CT僞影始終是制約分析、資料處理、可靠性以及準确度的重大難題。毋庸置疑,僞影的種類繁多,像是射線硬化、多材料、散射或者環狀等均在其列。今日,要與諸位分享的乃是鋁壓鑄行業裡最為常見的散射僞影。即便是單一材料的鋁壓鑄産品,通常也難逃散射僞影的影響。特别是在新能源汽車的零部件産品中,當壓鑄件的結構與尺寸愈發增大之際,散射僞影給工藝改進、分析以及量産檢測造成諸多困擾;而且從業人員有時還會誤将這一僞影視作是射線硬化所導緻。
散射和射線硬化僞影的差別:
射線硬化是由于射線無法穿透被測物所導緻的一種僞影,原本應是線性變化的灰階值發生了混亂所導緻的。
X射線光子具有不同的能量範圍,例如自30至230keV 。如光子沿穿透方向能量衰減不同,則比爾-朗伯定律基于測量X射線強度将不足以确定穿透長度。
相對于射線硬化僞影,尤其在鋁制的産品中經常會看到這樣的成像效果(霧狀包裹在物體表面的散射僞影:
我們稱之為“康普頓散射”,或稱康普頓效應(英語:Compton effect),是指當X射線或伽馬射線的光子跟物質互相作用,因失去能量而導緻波長變長的現象。(源自:Compton scattering - Wikipedia)當然這一現象在自然界中無處不在,也是因為這一現象,我們看到的天空是藍色。
CT掃描過程中,散射僞影帶來了什麼?
大家都希望了解在 X 射線的運用裡,散射現象給我們的掃描品質造成的影響究竟如何。我們以 100mm 鋁塊作為被測對象,并采用大于 225kV 的 X 射線源進行實驗。在射線源産生的光子當中,約 8%的光子能夠毫無互相作用地完美穿透材料(無互相作用 NI)。其中 46%被吸收(光電效應 PE),其餘的則被散射(C -康普頓效應 39%)。這意味着散射效應(康普頓散射)于模拟實驗中對掃描成像有着頗為顯著的影響。當然,這也很好地解釋了為何在我們掃描大型鋁壓鑄件時,所得到的圖像品質可能會較差(相較于小型産品而言)。
于是,在第二個實驗裡,我們将塑膠(其密度低于鋁)當作被測對象。此次,我們借助兩個不同電壓的 X 射線來驗證這一現象,分别運用 225kV 和 320kV 的裝置對厚度大于 230mm 的塑膠測試件展開測試(選用密度較低的被測物,也是為了盡可能排除射線硬化的幹擾)。
下面的圖檔呈現了一個體積較大的塑膠部件的比較情況。左圖為 320kV 和 3mm Sn 濾片的掃描圖,右圖是 200kV 和 1mm Cu 濾片的掃描圖。兩張圖檔的結果近乎完全相同,不均勻的灰值并非由電壓缺乏穿透所緻,而是由散射造成的,即便在高能量狀态下,散射也幾乎相等。這一結論同樣适用于鋁材料或類似密度的部件,多數時候并非電壓的問題,而是散射的光子,依據康普頓效應,它們同樣是以高能量散射的。