CT 能够同时精确可靠地测量内部和外部尺寸,且不会破坏零件。它通过材料密度这一额外的第四维度提供的洞察力,使其成为质量和生产部门的必备工具。高压微焦点 CT也具备同样的功能,可用于测量大型零件并穿透致密材料。它为涡轮叶片、铝铸件和许多其他大型零件开辟了新的 CT 应用领域。
CT 解决方案易于使用、快速,并能提供尺寸检测、材料结构和装配方面的详细洞察。这些洞察有助于更快地解决问题并做出更有效的决策。生产工程所需的原型成本更低,废品率极低甚至为零。这不仅节省了制造流程优化的资金和时间,还能提高生产力并缩短产品上市时间。
X 射线管是CT 系统的核心。射线管设计多种多样,但本质上,X 射线源由一根管子或圆柱体组成,管子或圆柱体的一端装有灯丝(类似灯泡),此外还配有高压阴极和阳极、磁透镜和金属靶(通常为钨丝) 。X 射线源分为开放式和封闭式两种。尼康计量公司提供内部设计的开放式管源,用户可以定期更换灯丝,通常其拥有成本比封闭式管源低得多,而封闭式管源在发生故障时必须更换,通常成本很高。
电流流过灯丝,灯丝升温并发射电子。电子被阴极排斥,并在高压场的吸引下被阳极吸引。高压场将电子加速至光速的 80%,朝着灯管末端射出。在电子离开灯管之前,电子束通过电磁透镜聚焦到目标材料(通常是钨)上。电子猛烈撞击目标,在与目标相互作用时,电子的突然减速几乎使目标升温。事实上,电子束中超过 99% 的能量都用于加热目标。不到 1% 的能量会产生 X 射线,这些 X 射线以锥形束的形式从目标射出。
这些X射线来自电子束撞击目标的区域。通常,施加的电压越高,电子束中的功率就越大,因此传输到目标的功率也就越大。目标上的功率越大,X射线光斑尺寸就越大,产生的X射线功率也就越大。
高压微焦点CT的需求
到目前为止,CT扫描似乎只具有优势。但它的缺陷在哪里呢?许多工业(金属)物体的一个重要限制因素是材料的密度。密度更高的样品会使X射线衰减得更厉害,如表格所示。
微焦点源高达 225kV ,而其产品中更强大的源则是迷你焦点源。迷你焦点源可产生更多 X 射线通量,这很好,但这些迷你焦点源的光斑尺寸与微焦点源相比要大几个数量级,从而严重降低了数据的准确性。不要误会:您需要微焦点源来获取大多数高精度工业 CT 应用的准确、详细的 CT 数据,而供应商的规格表可能不会区分这两种类型的源。标准 450 kV 微焦点源的光斑尺寸为 80 至 320 µm(具体取决于功率),比相应的迷你焦点源小 3 至 8 倍,为检查小型高密度部件或铝铸件提供业界领先的性能,具有无与伦比的准确性和分辨率。由于其开放式管设计和用户可更换灯丝,该源的使用寿命几乎无限,维护成本极低。
对于大多数要求严苛的应用,高亮度版本采用旋转靶材,可提供 450 W 的连续功率,且不受测量时间限制,同时保持 80 至 113 微米(取决于功率)的较小光斑尺寸,比微焦点光源高出 10 倍。与标准光源相比,高亮度版本的数据采集速度更快,在给定光斑尺寸和功率的情况下,通常可提高 3-5 倍。或者,在给定功率或测量时间的情况下,可用分辨率更高,从而提高数据质量。