X射線管最基本的參數(shù)有五個(gè):管電壓(Tube voltage,可調(diào))、管電流(Tube current,可調(diào))、焦點(diǎn)尺寸(Focal Spot Size)、發(fā)射角(X-ray beam angle)與FOD(Focus to object distance)。下面的段落將對(duì)這五個(gè)參數(shù)與實(shí)際需求之間的關(guān)系進(jìn)行解析。
1. 穿透能力、分辨率與信噪比
較高的管電壓可以發(fā)出較高能量的X射線光子,能夠穿透較厚的樣品。所以管電壓越高,X射線的穿透能力越強(qiáng)。
X射線線源的焦點(diǎn)尺寸越小,圖像的分辨率越高,圖片也越清晰。
管電流越大,單位時(shí)間內(nèi)照射到樣品上的X射線光子就越多(可以類比為電燈越亮);成像的信噪比越好,所需的曝光時(shí)間也越短。
綜上所述,樣品厚可以考慮調(diào)高管電壓;樣品的結(jié)構(gòu)精細(xì)可以選擇較小的焦點(diǎn)尺寸;希望縮短成像時(shí)間,則可以嘗試增加管電流。但事實(shí)情況不總是如此理想。
為了圖像的質(zhì)量(分辨率和信噪比),我們經(jīng)常需要選擇較小的焦點(diǎn)尺寸和較高的管電流。但若是還要增加管電壓,聚焦在焦點(diǎn)上的功率(功率=管電流 x 管電壓)會(huì)增強(qiáng),而且聚集在尺寸很小的焦點(diǎn)上,過(guò)高的能量非常容易打壞產(chǎn)生X射線的管靶(Target)。這導(dǎo)致我們?cè)诒WC圖像質(zhì)量的難以同時(shí)兼顧厚樣品成像所需要的穿透能力。
所以一般情況下:
小焦點(diǎn)-低功率-X線劑量低-圖像暗-需要對(duì)圖像積分計(jì)算-處理速度慢 - 適合學(xué)術(shù)研究和不良分析用途使用。
大焦點(diǎn)-高功率-X線劑量高-圖像明亮-不需要圖像積分處理-處理速度快 - 適合在線檢測(cè)。
2. 放大倍數(shù)、視野、X射線相機(jī)版面大小與成像系統(tǒng)的體積
在大多數(shù)情況下,我們希望一個(gè)樣品能在一次拍照中就完成成像,所以成像系統(tǒng)的視野大小最好大于等于樣品的大小,或者感興趣區(qū)域的大小。
因?yàn)閄射線無(wú)損檢測(cè)/成像系統(tǒng)的放大遵循相似三角形的原理;所以視野的大?。ń?jīng)常等于樣品的大小,或者感興趣區(qū)域的大?。┖蚗射線相機(jī)的成像版面大小就決定了整個(gè)成像系統(tǒng)的放大倍數(shù)。