CT công nghiệp-tiêu điểm vi mô hoạt động tương tự như chụp cắt lớp điện toán (CT) truyền thống, nhưng tính năng chính của nó là sử dụng nguồn tia X-tiêu điểm vi mô và máy dò có độ phân giải-cao, cho phép thử nghiệm không-phá hủy và hình ảnh 3D có độ chính xác-cao của các vật thể nhỏ hoặc các thành phần có độ chính xác-cao.
1. Nguồn tia X-
Thành phần cốt lõi của CT vi{0}}tiêu điểm là nguồn tia X-tiêu điểm vi mô. Thiết bị CT truyền thống sử dụng tiêu cự lớn, trong khi CT tiêu điểm vi-sử dụng tiêu điểm rất nhỏ (thường từ vài micromet đến hàng chục micromet). Kích thước tiêu điểm nhỏ này cho phép độ phân giải không gian cao hơn, cho phép CT tiêu điểm vi mô- phát hiện các khuyết tật bên trong rất nhỏ, chẳng hạn như các vết nứt nhỏ, lỗ rỗ và khuyết tật hàn.
Nguồn tia X-tiêu điểm vi mô tạo ra tia X-bằng cách tăng tốc chùm tia điện tử, chiếu vào vật liệu mục tiêu (thường là vonfram hoặc molypden). Vì tiêu điểm rất nhỏ nên hướng phát xạ của chùm tia X{4}}có thể được kiểm soát chính xác, cải thiện độ rõ nét của hình ảnh.
2. Quét mẫu
Trong CT tiêu điểm vi mô, mẫu cần kiểm tra sẽ được đặt trên bệ quét. Nền tảng quét thường có khả năng xoay chính xác dọc theo nhiều trục để quét mẫu từ các góc khác nhau. Trong quá trình quét, mẫu quay quanh trục của nó, trong khi nguồn tia X-quay quanh mẫu với tốc độ không đổi, thu thập dần dần dữ liệu tia X phát ra từ các góc khác nhau.
Khi tia X{0}}đi qua mẫu, chúng sẽ tương tác với vật liệu của mẫu. Các vật liệu có mật độ và thành phần khác nhau làm suy giảm tia X- ở các mức độ khác nhau, điều này giải thích sự khác biệt về hình ảnh được tạo ra khi tia X-đi qua mẫu. Sử dụng dữ liệu này, CT microfocus có thể thu được thông tin mật độ của các vùng khác nhau trong mẫu.
3. Máy dò
Thiết bị CT microfocus được trang bị máy dò có độ nhạy cao, thường sử dụng máy dò màn hình phẳng hoặc máy dò-kết hợp sợi quang để nhận tia X-đi qua mẫu. Nhiệm vụ chính của máy dò là chuyển đổi tia X-đã xuyên qua mẫu thành tín hiệu điện, từ đó ghi lại thông tin hình ảnh chi tiết. Máy dò màn hình phẳng mang lại lợi thế là chụp được hình ảnh tương đối rõ ràng và cho phép thu thập dữ liệu nhanh chóng.
Máy dò không chỉ yêu cầu độ nhạy cao mà còn có dải động và độ phân giải cao để ghi lại các chi tiết bên trong các vật thể nhỏ, đặc biệt đối với các khuyết tật như vết nứt và lỗ chân lông nhỏ, trong đó CT lấy nét vi mô có thể cung cấp đủ chi tiết.
4. Thu thập và tái thiết dữ liệu
Trong quá trình xoay mẫu, CT microfocus thu được nhiều hình ảnh chiếu tia X từ các góc khác nhau. Những hình ảnh chiếu hai chiều-này ghi lại thông tin suy giảm của tia X-sau khi đi qua mẫu. Mỗi bộ dữ liệu chiếu chứa thông tin nội bộ về mẫu ở một góc cụ thể.
Dữ liệu chiếu hai{0} chiều này được đưa vào máy tính và được sử dụng để thực hiện tái tạo ba chiều bằng cách sử dụng thuật toán tái tạo hình ảnh chuyên dụng (chẳng hạn như thuật toán chiếu ngược được lọc và thuật toán tái tạo đại số). Quá trình này tích hợp dữ liệu hai{3}}chiều thu được từ các góc khác nhau thành một hình ảnh ba-chiều hoàn chỉnh. Thông qua tái tạo 3D, người dùng có thể thấy rõ cấu trúc bên trong của mẫu, bao gồm các khuyết tật vi mô, lỗ chân lông, vết nứt và bề mặt tiếp xúc.
5. Hiển thị và phân tích hình ảnh
Hình ảnh 3D được tái tạo được hiển thị trên màn hình máy tính, thường dưới dạng hình ảnh thang độ xám hoặc hình ảnh 3D{1}}nâng cao màu. Người dùng có thể xử lý thêm hình ảnh 3D bằng phần mềm phân tích hình ảnh, chẳng hạn như xoay, cắt và phóng đại để quan sát chi tiết cấu trúc bên trong của mẫu.
Trong kiểm tra công nghiệp, CT vi tiêu điểm không chỉ được sử dụng để phân tích hình thái của mẫu mà còn để phân tích khuyết tật. Ví dụ, phần mềm xử lý hình ảnh có thể xác định chính xác kích thước, vị trí và sự phân bố của các vết nứt và lỗ chân lông nhỏ. Dữ liệu này giúp các kỹ sư phân tích tính toàn vẹn về cấu trúc của vật liệu, đánh giá xem chúng có đáp ứng các tiêu chuẩn thiết kế hay xác định các khiếm khuyết tiềm ẩn có thể dẫn đến hỏng hóc hay không.
6. Độ phân giải và độ chính xác của hình ảnh
Ưu điểm đáng kể của CT microfocus là độ phân giải cực cao. Do sử dụng các nguồn tia X{1}}có tiêu điểm vi mô nên kích thước tiêu điểm cực kỳ nhỏ, thường dưới 1 micromet. Điều này có nghĩa là nó có thể phát hiện các cấu trúc bên trong tinh tế hơn nhiều so với thiết bị CT thông thường. Trong các ứng dụng công nghiệp, độ phân giải này lý tưởng để phát hiện các khuyết tật nhỏ như khuyết tật mối hàn, vết nứt nhỏ trên bảng mạch và độ xốp trong vật đúc.
