موضوع مقاله: سی‌تی اسکن صنعتی | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # سی‌تی اسکن صنعتی | مقدمه: در این روش، ماده به صورت لایه‌به‌لایه برانداز (اسکن) می‌شود و بدین ترتیب بخش‌های درونی آن نیز برای محققان قابل رؤیت می‌گردد. | ## بخش 1: سی‌تی اسکن صنعتی | __فهرست__ پیشینه پایه‌های ریاضی مقطع‌نگاری رایانه‌ای به ابتدای قرن بیستم بازمی‌گردد. در سال ۱۹۶۳، آلن کرماک از دانشگاه تافتز از افرادی بود که نخستین بار نظریه یک سیستم سی تی اسکن را مطرح کرد. اما عملاً اولین اسکنر تجارتی در سال ۱۹۷۲ توسط گودفری هاونسفیلد از آزمایشگاه‌ای ام آی (EMI) در انگلستان انجام گردید.اصول سیستم‌های تصویرگر پزشکی. انتشارات دانشگاه صنعتی امیر کبیر تفاوت با سی تی اسکن پزشکی به دلیل تخلخل کمتر استخوان به نسبت فلزات، انرژی پرتو ایکس مورد استفاده در سی تی اسکن پزشکی پایین‌تر از سی تی اسکن صنعتی است. نحوه عملکرد عملکرد سی تی اسکن صنعتی دارای شباهت‌های بسیار به سی تی اسکن پزشکی است. دستگاه متداولی که این روش را جهت تصویربرداری به کار می‌برد سی تی اسکن نام دارد و متشکل از تعداد انبوهی آشکارساز کوچک از نوع شمارنده درخششی(Scintillator) است که به صورت چندین ردیف درون دستگاه قرار داده شده‌اند که پرتوهای ایکس عبوری از درون ماده را آشکارسازی می‌کنند. پیشرفت‌های اخیر در ساختمان دستگاه تصویر برداری، تکنولوژی آشکارسازی، آرایه‌های آشکارساز چندگانه و طراحی تیوب پرتوایکس، زمان اسکن را به کسری از ثانیه تقلیل داده‌است. کامپیوترهای مدرن قدرت محاسباتی ارائه می‌دهند که اجازهٔ بازسازی عمدهٔ اطلاعات تصویر را به صورت (real time) می‌دهد. با وجود پیشرفت‌های مکرر و زیادی که امروزه در صنعت سی تی اسکن‌ها مشاهده می‌شود، آرتیفکت در سی تی اسکن همچنان یکی از موضوعات مهم در کیقیت تصویر این سیستم‌ها محسوب می‌گردد. کاربرد سی تی اسکن در پرینت سه بعدی و پارامترهای مؤثر در انتخاب نوع دستگاه صنعت ساخت افزایشی یا AM در سال‌های اخیر پیشرفت قابل‌ملاحظه‌ای داشته‌است. یکی از حوزه‌های مهم این صنعت، ساخت افزایشی فلزی است که امکان سخت قطعات پیچیده را به‌صورت لایه به لایه و با خواص متالورژیکی مطلوب فراهم می‌سازد. بااین‌حال، قطعات ساخته شده با این روش، ممکن است دارای عیوب متنوع با اندازه و مقیاس مختلف باشند که این می‌تواند تأثیرات اساسی بر روی خواص مکانیکی قطعه بگذارد. در سال‌های گذشته، استفاده از سی تی اسکن که نوعی تست غیر مخرب است و باگذشت زمان از تصویربرداری کیفی به یک روش اندازه‌گیری کمی تبدیل‌شده، تحولی اساسی در این صنعت به وجود آورده و امکان استفاده از آن در کاربردهای مختلف مهندسی فراهم‌شده‌است. هم چنین، تشخیص عیوب مختلف در این روش ممکن است، درحالی که به دلیل پیچیدگی هندسی، اندازه عیوب و شکل و محل قرارگیری آن‌ها درون قطعه، با روش‌های دیگر تست غیر مخرب امکان تشخیص آن‌ها وجود ندارد. | ## بخش 2: سی‌تی اسکن صنعتی | به علاوه، تخلخل قطعات ساخته‌شده که نقش اساسی بر روی خواص مکانیکی آن‌ها دارد با روش سی تی اسکن قابل‌محاسبه‌است. در پژوهش‌های مختلف، بررسی‌هایی بر روی قطعات، قبل و بعد از تست سی تی اسکن انجام‌گرفته و امکان کاربرد آن در قطعات ساخته شده به روش AM ثابت گردیده‌است. با این حال، محدودیت‌هایی در استفاده از این روش وجود دارد و ابعاد، جنس قطعه، تراکم و نیز دقت اندازه‌گیری موردنیاز در امکان استفاده از روش سی تی اسکن و نیز انتخاب مدل دستگاه نقش اساسی دارند. به‌عنوان‌مثال، مدل X7000 که توسط شرکت NSI معرفی و عرضه شده، می‌تواند با ولتاژ ۱۰ تا ۴۵۰ کیلوولت، اشعه x تولید نماید. هم‌چنین امکان بزرگنمایی بیش از ۲۰۰۰ برابر دارد و قطعات با ابعاد حداکثر قطر ۱۵۲ و حداکثر ارتفاع ۱۵۲ سانتی‌متر را تصویربرداری می‌نماید. بنابر اطلاعات درج‌شده در کاتالوگ محصول، امکان بهره‌برداری از این مدل برای تست قطعات ساخته‌شده در AM وجود دارد. به‌وسیله این دستگاهامکان تصویربرداری سی تی اسکن دوبعدی سه‌بعدی و نیز چهاربعدی (سه‌بعدی همراه با حرکت) وجود دارد. در سی تی اسکن نیز به هرگونه ساختار یا الگو که در تصویر دیده شود ولی غیرواقعی بوده و وجود خارجی نداشته باشد آرتیفکت گویند. آرتیفکت همیشه از کیفیت تصویر می‌کاهد و گاهی می‌تواند باعث تشخیص اشتباه و کاذب نیز شود. انواع آرتیفکت با توجه به بروز عوامل مختلف، آرتیفکت به شکل‌های مختلفی ممکن است در تصویر سی تی اسکن نمایان شود که به‌هم‌ریختگی‌هایی را ایجاد کرده و تشخیص صحیح از وضعیت درونی قطعه را با مشکلاتی مواجه خواهد کرد. همانند سایر دستگاه‌هایی که در آن‌ها از اشعه برای تولید تصویر استفاده می‌شود، در دستگاه‌های سی تی اسکن نیز دسته اشعه ایکس مورد استفاده تک انرژی نبوده و شامل طیفی از انرژی‌ها است؛ بنابراین وقتی در سی تی اسکن از اشعه‌ای باانرژی مشخص استفاده می‌شود در واقع دسته اشعه حاوی انرژی‌های متفاوت (به‌صورت طیفی) است. پرتوهای ایکس باانرژی کمتر، بیشتر جذب می‌شوند بنابراین، حین عبور از مواد جاذب، نسبت فوتون‌های با انرژی بالاتر افزایش خواهد یافت که در تصویر سی تی اسکن به شکل نواحی تیره نمایان می‌شوند. این آرتیفکت در زمانی که اشعه ایکس مسیرهای متفاوتی را طی می‌کند نیز به وجود می‌آید، مثلاً زمانی که ناحیه بررسی کروی شکل باشد اشعه‌های مرکزی بیشتر از پرتوهای کناری تضعیف می‌شوند که به‌صورت نوارهای تیره یا خط‌هایی در تصاویر مشاهده می‌شود. امروزه نرم‌افزارهایی عرضه‌شده‌اند که اثرات این آرتیفکت را در تصاویر کاهش داده‌اند. | ## بخش 3: سی‌تی اسکن صنعتی | برای پیش‌گیری از این مشکل می‌توان زمان اسکن را تا حد امکان به حداقل رساند تا احتمال بروز کاهش یابد، همچنین با استفاده از نرم‌افزار نیز می‌توان تا حدودی آن‌ها را برطرف کرد. از طرفی، یک فرض در دستگاه سی‌تی‌اسکن این است که هر آشکارساز در هر موقعیت، مقداری اشعه را دریافت خواهد کرد؛ بنابراین هنگامی‌که آشکارساز، سیگنال تولید نکند، در بازسازی تصویر اشتباه رخ می‌دهد و در نتیجه آن، خطوطی روی تصویر پدیدار خواهد گشت. در دستگاه‌های سی‌تی‌اسکن نسل چهارم، درصورتی‌که یک یا چند آشکارساز معیوب باشند، آرتیفکت حلقوی به وجود نمی‌آید، زیرا تعداد آشکارسازها زیاد است و هنگام اسکن، فقط تعدادی از آشکارسازها فعال هستند (در نسل سوم، در هرلحظه تمام آشکارسازها در حال کار هستند). برای برطرف کردن این آرتیفکت دتکتورها باید کالیبره شوند و در صورت معیوب بودن باید تعویض شوند. همچنین می‌توان از الگوریتم‌های خاص بازسازی تصویر که به این منظور تهیه‌شده‌اند برای کاهش اثر این نوع آرتیفکت استفاده کرد. چون این شیء تنها به‌طور ناقص در مسیر اشعه قرار می‌گیرد، دانسیته آن پایین‌تر از حد واقعی آن نمایش داده می‌شود. زمانی که دو یا چند شیء به‌طور جزئی به داخل مقطع اسکن برجسته شوند، باعث ایجاد آرتیفکت خطی می‌شوند که علت آن است که خطای اندازه‌گیری غیرخطی است. زمانی که دو یا چند شیء باشند، منجر به خطاهایی می‌شود که ازنظر نمایشی به‌طور قابل‌توجهی متفاوت بوده و به‌صورت شعاع‌هایی که از این اشیاء عبور می‌کند، دیده می‌شود. از طرفی دیگر بالا بردن رزولوشن، به دلیل کاهش سایز ووکسل باعث کاهش این آرتیفکت می‌شود. همچنین با به کار بردن دیتکتور با کمترین پهنا و عرض ممکن می‌توان رزولوشن را ارتقا داد. علاوه بر این با افزایش انرژی میانگین اشعه ایکس به‌کار رفته می‌توان این آرتیفکت را به دلیل کمرنگ‌تر کردن اثر اجسام و نواحی چگال‌تر، کاهش داد. به کاربر اجازه می‌دهد تا با توجه به مبدل، هندسه یا مواد نمونه موردبررسی، بیشترین پارامترهای تأثیرگذار را در نظر بگیرد. از طریق تثبیت تمام پارامترهای ورودی کاربر، امکان تعیین مناسب‌ترین روش برای بازرسی یا برای ارزیابی عملکرد وجود دارد. | ## جمع‌بندی | کاربر بر تمام پارامترها از ابتدای شبیه‌سازی تا انتها و نیز بر شناسایی بهینه‌ترین مقادیر برای پارامترهای مختلف.