Calcolatore Voxel Tomografia Industriale
1. Scopo del Calcolatore
Il Calcolatore Voxel per Tomografia Industriale determina i parametri ottimali di acquisizione CT e la risoluzione spaziale ottenibile.
- Dimensione voxel isotropico
- Risoluzione effettiva del sistema
- Analisi dei fattori limitanti
- Configurazioni preimpostate
2. Parametri di Input
Dimensioni Campione
Larghezza, Altezza, Profondità (mm) - Dimensioni fisiche del campione.
Risoluzione Detector
Pixel Orizzontali e Verticali - Numero di elementi sensibili del detector.
Dimensione Pixel Detector
Dimensione fisica di ciascun pixel del detector (50-400 µm).
Dimensione Macchia Focale
Dimensione della sorgente di raggi X.
- 5-10 µm - Microfocus (alta risoluzione)
- 50-100 µm - Minifocus (uso generale)
- 200-400 µm - Macrofocus (alta potenza)
Distanze Geometriche
Sorgente-Detector (mm) - Distanza totale
Sorgente-Oggetto (mm) - Distanza tra sorgente e centro
Numero di Proiezioni
Numero di acquisizioni angolari (1000-3000).
3. Formule di Calcolo
Magnificazione Geometrica
M = SDD / SOD
Dove: M = Magnificazione, SDD = Distanza Sorgente-Detector, SOD = Distanza Sorgente-Oggetto
Dimensione Pixel all'Oggetto
Pixel_obj = Pixel_det / M
Penombra Geometrica
Penombra = F × (M - 1)
Dove F = Dimensione macchia focale
Risoluzione Effettiva
R_eff = max(Pixel_obj, Penombra)
Dimensione Voxel
Voxel = R_eff
Nota: La dimensione del voxel è assunta isotropica.
4. Configurazioni Preimpostate
| Preset | Applicazione | Caratteristiche | Risoluzione |
|---|---|---|---|
| Standard Industriale | Controllo qualità | Bilanciamento | 50-100 µm |
| Alta Risoluzione | Microstrutture | Massima risoluzione | 5-20 µm |
| Grandi Componenti | Automotive | Campo esteso | 100-200 µm |
5. Esempi di Calcolo
Esempio 1: Configurazione Standard
Parametri:
- Campione: 100×100×100 mm
- Detector: 2048×2048 pixel, 200 µm/pixel
- Macchia focale: 100 µm
- SDD: 1000 mm, SOD: 500 mm
Calcoli:
1. M = 1000 / 500 = 2.0×
2. Pixel_obj = 200 / 2.0 = 100 µm
3. Penombra = 100 × (2.0 - 1) = 100 µm
4. R_eff = max(100, 100) = 100 µm
5. Voxel = 100 µm
Esempio 2: Alta Risoluzione
Parametri:
- Campione: 50×50×50 mm
- Detector: 2048×2048 pixel, 100 µm/pixel
- Macchia focale: 10 µm
- SDD: 800 mm, SOD: 400 mm
Calcoli:
1. M = 800 / 400 = 2.0×
2. Pixel_obj = 100 / 2.0 = 50 µm
3. Penombra = 10 × (2.0 - 1) = 10 µm
4. R_eff = max(50, 10) = 50 µm
5. Voxel = 50 µm
6. Fattori Limitanti
Limitazione da Detector
Si verifica quando: Pixel_obj > Penombra
Soluzioni:
- Aumentare la magnificazione
- Utilizzare detector con pixel più piccolo
- Applicare tecniche di sub-pixel
Limitazione da Macchia Focale
Si verifica quando: Penombra > Pixel_obj
Soluzioni:
- Ridurre la macchia focale
- Diminuire la magnificazione
- Utilizzare sorgenti microfocus
7. Considerazioni Pratiche
Trade-off Potenza/Risoluzione: Macchie focali più piccole offrono migliore risoluzione ma potenza ridotta.
Numero di Proiezioni
- 1000-1500 proiezioni - Ricostruzioni veloci
- 1500-2400 proiezioni - Qualità standard
- 2400+ proiezioni - Alta qualitÃ
Dimensione Dataset
Dimensione (MB) ≈ (Larghezza × Altezza × Profondità ) / Voxel³ × 4 / 10â¶
8. Limitazioni del Modello
- Scattering - Riduce contrasto e risoluzione
- Rumore statistico - Limitato da fotoni
- Stabilità meccanica - Vibrazioni
- Algoritmi di ricostruzione - Qualità software
- Contrasto materiale - Differenza assorbimento