112

MECHANIK NR 2/2011

* Prof. dr inż. Eugeniusz Ratajczyk – Wyższa Szkoła Ekologii

i Zarządzania w Warszawie, Wydział Zarządzania

Rys. 1. Schemat układu z płaską wiązką równoległą [6]

Tomografia komputerowa CT w zastosowaniach przemysłowych

Cz. I. IDEA POMIARÓW, GŁÓWNE ZESPOŁY I ICH FUNKCJE

EUGENIUSZ RATAJCZYK*

Idea pomiarów tomograficznych opartych na promienio-
waniu rentgenowskim X. Budowa tomografów komputero-
wych CT – główne zespoły i ich funkcje.

W dokładnych pomiarach geometrycznych części ma-

szyn dominuje technika współrzędnościowa oparta na
w pełni skomputeryzowanych współrzędnościowych ma-
szynach pomiarowych, zarówno w odniesieniu do prze-
twarzania wyników pomiarów do wymaganej postaci, jak
i w zakresie sterowania czynnościami pomiarowymi [1].
W ostatnich latach pojawiła się, w pewnym zakresie
konkurencyjna czy też uzupełniająca, technika pomiarów
współrzędnościowych oparta na rentgenowskiej tomogra-
fii komputerowej [2

÷

4, 6

÷

9]. Pozwala ona wyznaczać

wymiary przestrzennie uformowanych elementów wytwa-
rzanych przez przemysł maszynowy, motoryzacyjny, lot-
niczy i elektroniczny. Mimo, że technika ta jest mniej
dokładna od pomiarów za pomocą współrzędnościowych
maszyn pomiarowych, ma nad nią pewną przewagę,
może bowiem wykrywać nieciągłości materiałowe mierzo-
nego przedmiotu w postaci wad w aspekcie defekto-
skopii, wyznaczać wymiary wewnętrzne oraz monitoro-
wać wyniki montażu zespołów mechanicznych i elektrycz-
nych.

W części I artykułu przedstawiona zostanie zasada

pomiarów tomograficznych, przykłady budowy tomogra-
fów w aspekcie ich głównych zespołów, a w części II
przykłady tomografów i ich zastosowań. Natomiast w czę-
ści III – oprogramowanie komputerowe, a przede wszyst-
kim zdefiniowane zostaną główne parametry charaktery-
zujące dokładność pomiarów i metody ich wyznaczania.

Zasady pomiarów tomograficznych

Tomografia komputerowa, TK (Computed Tomography

– CT) jest rodzajem spektroskopii rentgenowskiej metodą
diagnostyczną, pozwalającą na uzyskanie obrazów warst-
wowych badanego obiektu. Wykorzystuje ona złożenie
projekcji obiektu wykonane z różnych kierunków do utwo-
rzenia obrazów przekrojowych (2D) i przestrzennych (3D).

Tworzenie obrazu tomograficznego polega na pomia-

rze pochłaniania promieniowania przechodzącego przez
obiekt. Objętość obiektu podzielona jest na małe komórki,
zwane vokselami, w których liniowy współczynnik po-
chłaniania promieniowania jest taki sam. Zrekonstruo-
wany obraz przekrojowy jest ilościową mapą liniowego
współczynnika pochłaniania promieniowania w vokse-
lach, wchodzących w skład skanowanej warstwy. Ob-
liczenie rozkładu współczynników pochłaniania promie-
niowania dokonywane jest przez komputer i dlatego me-
toda ma nazwę tomografii komputerowej.

Podstawowym sposobem badania jest skierowanie na

badany obiekt wiązki promieniowania X i rejestracja jego
natężenia po drugiej stronie na detektorach. Promienio-

wanie X, przechodząc przez badany obiekt, doznaje osła-
bienia, które jest funkcją energii promieniowania, rodzaju
i grubości badanego materiału. Zmiana natężenia promie-
niowania równoległej wiązki o jednakowej energii, przy
przejściu przez obiekt, opisana jest zależnością [5]:

I = I

0

e

−

µ

g

gdzie:

I

– natężenie promieniowania po przejściu przez obiekt,

I

0

– początkowe natężenie promieniowania,

µ

– liniowy współczynnik absorpcji promieniowania cha-

rakterystyczny dla danego materiału i określonej
długości fali promieniowania X,

g – grubość badanego materiału.

Liniowy współczynnik osłabienia promieniowania jest

zależny od liczby atomowej i gęstości materiału obiektu.
Jest on opisany przez prawo Bragga i Pierca [5]:

µ

= k

λ

3

Z

3

gdzie:
k – współczynnik proporcjonalności,

λ

– długość fali promieniowania,

Z – liczba atomowa materiału.

Promieniowanie X charakteryzuje się ponadto następu-

jącymi własnościami:

jonizowaniem gazu,

jest niewyczuwalne przez zmysły człowieka (nie my-

lić ze szkodliwością na organizm człowieka),

przebiega po liniach prostych,

nie podlega odchylaniu w polu magnetycznym i elek-

trycznym,

podlega odbiciu, załamaniu i rozpraszaniu,

ma zdolność przenikania przez materię,

ulega osłabieniu przy przejściu przez materię.

W tomografii komputerowej najczęściej stosowane są

dwa rodzaje układów projekcji [4]:

układ z równoległą wiązką promieniowania

(rys. 1). Układ ten składa się z płaskiej wiązki promienio-
wania X, które jest emitowane w kierunku mierzonego

MECHANIK NR 2/2011

113

Rys. 2. Schemat układu z wiązką stożkową

Rys. 3. Niektóre parametry charakteryzujące tomografię CT

Rys. 4. Główne zespoły tomografu komputerowego CT na przy-
kładzie tomografu METROTOM firmy C. Zeiss

obiektu, znajdującego się na stole
obrotowym. Po drugiej stronie bada-
nego elementu umieszczony jest li-
niowy detektor rejestrujący sygnał
pomiarowy. Przedmiot badany jest
przemieszczany kątowo i liniowo
w kierunkach x, y, z lub też występu-
je przemieszczenie układu lampa
rentgenowska – tablica detektorów.
W tym przypadku ma miejsce zło-
żenie dwóch

składowych: ruchu

wzdłużnego sprzężonych ze sobą
lampy i detektora liniowego, pozwa-
lającego dokonać jednej projekcji oraz ruchu okrężnego
wokół punktu centralnego, który to ruch pozwala zebrać
wszystkie potrzebne do zrekonstruowania obrazu projek-
cje. W układzie tym wiązkę promieniowania X ogranicza
się za pomocą odpowiedniej przesłony do wiązki płaskiej.
Obraz badanego obiektu otrzymuje się skanując go z pe-
wnym krokiem przesuwu obiektywu w górę, za każdym
krokiem wykonując obrót o 360

°

. Wykonując obrót obiek-

tu o 360

°

otrzymuje się płaski obraz rentgenowski jed-

nego przekroju mierzonego detalu. Pełen obraz trójwy-
miarowy otrzyma się po dokonaniu komputerowej rekon-
strukcji, przetwarzając zgromadzone z pomiarów dane.

układ z wiązką stożkową.

Wiązka promieniowania

uformowana jest w stożek. Źródłem promieniowania jest
lampa rentgenowska o napięciu najczęściej w prze-
dziale 225

÷

450 kV. W układzie tym badany obiekt znaj-

duje się na stole obrotowym, poruszającym się wzglę-
dem nieruchomych: lampy i matrycy detektorów. Stosu-
jąc przestrzenną wiązkę rentgenowską (rys. 2) i detektor
matrycowy, po wykonaniu przez obiekt pełnego obrotu
o 360

°

, otrzymuje się jeden przekrój całego przed-

miotu.

Dokładność końcowego odwzorowania zależy od liczby

projekcji wykonanych dla pełnego obrotu detalu (mini-
mum cztery na każdy stopień obrotu). W ten sposób,
mając obrazy projekcji dla wielu przekrojów elementu,
dokonuje się rekonstrukcji obrazu całego elementu za
pomocą transformaty Radona [2]. Pozwala ona na od-
tworzenie obrazu trójwymiarowego obiektu z wielu rzutów
tego przedmiotu. Metoda ta jest obecnie najczęściej wy-
korzystywana w przemysłowej tomografii komputerowej
ze względu na szybkość rekonstrukcji obrazu oraz prost-

szą konstrukcję układu. Rozwiązanie to jest stosowane
w sytuacjach, gdzie czas jest wartością krytyczną.

Jednostką obrazu przestrzennego 3D jest voxel –

volumetric element (odpowiednik piksela dla obrazu 2D),
któremu odpowiada średnica przedmiotu d podzielona
przez liczbę pikseli N (V = d/N) – rys. 3.

Rozmiar voxela może być scharakteryzowany w nawią-

zaniu do piksela P i powiększenia M jako iloraz V = P/M,
gdzie: M = FDD/FOD (rys. 3).

Główne zespoły

Główne zespoły tomografu to: lampa rentgenowska 1

(rys. 4) i jej zasilacz, układ pozycjonujący mierzony ele-
ment 2 składający się zwykle z obrotowego stołu pomia-
rowego i prowadnicy liniowej oraz system detektorów 3
często w postaci matrycy (panelu).

Działanie matrycy detektorów może wykorzystywać ró-

żne zjawiska fizyczne, np. jonizację gazów. W najnowszej
tomografii stosuje się detektory natężenia promieniowa-
nia rentgenowskiego, zwane detektorami scyntylacyjny-
mi, które działają na płytach amorficznych krzemu i se-
lenu.

Główne parametry detektorów promieniowania rent-

genowskiego charakteryzują: wydajność detekcji, ener-
getyczna zdolność rozdzielcza, stabilność pomiarów
w czasie, bezwładność, rozdzielczość przestrzenna
detekcji, kontrastowość obrazu, odporność na zniszcze-
nie przez napromieniowanie i szumy własne. W więk-
szości tomografów stosowane są detektory matrycowe,
które osiągają rozdzielczość 1024

×

1024 pikseli, co

odpowiada rozdzielczości przestrzennej obrazu wy-
noszącej ponad miliard vokseli (1024

3

). Występują tak-

że detektory matrycowe o rozdzielczości wynoszącej
2048

×

2048.

114

MECHANIK NR 2/2011

Rys. 5. Schemat działania lampy rentgenowskiej: K – żarzona kato-
da, A – anoda, W

in

i W

out

– wlot i wylot cieczy (C) chłodzącej anodę

[Wikipedia]

Rys. 6. Lampa rtg o symbolu L10711 firmy
Hamamatsu

Rys. 7. Lampa rtg FXE-225.99 firmy Yxlon

Rys. 8.

Przykładowy

zestaw

obrotowo-

-przesuwny

Lampa rentgenowska

(rys. 5) emituje promienie X.

Jest to bańka próżniowa z zatopionymi elektrodami: ano-
dą i katodą w postaci wolframowej spirali (w tzw. jonowej
lampie rentgenowskiej bańka wypełniona jest gazem pod
ciśnieniem rzędu 10

−

3

Tr).

Wysokie napięcie przyłożone do elektrod przyspiesza

dodatnie jony (jonowa lampa rentgenowska) lub elektrony
– które odrywają się z katody (elektronowa lampa rent-
genowska); cząstki te bombardują elektrodę (odpowied-
nio: antykatodę – jonowa lampa rentgenowska lub anodę
– elektronowa lampa rentgenowska), emitują promienio-
wanie hamowania, będące strumieniem kwantów promie-
niowania X o ciągłym widmie energetycznym.

Promieniowanie hamowania powstaje w wyniku od-

działywania cząstki z polami elektrostatycznymi jąder
i elektronów w materii, z której wykonana jest anoda.
Elektrony zderzając się z anodą są w niej hamowane, co
powoduje powstawanie promieniowania X. Jednak 99%
energii elektronów jest zamieniane w ciepło – stąd konie-
czność chłodzenia lampy. Chłodzenie zapewnia ciecz
chłodząca lub wirująca anoda. Istnieje wiele mechaniz-
mów powstawania promieni rtg, a więc wiele rodzajów
lamp rtg (bogatą kolekcję lamp rentgenowskich zgro-
madzoną przez dr. G. Jezierskiego można znaleźć na
www.xraylamp.webd.pl).

Przykłady lamp rentgenowskich: jedną z lamp rent-

genowskich firmy Hamamatsu przedstawiono rys. 6, a na
rys. 7 – firmy Yxlon.

Lampa rentgenowska firmy Hamamatsu o symbolu

L10711 ma budowę otwartą typu transmisyjnego. Wy-
stępują dwie odmiany tej lampy o symbolu S i W.
Maksymalne napięcie lampy S wynosi 110 kV, a lampy
o symbolu W – 162 kV. Materiałem katody lampy S jest
monokryształ sześcioborku lantanu (LaBe

6

), lampy W –

wolfram. Minimalna rozdzielczość wynosi dla wymienio-

nych lamp odpowiednio 0,25 i 0,8

µ

m, a maksymalny

prąd 30 i 50

µ

A. Okno wyjściowe lampy wykonane jest

z berylu. Odległość od ogniska do przedmiotu wynosi
0,5 mm. Kąt rozwarcia wiązki wynosi 140

°

. Napięcie

maksymalne lampy 350 kV, a moc turbopompy 500 W.
Masa lampy wynosi 72 kg, jednostki kontrolnej 8 kg,
a pompy próżniowej 10,5 kg.

Natomiast lampa oferowana przez niemiecką firmę

Yxlon [10] zbudowana jest z połączenia dwóch oddziel-
nych lamp: transmisyjnej i kierunkowej (rys. 7). Napięcie
zasilania obu z nich wynosi 225 kV. Przełączanie trybu
pracy między nimi może odbywać się w trakcie pomiaru,
dzięki czemu uzyskuje się właściwości cechujące oba
rodzaje lamp. Dla lampy transmisyjnej są to: duże powię-
kszenie geometryczne i małe wymiary ogniska lampy.
Natomiast dla lampy kierunkowej: duża energia promie-
niowania, która pozwala na wnikanie w materiały o dużej
gęstości.

Ważniejsze parametry lampy FXE-225.99 Twin Head

są następujące:

✓ transmisyjnej:

napięcie zasilania 225 kV,

maksymalna wartość prądu anodowego 1 mA,

moc maksymalna 64 W,

maksymalna moc cieplna anody 10 W,

wymiary ogniska lampy od 2

µ

m,

rozpoznawanie szczegółów od 0,5

µ

m,

minimalna odległość FOD (lampa-detektor) 250

µ

m;

✓ kierunkowej:

napięcie zasilania 225 kV,

maksymalna wartość prądu anodowego 3 mA,

moc maksymalna 320 W,

maksymalna moc cieplna anody 280 W,

wymiary ogniska lampy od 6

µ

m,

rozpoznawanie szczegółów od 3

µ

m,

kąt rozwarcia wiązki 30

°

,

minimalna odległość FOD (Focus to Object Distance)
6,75 mm.

Lampa ta ma możliwość pracy w trybach o dużej

rozdzielczości obrazu, dużej energii promieniowania X
i wiązki o kształcie stożkowym. Ma ona również zaimple-
mentowaną technikę TXI (True X-ray Intensity Control),
umożliwiającą stabilizację intensywności promieniowania
X w czasie trwania pomiaru.

Zestaw obrotowo-przesuwny

(rys. 8) składa się

z obrotowego stołu sterowanego cyfrowo i liniowego ukła-
du przemieszczania, który służy do ustawiania w okreś-
lonej odległości przedmiotu między lampą rentgenowską
a matrycą detektorów.

Układ pozycjonowania w większości tomografów skła-

da się ze stołu obrotowego, na którym umieszczony jest
badany obiekt i prowadnic pozycjonujących stół obrotowy

MECHANIK NR 2/2011

115

a)

b)

a)

b)

Matryca
z sensorami

Lampa
przesuwna

Stolik obrotowo-
przesuwny

Rys. 9. Przykłady obrotowych stołów pomiarowych: a) firmy Aerotech, b) firmy C. Zeiss

Rys. 10. Przykłady liniowych prowadnic: a) firmy GMT GLOBAL,
b) firmy Aerotech

Rys. 11. Tomograf v



tome



x L450 firmy Phoenix-xray

względem źródła promieniowania i detektora. Dodatkowo,
w tomografach z dużymi zakresami pomiarowymi, źródło
promieniowania i detektor umieszczone są na prowad-
nicach.

Stoły obrotowe charakteryzują się następującymi głów-

nymi parametrami: dokładnością pozycjonowania, która
zawiera się w przedziale od części do kilkunastu

µ

rad,

przy rozdzielczości 0,2

÷

10

µ

rad. Średnica stołu obro-

towego 200

÷

300 mm, przy obciążeniu stołu masą przed-

miotu dochodzącą nawet do 100 kg.

Od prowadnicy liniowej, służącej do ustawiania odległo-

ści przedmiotu między lampą rentgenowską a matrycą
detektorów nie wymaga się takiej dokładności, jak od stołu
pomiarowego. Zwykle jej zakres przemieszczeń nie prze-
kracza 250 mm, z dokładnością wynoszącą 0,025 mm,
przy powtarzalności pozycjonowania

±

0,003 mm.

Głównymi źródłami błędów w układach pozycjonowania

tomografów są: pochylenie detektora, zmiana położenia
i pochylenie osi obrotu stołu obrotowego. Pierwsze z nich
jest wyeliminowane, gdyż detektor znajduje się w stałej
pozycji. Dlatego ważny jest dobór stołu obrotowego z mo-
żliwie najmniejszym osiowym błędem pozycjonowania
i pochylenia powierzchni pomiarowej stołu.

Przykładem

stołu

obrotowego

jest

ABRS-250MP

(rys. 9) amerykańskiej firmy Aerotech [11]. Łożyskowanie
aerostatyczne i silnik skokowy z enkoderem optycznym
zapewniają dużą dokładność i rozdzielczość ruchu obro-
towego. Wykonany jest on z aluminium, co obniża jego
masę całkowitą przy wystarczającej nośności. Stolik ten
przeznaczony jest do zastosowań w pomiarach optycz-
nych, radiograficznych czy elementów MEMS.

Parametry stołu obrotowego ABRS-250MP są następu-

jące:

dokładność pozycjonowania 0,4

µ

rad,

rozdzielczość ruchu 0,2

µ

rad,

powtarzalność pozycjonowania 0,2

µ

rad,

błąd przesunięcia osi 0,1

µ

m,

błąd pochylenia powierzchni stolika 2,4

µ

rad,

średnica stołu 228 mm,

nośność 66 kg.

Stół obrotowy firmy C. Zeiss ma rozdzielczość 0,044

″

i jest łożyskowany aerostatycznie. Charakteryzuje się on
stosunkowo małymi odchyłkami odchyleń osi obrotu,
które wynoszą: bicie osiowe fa = 0,1, bicie promieniowe
fr = 0,2

µ

m, błąd zataczania ft = 0,2

″

. Powtarzalność pozy-

cji kątowej 0,5

″

.

Liniowe układy przesuwne przedstawione są na rys. 10.
Na rys. 10a przedstawiona jest prowadnica XY o sym-

bolu GXY40 firmy GMT GLOBAL Inc. (Tajwan). Ma
ona zakresy pomiarowe wynoszące: w osi X

±

200 mm,

w osi Y

±

2500 mm. Dokładność przemieszczenia wynosi

0,025 mm, a powtarzalność 0,003 mm.

Rys.10b pokazuje układ przesuwny liniowy o symbolu

LMA jako actuator firmy Aerotech z zastosowanym
bezstykowym układem pomiarowym. Główne parametry
to: zakresy pomiarowe 100

÷

1000 mm, rozdzielczość

0,1 i 1

µ

m, dokładność

±

1

µ

m/25 mm,

powtarzalność

±

0,5

µ

m, prędkość

przesuwu 5 m/s,

a

przyspiesze-

nie 3g.

Tomografy mają w zasadzie stałe

położenia lampy i matrycy detekto-
rów, są jednak takie, które pozwala-
ją na ustawianie lampy i matrycy
względem przedmiotu, co zmniej-
sza wymagania odnośnie do zakre-
sów pomiarowych układu obroto-
wo-przesuwnego stołu. Na rys. 11
przedstawiono jeden z takich tomo-
grafów o symbolu v



tome



x L450

z przesuwną lampą i przesuwną matrycą z sensorami.
Jest to tomograf firmy Phoenix-xray [12].

Detektor

jest przetwornikiem, który zamienia prze-

chodzące przez obiekt promieniowanie, zawierające in-
formacje o badanym obiekcie, na sygnał elektryczny
nadający się do dalszego przetwarzania [6]. System de-
tekcji może składać się z: pojedynczego elementu skanu-
jącego, liniowego układu elementów lub powierzchniowe-
go układu elementów skanujących. Jest to bardzo ważny
element układów wykorzystywanych w pomiarach tomo-
graficznych, ponieważ od detektorów w dużym stopniu
zależy jakość obrazu badanego obiektu, czas projekcji
i wydajność pomiarów.

Działanie detektorów polega na wykorzystaniu różnych

zjawisk fizycznych [6]:

jonizacji gazu,

matrycowe – na bazie amorficznego krzemu,

półprzewodnikowe,

116

MECHANIK NR 2/2011

Rys. 12. Schemat budowy detektora scyntylacyjnego typu matryco-
wego [6]

Rys. 13. Schemat budowy detektora z amorficznego krzemu z ekranami fluoroscencyjnymi [6]

Rys. 14. Schemat budowy detektora bezpośrednio przetwarzającego z amorficznego krzemu [6]

scyntylacyjne,

konstruowane w technologii opartej na wykorzysta-

niu elektrycznych lub magnetycznych zjawisk w ciałach
stałych.

Obecnie dominują detektory scyntylacyjne, których

schemat przedstawiono na rys. 12.

Promieniowanie rtg, padając na kryształ scyntylacyjny,

wywołuje zjawisko fotoelektryczne, podczas którego foto-
ny promieni X wybijają elektrony z orbit, te zaś zamienia-
ne są na rozbłyski światła. Obecnie najczęściej stosuje
się dwa typy detektorów wykorzystujących płyty z amor-
ficznego krzemu (a-Si) i z amorficznego selenu (a-Se).

Scyntylator przekształca promieniowanie X w promie-

niowanie widzialne, które ładuje fotodiody [3, 4]. Foto-
diody są odczytywane przez tranzystory cienkowarstwo-
we (TFT) na podłożu amorficznego krzemu odpornego na
promieniowanie, który – przez rozpraszanie światła – daje
pewną dodatkową nieostrość (rys. 13). W celu wyelimino-
wania tego zjawiska na powierzchni fotodiod stosuje się
igiełkowe kryształy jodku cezu (CsI) poprawiające roz-
dzielczość przestrzenną; przewodzą one światło do foto-
diod, jak światłowody. Rozbłyski światła wywołane przez
scyntylatory rejestrowane są przez fotodiody. Następnie
sygnał elektryczny z fotodiod rejestrowany jest przez

tranzystory, wzmacniany i przetwarzany za pomocą prze-
twornika A/C na sygnał cyfrowy.

Innym rozwiązaniem w budowie detektorów promienio-

wania X jest bezpośrednie przetwarzanie z amorficznego
krzemu (rys.14). Fotodiody bezpośrednio przetwarzają
fotony promieniowania rentgenowskiego na elektrony,
dzięki czemu unika się rozpraszania światła (co ma miejs-
ce w poprzedniej konstrukcji detektora). Półprzewodnik
jest umieszczony na mikroelektrodach znajdujących się
w silnym polu elektrycznym. Promieniowanie generuje
ładunki, które są magazynowane w mikrokondensato-
rach. Każdy z tych kondensatorów podłączony jest do
tranzystora działającego jak wzmacniacz, generujący na-
pięcie proporcjonalne do ładunku wytworzonego przez
piksele.

Spotyka się także detektory półprzewodnikowe, w któ-

rych wykorzystuje się jonizację w ciele stałym. Przy-
kładem jest detektor, w którym odpowiedni kryształ, np.
siarczku kadmu CdS, zwiększa swoją przewodność pod
działaniem promieniowania jonizującego. Polega to na
zmianach natężenia prądu płynącego w obwodzie, do
którego włączono detektor CdS; zmienia się ono w zależ-
ności od padającego na detektor promieniowania. Detek-
tory półprzewodnikowe charakteryzują się prostą konstruk-
cją, stabilnością pracy, dużą czułością i dużą zdolnością
rozdzielczą przy pomiarach energii promieniowania.

W literaturze wymienia się następujące parametry opi-

sujące jakość pomiarów osiąganych przez różne detek-
tory promieniowania rentgenowskiego [2]:

wydajność detekcji,

energetyczna zdolność rozdzielcza,

stabilność pomiarów w czasie,

bezwładność,

rozdzielczość przestrzenna detekcji,

odporność na zniszczenie przez napromieniowanie,

kontrastowość obrazu,

szumy własne detektorów.

MECHANIK NR 2/2011

117

TABLICA. Parametry wybranych paneli detektorów serii XRD firmy Yxlon

Parametry paneli

detektorów firmy YXLON

Y. Panel XRD

0820 Composite

Y. Panel XRD

01620 Universal

Y. Panel XRD

0840 Universal

Y. Panel XRD

01640 Universal

Sensor

Aktywne piksele

1000

×

1000

2000

×

2000

500

×

500

1000

×

1000

Powierzchnia użytkowa

200

×

200 mm

2

400

×

400 mm

2

200

×

200 mm

2

400

×

400 mm

2

Rozmiar piksela

200

µ

m

200

µ

m

400

µ

m

400

µ

m

Detektor

Zakres energii

15 keV

÷

160 keV

40 keV

÷

15 MeV

40 keV

÷

225 keV

40 keV

÷

15 MeV

Maksymalna liczba klatek na s

7,5

3,5

15

15

Konwersja

16 bitowa

16 bitowa

16 bitowa

16 bitowa

Warunki środowiskowe

Temperatura pracy

+15

°

C

÷

+35

°

C

+15

°

C

÷

+35

°

C

+15

°

C

÷

+35

°

C

+15

°

C

÷

+35

°

C

Wilgotność powietrza

30%

÷

70%

30%

÷

70%

30%

÷

70%

30%

÷

70%

Wymiary

335

×

320

×

2 mm 672

×

599

×

44 mm 335

×

320

×

52 mm 672

×

599

×

44 mm

Masa

16 kg

25 kg

16 kg

25 kg

Rys. 15. Panel detek-
torów XRD0120 firmy
Yxlon

Przykłady detektorów matrycowych.

Na rys. 15.

przedstawiono widok panelu detektorów o symbolu
XRD01620 niemieckiej firmy Yxlon [10]. Jego parame-
try to:

rozdzielczość 2048

×

2048 pikseli,

wymiar piksela 200

×

200

µ

m,

powierzchnia detektorów 400

×

400 mm

2

,

szybkość przetwarzania obrazu 3,5 klatek/s.,

16-bitowy przetwornik analogowo-cyfrowy,

praca w zakresie temperatury 15

÷

35

°

C,

dopuszczalny zakres napięć źródła promieniowania

40 V

÷

15 MV.

Ważniejsze parametry paneli detektorów firmy Yxlon

podano w tablicy.

Panele detektorów XRD 0820 mają zastosowanie głó-

wnie do elementów z materiałów polimerowych, a panele
XRD 01620 – do przedmiotów, w których zamierza się

wykrywać szczegóły wad materiałów aluminiowych, tyta-
nu i ze stali szlachetnej. Natomiast panele XRD 01640
pozwalają na wykrywanie szczegółów w kontroli auto-
matycznej części odlewanych.

Wymienione główne zespoły składają się na tomograf

komputerowy CT, chociaż pominięto tutaj takie zespoły, jak
np.: układ sterujący, obudowa zabezpieczająca przed pro-
mieniowaniem, jednostki komputerowe (zwykle są dwie lub
trzy o różnych parametrach) oraz odpowiednie oprogramo-
wanie zapewniające wykonanie następujących funkcji:

wyznaczanie i analiza wymiarów w zakresie standar-

dowej geometrii wymiarów,

porównywanie wyników z modelem CAD,

wykrywanie wad materiału – defektoskopia,

przetwarzanie wyników na potrzeby inżynierii odwro-

tnej (Rewers Engineering).

LITERATURA

1. E. RATAJCZYK: Współrzędnościowa technika pomiarowa. Ofi-

cyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej Warszawa 2005.

2. R. CIERNIAK: Tomografia komputerowa. Budowa urządzeń CT.

Algorytmy rekonstrukcyjne. Akademicka Oficyna Wydawnicza
EXIT Warszawa 2005.

3. G. JEZIERSKI: Radiografia przemysłowa. WNT Warszawa 1993.
4. J. KIELCZYK: Radiografia przemysłowa. Wydawnictwo Gamma.

Warszawa 2006.

5. A. LEWIŃSKA-ROMICKA: Badania nie-

niszczące. Podstawy defektoskopii. WNT
Warszawa 2001.

6. A. WECKENMANN, P. KRA

¨ MER: 3D Co-

mputed tomography for dimensional met-
rology. Proc. Coordinate Measuring Tech-
nique. University of Bielsko-Biała 2008,
p. 37

÷

44.

7. H. LETTENBAUER: Metrotomography –

high precision CT – Metrology in a dimen-
sion. Proc. Konf.Coordinate Measuring
Technique. University of Bielsko-Biała
2010, p. 57

÷

64.

8. E. RATAJCZYK: Tomografia komputero-

wa w pomiarach geometrycznych 3D.
Proc. Kongres Metrologii. Łódź 2010.

9. M. BARTSCHER,

U. HILPERT,

J. GO

¨ B-

BELS, G. WEIDEMANN: Enhancement and
Proof of Accuracy of Industrial Computed
Tomography (CT) Measurements. Annals
of the CIRP. Elsevier Vol. 56/1, 2007,
p. 495

÷

498; (M. SZAFARCZYK: Tomogra-

fia komputerowa w pomiarach przemysło-
wych. Mechanik nr 7/2008, s. 606).

10. www.yxlon.com, www.eis.poznan.pl
11. www.aerotech.com
12. www.phoenix-xray.com