透射式X射線工業(yè)CT中的能譜硬化和散射修正.pdf

1、工業(yè)CT能以計算機(jī)圖象的形式，清晰、直觀、準(zhǔn)確地呈現(xiàn)被測物體斷面內(nèi)部的結(jié)構(gòu)、密度變化以及缺陷的性質(zhì)、位置及大小。它不僅有很高的空間分辨率，而且有很高的密度分辨率。目前為止，工業(yè)CT被認(rèn)為是最佳無損檢測技術(shù)，它已廣泛應(yīng)用于航空航天、兵工、造船工業(yè)、精密儀器制造、石油勘測、冶金以及機(jī)械制造等各個高科技領(lǐng)域。但隨著各高科技領(lǐng)域新的發(fā)展，工業(yè)CT的各項性能指標(biāo)已不能完全滿足實(shí)際的需要。如何提高工業(yè)CT的性能指標(biāo)，如怎樣進(jìn)一步提高空間分辨率、密度

2、分辨率，減少掃描時間，增大可測工件尺寸，改善圖像質(zhì)量等等成為了CT界面臨的重要任務(wù)。而其中射線的能譜硬化和散射問題，又是制約工業(yè)CT各項性能指標(biāo)提高的重要瓶頸之一。因而關(guān)于射線的能譜硬化和散射研究工作，成為人們廣泛關(guān)注的課題。 本文在分析研究國內(nèi)外有關(guān)射線能譜硬化和散射修正問題的分析方法及其研究狀況的基礎(chǔ)上，從射線同物質(zhì)相互作用的物理學(xué)機(jī)理出發(fā)，從理論上近似推導(dǎo)了X射線能譜硬化和散射修正計算公式，建立了散射修正的分析模型，并編制

3、了相應(yīng)的計算機(jī)修正程序。其主要工作和結(jié)論如下： (1)對X射線能譜硬化問題，把Klein-Nishina微分散射方程，利用泰勒級數(shù)展開，在忽略高次項的情形下，近似地推導(dǎo)出了能譜硬化修正公式。修正公式表明： (a)X射線的衰減系數(shù)μ，它不僅與被測物質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)，同時還是坐標(biāo)位置x的函數(shù)，并在文中給出了衰減系數(shù)μ與坐標(biāo)位置x的函數(shù)表達(dá)式。 (b)利用本論文所推導(dǎo)出的能譜硬化修正公式，在圖像重建時編制一個程序進(jìn)行能譜硬

4、化修正是切實(shí)可行的。 (2)對X光子的散射問題，從產(chǎn)生散射現(xiàn)象的物理學(xué)機(jī)理出發(fā)，結(jié)合所建立的理想散射模型，推導(dǎo)出了各探測器在理想的情形下所探測到的散射光子數(shù)計算公式，并編制了散射光子計算程序。通過計算表明： (a)通過散射光子計算公式所得數(shù)據(jù)與新西蘭科學(xué)家C.J.Leliveld和J.G.Maas通過實(shí)驗所得數(shù)據(jù)吻合得很好。這表明本文所推導(dǎo)的修正公式是合理的。 (b)本文所推導(dǎo)出的修正公式只適用于理想的圓柱形的工