ZEISS革新的去(CT掃描)散射僞影技術，讓鋁壓鑄件的缺陷檢測更精確

CT僞影始終是制約分析、數據處理、可靠性以及準確度的重大難題。毋庸置疑，僞影的種類繁多，像是射線硬化、多材料、散射或者環狀等均在其列。今日，要與諸位分享的乃是鋁壓鑄行業裏最爲常見的散射僞影。即便是單一材料的鋁壓鑄產品，通常也難逃散射僞影的影響。特別是在新能源汽車的零部件產品中，當壓鑄件的結構與尺寸愈發增大之際，散射僞影給工藝改進、分析以及量產檢測造成諸多困擾；而且工作人員有時還會誤將這一僞影視作是射線硬化所導致。

散射和射線硬化僞影的區別：

射線硬化是由於射線無法穿透被測物所導致的一種僞影，原本應是線性變化的灰度值發生了混亂所導致的。

X射線光子具有不同的能量範圍，例如自30至230keV 。如光子沿穿透方向能量衰減不同，則比爾-朗伯定律基於測量X射線強度將不足以確定穿透長度。

相對於射線硬化僞影，尤其在鋁制的產品中經常會看到這樣的成像效果（霧狀包裹在物體表面的散射僞影：

我們稱之爲“康普頓散射”，或稱康普頓效應（英語：Compton effect），是指當X射線或伽馬射線的光子跟物質相互作用，因失去能量而導致波長變長的現象。（源自：Compton scattering - Wikipedia）當然這一現象在自然界中無處不在，也是因爲這一現象，我們看到的天空是藍色。

CT掃描過程中，散射僞影帶來了什麼？

大家都希望了解在 X 射線的運用裏，散射現象給我們的掃描質量造成的影響究竟如何。我們以 100mm 鋁塊作爲被測對象，並採用大於 225kV 的 X 射線源進行實驗。在射線源產生的光子當中，約 8%的光子能夠毫無相互作用地完美穿透材料（無相互作用 NI）。其中 46%被吸收（光電效應 PE），其餘的則被散射（C -康普頓效應 39%）。這意味着散射效應（康普頓散射）於模擬實驗中對掃描成像有着頗爲顯著的影響。當然，這也很好地解釋了爲何在我們掃描大型鋁壓鑄件時，所得到的圖像質量可能會較差（相較於小型產品而言）。

於是，在第二個實驗裏，我們將塑料（其密度低於鋁）當作被測對象。此次，我們借助兩個不同電壓的 X 射線來驗證這一現象，分別運用 225kV 和 320kV 的設備對厚度大於 230mm 的塑料測試件展開測試（選用密度較低的被測物，也是爲了盡可能排除射線硬化的幹擾）。

下面的圖片呈現了一個體積較大的塑料部件的比較情況。左圖爲 320kV 和 3mm Sn 濾片的掃描圖，右圖是 200kV 和 1mm Cu 濾片的掃描圖。兩張圖片的結果近乎完全相同，不均勻的灰值並非由電壓缺乏穿透所致，而是由散射造成的，即便在高能量狀態下，散射也幾乎相等。這一結論同樣適用於鋁材料或類似密度的部件，多數時候並非電壓的問題，而是散射的光子，依據康普頓效應，它們同樣是以高能量散射的。

散射僞影影響降低對原始圖像和表面判定帶來的變化有哪些？

01孔隙率分析影響：

對表面判定的真實性，缺陷判斷的準確性，對比度受霧狀僞影影響減少並提高對比度。

02三維體積數據噪點影響計量檢測：

如圖示例評價如圓度，尺寸檢測，三維數據擬合得以改善。

03實際二維剖面分析：

這一技術不光可以應用新能源汽車一體化零件的趨勢，也可以應用在其他領域比如車燈（如圖）：

（使用scatterControl對整個部件進行3D掃描，顯示了前照燈的組裝）

金屬（銅）增材制造：

帶有鋼套嵌件鋁壓鑄（傳統燃油車）：

此時螺柱或者空位的（位置度，直徑等）檢測的可靠性得以提升，不再受到僞影的影響導致測量置信度下降。

通常來說，掃描圖像質量問題並非電壓的極限在作祟，而是散射僞影。針對大型鋁制零件的試驗顯示，450kV、320kV、225kV 之間在質量上並無顯著差別。幾乎只有散射光子會導致質量降低，並且散射光子還會以更高的能量出現。對於這些部件，穿透並非問題所在。

ZEISS scatterControl 能夠顯著提升圖像質量，將 CT 掃描的散射僞影降至最低限度。這種優化有利於後續合適零件的數據處理與評估步驟，進而讓表面測定和缺陷分析更加精確。該產品是高容量、高密度零件的理想選擇，例如增材制造的金屬零件和鋁鑄件（甚至帶有鋼嵌體），還有其他包含高密度材料的裝配件。該模塊能夠用於 ZEISS METROTOM 1500 225kV G3，也能夠作爲改造解決方案或者購買新系統的一部分。

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本文轉載自：蔡司工業質量解決方案