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GEOMETRIA ACQUISIZIONE IMMAGINI TOMOGRAFICHE

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GEOMETRIA DI ACQUISIZIONE IMMAGINI CT
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Geometria di acquisizione

In tutte le scansioni della tomografia è sempre identificabile un asse, detto asse tomografico (vedi figura sotto riportata).
 
All’asse tomografico si contrappone l’asse di simmetria del sistema definito dalla congiungente sorgente radiogena-rivelatore.
 

Il volume da ricostruire viene di norma sezionato in “slice” perpendicolari all’asse tomografico (fette trasversali) e caratterizzate dal proprio spessore. Ogni fetta è a sua volta suddivisa mediante una griglia cartesiana in Voxel.
Un voxel è pertanto il singolo elemento di volume a sezione quadrata di cui è composta la slice; l’obiettivo degli algoritmi di ricostruzione è quello di da terminare la posizione di ogni singolo voxel e stabilire il valore della “densità” che lo caratterizza per definire la distribuzione di densità della singola slice.

 
Per dire della complessità matematica della ricostruzione, in determinate situazioni il SW può arrivare a trattare decine di milioni di valori per ottenere la terza dimensione, l’algoritmo di calcolo realizza, di fatto, un impilamento delle singole fette 2D (slice stacking).
 

Ottenere una ricostruzione perfetta da una scansione circolare (rotazione del campione) è teoricamente impossibile, ma la tecnica è comunque adottata dato che il livello di approssimazione raggiunto è comunque significativo ai fini diagnostici.
La risoluzione spaziale sarà in ogni caso influenzata anche dal numero di angoli di proiezione disponibili.


Immagini tomografiche icona
Assi di riferimento della Tomografia e Voxel









Definizione dei assi della Tomografia, con vista dei Voxel che compongono un solido.



TECNICHE ACQUISIZIONE IMMAGINI

Si distinguono quattro tecniche essenziali per la tomografia computerizzata: TC fan beam (fascio a ventaglio), TC cone beam (fascio conico), TC spirale (Helical) e laminografia.

 
TC Fan beam - Tomografia con fascio a ventaglio

questa tecnica sfrutta un fascio di raggi X a ventaglio, rilevato da un detector lineare (Linear Detector Array - LDA). Nei sistemi TC fan beam il singolo strato di sezione (slice) è rilevato ad ogni rotazione completa delloggetto. Una seconda rotazione completa permette di scansionare lo strato successivo. La sequenza si ripete fino alla scansione completa dellarea di interesse. Dati i tempi di scansione elevati, i sistemi TC fan beam sono ideali per la scansione ad alta energia (( 450 kV) di componenti molto grandi e densi, limitatamente alla regione di interesse (e non a tutto il campione).


Sorgente con fascio collimato a ventaglio Tomografia Industriale


CT Cone beam - Tomografria con fascio conico

con questa tecnica il fascio conico di raggi X viene rilevato da un flat panel detector (Digital Detector Array - DDA).  I sistemi cone beam sono particolarmente indicati per piccoli elementi fusi, componenti elettronici e altri provini di medie dimensioni (< 300 mm Ø) o con densità ridotta. La TC cone beam rappresenta spesso la migliore scelta di compromesso in applicazioni dove si richiede un modello 3D completo delloggetto di buona qualità e, nel contempo, tempi di scansione relativamente contenuti. Con una sola rotazione completa delloggetto, è possibile registrare un normale Dataset  in un quarto dora o ancora meno.
Nel caso di campioni molto grandi o molto densi (ad es. superleghe) la TC cone beam può dar luogo ad anomalie (artefatti TC). In questo caso conviene utilizzare la TC fan beam, in grado di offrire immagini migliori, focalizzando la scansione sulla singola regione di interesse.


Sorgente con fascio conico con Tomografia Industriale

CT Spirale - Tomografia con fascio a spirale

durante la scansione il campione segue una traiettoria elicoidale (rotazione e movimento verticale contemporanei) rispetto alla fonte radiogena. Un detector DDA misura la radiazione emessa da una parte del fascio conico proveniente dalla fonte. Questa tecnica offre numerosi vantaggi, primo fra tutti quello di minimizzare gli artefatti del fascio conico, permettendo di ottenere dati qualitativamente migliori. La TC spirale è particolarmente indicata per oggetti di altezza elevata, evitando il laborioso processo a mosaico ("stitching") di composizione meccanica e digitale delle immagini.












Confronto tra una
scansione circolare
e una scansione a spirale
Sorgente e rivelatore puntiformi nella Tomografia Industriale
Immagine Radiografica comparazione utilizzo software Elica

Laminografia
questa tecnica permette di scansionare unarea bidimensionale (piano) di una regione delloggetto di specifico interesse, ignorando le aree sovrastanti e sottostanti e determinando laltezza desiderata per la sezione TC di attenzione. La laminografia è molto utile per campioni di ingombro elevato che, a causa del notevole rapporto laterale, non possono ruotare durante la scansione. Infatti, a seconda dellapplicazione, si può far ruotare il campione oppure, quando questo non è possibile, far ruotare la sorgente radiogena e il detector attorno al campione immobile. In questo caso, il fascio conico di raggi penetra il campione da diversi angoli e limmagine viene elaborata in strati TC singoli o multipli.




Cabine di tomografia metrologica industriale nel campo industriale


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