RU2542600C1 - Промышленный томограф - Google Patents
Промышленный томограф Download PDFInfo
- Publication number
- RU2542600C1 RU2542600C1 RU2014105958/28A RU2014105958A RU2542600C1 RU 2542600 C1 RU2542600 C1 RU 2542600C1 RU 2014105958/28 A RU2014105958/28 A RU 2014105958/28A RU 2014105958 A RU2014105958 A RU 2014105958A RU 2542600 C1 RU2542600 C1 RU 2542600C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fan
- section
- distance
- tomogram
- radiation beam
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Использование: для неразрушающего контроля материалов и изделий методом рентгеновской компьютерной томографии. Сущность изобретения заключается в том, что промышленный томограф содержит источник жесткого тормозного излучения, расположенный от объекта на расстоянии, обеспечивающем перекрытие веерным пучком излучения части сечения объекта, сканер, обеспечивающий только вращательное движение, неподвижный детекторный блок, управляющий компьютер, программное обеспечение, при этом источник излучения выполнен с возможностью поворота вокруг оси, перпендикулярной плоскости томограммы и проходящей через фокус пучка излучения, и расположен от объекта на расстоянии, обеспечивающем перекрытие веерным пучком излучения менее половины сечения объекта и перекрытие веерными пучками половины сечения объекта за цикл поворотов. Технический результат: обеспечение возможности сканирования крупногабаритных изделий при высоком качестве получаемой томограммы за достаточно короткий промежуток времени без увеличения габаритов томографа. 3 ил.
Description
Изобретение относится к области неразрушающего контроля материалов и изделий методом рентгеновской компьютерной томографии и может быть использовано для дефектоскопии крупногабаритных промышленных изделий, в том числе РДТТ диаметром от 1 до 4 м.
Среди радиационных методов неразрушающего контроля компьютерная томография дает наиболее полную информацию о контролируемом объекте.
Из зарубежных томографических средств, предназначенных для контроля РДТТ, наибольший интерес представляет томограф AF/ACNS-2 фирмы Aerojet Strategic Propulsion, Inc. (США) [Компьютерный томограф AF/ACTS-2 // Информационный материал ГОНТИ 0409. - 1986. - №41 (908) - 7 с.], содержащий источник жесткого тормозного излучения, сканер, детекторный блок, управляющий компьютер, программное обеспечение.
Немного ранее американская фирма American Science and Engineering разработала аналогичную томографическую установку для контроля двигателей ракеты Trident-2 [Неразрушающие методы контроля за рубежом // Аналитический обзор ГОНТИ 409. - 1985. - №6 (158) - 12 с.], содержащий источник жесткого тормозного излучения, сканер, детекторный блок, управляющий компьютер, программное обеспечение.
Известные из литературных источников томографические системы, предназначенные для контроля крупногабаритных РДТТ, имеют ряд одинаковых конструктивных особенностей:
- в качестве источника излучения применяется линейный ускоритель, генерирующий жесткое тормозное излучение с максимальной энергией в спектре 15 МэВ;
- РДТТ устанавливается вертикально на поворотном горизонтальном столе;
- в процессе получения радиометрических данных для одной плоской томограммы РДТТ поворачивается пошагово на поворотном столе и перемещается в горизонтальном направлении, а детекторы и источник излучения неподвижны: реализована схема томографа второго поколения [Хермен Г. Восстановление изображений по проекциям. - М., Мир, 1983. - 349 с.; Календер В. Компьютерная томография. - М., Техносфера, 2006. - 343 с.].
В отечественной практике сложилась традиция располагать крупногабаритное изделие при контроле горизонтально. В этом случае условия выявления таких дефектов, как трещины и расслоения, наиболее благоприятны. Конструкции известных томографов, предназначенных для вертикального расположения изделия, сложно применить для контроля изделия, расположенного горизонтально, поскольку потребуется вертикальное перемещение системы «источник - детекторы». Как излучательный блок ускорителя, так и блок детекторов с коллимационной системой являются достаточно тяжелыми и громоздкими, поэтому периодические подъем и опускание их (десятки раз при сканировании одного сечения) требуют мощных прецизионных механизмов.
Таким образом, вышеуказанные томографы неэффективны при контроле крупногабаритных изделий, расположенных горизонтально.
Томограф третьего поколения представляется более подходящим для сканера с горизонтальным расположением двигателя, поскольку здесь для получения томограммы требуется только вращение РДТТ.
Известен промышленный томограф, принятый за прототип, по патенту РФ №2431825 (опубл. 20.10.2011 г.), содержащий источник жесткого тормозного излучения, расположенный от объекта на расстоянии, обеспечивающем перекрытие веерным пучком излучения части сечения объекта, сканер, обеспечивающий только вращательное движение, детекторный блок, управляющий компьютер, программное обеспечение.
При такой конструкции томографа при контроле изделия диаметром 1 м с энергией тормозного излучения 10 МэВ расстояние от источника излучения до оси вращения изделия составляет 2-2,5 м.
С увеличением диаметра изделия требуется увеличивать энергию излучения. Оба этих фактора приводят к увеличению габаритов томографа. Для двигателя диаметром 2 м и энергии изучения 15 МэВ в томографе-прототипе потребуется расположить источник на расстоянии около 6 м, что создает эксплуатационные неудобства и экономически нецелесообразно.
Кроме увеличения габаритов, отнесение источника излучения на большое расстояние приводит к уменьшению интенсивности потока излучения и, следовательно, уменьшению производительности контроля.
Задачей настоящего изобретения является создание промышленного томографа с расширенными эксплуатационными возможностями и удобствами, позволяющего сканировать крупногабаритные изделия диаметром 2-4 м при сохранении фукциональных результатов (качество томограммы и время ее получения) на уровне прототипа без увеличения габаритов томографа.
Поставленная задача решается предлагаемым промышленным томографом, содержащим источник жесткого тормозного излучения, расположенный от объекта на расстоянии, обеспечивающем перекрытие веерным пучком излучения части сечения объекта, сканер, обеспечивающий только вращательное движение, неподвижный детекторный блок, управляющий компьютер, программное обеспечение. Особенность заключается в том, что источник излучения выполнен с возможностью поворота вокруг оси, перпендикулярной плоскости томограммы и проходящей через фокус пучка излучения, и расположен от объекта на расстоянии, обеспечивающем перекрытие веерным пучком излучения менее половины сечения объекта и перекрытие веерными пучками половины сечения объекта за цикл поворотов.
Из уровня техники неизвестно техническое решение поставленной задачи, в котором бы имело место предложенное сочетание признаков.
Рассмотрим заявляемый томограф, в котором веерный пучок перекрывает не половину сечения объекта, как в прототипе, а меньшую часть (фиг. 1). Сканирование производят поворотом объекта на 360°. Очевидно, что за один оборот получается лишь часть данных для реконструкции томограммы. Другую порцию данных можно получить, если повернуть источник излучения таким образом, чтобы пучок перекрывал другую часть половины сечения объекта (фиг. 2). После этого объект контроля снова поворачивается на 360°. Источник излучения поворачивают столько раз, сколько необходимо, чтобы веерные пучки перекрыли в итоге половину поля томограммы. Полученные данные веерных пучков можно переупаковать в параллельные проекции, а затем реконструировать томограмму.
В предлагаемом томографе, по сравнению с прототипом в случае его использования применительно к крупногабаритным изделиям диаметром 2-4 м, существенно уменьшается расстояние от источника излучения до объекта (источник может быть установлен даже вплотную к объекту контроля); сокращается время сбора радиометрических данных, достаточных для реконструкции томограммы такого же качества, как при удаленном источнике.
Утверждение о сокращении времени требует пояснения. Допустим, что в томографе-прототипе расстояние от источника излучения до центра вращения изделия равно L, радиус изделия равен R, а расстояние от источника до детекторов L+R+d (d - расстояние от поверхности объекта до детекторов).
Веерный пучок перекрывает при этом половину поля томограммы. Время получения данных на одну томограмму равно Т. Расположим теперь источник в два раза ближе к оси вращения объекта. Интенсивность излучения, регистрируемого детекторами, увеличится в (L+R+d)2/(L/2+R+d)2. Время экспозиции при измерении данных можно уменьшить в такое же количество раз. Статистическая погрешность при этом не увеличится. Но при таком расположении источника необходимо выполнить два цикла вращения изделия вместо одного. В итоге время сбора данных Т' в предлагаемом томографе можно вычислить по формуле
Допустим, что радиус изделия R=1 м, расстояние от поверхности объекта до детекторов d=0,2 м, энергия тормозного излучения 15 МэВ (максимум в спектре), тогда раствор пучка составляет 10° и расстояние источник - ось вращения L=6 м. Подставив эти данные в формулу (1), получим
T′=0,68·Т.
Если сократить расстояние L втрое, то время сбора данных можно вычислить по формуле
В рассмотренном примере оно составит Т′=0,59·Т. В обоих случаях наблюдается сокращение габаритов томографа и времени сбора данных.
Для проверки работоспособности алгоритма реконструкции томограммы по данным сканирования веерным пучком с поворачивающимся источником излучения была разработана программа компьютерного моделирования, включающая в себя формирование проекционных данных, переупаковку фрагментов веерных проекций в параллельные проекции, расчет и визуализацию томограммы. На фиг. 3 представлены томограммы, полученные по данным параллельного (А), веерного (Б) и половинного веерного (В) пучка, полученного за три цикла вращения изделия. В первом случае реконструкция производилась методом обратного проецирования фильтрованных параллельных проекций [Введение в современную томографию. Под общей редакцией Тернового К.С. и Синькова М.В. - Киев. Наукова думка, 1983. - 231, с. 5], во втором - методом обратного проецирования фильтрованных веерных проекций [Введение в современную томографию. Под общей редакцией Тернового К.С. и Синькова М.В. - Киев. Наукова думка, 1983. - 231, с. 5], в третьем случае производилась переупаковка фрагментов веерного пучка в параллельные с последующей реконструкцией, как в первом пункте. Заметного различия качества томограмм не наблюдается.
Таким образом, заявляемый промышленный томограф позволяет удовлетворить давно существующую потребность в решении поставленной задачи.
Claims (1)
- Промышленный томограф, содержащий источник жесткого тормозного излучения, расположенный от объекта на расстоянии, обеспечивающем перекрытие веерным пучком излучения части сечения объекта, сканер, обеспечивающий только вращательное движение, неподвижный детекторный блок, управляющий компьютер, программное обеспечение, отличающийся тем, что источник излучения выполнен с возможностью поворота вокруг оси, перпендикулярной плоскости томограммы и проходящей через фокус пучка излучения, и расположен от объекта на расстоянии, обеспечивающем перекрытие веерным пучком излучения менее половины сечения объекта и перекрытие веерными пучками половины сечения объекта за цикл поворотов.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014105958/28A RU2542600C1 (ru) | 2014-02-18 | 2014-02-18 | Промышленный томограф |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014105958/28A RU2542600C1 (ru) | 2014-02-18 | 2014-02-18 | Промышленный томограф |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2542600C1 true RU2542600C1 (ru) | 2015-02-20 |
Family
ID=53289072
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014105958/28A RU2542600C1 (ru) | 2014-02-18 | 2014-02-18 | Промышленный томограф |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2542600C1 (ru) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU972346A1 (ru) * | 1980-04-21 | 1982-11-07 | Научно-Исследовательский Институт Интроскопии | Вычислительный томограф |
US4422177A (en) * | 1982-06-16 | 1983-12-20 | American Science And Engineering, Inc. | CT Slice proximity rotary table and elevator for examining large objects |
SU1712915A1 (ru) * | 1990-05-07 | 1992-02-15 | Научно-исследовательский институт интроскопии Томского политехнического института им.С.М.Кирова | Вычислительный томограф |
GB2420683A (en) * | 2004-11-26 | 2006-05-31 | Univ Tsinghua | A CT Method And Apparatus For Identifying A Liquid Article Based On The Density Of The Liquid Article |
RU2394494C2 (ru) * | 2005-12-31 | 2010-07-20 | Тсингхуа Юниверсити | Система сканирования х-кт |
RU2431825C1 (ru) * | 2010-05-28 | 2011-10-20 | Открытое акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Алтай" | Промышленный томограф |
-
2014
- 2014-02-18 RU RU2014105958/28A patent/RU2542600C1/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU972346A1 (ru) * | 1980-04-21 | 1982-11-07 | Научно-Исследовательский Институт Интроскопии | Вычислительный томограф |
US4422177A (en) * | 1982-06-16 | 1983-12-20 | American Science And Engineering, Inc. | CT Slice proximity rotary table and elevator for examining large objects |
SU1712915A1 (ru) * | 1990-05-07 | 1992-02-15 | Научно-исследовательский институт интроскопии Томского политехнического института им.С.М.Кирова | Вычислительный томограф |
GB2420683A (en) * | 2004-11-26 | 2006-05-31 | Univ Tsinghua | A CT Method And Apparatus For Identifying A Liquid Article Based On The Density Of The Liquid Article |
RU2394494C2 (ru) * | 2005-12-31 | 2010-07-20 | Тсингхуа Юниверсити | Система сканирования х-кт |
RU2431825C1 (ru) * | 2010-05-28 | 2011-10-20 | Открытое акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Алтай" | Промышленный томограф |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5491016B2 (ja) | Ctシステム | |
US20170227476A1 (en) | X-ray phase-contrast imaging system and imaging method | |
US10568588B2 (en) | Tiled detector arrangement for differential phase contrast CT | |
JP5687618B2 (ja) | コンピュータ断層撮像用スキャナ及びスキャン方法 | |
JP2015516278A (ja) | コーンビームのコンピュータ断層撮影の容積測定撮像システム | |
WO2014101285A1 (zh) | 多能ct成像系统以及成像方法 | |
US20170172532A1 (en) | X-ray system and image reconstruction method | |
JP6078506B2 (ja) | 直線軌道に基づく断層走査装置 | |
Hanke et al. | X-ray microtomography for materials characterization | |
US20120257713A1 (en) | Non-Destructive Analysis of an Object | |
Helfen et al. | Laminographic imaging using synchrotron radiation–challenges and opportunities | |
RU2695311C2 (ru) | Устройство рентгеновской визуализации | |
CA2763345C (en) | Systems and methods for detecting an image of an object by use of x-ray beams generated by multiple small area sources and by use of facing sides of adjacent monochromator crystals | |
Batranin et al. | Design of the X-Ray micro-CT scanner TOLMI-150-10 and its perspective application in non-destructive evaluation | |
WO2021072229A1 (en) | Variable zoom x-ray computed tomography method for composites | |
RU2542600C1 (ru) | Промышленный томограф | |
Fu et al. | In-line phase contrast micro-CT reconstruction for biomedical specimens | |
US9757088B2 (en) | Detector apparatus for cone beam computed tomography | |
JP5814729B2 (ja) | ベクトル場断層撮影装置およびベクトル場断層像再構成法 | |
CN112649451B (zh) | 用于大型对象的快速工业计算机断层扫描 | |
KR101610142B1 (ko) | 컴퓨터 단층촬영 장치 및 방법 | |
Bieberle et al. | Ultrafast electron beam X-ray computed tomography for 2D and 3D two-phase flow imaging | |
Fu et al. | Single-slice reconstruction method for helical cone-beam differential phase-contrast CT | |
JP6590603B2 (ja) | Ct撮像方法 | |
Xi et al. | Fast grating-based X-ray phase-contrast tomosynthesis |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner |