CN114072658A - X射线ct装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种X射线CT装置,可抑制伪影的产生而获得高像质的X射线CT图像。X射线CT装置包括:X射线摄影系统,包括X射线照射部11及X射线检测器12;旋转平台13,配设于X射线照射部11与X射线检测器12之间;旋转机构,使X射线摄影系统与旋转平台13以旋转轴为中心相对地旋转,旋转轴与自X射线照射部11到X射线检测器12的X射线的光轴正交;以及负载机构50,对试片负载试验力,设置于平台14上,且所述X射线CT装置包括:角度变更机构30,通过使弯曲试验机50倾斜,由弯曲试验机50对试片的试验力的负载方向自与X射线的光轴正交的方向移位。
Description
技术领域
本发明涉及一种X射线计算机断层扫描(Computed Tomography,CT)装置。
背景技术
对试片赋予试验力而弄清材料的强度等特性的材料试验中,为了观察试片的内部破坏的状态,有时对被赋予有试验力的试片进行X射线CT摄影。工业用的X射线CT装置成为下述结构,即:包括X射线照射部、与其相向地配置的X射线检测器、及于X射线照射部与X射线检测器之间以载置有试片的状态旋转的平台,通过一边使平台旋转一边执行X射线透视,观察试片内部的三维结构。而且,也使用在对试片赋予有试验力的状态下执行X射线CT摄影的CT摄影装置(参照专利文献1)。
[现有技术文献]
[专利文献]
专利文献1:日本专利第4059197号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
图10为表示在对试片赋予有试验力的状态下执行X射线CT摄影的CT摄影装置中,对作为试片的印刷基板执行弯曲试验的状况的示意图。
所述印刷基板具有通过焊接部103将基板102与电子零件101接合的结构。印刷基板以朝向铅垂方向的旋转轴100为中心旋转,并且如箭头107所示那样,向下方负载试验力而对作为试片的印刷基板赋予弯曲应力。在此状态下,利用X射线检测器105来检测从X射线照射部104照射并透过印刷基板的X射线,由此进行对印刷基板的X射线CT摄影。
在利用此种结构来执行X射线CT摄影的情况下,观察对象区域中的多个焊接部103在同一平面内旋转,由X射线检测器105所拍摄的图像中产生源自焊接部103的金属所致的伪影(金属伪影(metal artifact))。在显著产生了此种伪影的情况下,难以准确观察包含焊接部103的观察对象区域。
此种现象不限于使用印刷基板作为试片的情况,为在使用碳纤维增强塑料(Carbon Fiber Reinforced Plastics,CFRP)或玻璃纤维增强塑料(Glass FiberReinforced Plastics,GFRP)作为试片来执行X射线CT摄影的情况下,在试片内通过的X射线的距离变大的情况下也产生的问题。
本发明是为了解决所述问题而成,其目的在于提供一种X射线CT装置,可抑制伪影的产生而获得高像质的X射线CT图像。
[解决问题的技术手段]
本发明的第一形态为一种X射线CT装置,包括:X射线摄影系统,包括X射线照射部及X射线检测器;平台,配设于所述X射线照射部与所述X射线检测器之间;旋转机构,使所述X射线摄影系统与所述平台以旋转轴为中心相对地旋转,所述旋转轴与自所述X射线照射部到所述X射线检测器的X射线的光轴正交;以及负载机构,对试片负载试验力,设置于所述平台上,且所述X射线CT装置包括:角度变更机构,通过使所述负载机构倾斜,由所述负载机构对所述试片的试验力的负载方向自与所述X射线的光轴正交的方向移位。
[发明的效果]
根据本发明的第一形态,通过使负载机构倾斜,由负载机构对试片的试验力的负载方向自与X射线的光轴正交的方向移位,从而可抑制伪影的产生而获得高像质的X射线CT图像。
附图说明
图1为本发明的实施方式的X射线CT装置的概要图。
图2为表示本发明的实施方式的X射线CT装置的主要的控制系统的框图。
图3为弯曲试验机50的正面图。
图4为弯曲试验机50的立体图。
图5为角度变更机构30的正面图。
图6为角度变更机构30的侧面图。
图7为角度变更机构30的立体图。
图8为表示在对试片TP负载有试验力的状态下执行X射线CT摄影的状况的示意图。
图9为表示在对试片TP负载有试验力的状态下执行X射线CT摄影的状况的示意图。
图10为表示对作为试片的印刷基板执行弯曲试验的状况的示意图。
具体实施方式
以下,基于图式对本发明的实施方式进行说明。图1为本发明的实施方式的X射线CT装置的概要图。而且,图2为表示本发明的实施方式的X射线CT装置的主要的控制系统的框图。
所述X射线CT装置包括X射线照射部11、X射线检测器12及旋转平台13。所述X射线CT装置在相向配置的X射线照射部11与X射线检测器12之间所配设的旋转平台13上,设置作为本发明的负载机构的弯曲试验机50,对与弯曲试验机50一起旋转而由弯曲试验机50赋予了负载的试片TP进行X射线CT摄影,由此进行非破坏内部观察。此外,弯曲试验机50经由后述的角度变更机构30配置于旋转平台13上。
X射线照射部11在内部包括作为X射线源的X射线管,从X射线管产生与自高电压产生装置15供给的管电压、管电流相应的X射线。所述高电压产生装置15由X射线控制部16进行控制,X射线控制部16连接于个人计算机20,此个人计算机20安装有进行X射线CT装置总体的控制的、控制用软件。X射线检测器12是对影像增强器(Image Intensifier,I.I.)组合电荷耦合器件(Charge Coupled Device,CCD)摄像机而成,或为平板探测器(Flat PanelDetector,FPD),经由CT图像重构运算部18连接于个人计算机20。此外,为了扩大或缩小透视摄影区域,X射线检测器12以可相对于旋转平台13接近或远离的方式构成,旋转平台13也以可相对于X射线照射部11接近或远离的方式构成。
旋转平台13可在与自X射线照射部11到X射线检测器12的X射线的光轴平行的水平方向、及与X射线的光轴正交的上下方向移动。另外,平台驱动机构14经由平台控制部17连接于个人计算机20。
在弯曲试验下进行X射线CT摄影的情况下,在设置于旋转平台13上的弯曲试验机50安装试片并给予弯曲负载。而且,从X射线照射部11向试片照射X射线。接着,使旋转平台13以旋转轴100为中心旋转,旋转轴100与自X射线照射部11到X射线检测器12的X射线的光轴正交。在此状态下,利用X射线检测器12来检测从试片周围的跨360度的全方向透过的X射线,将其X射线透过数据导入CT图像重构运算部18。
CT图像重构运算部18包含计算机,此计算机包括:作为存储程序或X射线检测器12的检测数据等的存储装置的只读存储器(Read Only Memory,ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory,RAM)、硬盘等;以及作为运算装置的中央处理器(CentralProcessing Unit,CPU)。CT图像重构运算部18使用所导入的360度的试片的X射线透过数据,构建以多个平面切割的试片的断层像(CT图像)。CT图像从CT图像重构运算部18发送至个人计算机20,用于由安装于个人计算机20的三维图像构建程序进行三维图像化。
在个人计算机20,连接有液晶显示器等显示部23、以及包括键盘或鼠标的操作部22。显示部23显示从CT图像重构运算部18发送至个人计算机20的CT图像,并且显示利用CT图像所构建的三维图像。此外,CT图像重构运算部18的功能也可与个人计算机20一体化,作为计算机的周边装置或软件而由一个计算机实现。
接下来,对作为本发明的负载机构的弯曲试验机50的结构进行说明。图3为弯曲试验机50的正面图,图4为弯曲试验机50的立体图。此外,图4中,省略摄像机81及连接构件82、83的图示。
所述弯曲试验机50使用压头52及一对支点51对试片TP执行三点弯曲试验。本实施方式中,试片TP为印刷基板,具有通过焊接部3将基板1与电子零件2接合的结构。
所述弯曲试验机50包括:底板57;三根支柱58,在所述底板57上等间隔地竖立设置;顶板53及一对固定板55、56,以规定的间隔固定于所述支柱58;以及移动板54,形成有供支柱58贯穿的贯穿孔且可沿着支柱58移动。此外,底板57、顶板53及一对固定板55、56与后述的一对支撑构件31连结。
在一对固定板55、56之间,配设有可在配设于各固定板55、56的隔片(spacer)间旋转的齿轮63。在此齿轮63的内部,配设有与螺杆64螺合的螺母。螺杆64与移动板54连结,在螺杆64的顶端配设有压头52。而且,在固定板55的下表面配设有马达61。在所述马达61的旋转轴配设有与齿轮63啮合的平齿轮62。若通过马达61的驱动而平齿轮62及齿轮63旋转,则与齿轮63内的螺母螺合的螺杆64升降。伴随所述螺杆64的升降,移动板54和压头52升降。在顶板53的下表面配设有一对支点51。试片TP由这些一对支点51与压头52所夹持,伴随压头52的升降动作而由压头52赋予试验力。
在底板57的侧方,附设有连接构件83,对此连接构件83固定有支撑摄像机81连接构件82。所述摄像机81用于拍摄进行弯曲试验及X射线CT摄影的试片TP。
此外,支柱58为了在对试片TP赋予试验力时也防止弯曲试验机50变形,要求使用刚性高的材料。另一方面,为了防止伪影,作为支柱58而要求使用X射线透过率高的材质。为了满足这些条件,作为支柱58,可使用铝或CFRP。而且,一对支点51及压头52也为了防止伪影而由CFRP等构成。
所述弯曲试验机50中,通过将具有相对较大的重量的马达61或齿轮63等驱动机构配置于下方来降低装置总体的重心,从而可将装置稳定地设置于旋转平台13上。
接下来,对角度变更机构30的结构进行说明,所述角度变更机构30通过变更作为负载机构的弯曲试验机50的倾斜角度,变更对试片TP的试验力的负载方向、与自X射线照射部11到X射线检测器12的X射线的光轴所成的角度。图5为角度变更机构30的正面图。图6为角度变更机构30的侧面图。图7为角度变更机构30的立体图。此外,这些图中,以假想线示意性地表示弯曲试验机50。而且,图7中省略支轴34、螺栓35、螺母36及孔部39的图示。
与底板57、顶板53及一对固定板55、56连结且支撑弯曲试验机50的一对支撑构件31经由支轴34与竖立设置于基台32上的一对竖立构件33连结,弯曲试验机50与一对支撑构件31一起以支轴34为中心摇动。在各竖立构件33,形成有圆弧状的孔部39。而且,在各支撑构件31,配设有贯穿孔部39的螺栓35,在此螺栓35的两端配设有螺母36及螺母37。在拧松螺母36的状态下,弯曲试验机50能以支轴34为中心而摇动,在拧紧螺母36的状态下,弯曲试验机50的摇动动作受到限制。通过所述角度变更机构30的作用,可变更弯曲试验机50的倾斜角度,由此可变更弯曲试验机50对试片TP的试验力的负载方向与X射线的光轴所成的角度。
接下来,对具有如上所述的结构的X射线CT摄影装置中,一边利用弯曲试验机50对试片TP负载试验力,一边执行X射线CT摄影时的动作进行说明。图8及图9为表示在对试片TP负载有试验力的状态下执行X射线CT摄影的状况的示意图。
在一边利用弯曲试验机50对试片TP负载试验力一边执行X射线CT摄影时,如图8及图9所示,由一对支点51与压头52夹持试片TP。接下来,通过图3及图4所示的马达61的驱动使压头52向一对支点51方向移动,由此对试片TP负载弯曲试验力。接着,在此状态下使旋转平台13旋转,由此使弯曲试验机50与试片一起以朝向铅垂方向的旋转轴100为中心旋转。在此状态下,从X射线照射部11照射X射线,利用X射线检测器12来检测透过试片TP的X射线,由此执行X射线CT摄影。另外,在X射线CT摄影的同时,利用摄像机81来拍摄试片TP的弯曲区域。
此处,试片TP为印刷基板,具有通过焊接部3将基板1与电子零件2接合的结构。通常,焊接部3配置于基板1上的同一平面上。因此,如图8所示,在将试片TP的基板1配置于水平方向的状态下执行X射线CT摄影的情况下,试片TP的多个焊接部3在同一平面内旋转,由X射线检测器12所拍摄的图像中明显产生源自焊接部3的金属所致的伪影。在显著产生了此种伪影的情况下,难以准确观察包含焊接部3的试片TP的观察对象区域。
因此,本实施方式的X射线CT装置中,如图9所示,通过角度变更机构30的作用,来变更弯曲试验机50的斜角度,而变更弯曲试验机50对试片TP的试验力的负载方向与X射线的光轴所成的角度。此时的弯曲试验机50的倾斜角度设为如下角度,即:尽可能不将多个焊接部3配置于从X射线照射部11照射并通过试片TP而到达X射线检测器12的、X射线的行进光路。由此,可抑制由X射线检测器12所拍摄的图像中产生源自焊接部3的金属所致的伪影。
此处,摄像机81经由连接构件82、83连接于弯曲试验机50的底板57。因此,即便在变更弯曲试验机50的倾斜角度的情况下,也可利用摄像机81继续拍摄试片TP的弯曲区域。
图8及图9所示的实施方式中,示意性地表示了通过两处焊接部3将试片TP的基板1与电子零件2接合的结构,但实际的印刷基板中,存在多数个焊接部,这些焊接部通常配置于大致同一平面上。因此,通过如所述实施方式那样将试片TP与弯曲试验机50一起倾斜配置,从而可抑制焊接部配置于同一平面内的减容,抑制伪影的产生。由此,可获得高像质的X射线CT图像。
此外,所述实施方式中,使用具有通过焊接部3将基板1与电子零件2接合的结构的印刷基板作为试片TP,但也可使用CFRP或GFRP作为试片。此种情况下,通过使试片倾斜而减小在试片内通过的X射线的距离,从而可抑制伪影的产生而获得高像质的X射线CT图像。
而且,所述实施方式中,使用压头52及一对支点51来执行三点弯曲试验,但也可在使用一对压头进行四点弯曲试验的情况下适用本发明。进而,不限于弯曲试验,也可为拉伸试验等对试片TP负载试验力的其他材料试验。
进而,所述实施方式中,利用配设于X射线照射部11与X射线检测器12之间的旋转平台13使弯曲试验机50旋转,但也可将弯曲试验机50配置于固定平台上,使X射线照射部11与X射线检测器12在弯曲试验机50的外周部同步旋转。
本领域技术人员理解,所述例示性的实施方式为以下形态的具体例。
(第1项)
一种X射线CT装置,包括:
X射线摄影系统,包括X射线照射部及X射线检测器;
平台,配设于所述X射线照射部与所述X射线检测器之间;
旋转机构,使所述X射线摄影系统与所述平台以旋转轴为中心相对地旋转,所旋转轴与自所述X射线照射部到所述X射线检测器的X射线的光轴正交;以及
负载机构,对试片负载试验力,设置于所述平台上,且
所述X射线CT装置包括:
角度变更机构,通过使所述负载机构倾斜,由所述负载机构对所述试片的试验力的负载方向自与所述X射线的光轴正交的方向移位。
根据第1项所记载的X射线CT装置,通过使负载机构倾斜,由负载机构对试片的试验力的负载方向自与X射线的光轴正交的方向移位,从而可抑制伪影的产生而获得高像质的X射线CT图像。
(第2项)
根据第1项所记载的X射线CT装置,其中,
所述角度变更机构通过变更所述负载机构的倾斜角度,变更对所述试片的试验力的负载方向与所述X射线的光轴所成的角度。
根据第2项所记载的X射线CT装置,通过将对试片的试验力的负载方向与X射线的光轴所成的角度调整为伪影最少的角度,从而可获得更高像质的X射线CT图像。
(第3项)
根据第1项或第2项所记载的X射线CT装置,其中,
所述负载机构包括:一对支点,与所述试片抵接;压头,从与所述试片的所述一对支点的抵接方向相反的方向抵接于所述试片;以及试验力赋予机构,变更所述一对支点与所述压头的距离,并且所述负载机构对所述试片执行弯曲试验。
根据第3项所记载的X射线CT装置,可在进行三点弯曲试验的状态下执行X射线CT摄影。
(第4项)
根据第1项至第3项中任一项所记载的X射线CT装置,还包括:
摄像机,拍摄所述试片;以及
连接构件,通过将所述负载机构与所述摄像机连接而使所述摄像机与所述负载机构一起倾斜。
根据第4项所记载的X射线CT装置,可与负载机构的倾斜角度无关地利用摄像机来拍摄试片。
此外,所述记载是为了说明本发明的实施方式,并未限定本发明。
[符号的说明]
1:基板
2:电子零件
3:焊接部
11:X射线照射部
12:X射线检测器
13:旋转平台
30:角度变更机构
31:支撑构件
34:支轴
35:螺栓
36:螺母
39:孔部
50:弯曲试验机
51:支点
52:压头
62:平齿轮
63:齿轮
64:螺杆
81:摄像机
82:连接构件
83:连接构件
TP:试片。
Claims (4)
1.一种X射线计算机断层扫描装置,其特征在于,包括:
X射线摄影系统,包括X射线照射部及X射线检测器;
平台,配设于所述X射线照射部与所述X射线检测器之间;
旋转机构,使所述X射线摄影系统与所述平台以旋转轴为中心相对地旋转,所述旋转轴与自所述X射线照射部到所述X射线检测器的X射线的光轴正交;以及
负载机构,对试片负载试验力,并设置于所述平台上,且
所述X射线计算机断层扫描装置包括:
角度变更机构,通过使所述负载机构倾斜,由所述负载机构对所述试片的试验力的负载方向从与所述X射线的光轴正交的方向移位。
2.根据权利要求1所述的X射线计算机断层扫描装置,其特征在于,
所述角度变更机构通过变更所述负载机构的倾斜角度,变更对所述试片的试验力的负载方向与所述X射线的光轴所成的角度。
3.根据权利要求1或2所述的X射线计算机断层扫描装置,其特征在于,
所述负载机构包括:一对支点,与所述试片抵接;压头,从与所述试片的所述一对支点的抵接方向相反的方向抵接于所述试片;以及试验力赋予机构,变更所述一对支点与所述压头的距离,且所述负载机构对所述试片执行弯曲试验。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的X射线计算机断层扫描装置,其特征在于,还包括:
摄像机,拍摄所述试片;以及
连接构件,通过将所述负载机构与所述摄像机连接而使所述摄像机与所述负载机构一起倾斜。
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