在第一篇文章中，我将人眼的分辨率与CT扫描的分辨率进行了对比。通过简单搜索发现，“人眼的光学分辨率最多约为15 lp/mm”。我则认为应为7 lp/mm。

使用符合 ISO 19232-5（EN 462-5 或 ASTM E2002）标准的双面 IQI 对成像链进行的 2D 分辨率测试显示，D15（32 µm）的调制率超过 20%，这相当于 16 lp/mm。在如此高的放大倍率下，该参数几乎完全取决于焦斑尺寸。

根据ASTM E2698标准中的计算公式，对于公称60 µm的焦斑和150 µm的SRb探测器，最佳放大倍率应为12。即使放大倍率仅为9，也能达到30 µm（17 lp/mm）的分辨率。 根据ASTM E1695标准进行的CT测试显示，在5.1倍放大率下，10% MTF值达到14 lp/mm。由于COMET 450紧凑型版本的管壳带有笨重的出射窗口框架，且首次设置时的放大率略有不足，我们仍有提升空间，可将分辨率再提高5 µm。

图1：增材制造的铜制冷却装置

在这最后一篇博客中，我想展示一些由铜材3D打印而成的零件的检测结果。虽然我并非此类制造和测试应用领域的专家，但我能看出，通过提高分辨率，质量检查能揭示出更多有价值的信息。

图1中所示的零件应为一种冷却装置，水会在其平坦部分和锥形部分内部循环流动。 因此，它必须具备防水密封性，但如果壁厚过薄，且打印过程中出现问题，这对于3D打印而言可能很难实现。

铜部件的最外径为140毫米，顶部圆盘的直径为100毫米。根据ISO 15708 2标准中的表1，在采用450千伏电压并进行大量滤波的情况下，仅20至25毫米厚的实心铜就能吸收90%的刹车辐射。 在此厚度与双倍厚度之间，采用平板探测器的CT扫描会遇到困难，且束硬化伪影以及噪声开始在图像中占据主导地位。

这里没有例外情况，因为当圆盘平面与射束对准时，100毫米厚的铜层会阻挡辐射。使用MesoFocus 电子管提供的450 kV最高加速电压，事实证明是一个巨大的优势。但由于圆盘是平的，材料厚度会迅速减小。

下文所示的简单连续360° CT成像结果的扫描参数为：450 kV，1.5 mm Sn滤片，100 W，标称100 µm的大焦斑，焦距为900 mm，放大倍率为3.6。仅对样品的一半进行了成像，共获取了1800张投影图像，采样频率为0.8 Hz。

为了进行比较，该部件还使用了一支450 kV的微聚焦电子管进行了扫描，扫描参数同样为450 kV、2 mm锑滤片和675 W。

图2：标称值与实际值的对比

低分辨率的微聚焦结果足以与相应的STL文件进行名义值/实际值比较或偏差分析。从中可以看出，进气口和出气口附近的截面严重超出公差范围（见图2中的粉色部分）。对零件内部进行横截面观察（见图3）表明，若对材料进行精加工以达到名义尺寸，将导致零件开裂。

图3：微聚焦CT扫描的横截面图

关于气密性，建议采用厚度至少为1.2毫米的结构。根据我之前处理过的几个增材制造钢制零件的经验，我知道即使壁厚更薄也能做到毫无瑕疵。但对于铜材来说，这可能更具挑战性。 不过，查看微焦点CT的扫描图像后，我仍然不明白为什么需要这种壁厚。虽然，当我观察图4左侧那张高倍放大的裁剪图时，可以看到灰度值略有差异的点分布得相当均匀。受分辨率限制，我无法看清这些缺陷的实际范围和深度。但至少我知道，微焦点CT能够检测出增材制造零件中的裂纹。

图4：微聚焦CT结果，左侧为裁剪后的放大图

当以更高分辨率扫描该部件时，其外观会大不相同——目前MesoFocus 在450 kV下也已支持该功能。

图5：MesoFocus 的CT结果，左侧为裁剪后的放大图

大多数微小缺陷在三个维度上都较小，其中最微小的缺陷可能是由于金属未熔透而产生的。但其中一些缺陷是贯穿壁厚一半的沟槽（见图6），因此可能是收缩造成的伪影。最有可能的是，当零件受到机械应力作用时，这些较深的沟槽会成为裂纹的起始点。

图6：450 kVMesoFocus 深度剖面图，其中显示了贯穿材料的通道

我们发现，该技术的分辨率如今已能深入到该类零件表面粗糙度以下。表面粗糙度难以量化。有时，它是通过用手触摸零件和参考表面来进行分类的。这种测试方法无法应用于内表面，而内表面在增材制造中十分常见。

对使用MesoFocus 扫描的CT体积图像进行表面分析后，现可观察到微小的尖刺和沟槽，这些结构是由激光射入松散粉末中，在空心结构之后构建第一层时形成的。 使用微聚焦（标称焦斑直径400 µm）进行低分辨率CT扫描时，这些细节会因成像链的模糊性而被平滑掉（参见图7左侧的样品3D视图及1:1对比图）。

图7：两种不同分辨率的对比及其对内表面粗糙度的影响（插图显示了较小表面区域的高度分布）

随着MesoFocus 的解析度提高，现在可以以体积的体素分辨率对粗糙度进行采样（参见图7中的插图）。这样可以探测更小的区域，而分布的标准差（本例中为54 µm）或特定百分比（62 µm中的90%）的换算值，即成为粗糙度的衡量指标。

我在此结束本系列博文。在过去的几周里，我想向大家展示这款CT领域出色的新解决方案即将带来的可能性。450 kV的MesoFocus 管为封闭式X射线源开辟了一个此前完全无法企及的领域——既具备极高的能量，又拥有极高的分辨率。 金件内部及表面最细微的细节已得以显像；借助增材制造技术，如今甚至可以在钢、镍和铜部件中显像出那些极微小的缺陷——这些缺陷往往会迅速演变为安全隐患。

祝你圣诞快乐，身体健康。
2022年MesoFocus CT活动上见。
丹尼尔·斯蒂克勒