增材制造的核心技术的发展和融合正在以前所未有的速度改变着制造业的传统格局，并逐步渗透到航空航天、汽车制造、医疗器械、生物医疗等诸多高精尖领域。工业CT技术在增材制造领域发挥着举足轻重的作用，利用高分辨率成像实现非破坏性检测，精确掌握增材制造产品的内部结构，及时发现并优化制造过程中的问题，为提升产品质量和制造精度提供有力支持。孔径测量质量检测-粘粉（夹杂物）质量检测-缺陷识别缺陷检测尺寸测量

X射线源作为工业CT的核心部件，其性能表现直接关系到检测结果的精确度和可靠性，其各项参数的设置与调整，对最终的成像效果起着决定性的作用。在采购过程中，选择合适参数的射线源至关重要。本文将对工业CT中X射线源的四个核心参数——「焦点尺寸」、「电压」、「电流」和「功率」进行深入解读，并剖析这些参数之间的相互关联与影响。焦点尺寸射线源焦点是指X射线管中电子束撞击阳极（靶材）时所形成的微小区域。当电子从阴极被加速并射向阳极时，它们会与阳极材料相互作用，产生X射线。这个相互作用发生的具体位置就是焦点。焦点的大小对X射线成像的质量影响最大。焦点越小，X射线的投射更集中，因此投射的影像边缘能够更清晰，针对较小尺寸的物体能形成清晰的图像（或者说图像更加锐利）。而对于极细小的体素来说，如果投影的图像锐利度不行，就会严重影响到图像的分辨率。这就是为什么越高体素分辨率（高几何放大倍率）的系统越需要更小的射线源焦点，采用越细小的焦点的射线投射，通过放大成像的体素图像会更清晰(更锐利）。然而，焦点的大小并不是越小越好。过小的焦点就必然需要更低的射线功率，那么直接会导致辐射剂量减弱，而为了获得足够的X射线剂量，就需要更长的曝光时间。此外，焦点的大小还受到X射线管设计和制造技术的限制。在实际应用中，根据具体的成像需求和设备性能，可以选择合适的焦点大小。例如，在科研领域的应用中，通常需要获得高质量的图像，常常需要使用极微小焦点的射线源。而在一些对分辨率要求不那么高，或者穿透功率要求较大的应用场景中。例：大型铸件，则需要选用较大焦点的X射线源。电压（管电压）电压是X射线源产生X射线的关键参数之一，它实际就是是阴极、阳极/靶之间的电压。管电压决定了X射线中能量高低。电压越高，产生的X射线能量越高，波长越短，穿透物质的能力也会越强，能够检测物质的厚度也越厚。然而，过高的电压也可能导致图像过曝，增大焦点尺寸，降低图像的空间分辨率，影响检测结果。因此，在选择电压时，需要根据检测物体的材质（密度）、结构、厚度以及所需的图像质量进行综合考虑。此外，电压长期过高地使用还会影响射线源的稳定性和寿命。过高的电压可能导致射线源灯丝过热，加速其老化过程，缩短寿命。因此，在使用射线源时，需要确保电压稳定且不超过设备的额定电压范围，以保证设备的长期稳定运行。电流（管电流）电流，也就是单位时间内从阴极跑到阳极/靶的电子数量。管电流决定了X射线的数量（光通量）。在X射线管中，当电流增大时，阴极会释放更多的电子，进而生成更多的X射线粒子，使得X射线的光通量增大。这意味着在相同的时间内，可以有更多的X射线粒子通过物体并被探测器捕获，从而提高了成像的灵敏度和成像效率。因此，在需要快速获取图像或提高图像对比度的场景中，可以通过增大电流来增强X射线的强度。其次，电流的变化也会影响到X射线源的性能和稳定性。过高的电流可能会导致射线源内部过热，加速设备老化，甚至可能损坏设备。此外，电流的不稳定也可能导致X射线强度的波动，影响到成像的稳定性和质量。因此，在调节电流时，需要考虑到设备的散热性能和电流的稳定性，确保X射线源能够在安全、可靠的状态下工作。功率功率是X射线源的一个重要参数，它反映了X射线源的输出能力。功率与管电压和管电流的乘积成正比，意即，射线源的功率计算公式可以表示为：功率 = 管电压 × 管电流。正因如此，功率的高低对射线源的强度和穿透力都密切相关。首先，功率决定了射线源的输出能力。射线源的功率越大，其产生的X射线强度就越高，单位时间内能够发射的X射线粒子数量也越多。这意味着在相同的曝光模式下，高功率的射线源能够更快速地完成扫描或能构成更高质量的图像，提高工作效率。其次，高功率的射线源产生的X射线具有更强的穿透力，能够更深入地穿透物体，获取物体内部更详细的结构信息。焦点尺寸与功率的关系X射线源的焦点尺寸一定不是不变的，焦点会随着功率的升高而变大。这个问题从X射线的产生机理方面来解释就很好理解。直观地说，X射线管是将电子束聚焦后打到一个金属靶上从而激发出的射线，那么聚焦后，电子所落在靶上的那个小圈范围就等同于焦点尺寸。在电子轰击靶的过程中，其中98%的能量转变为热量，这些热量通过靶的散热层处理消散掉。但由于散热层材料性质限制，为确保靶不被融化，当靶功率超过一定功率时，射线管必须要放大焦点尺寸，以增加散热面积，确保靶不烧穿。 决定这个范围（焦点）大小的有两个关键要点：射线源的聚焦能力射线源的聚焦能力主要取决于其设计和制造过程中的多个因素，尤其是电子束发射器件的设计，直接决定了射线源的性能，还有射线机的聚焦能力。优化发射器的设计，增强聚焦磁场或电场，以及精确的控制技术实现更精确地控制电子束的方向和形状，减少扩散和散射，从而提高射线源的聚焦能力。射线焦点处（射线靶）的散热能力通常微焦点射线源的靶材是一层钨，然后再在钨靶上覆盖一层散热层，如Al、Cu、Be、金刚石等 。微焦点射线源普遍都需要采用了水冷却技术，先通过散热层将热量从靶点传递到水冷热量交换位置，再由冷却水将热量带走。因此，散热层材质的导热能力就成为散热的关键因素。日常金属材料中导热系数较好的材料为铜和铝，但都不如金刚石。可以在高功率、高分辨率的同时提供更高通量的X射线。需要特别指出的是，目前市面上没有任何厂家能做到在最小焦点状态下，输出最大功率。任何一款微焦点射线源，最小焦点仅仅是一个最佳指标，并不代表它能一直是这个焦点尺寸。随着靶上功率的增加，焦点尺寸必然会增大。焦点尺寸、电压、电流和功率是X射线源的关键参数，它们相互关联、相互影响，共同决定了X射线成像的质量和应用范围。在实际应用中，根据具体的检测需求和设备性能进行综合考虑，以达到最佳的检测效果。

X射线工业CT技术已经成为许多工业领域中不可或缺的无损检测工具。然而，由于它涉及到X射线的使用，人们往往对其辐射安全性存在疑虑。本文旨在科普X射线工业CT的放射安全知识，帮助大家了解其安全性，消除不必要的担忧。                    X射线和工业CT                X射线在工业CT中扮演着至关重要的角色。首先，X射线是一种波长极短的电离辐射，具有穿透质的能力，这使得它能够穿透被检测物体，获取其内部的结构信息。其次，X射线与物质相互作用时，会发生吸收、散射等现象，这些现象与物质的密度、厚度等特性有关。通过检测透射的X射线强度，可以获取物体内部不同位置的材料分布信息。    工业CT，即工业计算机断层成像技术，正是利用X射线的穿透性来实现对物体内部结构的三维成像。它通过从不同角度对物体进行X射线投影，获取多个截面图像，然后利用计算机技术将这些截面图像重建为三维立体图像。这种技术能够清晰、准确、直观地展示被检测物体的内部结构、组成、材质及缺损状况，被誉为当今最佳的无损检测和无损评估技术之一。        图片来源网络                    X射线的辐射来源                X射线之所以会有辐射，是因为它是一种电磁波，具有波粒二象性。在X射线产生的过程中，高速运动的电子与靶物质相碰撞并被靶物质原子内层电子所阻止，导致电子突然减速并释放出能量。这些能量以X射线的形式辐射出去，形成了我们所说的X射线辐射。    X射线的辐射特性与其波长和能量有关。由于X射线的波长很短，能量很大，因此它具有很高的穿透能力和电离作用。这使得X射线能够穿透物质，并在穿透过程中与物质发生相互作用，导致物质原子内层电子的跃迁和电离。    X射线对人体具有多层次影响，涉及生物学、医学和物理学等领域。它可直接穿透细胞，损伤DNA，增加患癌和遗传疾病风险；同时，与体内水分子相互作用产生自由基，导致细胞损伤和氧化应激反应。长期接触低剂量X射线，其辐射效应具有累积性，可能逐渐损害细胞并增加疾病风险。因此，对X射线的防护与合理使用至关重要。                    X射线放射的防护措施                为避免在使用X射线设备时受到放射伤害，在过往的研究和使用过程中，人们总结出一些常用的防护措施：    1.距离防护：距离是减少辐射暴露的有效方法。在使用X射线设备做检测时，确保与设备保持一定的安全距离，可以显著减少辐射剂量。    2.屏蔽防护：使用屏蔽材料来阻挡X射线辐射是常见的防护措施。常见的屏蔽材料包括铅、铅玻璃、铅橡胶等。在X射线设备周围设置屏蔽墙、屏蔽门等，可以有效减少辐射泄漏。    3.时间防护：尽量缩短暴露在X射线辐射下的时间。在使用X射线设备时，尽量减少不必要的曝光时间，避免重复照射。    4.设施防护：X射线设备的固有防护设施也是重要的防护措施。确保设备的辐射安全性能符合相关标准和规范，如X线管壳、遮光筒和光圈、滤过板、荧屏后铅玻璃、铅屏、铅橡皮围裙、铅手套以及墙壁等。    5.个人防护：对于从事与X射线相关的工作人员，应穿戴适当的防护用品，如铅围裙、铅围脖、铅帽、铅眼镜、铅手套等，以减少辐射对身体的直接接触。    6.安全管理：建立健全的辐射安全管理制度和操作规程，确保X射线设备的安全使用。定期进行辐射安全检测和维护，及时发现和处理潜在的安全隐患。                    工业CT的辐射安全措施                1.屏蔽防护：工业CT设备的墙体和所有入口处的防护门应具有足够的屏蔽防护，以确保在射线束处于开启状态时，防护墙和防护门外30cm处的空气比释动能率不超过安全标准。此外，设备内部也应设置屏蔽装置，如铅钢结构的保护形式，以有效屏蔽射线。            2.监控装置：工业CT检测室内应设置监视装置，以便在控制室的操作台观察检测室内人员的活动和CT设备的运行情况。这样，如果发生任何异常情况，操作人员可以迅速作出反应，采取措施减少辐射暴露。     3.警示装置：为了直观地提示工业CT的工作状态，应在设备、检测室的所有入口处、源塔及其必要的地方设置电离辐射警示标志和工作状态指示灯。同时，检测室内及其入口处应设置声光警示装置，以便在开机前发出持续警告，提醒人员注意辐射风险。    4.通风设施：工业CT检测室应配备机械通风设施，确保每小时换气次数达到4-5次，以便及时排除有害气体，如臭氧和氮氧化物等。这有助于减少工作人员吸入有害气体的风险。    5.电气安全设施：对于以加速器为放射源的工业CT设备，应采取一系列电气安全设施，如主动接地联锁、高压屏蔽网、高压放电棒、高压过载保护、独立设备接地和警告说明等，以防止高压对工作人员造成危害。    6.分区管理：检测室内应划分为控制区和监督区。在射线束处于开启状态时，任何人不得进入控制区。控制室以及与检测室入口相连的过道、走廊等区域应划为监督区，无关人员不得擅自进入。这有助于限制人员接触辐射的风险。                        国标中对工业CT设备的安全防护要求                在国家标准《工业X射线探伤放射防护要求》（GBZ117—2015）中，对X射线工业CT设备的放射防护做出了明确规定。例如：        4.1.3X射线探伤室墙和入口门的辐射屏蔽应同时满足：a)人员在关注点的周剂量参考控制水平，对职业工作人员不大于100μSv/周，对公众不大于5μSv/周；b)关注点最高周围剂量当量率参考控制水平不大于2.5μSv/h。4.1.4探伤室顶的辐射屏蔽应满足：a)探伤室上方已建、拟建建筑物或探伤室旁邻近建筑物在自辐射源点到探伤室顶内表面边缘所张立体角区域内时，探伤室顶的辐射屏蔽要求同4.1.3；b)对不需要人员到达的探伤室顶，探伤室顶外表面30cm处的剂量率参考控制水平通常可取为100μSv/h。            4.1.5探伤室应设置门-机联锁装置，并保证在门(包括人员门和货物门)关闭后X射线装置才能进行探伤作业。门打开时应立即停止X射线照射，关上门不能自动开始X射线照射。门-机联锁装置的设置应方便探伤室内部的人员在紧急情况下离开探伤室。            此外，《X射线计算机断层摄影装置放射卫生防护标准》 (GBZ 130-2020)、《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》 (GB 18871-2002)等相关标准也对使用相关设备的放射防护作出了明确要求和指导。这些国标内容都是为了确保X射线设备在使用过程中的安全性和保护人员免受不必要的辐射照射。在使用X射线设备时，应遵循这些标准的要求，并采取必要的防护措施，以最大程度地减少辐射对人体的影响。同时，对于违反这些标准的行为，也应依法进行处罚和纠正。    尽管X射线工业CT设备在使用时会产生一定的辐射，但只有当辐射剂量达到一定程度时，才可能对人体造成危害。而且，X射线工业CT设备的辐射剂量通常较低，远低于可能对人体造成危害的剂量水平。因此，只要我们遵循正确的操作方法和安全规定，就可以有效地降低辐射风险。当然，为了最大程度地保护人体免受辐射的危害，我们仍然需要加强对辐射安全知识的了解和学习，提高自己的安全意识和防护能力。    

工业CT扫描技术以其高分辨率和非破坏性特点，在多个领域得到广泛应用。植物学研究作为探索生物多样性和生态平衡的关键，传统方法难以深入揭示其内部结构。通过工业CT扫描技术，植物学研究者能更精准地洞察植物内部组织、细胞分布及生物过程，推动植物学领域的深入探索与创新。植物研究案例1核桃扫描案例2降香黄檀木质细胞扫描案例3竹签扫描案例4咖啡豆扫描案例

选择合适类型的X射线源是实现优质成像和拓宽应用范围的关键。 在上一期的推文中，我们介绍了射线源「开管和闭管」的结构区别，本期我们继续为大家介绍「反射靶和透射靶」两种射线源结构。反射式靶反射式靶的特点在于其靶面与入射电子束形成一定倾斜角度。这种设计具有较大的散热体积，因此可以承受较高电压的加速电子。反射式靶的优势在于能够获得更高的电子能量，从而产生更强的X射线辐射。这对于需要高能量成像的应用场景非常重要，例如：汽车工业：检测电子组件、电子控制单元、微型机械装置、插头和压接件、电池盒等。航空航天领域：检测机械组件（如阀或襟翼制动器）、环向电子束焊（EB）焊缝、转子叶片、涡轮叶片、飞机涡轮、电子组装、小型钛和铝铸件、复合材料等。图源网络透射式靶透射式靶是一层薄膜，其靶面与入射电子束垂直。这种设计可以获得更小的焦点尺寸和更大的辐射角度。透射式靶适用于需要高分辨率成像的场景，例如：材料科学中的微焦点X射线成像：透射式靶可用于研究材料的微观结构和缺陷。图源网络无论是「开管和闭管」，还是「反射靶和透射靶」，不同的结构组合，其成像质量、应用场景等各有不同，我们建议用户在选择设备时，一定要结合自身实际，充分考虑好检测需求，再选择最合适的射线源。只有根据实际情况做出明智的选择，才能充分发挥X射线成像技术的潜力，为各领域的检测和研究提供精准、高效的解决方案。

有别于常见的医用CT，工业CT以其高精度、高分辨率在生物医学研究领域同样拥有广泛的应用空间。通过工业CT扫描重建三维数字图像，我们可以在微米甚至纳米级别的视角下，深入探索生物体的微观世界，帮助研究人员更深入地了解生物体的生理机制，还可以为疾病的诊断和治疗方案研究提供更为精准的依据。生物研究案例1生物医学研究案例2蝉扫描案例3小鼠膝关节案例4动物养殖研究

射线源是X射线工业CT 设备的核心组件之一，其性能直接决定了检测质量和效率。在采购工业CT系统时，如何根据需求选择合适的射线源至关重要。在当前市场上，常见的X射线源主要结构区别有2个方面：「闭管和开管」、「反射靶和透射靶」。在本篇推文中，我们将尝试为您详细介绍闭管和开管两种射线源，对它们在性能、稳定性以及适用范围等方面进行比较，期望能够帮助大家对X射线工业CT有更充分地了解。什么是闭管与开管？闭管和开管都是 X 射线工业 CT 中常用的射线源，它们的基本原理都是通过加速电子撞击金属靶来产生 X 射线，主要区别在于真空系统的设计不同：闭管闭管X射线源属于密闭式射线管，它通常将阴极、阳极和聚焦系统等部件集成在一个密封的真空腔体内，这种设计使得闭管X射线源具有更高的稳定性和较好的耐用性。闭管X射线源通常有透射式和反射式射线靶两种结构。由于结构封闭，闭管X射线源对于外部环境的适应性更强，能够在较恶劣的条件下稳定工作。此外，闭管X射线源通常具有更小的体积和更轻的重量，比较适用于紧凑型的应用场景。但需要特别指出的是，正因为结构封闭等方面的原因，闭管射线源的功率较小，射线焦点也做不到很小，不能满足高穿透性、高分辨率的应用场景。几种典型的闭管射线源图片来源网络开管开管X射线源，顾名思义，其结构是可以打开的，以方便更换阴极灯丝等易耗件。在使用过程中，需要对射线管进行抽真空，确保射线管的真空度和射线的剂量稳定。开管X射线源同样有透射式和反射式射线靶两种结构。开管式设计使其可以保持更小的焦点，同时反射靶开管X射线源的功率还可以做到更高。开管射线源更适合于高精度、高分辨率，以及高穿透性的应用场景。图片来源网络综上所述，开管和闭管X射线源在物理结构、原理、应用领域和性价比等方面存在显著差异。在选择时，应根据具体的应用需求、预算和维护要求等因素进行权衡。

近日，备受瞩目的“2024年全国固体力学学术会议”在江苏省南京市隆重召开，本次会议吸引了众多国内外知名专家学者和研究生齐聚一堂，共同探讨固体力学的前沿和挑战。在会议现场，奥影设立展位与现场的学者与业界同仁互动交流，展示奥影工业CT系统在固体力学领域的创新应用与实践案例。全国固体力学学术会议是我国固体力学界每四年举办一次的综合性学术盛会，旨在为固体力学领域的专家学者提供展示最新成果、交流学术思想、探讨未来趋势的平台。本次会议主题为“固体力学前沿和挑战”，聚焦新形势下固体力学领域的科技创新和人才培养，研讨主题包括不限于固体力学及其分支学科的主要进展、创新方法、现存挑战及未来方向。借助工业CT的高精度三维成像能力，为固体力学研究者提供了前所未有的观察和分析手段。无论是复杂的材料内部结构，还是微小的形变和裂纹，都能通过工业CT的扫描图像得以清晰展现。这不仅有助于我们深入理解材料的力学行为，更能为优化材料设计、提升产品性能提供有力支持。此外，工业CT还可在原位加载实验中得到应用。在进行原位加载实验时，工业CT可持续监测试件在加载过程中的内部结构变化，如裂缝的产生、扩展以及材料的形变等。这些信息对于理解材料的失效机制、优化材料设计以及提升产品的耐用性具有重要意义。本次会议作为固体力学领域的年度盛会，不仅汇聚了众多专家学者，为他们提供了一个展示前沿成果、深入交流学术思想的平台，更在推动固体力学领域的科技创新和人才培养方面发挥了重要作用。同时，奥影也将继续深耕工业CT技术的研发与应用，不断为固体力学领域的研究和发展贡献新的力量，共同推动该领域的繁荣与进步。

2024年3月28日至29日，2024航空装备数智试验暨产业发展大会在绵阳成功举行。奥影携先进的航空装备工业CT无损检测方案亮相大会，并设立洽谈展位，与国内航空业精英们共话航空装备数智试验的创新实践。“2024航空装备数智试验暨产业发展大会”以“数智新动力 融创新场景”为主题，旨在积极响应国家创新驱动发展战略，促进航空装备试验领域科技界与产业界的跨界交流，推动创新链与产业链的融合发展，同时分享最新研究成果、展示前沿产品及解决方案，分析和探究数智化进程中面临的挑战，明确行业前进方向，更好地服务于我国航空装备的自主研制。工业CT技术在航空装备试验领域扮演着至关重要的角色，它是现代航空航天工业中不可或缺的质量管控利器。在航空装备研发与生产过程中，工业CT可对诸如飞机发动机叶片、复合材料构件、精密铸造件、焊接接头等关键部件进行全面细致的内部检测与尺寸测量，无需拆解样品，从而大大提高检测效率，降低成本消耗。尤其针对那些传统检测手段难以触及的复杂几何形状和深埋结构，工业CT技术展现出了无可比拟的优势。此外，工业CT技术还能用于航空装备的故障诊断、寿命评估以及新材料新工艺的研发验证，通过对试件进行实时、定量分析，确保产品的质量和可靠性达到最高标准。它的应用显著增强了航空装备制造过程中的质量保证能力，为保障飞行安全、提升装备性能和延长使用寿命提供了强大的技术支持。在航空装备数智化试验的大背景下，工业CT已成为推动产业创新发展、迈向智能制造的重要驱动力之一。航空发动机叶片扫描案例此次论坛的成功举办，不仅为航空装备试验领域的演进开辟了崭新的战略视野与导向坐标，同时也构筑了一座联通产学研各界深度对话与协作的桥梁。我们期待未来在航空装备试验数智化领域取得更多突破，与各界同仁一起，协力推动中国航空事业的繁荣发展。

3月29-31日，由清华大学、中国机械工程学会主办，清华大学出版社协办的第六届国际增材制造与生物制造会议（ICAM-BM2024）在北京西郊宾馆成功举办。奥影携X射线工业CT在增材制造与生物制造方向相关解决方案亮相本次会议，与相关领域研究专家、科技工作者们现场交流分享。ICAM-BM2024是一个展示生命、医学、工程和材料大交叉的国际交流平台，也是继ICAM-BM 2014，Biofabrication 2017和ICAM-BM 2018之后，在中国举办的又一个增材制造、生物制造领域的国际学术交流盛会。会议围绕增材制造及生物制造的基础研究、技术创新、交叉应用、教育培训、产业发展和标准法规等不同层次开展交流和探讨，为这一领域提供一次沟通、交流和欢聚的机会。在本次会议期间，奥影副总经理邹志红以《X射线工业CT在增材制造中的应用：检测、优化与质量控制》为题，分享奥影在增材制造领域的实践经验。他指出，X射线工业CT可实现对复杂三维结构的直观解析，实现从原料至成品的全程质量把控，为科研人员提供了从微观到宏观的多层次、多维度质量评估手段。此外，该技术还可在设计验证、生产过程控制以及失效分析等多个重要环节得到应用，有力驱动增材制造行业的技术创新与产业升级。增材制造与生物制造被认为具有引领第四次工业改革的潜力，其核心技术的发展和融合正在以前所未有的速度改变着制造业的传统格局，并逐步渗透到航空航天、汽车制造、医疗器械、生物医疗等诸多高精尖领域。在此次盛会上，奥影所展示的X射线工业CT技术，正是推动增材制造与生物制造行业向更高精度、更高质量发展的关键技术之一。通过参与本次大会，奥影不仅展示了自身在X射线工业CT领域的领先技术和解决方案，更为增材制造行业带来了关于产品质量检测、工艺优化乃至全链条质量控制的新思路与新视角。未来，我们有理由相信，X射线工业CT技术将在增材制造与生物制造的深度融合过程中发挥愈发重要的作用，共同擘画出制造业智能化、数字化、个性化的美好未来。