X射线CT成像技术综述
摘要：本文依据近年来CT成像技术的主要公开文献，对X射线CT成像技术作简要综述。从总体角度对CT成像原理，CT的技术特点，CT图像等方面进行介绍。最后对CT成像技术的发展进行了展望。
关键词：X射线；计算机断层成像；医学图像；
1.引言
在人们探讨自然界物体内部信息的过程中，X射线内视技术经历了胶片照相、数字射线影像、计算机断层成像三个重要的发展阶段。X 射线计算机断层成像技术(X-ray CT )作为一种重要的医学诊断手段和新型的无损检测技术，由于其独特的成像优势，在医学领域发挥着越来越大的作用，已成为医学诊断检测的主流技术之一。1967-1970年间第一台临床用CT装置被英国EMI公司的工程师Housfield研制成功，CT 这项技术的问世在放射学界引起了爆炸性的轰动，被认为是继1895年伦琴发现X 射线（并因此获得诺贝尔物理学奖）后，工程界对放射学界的又一划时代的贡献[1]。时至今日，X射线CT的发展已经经历了笔束平移旋转扫描、窄扇束平移旋转扫描、宽扇束射线源与探测器同步旋转扫描、宽扇束射线源旋转扫描、电子束扫描、螺旋扇束扫描、螺旋锥束扫描七代[2]，在成像质量和成像速度上都有了质的飞跃。在医学上，螺旋锥束扫描已是CT设备的主流扫描方式。2006年西门子推出世界上第一台双能CT系统-SOMATOM Definition系统一全球首台双能计算机断层成像（DSCT）系统[3]，它通过两个X射线源和两个探测器来采集CT图像。使得扫描采集速度比心跳速度更快，另外，通过双能采集，获得了更丰富的断层信息，为研究和临床应用开辟了新的领域。
2.常规X射线成像
提起医学图像，我们不能不提及一位伟大的科学家，他就是德国物理学家伦琴(Wilhelm Conrad Rrntgen)。1895年伦琴在用阴极管做实验时发现X射线。一百多年来，X射线照相技术在临床医学上得到日益广泛的应用，成像技术本身也在不断地发展。在现今社会中，几乎应用在所有的医院和诊所之中。
X射线成像是基于待成像物体各组成部分组织的密度不同，因而对X射线的衰减不同，从而形成透射X射线强度差异，导致在乳胶片上成像的。入射强度为I的X射线通过厚度为x 的物体，输出X射线强度，与该物体的衰减系数有关。
作为接受器的平板荧光屏，将出射的X射线能量转换为可见光。由于屏的亮度较低，只能在暗室中观察。为了解决荧光屏亮度低的问题，人们研究出了影像增强管。在影像增强管中，碘化铯等材料制成的荧光屏和光电阴极紧密相接。入射的X射线与荧光屏作用后产生可见光，可见光又使光电阴极产生电子，这些电子经过一个透镜系统加速并聚焦在输出荧光屏上。使带有影像增强管的X射线图像质量明显改善，可以在明室内观察，达到临床应用的要求。这就是我们常说的X光透视检查。
由于病人的检查结果需要备案，以便对病人的发病史和治疗过程进行跟踪，而使用涂上感光乳剂的胶片与荧光增强屏组成的屏一胶片系统，可以得到高分辨的x射线图像，胶片所记录的x射线图像可以长期保留和备案。
3.X射线计算机断层扫描成像
在X射线透视和摄影技术中，显然得到的X射线图像是X射线通路上物体对射线吸收的积分效果。一个大小和密度相同的肿瘤或病灶，无论在体内前、中或后部，它在X射线照片上表现的图像是样的。也就是说，X射线图片不能反映组织或病灶的三维空间位置，这就需要采用计算机断层扫描技术(computed tomography，简称CT)。
3.1 CT结构
一部完整的CT系统主要包括扫描部分（包括线阵排列的电子辐射探测器、高热容量调线球管、旋转机架），快速计算机硬件和先进的图像重建、显示、记录与图像处理系统及操作控制部分。CT设备主要有以下三部分：①扫描部分由X线管、探测器和扫描架组成；②计算机系统，将扫描收集到的信息数据进行贮存运算；③图像显示和存储系统，将经计算机处理、重建的图像显示在电视屏上或用多幅照相机或激光照相机将图像摄下。CT成像流程如图1。
图1CT装置示意图
3.2 CT原理
CT是用X线束对人体某部一定厚度的层面进行扫描，由探测器接收透过该层面的X线，转变为可见光后，由光电转换变为电信号，再经模拟/数字转换器（analog/digital converter）转为数字，输入计算机处理。图像形成的处理有如对选定层面分成若干个体积相同的长方体，称之为体素（voxel），见图2。扫描所得信息经计算而获得每个体素的X线衰减系数或吸收系数，再排列成矩阵，即数字矩阵（digital matrix），数字矩阵可存贮于磁盘或光盘中。经数字/模拟转换器（digital/analog converter）把数字矩阵中的每个数字转为由黑到白不等灰度的小方块，即象素（pixel），并按矩阵排列，即构成CT图像。所以，CT图像是重建图像。每个体素的X线吸收系数可以通过不同的数学方法算出。
图2
3.3 CT断层成像扫描方式
如果我们设想将人体水平方向上的剖面划分为许多正方形或长方形的小单元(称做像素，pixel)，为了简便起见，这里仅用2×2像素矩阵。然后在人体周围沿不同方向不断改变X 射线源及接收探测器的位置。这样，每次X射线通路上都有不同的像素组合，探测器会记录响应的强度值。设每个像素对X射线的衰减记作fi，则每条X射线通路上物体对射线总衰减Pi与fi的关系可用线性方程组表示。显然，求解该方程组得到各个fi的数值，再将其映射成相应的灰度值并显示再荧光屏上，就得到这个断层的图像。要想得到完整的物体断层图像，就必须使X射线扫描范围覆盖整个物体。在X射线的发展过程中，经历了三个不同的阶段(见图3)。首先，是使用单一的点X射线源一探测器对沿某个方向平移。每移动一次，相当获取一条光线数据。从头到尾扫描一趟得到一个角度上的数据。然后X射线源一探测器对同步旋转一个角度，再获取一组数据。依此，每隔一定角度获取一组数据，直至旋转一周。另一种扫描方式是使用点X射线源一平板探测器阵列对构成扇型扫描，扫描过程相同，但节省很多时间。再一种扫描方式是使用点X射线源一弧状探测器阵列对构成扇型扫描，扫描过程相同，效率和性能均有较大提高。
图3.三种不同的扫描方式
3.4 CT断层图像的反投影重建
从探测器数据生成断层图像的过程称做图像反投影重建。在线性方程组求解过程中，系数矩阵的行列式值可能为零，无法用计算逆矩阵的方法求解。即使用奇异值分解等其他方法，由于断面图像数十万像素，方程组的求解也是十分困难的。其实，关于断层图像的重建，1917年奥地利数学家Radon就已从理论上证明了利用投影重建图像的可能性。但由于计算量很大，直到今天才得以实现。Radon变换可以从0-2π每隔1度的一维傅里叶变换组合，或直接进行二维傅里叶变换，然后再做二维逆傅里叶变换重建图像(图4)。目前医用CT广泛使用的是滤波反投影方法(filtered back projection，FBP)。
图4.Radon变换重建图像
3.5三维计算机断层图像技术
重建的断层图像f(x,y)只是物体的一个层面。要想获得整个物体的三维信息，还要将点X 射线源-探测器对沿z方向一起平移并对下一个层面扫描。当扫描范围超过物体的大小时就可以停止扫描。所获得的一系列二维断层图像数据构成三维体数据(volume data)用于计算机图像的后处理，进行感兴趣区的三维重建。这就是计算机断层扫描技术(CT)。最早的CT并非用于医学。20世纪六七十年代，随着半导体技术的迅速发展，半导体集成电路的集成度越来越高。在一个很小的芯片内封装成千上万个晶体管和电阻、电容等器件。大规模的生产线需要对半导体芯片缺损进行快速检测，工业CT应运而生。这种CT技术能否用于人体的检查呢?如果从上到下逐层对人体某一部位扫描，这些串起来的层片就构成了人体的三维图像。
当代图像重建理论最杰出的贡献者之一是美国的物理学家Cormack A M。他自20世纪50年代起发表了一系列论文，不仅证明了在医学领域中从x射线投影数据重建图像的可能性，而且提出了相应的实现方法，并完成了仿真与实验研究。真正设计出一个装置能够实现人体断面成像的是英国工程师Housfield G H 。在1972年英国放射学年会上，Housfield公布了计算机断层成像研究结果。CT的发明是20世纪最重大的科学技术成就之一，也是放射学史上一个里程碑。为此，Housfield与Cormack共享1979年诺贝尔生理和医学奖。
图5 人脑CT断层图像比较(a)1972年；(b)2005年
3.6 CT图像质量
图像质量这一概念，如分辨率、噪声、对比度等。在CT中，有一些性能指标和参数被用来衡量图像的质量如：分辨率、噪声、对比度和图像伪迹。这些性能指标中的每一项一般都受多种因素的影响，有些并且是相互关联的。总体说来，CT成像最终图像质量的优劣受到下述一些因素的影响，它们是成像处理的方法、成像设备的几何性能、扫描时物体的运动、被扫描物体本身的对比度、所使用胶片的对比度、图像采集设备的性能（如照相机或监视器）、X球管焦点的尺寸、观看图像的环境条件和观看者本身之间的差异。
（1）空间分辨率
空间分辨率(Spatial Resolution)又被称为高对比度分辨率(High Contrast Resolution)，是在高对比度情况下(?CT>100HU)区分相邻最小物体的能力，它是测试一幅图像质量的量化指标，其结果通常以毫米(mm)为单位或每厘米的线对数(LP/cm)表示。
空间分辨率受两大因素的影响，它们是CT成像的几何因素和图像重建的算法。其中成像几何因素是指成像过程中与数据采集有关的元器件和参数的设置，它们包括球管焦点的尺寸、探测器孔径的大小、扫描层厚、焦点扫描中心和探测器距离以及采样距离；重建算法主要是指图像重建过程中采用的不同算法，如平滑（软组织）算法、边缘增强（高分辨率）算法。
（2）噪声
CT中有三种可以辨别的噪声：量子噪声或统计噪声，电子噪声，和由于探测器有限的动态范围引起的舍入或量化噪声。最主要的是量子噪声，它是由X射线的统计特性引起的，可以用泊松分布来表示。噪声的大小取决于以下因素：总的曝光,增加毫安数可以增加信噪比，从而减少相应的量子噪声，当然，是以病人的剂量和管负荷为代价；重建算法,使用的滤波器和插值方法都会影响图像的噪声, 重建算法将测得的信号噪声转换成结构化的图像噪声，在有金属物体存在的时候，会导致金属物体辐射出明暗交替的细条纹。
（3）伪影
伪影是由于设备或病人所造成的、与被扫描物体无关的影像，它在图像中表现的形状各异并可影响诊断的准确性，有时候由于某些原因造成的图像畸变也被归类于伪影。根据造成的原因不同，伪影可以分成两大类：病人造成的伪影和设备引起的伪影。
由病人造成的伪影多数为运动伪影。人体内一些不自主器官如心、肺、肠等的运动和检
查时病人的体位的移动可形成条状伪影；病人身上携带的金属物可产生放射状伪影；在软组织骨的边缘也可产生条纹状伪影，这是因为密度突然下降，产生了高的空间频率分量，使空间采样频率不足所致。
由设备系统性能所造成的伪影是不可避免的，因为没有一台仪器设备是十全十美的。它们都是由于设备运行的不稳定所造成的。如由于探测器之间的响应不一致，可造成环状伪影；由于投影数据测量转换的误差，可导致直线状伪影；另外，采样频率较低也可产生直线状伪影，而由于射线硬化，则可产生宽条状伪影。另外，由于病人体位摆放不正确（如未放在扫描范围内），也可产生伪影。
其次，伪影还可以根据出现的形态不同划分，它们有条状伪影、阴影状伪影、环状伪影和带状伪影（图6），伪影的分类和产生原因见表（表1）。
图6 CT常见伪影的类型
表1 伪影的表现和产生的原因
4. 多层螺旋CT技术在医学中的新应用
1974年美国工程师Ledley设计出全身CT机，近年来就CT机提高扫描速度，提高检查效率，提高图像质量和尽量简便操作方面作了很大的改进，由美国的单排(层)螺旋CT、电子束
CT扫描，改进后呈双层螺旋CT的问世。现目前已达到了320层的先进设备。各种后处理软件的成功开发使CT图像可以从单纯二维显示到高质量的三维显示。我国自20世纪70年代末期与80年代初期开始引进计算机断层摄影(CT)设备，经过30余年的发展，现已在临床上普及使用，由最初的单排(层)螺旋扫描机发展到多排(层)螺旋扫描，多层螺旋CT的排数越来越多，从2排、4排、6排、8排到16排，于2003年已达到64排，现已发展到320排的先进设备投入到临床应用[4]。
4.1 CT灌注成像
CT灌注成像（CT perfusion imaging）不同于以往的CT 形态学成像，属于功能成像（function imaging）的范畴[5]。它充分利用了多层螺旋CT 可以显示毛细血管染色情况这一功能，通过在静脉中注射造影剂后，对特定的组织或器官进行连续多层扫描，以获得该组平面内的时间密度曲线（TDC），以便用不同的数学模型得出血流量（BF）、血容量（BV）、平均通过时间（MTT）、峰值时间（TTP）等参数，并用这些参数对该层面的组织或器官的功能进行评价。
在常规扫描和增强扫描上不易鉴别的肿瘤、感染、炎症、梗塞等，其灌注参数均有所表现；并可对痴呆、精神疾病、偏头痛等作出评价。有研究表明[6] [7]CT灌注成像灌注参数值的测定对于原发性肝癌、肝转移瘤和肝血管瘤的鉴别诊断以及对邻近的肝组织受累情况的评估具有重要的临床意义。
4.2 CT心脏成像
运动器官一直是常规轴向扫描CT 机临床应用的盲区，多层螺旋CT 的出现突破了这一盲区。64层螺旋CT只用5s 就可完成全心脏扫描，可看清软、硬斑块及支架等。每幅图像的时间分辨率也已缩短至0.4～0.25s。而且随着多层螺旋CT所谓扇形或斑状扫查，可使一层面的数据重建由多列探测器分担采集，时间分辨率已进一步缩短至百余毫秒甚至数十毫秒[8]。
64 层螺旋CT 做心脏冠状动脉成像成功率接近100％[9]。
4.3 CT血管成像
多层螺旋CT 扫描覆盖范围宽，能显示颅内到颈部、心脏主动脉弓到下肢大范围血管走行，可了解有无血管畸形、狭窄、侧支循环等，甚至可以判断肿瘤或炎变对血管的侵蚀、推移等多种改变，对手术与治疗帮助将不可估量。多层螺旋CT 扫描速度快，时间分辨率高，血管成像操作简单、方便、安全、无创伤性，可部分或基本取代传统的血管造影，是目前无创伤性血管成像的又一主要手段。
血管造影智能跟踪技术，能使注入血管中的造影剂在达到目的脏器（如脑、肾脏、肝脏）区域后与预先设定的阈值相等时启动扫描，从而获得最佳动脉期、静脉期、与平衡期图像。能对动脉瘤、动静脉畸形、脑血管狭窄等多种脑血管患者进行多层螺旋CT 血管造影检查，并应用后处理工作站进行脑血管三维重建，以立体图像显示出病变解剖关系，获得准确清晰图像。CT血管造影三维重建可全方位显示脑血管，具有微创、安全、可靠、费用低廉等特点，适合于手术计划制定、术前定位及随访，对脑血管疾病手术有重要指导意义[9]。
4.4 虚拟内窥镜
虚拟内窥镜包括虚拟血管镜、虚拟支气管镜、虚拟结肠镜、虚拟胃镜和虚拟胆管镜等。由于其无创、安全、无痛苦，可以观察内窥镜无法达到的部位，并且可以通过调节透明度和颜色，同时观察腔内外情况，使之没有真正的解剖边界，更有利于观察病变周围结构和向外侵犯程度，为手术和穿刺提供更准确、丰富的解剖信息。虚拟内镜是常规内镜的有力补充和潜在的替代方法。在极度狭窄的情况下，虚拟内窥镜更具有优势[10] [11] [12]（指光学纤维无法进入的脉管系统）。
5.结束语
随着计算机技术的迅速发展和人类生活水平的提高以及对健康的日益关注，医学图像技
术和设备，包括新的CT成像方法和技术的发展是必然的。
对扫描剂量的控制在CT的研发和临床应用中,必须在注重临床研究的基础上强调扫描剂量的控制。由于射线的生物效应,人体接受X射线照射积累到一定剂量后,会对人体细胞和组织产生较大的伤害。欧美等国家非常重视患者的受线剂量,对放射剂量要求非常严格。而扫描剂量及患者受线剂量也越来越引起而国内放射界的高度重视,在保证图像质量的基础上实现低剂量扫描,发展绿色CT已经成为发展趋势。东芝在64排CT中使用了先进的重建算法及软件,在保证图像质量的前提下,可将扫描剂量降低到常规扫描所需剂量的50% 。尤其是在灌注成像中,扫描剂量甚至能够降低可达80% ,从而大大降低了患者及临床操作医师的受线剂量。
四维CT即在三维基础上增加时间轴,从而实现对患者病灶立体、动态的观察。四维CT在兼顾多排CT的同时,新的临床应用包括以下几个方面:动态脏器的研究;血流动力学的研究;关节的运动功能;大范围的薄层高速扫描。就技术发展而言主要有两个趋势:超宽探测器的多层面螺旋CT,东芝公司已经研制了256排的超宽探测器,覆盖范围为128mm,可直接覆盖人体某一脏器,连续扫描即可采集到器官的0.5mm层厚高分辨率容积数据,从而重建出动态的三维图像;另外平板检测器CT也是众多专家预言的方向,实际上该技术已经提出了几年。平板CT的优点是可提供高空间分辨力的、可实现各种高级重建功能的容积性信息,使采集速度和方式发生革命性的变化,但要成为产品在技术上需解决的问题尚较多,至今还没有走出实验室用于临床,其中妨碍进入临床,主要是要解决平板检测器自身技术的问题、采集重建模式更新和高X射线剂量等技术难题尚需时日。
参考文献：
[1] 庄天戈.CT 原理与算法[M],上海交通大学出版社, 1992.
[2] Ge Wang, Yangbo Ye, Henyong Yu .Approximate and exact cone-beam reconstruction with standard and nonstandard spiral scanning [J].Phys.Med. Bio 2007,Vol.52:Rl-R13.
[3]西门子推出世界上最先进的CT系统[J].中国医疗器械信息2006, Vol.12 (10):80.
[4]许文礼.CT的发展与临床应用的价值[J].中国医疗卫生2010.
[5]牟文斌, 张伟宏. 医用CT新进展[J]. 现代仪器, 2002, (5): 1-3.
[6] 杨林. CT灌注成像的原理及其在原发性肝癌的应用[J]. 川北医学院学报, 2008, 23(3): 215-218.
[7] 薛敏娜, 白人驹, 李丰坦等. CT灌注成像对原发性肝癌、肝转移瘤和肝血管瘤的鉴别诊断价值[J].国际医学放射杂志, 2008, 31(3): 152-155.
[8] 李世国. 螺旋CT心脏成像[J]. 中国医学影像技术, 2001, 17(12): 1228-1229.
[9] 童双立. 多层螺旋CT的新进展[J]. CT 理论与应用研究, 2005, 14(4): 50-53.
[10] 谭理连, 李扬彬, 李树欣, 等. 螺旋CT 血管造影及CT 仿真内窥镜技术对主动脉夹层的诊断与评价[J]. 中国临床医学影像杂志, 2002, 13(3): 190-192.
[11] 向子云, 朱平先. 多层螺旋CT仿真血管镜在动脉硬化症诊断应用[J]. CT 理论与应用研究, 2004,
[12] 詹松华, 毛新清, 杨振燕, 等. 主动脉粥样硬化斑块的CT 仿真显示研究[J]. 中国医学影像技术,2002, 18(11): 1095-1097.
数字化X射线成像系统参数 一、设备名称：数字化X射线成像系统 二、设备用途说明：能完成全身各部位、各体位、各角度的全数字X线摄影检查，满足医院临床和体检工作需求。 三、设备主要构成： 3.1非晶硅平板探测器 3.2 X射线管 3.3高压发生器 3.4摄影机架 3.5滤线栅 3.6图像采集处理系统（含图像处理软件、工作站、显示器） 3.7热敏胶片打印机一台 四、具体技术要求 4.1非CCD数字平板探测器 4.1.1探测器成像介质：非晶硅；尺寸≥14″×17″ 4.1.2探测器TFT成像板结构：非拼接TFT整板 4.1.3动态范围：≥16bit 4.1.4最大极限空间分辨率：≥3.4Lp/mm 4.2 X射线管 4.2.1焦点功率：≥50KW 4.2.2阳极热容量：≥150kHu 4.2.3双焦点：0.6mm（小焦点）/ 1.2mm（大焦点） 4.3高压发生器 4.3.1 类型：高频高压发生器，功率：≥50kW，最大mAs：≥630mAs
4.3.2 输入电源：380V 50HZ 三相电源 4.3.3最大摄影mA：≥630mA 4.3.4最大加载时间：≥6s 4.4 摄影机架 4.4.1 具有摄影机架 4.4.2横臂（水平时）上下竖直移动行程：≥1100mm 4.4.3横臂旋转范围：0°～90° 4.4.4焦点与接收器输入屏间距(SID)：1000mm～1800mm，可实现一键到位 4.4.5配备摄影床，床面尺寸符合国家相关标准 4.4.6配备集成控制台 4.5 配备滤线栅 4.6 图像采集处理系统 4.6.1 基于WINDOWS操作系统的专业图像工作站 4.6.2 配置：Intel CPU主频≥3.5GHz、内存容量≥4G、硬盘容量≥500G 4.6.3 工作站显示器≥21″液晶显示器 4.6.4中文操作界面 4.6.5 DICOM接口 4.7图像采集处理软件功能 4.7.1打印胶片上可显示摄影曝光kV、mA、mAs等设置条件 4.7.2 工作站具备3D摆位示意图 4.7.3 图像采集工作站和图像诊断工作站均应支持分格打印输出 4.7.4 支持无损压缩的高速传输、支持在线解压 4.7.5 支持DICOM 服务功能：如存储、传输、接收、WORKLIST；打印功能：标准 DICOM 打印、存档。 4.7.6 采集、控制软件与整机品牌一致 五、热敏成像相机一套
X射线实时成像系统的应用 X射线照相法操作简单、结果显示直观,是企业常用的无损检测方法之一。但该方法检测成本高,检测图像不能动态可调,因此目前国外已普遍采用X射线实时成像系统和工业CT 成像系统。X 射线照相法是作者单位使用最广泛的无损探伤方法,仅胶片一项,每年就需要十几万元,而X 射线实时成像系统的检测费用还不及照相法的1 % ,每年节约成本在十万元以上。但该系统价格昂贵,一次成本高,以及技术标准不全面等原因,限制了其在国内的普及和使用。作者单位从长远利益出发,为降低生产成本,提高产品质量,引进了一套飞利浦X 射线实时成像系统,该系统由飞利浦MG325 X 射线系统、XRS232 型图像增强器和PXV2200 型图像处理系统组成。 同传统照相法相比,X 射线实时成像的检测原理变化很大。传统照相法是将穿过零件的X 射线在胶片上感光,根据胶片的灰白程度判定零件内部质量,得到的图像是静态不可调的。而X 射线实时成像系统是将穿过零件的X 射线经图像增强器、CCD(电荷耦合器件) 摄像系统以及计算机转换成一幅数字图像,这种图像是动态可调的,电压、电流等参数实时可调,同时计算机可对动态图像进行积分降噪、对比度增强等处理,以得到最佳的静态图像。 X射线实时成像在国外应用比较成熟,而国内近几年才有应用,技术经验还不很成熟,相关的技术标准还很欠缺,这些因素一直影响着该系统的推广应用。国外相关技术资料和国内的应用经验表明,2. 0～30mm 厚金属材料的实时成像检测灵敏度已接近或超过了照相法,但
过薄和过厚两个极限厚度的灵敏度与照相法还有差距。实时成像实际应用的瓶颈问题是如何使实时成像系统符合“三度四性”(三度指厚度灵敏度、清晰度和像质计灵敏度,四性指环境适应性、周期连续性、规格覆盖性和机械传动性)的要求,尽可能使该系统完全适用于各种零件的检测;同时根据试验研究,结合现行标准,在不降低标准要求的 前提下,实现产品的在线检测。
X射线数字成像检测系统X射线数字成像检测系统
(XYG-3205/2型) 一、设备基本说明 X射线数字成像系统主要是由高频移动式(固定式)X射线探伤机、数字平板成像系统、计算机图像处理系统、机械电气系统、射线防护系统等几部分组成的高科技产品。它主要是依靠X射线可以穿透物体，并可以储存影像的特性，进而对物体部进行无损评价，是进行产品研究、失效分析、高可靠筛选、质量评价、改进工艺等工作的有效手段。 探伤机中高压部分采用高频高压发生器，主机频率40KHz为国际先进的技术指标。连续工作的高可靠性，透照清晰度高，穿透能力强，寿命长，故障率低等特点。X光机通过恒功率控制持续输出稳定的X射线，波动小，保证了优质的图像质量。高频技术缩短了开关机时间，有助于缩短检测周期，提高工作效率。 数字平板成像采用美国VEREX公司生产的Paxscan2530 HE型平板探测器，成像效果清晰。该产品已经在我公司生产的多套实时成像产品中使用，性能稳定可靠。 计算机图像处理系统是我公司独立自主研制开发的、是迄今为止国同行业技术水平最高的同类产品。主要特点是可以根据不同行业用户的需求，编程不同的应用界面及图像处理程序，利用高性能的编程技术，使操作界面简单易懂，最大限度的减少操作步骤，最快速度的达到操作人员的最终需求。 机械传动采用电动控制、无极变速，电气控制采用国际上流行的钢琴式多功能操作台，将本系统中的X射线机控制、工业电视监视、机械操作等集中到一起，操作简单、方便。 该系统的自动化程度高, 检测速度快，极大地提高了射线探伤的效率，降低了检验成本，检测数据易于保存和查询等优点，其实时动态效果更是传统拍片
Ｘ射线实时成像系统分辨率及其影响因素 1 X射线实时成像系统 X射线实时成像检测技术作为一种新兴的无损检测技术，已进入工业产品检测的实际应用领域。与其他检测技术一样，X射线实时成像检测技术需要一套设备（硬件与软件）作为支撑，构成一个完整的检测系统，简称Ｘ射线实时成像系统。X射线实时成像系统使用X射线机或加速器等作为射线源，X射线透过后被检测物体后衰减，由射线接收/转换装置接收并转换成模拟信号或数字信号，利用半导体传感技术、计算机图像处理技术和信息处理技术，将检测图像直接显示在显示器屏幕上，应用计算机程序进行评定，然后将图像数据保存到储存介质上。X射线实时成像系统可用金属焊缝、金属或非金属器件的无损检测。 2 X射线实时成像系统的基本配置及影响因素 X射线实时成像系统主要由X射线机、X射线接收转换装置、数字图像处理单元、图像显示单元、图像储存单元及 检测工装等组成。 2.1 X射线机 根据被检测工件的材质和厚度范围选择X射线机的能量范围，并应留有一定的的能量储备。对于要求连续检测的作业方式，宜选择直流恒压强制冷却X 射线机。X射线管的焦点尺寸对检测图像质量有较大的影响，小焦点能够提高系统分辨率，因此，应尽可能选用小焦点X射线管。 2.2 X射线接收转换装置 X射线接收转换装置的作用是将不可见的X光转换为可见光，它可以是图像增强器或成像面板或者线性扫描器等射线敏感器件。X射线接收转换装置的分辨率应不小于3.0LP/mm。 2.3 图像处理单元 图像处理单元应具有图像数据采集和处理功能。图像数据采集方式可以是图像采集卡或其它数字图像合成装置。图像采集分辨率应不低于768×576像素，且保证水平方向分辨率与垂直方向分辨率之比为4∶3；动态范围即灰度等级应不小于256级。 2.4 图像处理软件 图像处理软件应具有降噪、亮度对比度增强、边缘增强等基本功能。图像处
课程论文 题目X射线衍射成像技术的 原理以及最新发展与应用学院 专业 班级 学生 学号 二〇年月日
摘要 随着科技的发展，基于傅里叶光学的X射线衍射技术发展越来越先进，形成了X射线衍射成像（X-ray diffraction imaging，XDI）和相干X射线衍射成像(coherent X-ray diffractive imaging，CXDI/CDI)等技术，它们广泛应用于材料、医学、生物、物理等领域，为人们探索微观世界的结构提供很好的工具。本文主要论述了X射线衍射的基本原理，并讲述了它们在不同应用中的最新发展，包括X 射线衍射成像和相干X射线衍射成像的二维、三维成像等技术，同时简单的说明了它们在一些领域的应用。 关键词：X射线衍射；X射线衍射成像；相干X射线衍射成像 1前言 近几十年来，X射线衍射成像技术得到快速发展，它具有不损伤样品、无污染、快捷、测量精度高、能得到有关晶体完整性的大量信息等优点，大量的用于材料内部结构分析、生物分子探究、医学以及危险品扫描等领域。近一个世纪以来，科学家们不断探索测定物质结构的方法，希望能够看到物质内部的原子是如何排列的。而传统用的最多的方法是X射线晶体衍射分析的方法(XRD)能够实现物质的结构的测定，但它存在一定的局限性，然而在实际应用中，会受到很多的限制，为了更好的研究物质的结构，科学家们做了大量的工作，对X射线衍射技术进行改进升级，取得了一些最新的更成果，例如X射线衍射成像技术（X- ray diffraction imaging，XDI）、相干X射线衍射成像技术（coherent X-ray diffractive imaging，CXDI/CDI）等。 近年来，X射线衍射增强成像（X Ray Diffraction enhanced imaging，DEI）也发展迅速。射线相位衬度成像是一种新型的X射线成像技术，通过记录射线穿过物体后相位的改变对物体进行成像，可以提供比传统的X射线吸收成像更高的图像衬度以及空间分辨力。衍射增强成像方法(X Diffraction enhanced imaging,DEI)是X射线相位衬度成像方法之一，利用一块放置在物体和探测器之间的分析晶体提取物体的吸收、折射以及散射信息并进行成像。但是它跟X射线衍射成像方法不同，不是同一种技术。 2 X射线衍射基本原理