工业CT技术参数对性能指标的影响(续)——-兼谈如何选择工业CT产品

2　工业CT技术参数对性能指标的影响

    综上所述密度分辨能力比起空间分辨能力更为重要。然而人们通常总是特别关注空间分辨能力,所以下面还是从空间分辨率开始介绍。众所周知,CT的空间分辨率主要取决于射线源焦点的尺寸、探测器孔径和几何条件;而整个机械系统的精度、数据采集系统和重建算法也有一定影响。前者决定了CT系统空间分辨能力的极限,两者共同的作用决定了系统实际能够达到的空间分辨能力。

2.1　空间分辨率

    首先自然想到的是尽量减小探测器的尺寸,因为射线源的选择余地似乎不大。毫无疑问减小探测器尺寸或更精确地说减小探测器有效孔径可以使系统空间分辨率提高,但是需要深入一点地定量考察各种参数的影响。可以从分析射线等效束宽计算公式开始,因为射线等效束宽BW从物理上确定了系统可能达到的极限分辨率(图2)。

    再用表1的数据分别画出BW/a2d/a和BW/a2L/D的关系曲线,如图3和4所示。

    从图3中可看出,射线源尺寸一定时,减小探测器孔径d可以减小射线等效束宽BW,也就是提高

了系统的空间分辨率。同时还可看出减小探测器孔径的时候,射线等效束宽BW减小的倍率与L/D密切相关。L/D较小时,BW的减小并不显著;只有L/D较大时,探测器孔径减小,BW才有显著的变化。即当样品的旋转中心远离探测器的时候,减小探测器孔径或者直接减小探测器的尺寸并不能有效地提高系统空间分辨率,只有当样品的旋转中心足够靠近探测器的时候,减小探测器孔径或者直接减小探测器的尺寸才能有效地提高系统空间分辨率。还有一个有趣的现象是,当d/a为0.4_~0.5时且L/D≥4以后,BW几乎与L/D没有关系,也就是说旋转中心的远近与空间分辨率几乎没有关系。

    从图4中可以得到与图3同样的结论,当d/a≈0.5时BW/a随L/D的变化平缓,说明旋转中心的移动对空间分辨率影响不大。还有一个重要的现象是当d/a≤0.2以后,几条曲线几乎重合。这说明在射线源尺寸一定时,探测器孔径d减小到一定程度以后,对于提高系统的空间分辨率的作用将不再十分明显。

    归纳一下从上述计算和图表得到的结论如下:

    (1)在射线源尺寸一定时,减小探测器孔径d可以减小射线等效束宽BW。

    (2)减小探测器孔径时,L/D较小时,BW的减小并不显著;只有L/D较大时,BW的变化显著。

    (3)当d/a≈0.5时,BW几乎与L/D无关。

    (4)射线源尺寸一定时,探测器孔径d减小到一定程度(例如d/a≤0.2)以后,对于提高系统的空间分辨率的作用将不再十分明显。