CT技术简介及优缺点

CT技术分类及其优缺点MichaelTang2020/2/14YXLONCompanyPresentation20192Agenda1CT基本原理2CT技术分类3ACT技术分类及优缺点4PCT技术分类及优缺点YXLONCompanyPresentation20193CT基本原理hX射线吸收物质•X射线穿过物体的时候,部分X射线被吸收•X射线被吸收后,穿过物体的X射线强弱发生变化•探测器感应X射线强弱,形成黑白照片X射线图像的产生X射线强度相等YXLONCompanyPresentation20194CT基本原理从不同角度获取物体同一部位的信息物体与探测器（或射线管）相对旋转运动,每转一个固定角度，系统自动拍一张照片YXLONCompanyPresentation20195CT基本原理算法重构，从二维图片转化为3D信息μmα(角度）；Noofproject.大量的2D图像利用3维断层扫描理论，并利用3维重构软件，将2维平面照片重构为3维立体信息YXLONCompanyPresentation20196CT基本原理借助三维分析软件，实现物体电子切割和研磨•利用三维分析软件，在电脑中队物体进行电子的•三维测量；切割；旋转；。。。。，•实现分析物体的内部结构和缺陷，并不损坏物体的缺陷YXLONCompanyPresentation20197CT基本原理CT的实质及关键点•CT的实质•将物体内部缺陷和三维尺寸通过光学放大后，通过电脑获得物体CT信息•CT关键点•如何获得更大的光学放大倍数是核心.)YXLONCompanyPresentation20198Agenda1CT基本原理2CT技术分类3ACT技术分类及优缺点4PCT技术分类及优缺点YXLONCompanyPresentation20199CT技术分类ACT（AxialComputerTomography）轴线断层扫描基本原理•运动控制方式：•探测器和射线管固定不动并处于同一直线上，•物体绕水平选装轴旋转360度，•获取同一部位不同角度的照片，利用CT重构和分析技术，获得物体的详细三维信息YXLONCompanyPresentation201910CT技术分类ACT轴线断层扫描优点Z轴Y轴X轴•垂直于Z轴的微裂纹可以被检测到：•微裂纹平行（或基本平行）焊盘，•原因•在ACT中，在扫描过程中的某一个特定的角度，X射线与裂纹的夹角Φ无限接近0度，•因此，X射线穿过裂纹后的强度和穿过没有裂纹部位物体的强度区别非常大，•到达探测器的强度区别非常大，裂纹以一根白线的方式，在2DX射线图像中成像•在三维重构后，裂纹也被反应出来YXLONCompanyPresentation201911CT技术分类ACT轴线断层扫描缺点Z轴Y轴X轴•样品大小有限制•样品尺寸宽有限制：100mm（一般）•样品的长没有限制，由设备内部空间决定•原因：放大倍数的要求•做缺陷分析，CT扫描几何放大倍数必须大于7倍•ACT,样品必须360度旋转，•100mm宽的样品，旋转半径最小为50mm•如果射线管到探测器距离为300mm,•则CT扫描放大倍数=（300+50）/50=7倍YXLONCompanyPresentation201912CT技术分类PCT（PlanarComputerTomography平面断层扫描）基本原理•PCT也可以叫“ComputedLaminography”•运动控制方式：•物体、探测器和射线管三者中有两个相对运动•相对运动效果：相当于物体绕平面中间某一点做平面360度圆周运动，•获取同一部位不同角度的照片，利用CT重构和分析技术，获得物体的详细三维信息YXLONCompanyPresentation201913CT技术分类PCT运动过程演示TopSideBottomSide2D图片获取过程YXLONCompanyPresentation201914CT技术分类PCT平面断层扫描优点Z轴Y轴X轴•样品大小没有限制•CT几何放大倍数理论上可以无穷大•原因•在PCT中，样品是360度平面旋转，•射线管的焦点位置理论上可以无限贴进样品，•这样：CT扫描放大倍数理论上可以实现无穷大YXLONCompanyPresentation201915CT技术分类PCT平面断层扫描缺点Z轴Y轴X轴•垂直于Z轴的微裂纹无法检测到：•微裂纹平行（或基本平行）焊盘•探测器和射线管连线与X-Y平面的夹角部分的样品信息无法获取•原因•PCT扫描过程中，X射线与裂纹的夹角Φ远远大约0度，见右图•因此，X射线穿过裂纹后的强度变化和穿过没有裂纹部位物体的强度变化基本一致，•导致达到探测器的X射线强度小于探测器对X射线能量变化敏感范围。因此，探测器无法对微裂纹成像•在2D信息中没有裂纹信息，，在三维重构后，也不能反映裂纹信息。因此，PCT不能检测微裂纹YXLONCompanyPresentation201916CT技术分类ACT和PCT比较CT种类PCT（PlanarComputedTomography）ACT（AxialComputedTomography）样品运动样品绕旋转轴做360度旋转样品绕空间上某一点在X-Y平面做360度平面选装优点样品大小没有限制CT几何放大倍数理论上可以无穷大垂直于Z轴的微裂纹可以被检测到物体三维信息获得很完全缺点•垂直于Z轴的微裂纹不能检测到•物体三维信息获取不是很完全。•样品大小有限制：一般样品旋转半径最大50mm，•CT的放大倍数有限机构运动控制示意图YXLONCompanyPresentation201917Agenda1CT基本原理2CT技术分类3ACT技术分类及优缺点4PCT技术分类及优缺点YXLONCompanyPresentation201918ACT技术分类及优缺点ACT（AxialComputerTomography）技术分类分类方法技术名称解释样品是否旋转360度LimitedangelCT(有角度CT)完成一个CT扫描，样品只旋转180度到210度之间FullACT（全ACT）完成一个CT扫描，样品旋转360度CT设备硬件结构分类CT功能模块在二维检测设备上面增加一个CT功能模块水平CT系统专业CT系统，所有机械构架是获得高质量CT结果，可以用于几何测量CT扫描时间分类快速扫描很短的时间完成一个CT扫描，（约2000projects/4分钟)一般扫描完成一个CT扫描时间，最少需要30分钟以上CT用途分类失效分析对物体三维尺寸精度不关注，关注的是否有缺陷几何测量对物体三维尺寸精度非常关注，也关心是否有缺陷YXLONCompanyPresentation201919FullACT（全ACT）ACT技术分类及优缺点•运动控制方式：•探测器和射线管固定不动并处于同一直线上，•物体绕水平选装轴旋转360度，•CT扫描实际运动过程录像点击播放动画动画联动YXLONCompanyPresentation201920FullACT（全ACT）ACT技术分类及优缺点•样品绑定方式：•尽可能使被扫描点在旋转中心，•尽可能使样品360度旋转半径最小•射线管位置•降低射线管位置•确保样品360度旋转不会撞到样品•CT扫描几何几何放大倍数•7倍=350mm/50mmYXLONCompanyPresentation201921LimitedAngelACT（有角度ACT）ACT技术分类及优缺点•样品绑定方式：•尽可能使被扫描点在旋转中心，•射线管位置•尽可能将射线管上升，靠近被检测点•调整样品到射线管高度，确保样品可以旋转180度到210度之间•CT扫描几何几何放大倍数•51倍=306mm/6mmYXLONCompanyPresentation201922ACT技术分类及优缺点ACT（AxialComputerTomography）技术分类ACT（AxialComputerTomography）技术分类ACT种类FullACT（全ACT）LimitedangelCT(有角度CT)样品运动样品绕旋转轴做360度旋转样品绕旋转轴做180度到210度旋转优点•垂直于Z轴的微裂纹可以被检测到•物体三维信息获得很完全•垂直于Z轴的微裂纹可以被检测到•对样品尺寸没有多大限制•物体三维信息获得很完全•几何放大倍数远远高于FullACT（全ACT）•被检测点越靠近样品边缘，几何放大倍数越大缺点•样品大小有限制：一般样品旋转半径最大50mm，•CT的放大倍数有限•有的重构软件无法自动找到offset,需要人工寻找offset•对操作人员要求高•在边缘区域，可能出现重影YXLONCompanyPresentation201923CT功能模块ACT技术分类及优缺点•CT系统组成•2DXRay检测系统+CT功能模块•为扩大用户群，整机价格不高•各关键部件的安装位置•射线管、探测器和CT轴垂直放置YXLONCompanyPresentation201924CT功能模块ACT技术分类及优缺点•为了控制成本，不考虑机械运动控制系统精度•整体采用不锈钢结构•各运动轴没有光栅尺等控制技术•所有影响CT结果精度的因素没有考虑•用途：•兼顾2D检测和3D检测要求•CT结果精度不高，•只能用于失效分析•尺寸测量只能作为参考探测器CT轴射线管YXLONCompanyPresentation201925水平CT系统ACT技术分类及优缺点•水平CT系统组成•探测器+射线管•高精度机械运动控制系统及部件•采用大理石平台•生产成本增加是由设备机械控制系统造成的•各关键部件的安装位置（水平CT）•射线管、探测器和CT轴水平放置YXLONCompanyPresentation201926CT功能模块ACT技术分类及优缺点•为了提高CT扫描精度，成本不是考量重心•整体采用大理石平台•各运动轴采用光栅尺等控制技术•所有影响CT结果精度的因素全部考虑•设备成本增加主要是由机械运动控制系统成本导致•用途：•专注于高精度CT扫描，•既能用于失效分析•也能够进行精确的物理尺寸的测量探测器CT轴射线管大理石平台YXLONCompanyPresentation201927ACT技术分类及优缺点ACT（AxialComputerTomography）技术分类ACT（AxialComputerTomography）技术分类ACT种类CT功能模块水平CT系统设备用途•兼顾2D检测和3D检测要求•CT精度不高，只能用于失效分析•专注于高精度CT扫描，•CT结果能用于失效分析•通过CT结果，可以精确测量物理尺寸机械构架•为节约成本，采用不锈钢机架•任何提高CT扫描精度硬件全部省略•不考虑硬件成本，一切设计都是为了提高CT扫描精度和准确性•大理石机座是其典型特征优点•价格便宜，•能够进行CT扫描，•CT结果精度高，可以用于失效分析和尺寸测量•具备CT扫描扩展等•集成更多算法，提高CT重构的精度和准确性缺点CT精度不高，尺寸测量值只能为参考•不方便用于2D检测，只做CTYXLONCompanyPresentation201928ACT技术分类及优缺点ACT（AxialComputerTomography）技术分类ACT（AxialComputerTomography）技术分类ACT种类快速扫描一般扫描扫描时间约2000projects/4分钟1500projects/30分钟以上优点•一台设备等于2台设备•CT扫描和2D检测应用要求，提高设备利用使用效率•提高生产效率，降低生产成本•将实验室搬到生产线变为可能•同一设备，一般扫描的CT结果比快速扫描的图像质量好•采用积分消噪方法，CT结果的噪音低•延时曝光，提高CT材料对比度对设备要求•满足CT扫描的一般要求，还需要•射线管输出功率很大，缩短曝光时间•探测器采用非晶硅工艺，短时间获得最佳黑白对比度图片•满足CT扫描的一般要求YXLONCompanyPresentation201929ACT技术分类及优缺点ACT（AxialComputerTomography）技术分类ACT种类失效分析几何测量分析重点•物体内部缺陷的定