一文讀懂 | 原位CT的分類

原位CT，即原位CT成像試驗，是在試驗的過程中利用X射線斷層掃描對試樣進行原位觀測，獲得材料在加載溫度場、載荷等原位環(huán)境下的內(nèi)部三維圖像，從而將材料內(nèi)部的損傷演化過程三維可視化。

原位CT的結構示意圖

根據(jù)X射線源的不同，原位CT技術分為同步輻射X射線斷層掃描（SR-CT）和實驗室X射線斷層掃描（Lab-CT）。

2.1 同步輻射X射線斷層掃描（SR-CT）

同步輻射是具有從遠紅外到X光范圍內(nèi)的連續(xù)光譜，具有高強度、高準直、高極化、特性可精確控制等性能。雖然其成像質(zhì)量高，掃描速度快，但應用于SR-CT的原位試驗裝置尺寸較大，無法實現(xiàn)短距離源物距離（SOD），也很難直接運用在實驗室設備中。

上海光源SSRF第三代

2.2 實驗室X射線斷層掃描（Lab-CT）

Lab-CT的X射線束是呈錐束白光。相較于SR-CT，應用于Lab-CT中的原位裝置更加精巧簡便，能夠?qū)崿F(xiàn)更小的SOD，從而實現(xiàn)高分辨率，也可直接適配于SR-CT中。

根據(jù)原位CT試驗中對時間節(jié)奏處理方式的不同，原位CT試驗又分為準原位CT試驗和時間分辨原位CT試驗。

3.1 準原位CT

準原位CT，即在利用原位加載裝置進行試驗的過程中暫停實驗（不卸載），利用CT掃描進行成像后，再恢復試驗進程。

3.2 時間分辨原位CT

時間分辨原位CT則與中斷式相反，即不中斷試驗，在整個試驗過程中利用CT連續(xù)進行三維成像，提供更為流暢的觀察。

準原位CT試驗在過去常會引起關于產(chǎn)生“應力松弛"現(xiàn)象的質(zhì)疑和討論，但目前已有多位學者通過試驗研究表明，準原位的和時間分辨原位所獲得的圖像基本一致^[1]，準原位觀測方式能夠在不同試驗階段獲取高分辨率圖像，是當前將材料內(nèi)部損傷演化過程三維可視化最為重要的應用方式。

中斷和連續(xù)實驗期間記錄的兩種材料的拉伸曲線對比^[1]

與此同時，隨著Lab-CT技術的快速發(fā)展，目前Lab-CT在市場上已有成熟的產(chǎn)品供研究人員選擇，相較于資源十分有限的SR-CT，Lab-CT的使用成本低，能夠便捷地獲得成像數(shù)據(jù)結果，后續(xù)的服務細致，為研究提供了靈活性和便利性。

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參考文獻

[1]MAIRE E,CARMONA V,COURBON J,et al. Fast X-ray tomography and acoustic emission study of damage in metals during continuous tensile tests [J]. Acta materialia,2007,55:6806-6815.