实验室CT安装与调试

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1、实验室CT安装与调试(操作)我们实验室的CT是微焦X射线CT装置(microfocus X-ray CT system),属 于第四代CT，型号为inspeXio SMX-225CT。该设备于2012年1月安装完成， 经过日本系统工程师调试达到了技术指标交付使用。见图1-10。图 1-10 inspeXio SMX-225CT1-CT机箱2-箱体拉门3-门安全装置4-X射线警示灯5-工作站6-操作台7-真空泵inspeXio SMX-225CT 特点：1能够用外观确定CT扫描的位置。这是业界最先在设备上通过外观相机拍 摄的图像确定CT扫描位置。老式的CT通过透视图像确定位置，而现在不需要如 此

2、繁琐，系统只通过对话框的形式就可半自动设定CT扫描条件、位置以及范围。 这样，开始扫描的准备工作就从过去的10多分钟缩短到23分钟；2从微小零部件到大型零件，可扫描样品范围广泛。管球为开放管，日常维 护以更换灯丝为主，经济实惠；3不需要校准。老式CT在扫描前要进行繁琐的校准工作，而本设备只要将样 品放置到载物台上，然后点击“开始”键即可开始CT扫描；4根据样品自动设定X射线条件。以前的机器需要操作者手动设定X射线照 射量，而现在系统可根据样品形状和材质自动设定，此功能称为“X射线条件自 动设定功能”。此功能也是首次使用在工业用CT上，从而使此项设定内容能够 在短时间内完成；5还能在一次扫描完成

3、后，对感兴趣的部分放大后再次做CT扫描，操作简单, 但能得到高质精细的3维CT图像。同时，门上设置了防止夹手的机构(门安全 装置)、管球上安装了防止碰撞传感器，这些措施足以保证设备的安全可靠。inspeXio SMX-225CT 的技术参数指标如下：1. 搭载样品(1) 最大样品尺寸：300 mmXH300 mm(2) 最大搭载质量: 9 kg (包含样品固定夹具)2. X 射线发生装置(1) 最大管电压： 225 kV(2) 最大管电流： 1 mA(3) 输出功率： 135 W3. X 射线接收器(1) 输入视野尺寸： 9.0 英寸 (230 mm), 7.5 英寸 (190 mm), 6.

4、0 英寸 (160 mm), 4.5 英寸 (120 mm)(2) 相机信号像素：1024 X 1024像素图像速率:30 fps/秒4. CT 扫描功能(1) 最大视野： 200 mm(2) 最小视野： 5 mm(3) 分辨率：可分辨标准样品，极限分辨率4 口 m(4) 处理时间： 如果符合以下条件等于或少于 15 分钟5. 电源 主机电源：单相、AC 200V 10%、50 / 60 Hz 3kVA无瞬间电压波动 控制系统电源：单相、AC 100V 10%、50 /60 Hz 1kVA无瞬间电压波动 接地：最大100 Q, D种接地安装调试完成后日本系统工程师进行了操作培训，项目组成员能够

5、熟练应用该CT系统进行成像操作。CT扫描操作方法操作CT对物样进行拍照时，其需要调节的参量可分为：SID、SOD、CT-Z、CT-theta、Inch-Size、FOV (XY)、FOV (Z)、Voxel Size、Inch Size、Slice Width、 model、scan loop、numbers of view、Image Size、BHC data、Metal Filter、scaling coefficient、电压、电流、以及空气校准。具体操作界面见图2-1。对应的CT机 内部的运作方式见图2-2。由匕圧匕Iji 口CT-Th*l Erniptc Swati Ai pmIf

6、u iSSOmm r KKJ.Omrn SMldmniKDndld IjdlCferrijV-iidfun=1-图2-1 CT操作界面SODAxiESIDAxiB图2-2 CT机内部运作方式参量具体意义及操作如下：SOD (Source to object Distance)：可简译为物距，用来调整焦点和物样之间 的距离(X方向)，可以起到放大或缩小成像视野区域的作用。将物样移近X-ray 管球(光源)，将增大放大的比率；将物样移近1.1(接收器/探测器)可以增大视 野区域。图2-2。SID(Source to Image Distance)：可简译为像距，用来调整焦点和探测器之 间的距离(X

7、方向).通过在X方向移动I.I可以起到改变放大倍率的作用。将它 移向管球可以减小放大倍率、增大探测器的敏感度。使它远离管球可以增大放大 倍率、不过探测器的敏感度会降低。图2-2。CT-Z和CT-X、CT-Y：控制载物台在X、Y、Z三个方向的运动，从而可以 选取我们想要的成像区域。图2-2。CT-Theta：控制载物台的转角，在扫描过程中，载物台转动，用以接收从不 同方向入射的X-ray的信息，重建三维结构。图2-2。I.I-Y:可以将探测器向Y方向运动，通常意义上，载物台的旋转中心与探测 器的中心共线，但是当要进行空气校准时，可以移动探测器，使载物台的旋转中 心与探测器的边缘共线，这在物样的尺

8、寸较大时非常有用。图2-2。FOV (XY)、FOV (Z)、Voxel Size、Pixel、Slice Width、Image Size:此 CT的优点是视野区域与扫描区域一致，因此能用外观确定CT扫描的位置。FOV(XY)、FOV (Z)分别对应着成像区域的宽度和高度。Voxel Size、Pixel、SliceWidth的意义见图2-3所示。从图2-3得知像素(Pixel Size)mm=扫描野(FOV)mm / 矩阵(Image Size)而inspeXio SMX-225CT在表达方式上用Voxel Size来代替Pixel Size。矩阵 (Image Size)是指重建矩阵，早

9、期CT机的矩阵较小，一般为256X256，现 在的CT可以扩展到512X512、1024X1024等。Slice Width代表重建层厚，SMX-225CT在扫描时，一旦确定了扫描区域的 高度FOV (Z)，扫描的总片层数就确定了，在CBCT的模式下，系统默认的片 层间距Slice Pitch为0,且不可更改。因此在Slice Width的选取上一般是靠经验 (Slice Width不能决定片层数)，经验上讲，Slice Width应该为Voxel Size的2 到3倍。VOXEL 体索单元512个稼索slice Width 层厚PIXEL 像素单兀图2-3Model是指扫描的模式，常用的模式

10、分为CBCT和2D两种，CBCT用来重 建物样的三维结构，但是时间较长；而2D用来勘测物样某一片层的结构或是用 来测试扫描参数是否合适，时间较短。scan loop： 一旦物样较高，而FOV (Z)有限，不能将整个物样涵盖在内时, SMX-225CT提供了一种可以沿着Z方向无缝衔接连续扫描的功能scan loop， 操作时，可以设定无缝扫描的次数，1 loop为1 次,并预设好载物台运作的方向。 但是需要注意运用scan loop，在完成每一次扫描时，载物台相对之前的位置旋转 360度，且不会进行转角回位，因此当物样与机体之间连接有管线时，应注意管 线的受力及行进轨迹的问题。numbers o

11、f view:扫描时探测器记录X-ray衰减系数的转角个数，一般来说, numbers of view 越大，图像信息越精确，但是图像运算的时间就越长。一般设为 600 就可以满足要求。空气校准：X-ray穿透空气时，空气会对X-ray产生散射，影响X-ray衰减信 息的准确性，体现在扫描得到的图像上呈现年轮样的条纹，此时需要空气校准， 排除空气的影响。BHC data:又叫做BHC校准，当X-ray扫描均质物样时，在扫描得到的图 像上会呈现出图像中心的区域灰度值较大，图像边缘的区域灰度值较小的情况， 这对利用灰度识别密度差异的测量来说是致命的误差。BHC校准就是为了排除 这种误差。扫描的步骤

12、1. 开起工作站以及操作台的电源。(若 CT 系统的电源完全关闭，请叫专业人 士来解决)2. 打开 CT 控制软件，进行初始载物台操作。(若载物台上面有物样，可以不 用拿开，不过要留心在初始化、载物台旋转过程中，物样的管线是否会缠绕到载 物台上)3. 对 CT 机进行 X-ray 预热，设定预热电压值，点击 Aging 键，开始预热， 一般只需要预热到实验时所能达到的最大电压就可以，不过为了保证CT机的性 能，每周都要预热到 225kV 一次。见图 2-1。4. 将物样放置在载物台上，设置好电压值和电流值，点击 RAY 按钮，启动 X-ray，观察视野区域，同时根据实验的需要，调整SOD、SI

13、D、Inch Size，旋转 载物台，调整CT-Y,使物样出现在视野区中心。初步调节FOV(XY)、FOV(Z)、 Image Size，并根据视野区域内接收的X-ray的强度，决定是否选用Metal Filter， numbers of view选定为600， Average Count选定为3，扫描模式选定为2D，试 扫一次。见图 2-1。5. 根据 4.中试扫图像的质量和方位，精细调节 SOD、 SID、 Inch Size、 FOV (XY)、FOV (Z)、Image Size，根据经验决定是否调节Metal Filter、numbers ofview、Average Count,调

14、整CT-X、CT-Y、CT-Z,使物样出离视野区域，做一次空气校准（若有需要，可以做一次BHC校准），扫描模式选定为2D,试扫一次。 见图 2-1。6. 若扫描图像质量和方位不合格,重复 4.、 5.操作,若合格为图像设定合适 的保存路径，并命名，将扫描模式改为CBCT，进行最终扫描。并根据需要，计 算是否需要Scan Loop （若机体内部布置有管线，一定要根据管线的受力情况决 定 Scan Loop）。7. 操作之后，将物样从载物台上拿下来，清洁载物台和实验室，关闭电脑， 关闭操作台。（若遇到停电等情况，需要完全关机，请直接联系专业人士） 备注：1、当机体内部布置有管线时，在扫描过程中，合

15、理安排管线的运动轨迹， 尽量保证有两名操作人员：一名控制电脑、一名观察载物台的运作情况，避免发 生事故；2、开关CT机门的操作，必须只能由一名操作人员完成；3、避免将液体泼溅到高压发生器、高压管线、 X-ray 管球等带电设备上；4、CT 自带的尺寸测试系统测试的结果有误差，若需要按照物样尺寸定位扫 描方位，需要进行换算。操作实例到目前为止在该设备上多次开展了对岩心结构的成像实验。其CT扫描已经 十分成熟。以下实例为在125kV电压，40 口 A管球电压、电流下进行的对砂岩样品的内部结构成像实验。图2-4砂岩样品CT扫描的参数设置为：扫描视野FOV(XY)=24.2mm, FOV(Z)=13.2mm,物 距(SOD)=94.6m m,相距(SID)=600m m。分辨率=0.047mm/voxel。I IrikwmiE | JSID:MD.OmmSCJO1-ZJ3b JrnrJrTThrt*2,4rtoglImti &P.UrKMFW网Fltf (J)Ll -Ji ib iJIniFFTTD Of. Uanoi-