Máy gia tốc CT kết hợp công nghệ máy gia tốc hạt với công nghệ chụp cắt lớp vi tính (CT) truyền thống. Nó sử dụng các chùm hạt năng lượng-cao (chẳng hạn như tia X{2}}năng lượng cao hoặc chùm tia điện tử) để quét các mẫu, tái tạo cấu trúc ba{4}}chiều bên trong của vật thể từ dữ liệu hình ảnh. Dưới đây là giải thích chi tiết về cách thức hoạt động của máy gia tốc CT:
1. Máy gia tốc tạo ra chùm hạt năng lượng-cao
Thành phần chính của máy gia tốc CT là máy gia tốc, chịu trách nhiệm tạo ra các chùm hạt năng lượng cao-. Máy gia tốc tăng tốc các electron hoặc các hạt khác lên mức năng lượng cực cao bằng cách sử dụng điện trường hoặc từ trường. Thông thường, các chùm hạt được tạo ra bao gồm:
Tia X-năng lượng cao-: Tia X{2}}năng lượng cao được tạo ra bằng cách gia tốc chùm tia điện tử để bắn phá vật liệu mục tiêu (chẳng hạn như vonfram, molypden, v.v.).
Chùm tia điện tử: Trong một số thiết bị CT máy gia tốc, chùm tia điện tử có thể được sử dụng trực tiếp để quét.
Những chùm hạt năng lượng-cao này có thể xuyên qua các vật liệu có mật độ khác nhau, do đó có khả năng xuyên thấu mạnh hơn so với các chùm tia X-năng lượng thấp-truyền thống, khiến chúng phù hợp để quét các mẫu có mật độ-dày hơn hoặc cao hơn.
2. Quét vị trí và xoay mẫu
Trong máy đo gia tốc CT, mẫu cần kiểm tra được đặt trên bệ quay. Các chùm hạt năng lượng cao-do máy gia tốc tạo ra sẽ chiếu xạ mẫu từ nhiều góc, thường quét trong phạm vi 360-độ. Mẫu quay chậm dọc theo trục của nó trong quá trình quét, thu thập dữ liệu sau khi tia X hoặc chùm tia điện tử xuyên qua từ các góc khác nhau sau mỗi lần quay.
Trong quá trình này, tia X{0}}hoặc chùm tia điện tử xuyên qua các phần khác nhau của mẫu. Các vật liệu có mật độ và thành phần khác nhau hấp thụ hoặc phân tán lượng chùm hạt khác nhau, dẫn đến các chế độ suy giảm khác nhau.
3. Tiếp nhận dữ liệu máy dò
Đối diện với mẫu, một máy dò có độ nhạy cao, thường là máy dò tấm phẳng hoặc máy dò huỳnh quang, được gắn vào. Những máy dò này nhận được tia X-năng lượng cao hoặc chùm tia điện tử sau khi chúng đi qua mẫu và chuyển chúng thành tín hiệu điện. Các tín hiệu được máy dò ghi lại chứa thông tin suy giảm cho các phần khác nhau của mẫu, tức là mức độ hấp thụ bức xạ của các lớp vật liệu khác nhau.
Khi mẫu quay trong quá trình quét, máy dò sẽ thu thập các tín hiệu phát ra từ các góc khác nhau, tạo thành dữ liệu chiếu nhiều góc. Dữ liệu này cung cấp thông tin cần thiết cho việc tái tạo hình ảnh tiếp theo.
4. Thu thập dữ liệu và tái tạo hình ảnh
Các lần quét được thực hiện bằng cách sử dụng gia tốc kế CT thu thập một lượng lớn dữ liệu chiếu hai chiều. Mỗi hình ảnh chiếu chứa thông tin suy giảm của mẫu ở một góc cụ thể. Bằng cách thực hiện các phép tính toán học và tái tạo trên các hình ảnh chiếu hai{3}}chiều này, máy tính có thể thu được cấu trúc bên trong ba{4}}chiều của mẫu.
Các thuật toán tái tạo hình ảnh được sử dụng trong gia tốc kế CT (chẳng hạn như thuật toán chiếu ngược được lọc và thuật toán tái tạo đại số) có thể tích hợp dữ liệu phép chiếu từ các góc khác nhau vào dữ liệu thể tích ba chiều. Điều này cho phép các nhà nghiên cứu kiểm tra cấu trúc bên trong chi tiết của mẫu, bao gồm các khuyết tật nhỏ, lỗ chân lông, vết nứt, v.v.
5. 3D Hiển thị và phân tích hình ảnh
Các hình ảnh 3D được tái tạo được hiển thị bằng phần mềm máy tính. Những hình ảnh này thường là hình ảnh thang độ xám hoặc chế độ xem 3D với các hiệu ứng tăng cường màu sắc. Người dùng có thể thao tác thêm với phần mềm, chẳng hạn như xoay hình ảnh, điều chỉnh các lát cắt hoặc phóng to các khu vực cụ thể để phân tích chính xác hơn cấu trúc bên trong của mẫu và mọi khiếm khuyết tiềm ẩn.
