrukciója a harmadfokú növekedés.
Ábra. 1. tomogramokat kompozit penge acél és a szelep
Fontos feltétele a nagy térbeli felbontású marad az új minifokusnyh (0,2 mm) bremsstrahlung forrásokból energiákat 1,5-5 MeV és tízszeres fokozott expozíció dózis. Jelentős kilátásai javultak teljesítményű ipari szkennerek használata a tapasztalat a többrétegű egészségügyi spirál CT és szkennerek kétdimenziós digitális detektor. Mindazonáltal a tanulmány a dinamika volumene pusztítás, robbanást okozhat, vagy egyéb aperiodikus nagysebességű eljárások még nem érhető el a képalkotó követelmények miatt a több szögben.
Táblázat. Dependence rayed acél vastagság L6 a röntgencső feszültsége vagy energia Emax gyorsított elektrongyorsító
A gyakorlatilag jelentős növekedése szabályozott vastagságú acél tárgyak nem kapcsol 600 kV-os, és a sugárforrások van szükség minifokusnye amelynek az elektron energia nem kevesebb, mint 1,5 MeV, és több luchsheminifokusnye gyorsítók elektron energiával 5 MeV a növekvő igényeket az ilyen nagy energiájú sugárzás védelem szkennerek. Azonban még ezzel a öntött acél, teljes vastagsága több mint 350 mm lesz kontroleneprigodnym röntgensugaras tomográfia. Ez igaz a nagy, de vékony falú acél és titán termékek alumínium öntvény és keverékek helyzet sokkal optimistább.
Összehasonlításképpen, arra gondolunk, hogy az orvosi röntgen-képalkotás fizikai tulajdonságainak szabályozására egy objektum alapvetően több megfelelő penetrációs képessége alacsony energiájú bremsstrahlung (ρ 1 g / cm 3);
Növelése térbeli felbontása ipari CT szkennerek általános irányát érzékenységének növelése a helyi hibák formájában zárványok és a pórusokat, és azt is, hogy javítsa a mérés pontosságát elemek bonyolult belső szerkezete. Ezért a modern minőségi ipari tomogram ellenőrző objektumot tartalmaz legalább 1024 * 1024 számítási elemek, amint azt ez a papír a tomogram - még 2048 × 2048 Azon túl, hogy használata révén helyi tomográfia módszer [8], a teljes D / l, és az átmérője a vezérlő objektum minimális felbontási elem tomogram meghaladhatja 104. Összehasonlításképpen, a mai szokásos orvosi röntgen képalkotás a formátum a rekonstruált tomogramjait 512 × 512, amikor képalkotó interpoláció yatsiey 1024 × 1024.
A folyamatos növekedés adatmennyiség kétdimenziós és háromdimenziós tomográfiás megfigyelési eredmények elkerülhetetlen átmenet az online dekódolás tomogramokat tapasztalt operátor az automatikus diagnosztika kialakulásának végleges protokoll számszerűsítése megfelelés tomográfiás vizsgálati eredmények és a követelményeket a tervezés, a termék dokumentációjában. Automatizálása a teljes ciklus mennyiségi tomográfiás diagnózis a leginkább indokolt adott speciális szkennerek szűk körét termékek, amelyek növelik a termelékenységet és csökkenti támaszkodik az „emberi” tényező értelmezése a vizsgálati eredmények. Sajnos, a szerepe a megjelenítés tomogramjait, a költségek kétdimenziós és háromdimenziós grafika, és még gyengíti az üzemeltető. Beauty tomográfia rosszabb racionalitás digitális értékelések
Így ipari röntgen szkennerek jön be az érettség és a jövőbeni fejlesztési irányok fő oka, hogy az alapvető tényezők.
2. ábra. Panorámás tomográfia és a helyi kompozit szárny