Khào sát khả năng phân biệt vật liệu của thiết bị cắt lớp điện toán công nghiệp CT – GROBIT 160

Khào sát khả năng phân biệt vật liệu của thiết bị cắt lớp điện toán công nghiệp CT – GROBIT 160 Khào sát khả năng phân biệt vật liệu của thiết bị cắt lớp điện toán công nghiệp CT – GROBIT 160 Khào sát khả năng phân biệt vật liệu của thiết bị cắt lớp điện toán công nghiệp CT – GROBIT 160 Khào sát khả năng phân biệt vật liệu của thiết bị cắt lớp điện toán công nghiệp CT – GROBIT 160 Khào sát khả năng phân biệt vật liệu của thiết bị cắt lớp điện toán công nghiệp CT – GROBIT 160 Khào sát khả năng phân biệt vật liệu của thiết bị cắt lớp điện toán công nghiệp CT – GROBIT 160 Khào sát khả năng phân biệt vật liệu của thiết bị cắt lớp điện toán công nghiệp CT – GROBIT 160 Khào sát khả năng phân biệt vật liệu của thiết bị cắt lớp điện toán công nghiệp CT – GROBIT 160 Khào sát khả năng phân biệt vật liệu của thiết bị cắt lớp điện toán công nghiệp CT – GROBIT 160 Khào sát khả năng phân biệt vật liệu của thiết bị cắt lớp điện toán công nghiệp CT – GROBIT 160 Khào sát khả năng phân biệt vật liệu của thiết bị cắt lớp điện toán công nghiệp CT – GROBIT 160 Khào sát khả năng phân biệt vật liệu của thiết bị cắt lớp điện toán công nghiệp CT – GROBIT 160 Khào sát khả năng phân biệt vật liệu của thiết bị cắt lớp điện toán công nghiệp CT – GROBIT 160 Khào sát khả năng phân biệt vật liệu của thiết bị cắt lớp điện toán công nghiệp CT – GROBIT 160 Khào sát khả năng phân biệt vật liệu của thiết bị cắt lớp điện toán công nghiệp CT – GROBIT 160

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TP.HCM KHOA VẬT LÝ - VẬT LÝ KỸ THUẬT BỘ MÔN VẬT LÝ HẠT NHÂN  - KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài : KHẢO SÁT KHẢ NĂNG PHÂN BIỆT VẬT LIỆU CỦA THIẾT BỊ CẮT LỚP ĐIỆN TỐN CƠNG NGHIỆP CT-GORBIT 160 SVTH : Đỗ Trọng Viễn CBHD : KS Nguyễn Hữu Quang CN Đặng Nguyễn Thế Duy CBPB : TS Huỳnh Trúc Phương TP HỒ CHÍ MINH - 2011 LỜI CẢM ƠN Dành trọn trang này, xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tất người ủng hộ tơi suốt thời gian hồn thành luận tốt nghiệp Trước tiên, xin cảm ơn thầy khoa giúp đỡ tơi có kiến thức quý báu môi trường đại học, đặt n ền tảng cho tơi vững bước sống sau Nhất là, thầy mơn tận tình dạy cho kiến thức chuyên ngành, giúp biết cách học, cách nghiên cứu với tảng có sẵn Kế đó, tơi xin gửi lời cảm n đến người trực tiếp hướng dẫn đề tài này, thầy Nguyễn Hữu Quang, anh Phạm Văn Đạo anh Đặng Nguyễn Thế Duy tận tình giúp đõ tơi với tồn thể anh, chị thầy cô Trung tâm Ứng dụng hạt nhân công nghiệp, nơi thực luận văn này, tận tình bảo giúp đỡ tơi nhiều q trình hồn thành luận văn Tiếp theo, tơi xin cảm ơn gia đình tôi, cha, mẹ, anh, chị ủng hộ mặt tinh thần, cho tơi điều kiện tốt để hồn thành luận văn Những dòng cuối, tơi xin cảm ơn bạn bè sát cánh với tôi, người giúp đỡ tơi khơng suốt thời gian hoàn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn !!! Sinh viên: Đỗ Trọng Viễn MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: THIẾT BỊ CH ỤP CẮT LỚP ĐIỆN TOÁN CÔNG NGHIỆP .3 1.1 Kỹ thuật chụp cắt lớp điện toán .3 1.2 Một số thiết bị chụp cắt lớp điện tốn cơng nghiệp giới 1.2.1 Thiết bị CT cơng nghiệp quy mơ phòng thí nghiệm Viện Nghiên cứu Năng lượng nguyên tử Hàn quốc (KAERI) 1.2.2 Thiết bị CT khảo sát đường ống công nghiệp Ủy ban hạt nhân Malaysia .7 1.2.3 Thiết bị CT công nghiệp cấu hình nguồn - nhiều đầu dò phòng thí nghiệm hình ảnh hạt nhân (LIST), Ủy ban Hạt nhân Pháp (CEA) 1.3 Các thuật tốn tái tạo hình ảnh cắt lớp điện tốn 1.3.1 Phương pháp lặp đại số (ART) 10 1.3.2 Phương pháp chiếu ngược (back project ion - BP) 11 1.3.3 Phương pháp chiếu ngược có lọc (Filtered back projection - FBP) 12 1.3.4 Phương pháp tối đa hóa kỳ vọng (Expectation Maximization EM) 14 1.3.5 So sánh phương pháp 16 CHƯƠNG 2: THIẾT BỊ CHỤP CẮT LỚP ĐIỆN TOÁN CÔNG NGHIỆP GORBIT -160 17 2.1 Cấu hình phần cứng .17 2.2 Phần mềm tái tạo hình ảnh .20 2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ phân giải vật liệu thiết bị chụp cắt lớp điện toán .22 CHƯƠNG 3: KHẢO SÁT KHẢ NĂNG PHÂN GIẢI VẬT LIỆU CỦ A THIẾT BỊ GORBIT -160 25 3.1 Khảo sát độ ổn định thiết bị 25 3.2 Khảo sát ảnh hưởng lượng xạ .27 3.3 Khảo sát ảnh hưởng thuật toán tái tạo hình ảnh 29 3.4 Các yếu tố ảnh hưởng khác 31 3.4.1 Kích thước vật thể 31 3.4.2 Độ mở chuẩn trực (collimator) 34 3.4.3 Ảnh hưởng thời gian đo hoạt độ nguồn .36 3.4.4 Ảnh hưởng khoảng cách nguồn đầu dò 37 3.5 Đánh giá khả phân biệt vật liệu hệ thiết bị, đánh giá sai số 38 3.5.1 Đánh giá khoảng mật độ phân biệt hệ CT .38 3.5.2 Đánh giá khả phân biệt vật liệu củ a hệ thiết bị GORBIT 160, đánh giá sai số 40 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO 48 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT : Hệ số hấp thụ tuyến tính vật liệu : Góc xoay vật thể ART: Phép lặp đại số BP: Chiếu ngược CT: Chụp cắt lớp điện tốn EM: Tối đa hóa kỳ vọng FBP: Chiếu ngược có lọc I: Cường độ chùm xạ Io: Cường độ ban đầu chùm xạ P: Hàm chiếu RMSE: Root mean square error R: Toán tử biến đổi Radon DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 3.1: Các giá trị khảo sát độ ổn định thiết bị đo hạt nhân 26 Bảng 3.2: Khối lượng riêng hệ số hấp thụ tuyến tính loại vật liệu khảo sát 43 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1: Ngun lý hoạt động hệ CT Hình 1.2: Hình chiếu vật thể góc xoay  Hình 1.3: Thiết bị CT cấu hình nguồn – đầu dò KAER Hình 1.4: Thiết bị CT cấu hình nguồn – nhiều đầu dò hình quạt MINT Hình 1.5: Thiết bị CT cấu hình nguồn – 32 đầu dò CEA, Pháp Hình 1.6: Thống kê phương pháp dựng ảnh Hình 1.7: Cách đánh giá đóng góp pixel xác 10 Hình 1.8: Chùm tia song song hình chiếu điểm chiếu ngược 12 Hình 1.9: Mơ hình xác định giá trị kỳ vọng hình chiếu 15 Hình 2.1: Bản vẽ kết cấu thiết bị CT GORBIT-160 19 Hình 2.2: Thiết bị CT GORBIT-160 20 Hình 2.3: Giao diện chương trình dựng ảnh với thuật toán sử dụng 21 Hình 2.4: Giao diện chương trình dựng ảnh với phần xử lý ảnh 21 Hình 2.5: Biểu đồ hệ số hấp thụ theo lượng xạ phát 23 Hình 3.1 Độ ổn định thiết bị đo hạt nhân với năn g lượng xạ đầu dò khác 26 Hình3.2: Ảnh chụp sắt khối paraffin với nguồn Cs137 27 Hình 3.3: Ảnh chụp sắt khối paraffin với nguồn Co60 28 Hình 3.4: Ảnh chụp nhôm khối paraffin với nguồn Cs137 28 Hình 3.5: Ảnh chụp nhơm khối paraffin với nguồn Co 60 28 Hình 3.6: Hệ số hấp thụ ghi nhận đc pixel hình ảnh sau hình chiếu 31 Hình 3.7: Bố trí thí nghiệm khảo sát kích thước vật thể 32 Hình 3.8: Ảnh dựng qua xử lý 32 Hình 3.9: Biểu đồ hệ số hấp thụ loại vật liệu (a) sắt, (b) nhơm, (c) teflon, (d) polyethylene với kích thước 6, 10, 12 20 mm 33 Hình 3.10: Đồ thị biểu hệ số hấp thụ theo kích thước vật liệu 34 Hình 3.11: Biểu đồ hệ số hấp thụ với collimator mm (a) mm (b) 35 Hình 3.12: Histogram vật liệu polyethylene khối paraffin với thời gian đo bước nhảy s (a) s (b) 36 Hình 3.13: Hình ảnh thu với khoảng cách 300,400 500 mm 37 Hình 3.14: Biểu đồ hệ số hấp thụ thu với khoảng cách 300 mm (a), 400 mm (b) 500 mm (c) 38 Hình 3.15: Ảnh CT trước (a) sau (b) dùng hiệu ứng xử lý hình ảnh 39 Hình 3.16: Biểu đồ mật độ với vật liệu đường kính 20 mm 39 Hình 3.17: Biểu đồ mật độ với vật liệu đường kính 12 mm 39 Hình 3.18: Biểu đồ mật độ với vật liệu đường kính 10 mm 40 Hình 3.19: Biểu đồ mật độ với vật liệu đường kính mm 40 Hình 3.20: Ảnh dựng từ thí nghiệm sau lọc nhiễu làm mượt ảnh 41 Hình 3.21: Biểu đồ mật độ trước sau làm mượt ảnh 41 Hình 3.22: Biểu đồ mật độ sắt kích thước khác 42 Hình 3.23: Biểu đồ sai số hệ số hấp thụ theo kích thước 45 LỜI MỞ ĐẦU Là nước phát triển, Việt Nam trọng phát triển ngành công nghệ cao, phục vụ cho phát triển kinh tế xã hội đất nước Trung tâm Ứng dụng kỹ thuật hạt nhân công nghiệp (CANTI) thuộc Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam đơn vị nghiên cứu phát triển công nghệ (R&D) hạt nhân xạ phục vụ ngành công nghiệp, đặc biệt công nghiệp khai thác , chế biến dầu khí, hóa chất sản xuất vật liệu Trong năm gần đây, Trung tâm trọng đầu tư phát triển hướng hình ảnh hạt nhân với kỹ thuật chụp cắt lớp điện toán tia gamma truyền qua (Gamma transmission computed tomography), chụp cắt lớp tia gamma phát xạ (Single photon emission computed tomography), soi vật thể tia gamma (gamma scanning), điện tốn hóa động học dòng chảy (Computerized fluid dynamic) Gần đây, Trung tâm thiết kế chế tạo thành công thiết bị ch ụp cắt lớp điện tốn cơng nghiệp với cấu hình nguồn – đầu dò (có tên GORBIT) Thiết bị thử nghiệm thành công nhiều đối tượng khác Cơ quan N ăng lượng nguyên tử quốc tế (IAEA) đặt hàng để cung cấp cho số nước khu vực Bangladesh, Srilanka, Thailand, Pakistan, nước bắt đầu nghiên cứu chụp cắt lớp điện tốn cơng nghiệp Trong khóa luận này, chúng tơi tiến hành khảo sát khả phân biệt mật độ (độ tương phản - contrast) thiết bị GORBIT-160 Với thiết bị CT, khả phân biệt mật độ xem đặc tính quan trọng, n ó đặc trưng cho dải mật độ khảo sát khả phân biệt loại vật liệu với nhau, độ xác sai số hình ảnh tái tạo Khóa luận gồm phần: - Chương 1: Thiết bị chụp cắt lớp công nghiệp, phần giới thiệu tổng quan chụp cắt lớp điện tốn, uithuật tốn tái tạo hình ảnh giới thiệu số thiết bị chụp cắt lớp sử dụng công nghiệp - Chương 2: Giới thiệu tổng quan thiết bị CT GORBIT 160, chương trình điều khiển chương trình tái tạo hình ảnh Trung tâm phát triển cho ứng dụng thực tiễn Ngồi cho ta lý thuyết sơ khởi khả phân biệt vật liệu (độ tương phản) thiết bị yếu tố ảnh hưởng đến - Chương 3: Là trình thực nghiệm, chương cho ta số hình ảnh xác, kiểm chứng lại lý thuyết khả phân giải vật liệu hệ thiết bị, đưa kết nhận xét kết - Chương 4: Kết luận - Tài liệu tham khảo 34 µmax Hình 3.10: Đồ thị biểu hệ số hấp thụ theo kích thước vật liệu Ở ta không xét đến hệ số hấp thụ loại vật liệu mà quan tâm đến biến thiên, nên ta quy đơn vị µ max, xét hệ số hấp thụ loại vật liệu nhau, ta đặt hệ số hấp th ụ lớn đo vật liệu µmax (sắt) = µ max (nhơm) = µmax (teflon) = µmax (polyethylene) Có thể thấy, cho dù với sắt có khả hấp thụ tốt xạ lượng cao (662 keV Cs 137) ln có biến thiên hệ số hấp thụ t ính so với kích thước vật liệu, biến thiên cao polyethylene, giảm nhanh kích thước giảm Điều cho ta nói rằng, với loại vật liệu chí khơng phù hợp (khả hấp thụ kém) loại xạ sử dụng, đo phát kích thước vật liệu đủ lớn, cho phép ta xác định, loại vật liệu kích thước nhỏ đo đạt, tái tạo ảnh, vật liệu ghi nhận tương đương Nhưng bên cạnh việc phát vật liệu, nói đến khả phân biệt vật liệu hệ thiết bị đề cập đến việc phát xác loại vật liệu, ảnh hưởng kích thước lên việc xác định loại vật liệu rõ ràng hệ số hấp thụ biến thiên theo kích thước Vậy nói, kích thước vật liệu yếu tố ảnh hưởng lớn đến khả phân biệt vật liệu thiết bị CT 3.4.2 Độ mở chuẩn trực (collimator) Độ mở chuẩn trực có ảnh hưởng trực tiếp đến xạ ghi nhận, với độ mở lớn, đầ u dò có khả ghi nhận số đếm nhiều hơn, làm giảm đáng kể thời 35 gian đo để có đủ số liệu thống kê, kèm vào thành phần tán xạ tăng lên, làm nhòe hình ảnh với thành phần không mong muốn Để kiểm chứng lại ước đốn sơ khởi, ta dựng lại thí nghiệm 1, sử dụng chuẩn trực đầu dò với độ mở thay đổi mm mm Đúng dự đoán ban đầu, số đếm thu thay đổi nhiều (khoảng 2000 với chuẩn trực mm 3000 với chuẩn trực mm môi trường khơng khí) Thế ta tái tạo hình ảnh với số liệu thu được: (a) (b) Hình 3.11: Biểu đồ hệ số hấp thụ với collimator mm (a) mm (b) Khác với dự đoán ban đầu, ta dựng ảnh, xét hệ số hấp thụ tính tốn được, ta nhận thấy khác biệt kh ông đáng kể, tương quan vật liệu với hai loại chuẩn trực Điều cho ta thấy với hệ thiết bị GORBIT 160, thay đổi chuẩn trực mm mm xem khơng đáng kể, khơng gây ảnh hưởng đến khả phân biệt vật liệu hệ thiết bị 36 3.4.3 Ảnh hưởng thời gian đo hoạt độ nguồn Thời gian đo hoạt độ nguồn có ảnh hưởng qua lại lẫn nhau, nhìn chung có mục đích làm tăng giảm số liệu thống kê ghi nhận xạ, hay nói cách khác làm tăng giảm tỷ lệ tín hiệu/nhiễu ghi nhận Tuy nhiên công nghiệp, thiết bị dùng trường với nguồn mở hoạt động liên tục nên khơng thể sử dụng nguồn có hoạt độ q lớn, ảnh hưởng nhiều đến người thao tác, sử dụng với thời gian dài, bị khống chế thời gian đo lần sử dụng Ngoài ra, tăng thời gian đo, tỷ lệ tín hiệu/nhiễu tăng với tốc độ chậm (a) (b) Hình 3.12: Histogram vật liệu polyethylene khối paraffin với thời gian đo bước nhảy s (a) s (b) Khi tăng thời gian đo bước nhảy từ giây lên giây, thành phần ghi nhận thay đổi khơng đáng kể, dự đốn để có tỷ lệ tín hiệu/nhiễu tối ưu cần thời gian hoạt độ thay đổi nhiều lần, việc đó, đề cập khó làm việc trường Ngồi ra, với phát triển hệ thiết bị, chương trình dựng ảnh Trung tâm tạo hoàn thiện ngày, việc lọc nhiễu trở thành v ấn đề khơng khó, mà vấn đề đơn đưa nhằm kiểm chứng lại việc ảnh hưởng thời gian đo hoạt độ nguồn lên chất lượng ảnh CT, đặc biệt khả phân biệt vật liệu ảnh 37 3.4.4 Ảnh hưởng khoảng cách nguồn đầu dò Cũng ảnh hưởng độ mở chuẩn trực, khoảng cách nguồn đầu dò có liên quan đến số liệu thu thành phần tia tán xạ số liệu Một lần nữa, ta xét thí nghiệm với khoảng cách nguồn đầu dò thay đổi : 300 mm, 400 mm 500 mm Khi đó, ta thu số liệu thống kê thay đổi từ 2300 (300 mm), 1300 (400 mm) đến 800 (500 mm), tức giảm theo hàm mũ với khoảng cách (I = Ioexp(-x)) Kế tiếp ta xét đến hình ảnh thu được: (a) (b) (c) Hình 3.13: Hình ảnh thu với khoảng cách 300, 400 500 mm (a) (b) 38 (c) Hình 3.14: Biểu đồ hệ số hấp thụ thu với khoảng cách 300 mm (a), 400 mm (b) 500 mm (c) Một lần nữa, ta nhận thấy chất lượng hình ảnh thu khả phân biệt vật liệu thông qua hệ số hấp thụ ba khoảng cách Vậy, nói với hệ thiết bị GORBIT 160, khoảng cách nguồn đầu dò khơng ảnh hưởng đến khả phân biệt vật liệu hệ thiết bị 3.5 Đánh giá khả phân biệt vật liệu hệ thiết bị, đánh giá sai số Đây nói nội dung chủ yếu đề tài, khảo sát khả phân biệt vật liệu hệ thiết bị CT, ta đặt câu hỏi lớn cần quan tâm:  Khả phân biệt hệ CT phân biệt khoảng mật độ nào, khoảng cần thiết ứng dụng?  Khả phân biệt hệ đạt độ xác bao nhiêu? 3.5.1 Đánh giá khoảng mật độ phân biệt hệ CT Với loại vật liệu có mật độ giảm dần sắt (7 ,9 g/cm3), nhôm (2,7 g/cm3), teflon (2,2 g/cm3), polyethylene (0,93 g/cm3), ta tiến hành khảo sát khoảng mật độ phân biệt hệ thiết bị CT thông qua số liệu thu từ thí nghiệm gồm nhiều ống sắt với loại vật liệu có kích thước khác , nhiên ta sử dụng thêm hiệu ứng làm mượt hình ảnh: 39 (a) (b) Hình 3.15: Ảnh CT trước (a) sau (b) dùng hiệu ứng xử lý hình ảnh Từ xử lý này, ta khảo sát khả phân biệt vật liệu cách rõ ràng: Hình 3.16: Biểu đồ mật độ với vật liệu đường kính 20 mm Hình 3.17: Biểu đồ mật độ với vật liệu đường kính 12mm 40 Hình 3.18: Biểu đồ mật độ với vật liệu đường kính 10mm Hình 3.19: Biểu đồ mật độ với vật liệu đường kính 6mm Như thấy, với kích thước vật liệu phân biệt mật độ khác vật liệu, nhỏ có nhơm (2 ,7 g/cm) teflon (2,2 g/cm3), ta không khảo sát thêm loại vật liệu có mật độ thấp dần khoảng mật độ tối thiểu cần khảo sát công nghiệp, đặc biệt trường, thực tế khoảng chênh lệch mật độ công việc kiểm tra lỗi thiết bị lớn, sắt (7 ,9 g/cm3) nhơm (2,7 g/cm3), với khoảng chênh lệch lớn khả phân biệt vật liệu hệ thiết bị GORBIT 160 chứng tỏ hiệu mình, cho ta hình ảnh xem rõ loại vật liệu khác đối tượng khảo sát 3.5.2 Đánh giá khả phân biệt vật liệu hệ thiết bị GORBIT 160, đánh giá sai số Khi đánh giá khả phân biệt vật liệu hệ thiết bị, ta phải xem xét nhiều yếu tố ảnh hưởng, sai số ảnh hưởng phần cứng thiết bị ( chuẩn trực, khoảng cách,…), sai số tương quan khả hấp thụ xạ vật liệu với loại lượng xạ sử dụng, ảnh hưởng thời gian đo… Nhưng 41 giới hạn đề tài, ta xét khả phân biệt vật liệu hệ thiết bị cấu hình đo thí nghiệm với nhiều loại vật liệu có kích thước mật độ khác Sau nhận b ộ số liệu, ta tiến hành lọc nhiễu, làm mượt hình ảnh Hình 3.20: Ảnh dựng từ thí nghiệm sau lọc nhiễu làm mượt ảnh Khi này, ta đương nhiên chấp nhận sai số làm mượt ảnh: Hình 3.21: Biểu đồ mật độ trước sau làm mượt ảnh Thông thường, để đánh giá độ phân giải mật độ (độ tương phản hệ thiết bị), ta thường sử dụng hệ số RMSE (root mean square error) phần đánh giá ảnh hưởng thuật toán, đề cập, số lý nên việ c tính tốn đưa hệ số hấp thụ tuyến tính vật liệu chưa xác, nên ta tạm tính tốn sai số hệ thiết bị thơng qua vật chuẩn (tạm coi độ xác vật chuẩn 100 %), sau tính ngược cho vật liệu khác Đối với lượng tương đối cao Cs 137, chủ yếu dùng công nghiệp với loại vật liệu sắt, thép, ta tạm thời lấy sắt làm chuẩn để tính toán ngược loại vật liệu khác 42 Hình 3.22: Biểu đồ mật độ sắt kích th ước khác Trong đối tượng chiếu xạ, ta ý đến kích thước vật liệu sắt, đề cập kích thước có ảnh hưởng lớn đến khả phân giải mật độ hệ thiết bị,và vật liệu có kích thước nhỏ có sai số cao so với có kích thước lớn hơn, ta chọn sắt có kích thước lớn (đường kính 20 mm) làm vật chuẩn Dựa vào đó, ta tính tốn sai lệch khác: Với  độ sai lệch, h chiều cao cột vật liệu, độ sai lệch sắt 12 mm 10 mm là: hs20 - hs10 (5,53 - 5,31).10-2 s12  s10 = *100= *100  (%) hs20 5,53.10-2 hs20 - hs6 (5,53 - 5,08 ).10-2 s6 = *100 = *100  (%) hs20 5,53.10-2 Tương tự, ta tính độ sai lệch với loại vật liệu khác, nhiên giới hạn đề tài thiết bị CT cơng nghiệp, cấu hình thiết bị phù hợp với nhữn g loại vật liệu thường gặp ngồi trường sắt, thép, nhơm trường hợp xin khảo sát vật liệu nhôm, vật liệu có mật độ nhỏ hơn, khả hấp thụ tia xạ 662 keV (do nguồn Cs 137) thấp, tính tốn gặp sai số lớn Với thông số hệ số hấp thụ loại vật chất quan tâm, ta tiến hành tính tốn sai số vật liệu khác: 43 Bảng 3.2: Khối lượng riêng hệ số hấp thụ tuyến tính loại vật liệ u khảo sát Hệ số hấp thụ khối µ m Khối lượng riêng Hệ số hấp thụ tuyến tính (cm2/g) ρ (g/cm3) µ (1/cm) Sắt 7,704.10-2 7,9 0,61 Nhôm 7,704.10-2 2,7 0,21 Teflon 7,704.10-2 2,2 0,17 polyethylene 7,704.10-2 0,93 0,09 Vật liệu Dựa vào bảng hệ số hấp thụ vật liệu nhôm ,ta tính độ sai lệch nhơm so với vật liệu chuẩn sắt (20 mm) từ giá trị hệ số hấ p thụ tính từ vật liệu chuẩn sắt 20 mm: Al,tt = Al20 = Al12 = Al10 = al6 = |Al - Al,tt| Al *100 = s.hAl12  Al  hs20   Al s.hAl10  Al  hs20   Al s.hAl6  Al  hs20   Al shAl hs20 s.hAl20  Al  hs20   Al *100  (%) *100  2,6 (%) *100  (%) *100  10,7 (%)  Tương tự, ta áp dụng công thức với teflon : 44 s.hte20  te  hs20   te20 = te12 = te10 = te6 = *100  0,2 (%) te s.hte12  te  hs20   te *100  14,9 (%) s.hte10  te  hs20   te s.hte6  te  hs20   te *100  5,1 (%) *100  34,5 (%)  Với polyethylene: pe20 = pe12 = pe10 = pe6 = s.hpe20  pe  hs20   pe s.hpe12  pe  hs20   pe s.hpe10  pe  hs20   pe s.hpe6  pe  hs20   pe *100  8,3 (%) *100  1,9 (%) *100  22 (%) *100  72,8 (%) Từ số liệu vừa tính tốn được, ta đưa vào biểu đồ đánh giá sai số với loại vật liệu theo kích thước: 45 biểu đồ thể sai số tính tốn hệ số hấp thụ sai số (%) 80 70 60 sắt 50 40 nhôm teflon 30 20 polyethylene 10 0 10 15 20 25 kích thước vật liệu (mm) Hình 3.23: Biểu đồ sai số hệ số hấp thụ theo kích thước Dựa vào biểu đồ, ta thấy độ sai lệch vật liệu thơng qua giá trị hình ảnh biến thiên ngẫu nhiên Tuy nhiên, xét đến sai số chung loại vật liệu có sắt nhơm, dự đốn có sai số nằm mức tin tưởng (  10 %), loại vật liệu phổ biến thấy khảo sát lĩnh vực cơng nghiệp, loại vật liệu teflon polyethylene sai số biến thiên nhanh đặc biệt vật liệu có kích thước nhỏ (thanh polyethylene đường kính mm có sai số tính tốn lên đến 72,8 %), điều cho thấy thực tế ta đánh giá khả phân biệt mật độ hệ thiết bị (ngay sử dụng nguồn phát lượng nhỏ loại ứng dụng công nghiệp) loại vật liệu có mật độ thấp teflon polyethylene 46 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN  Hệ thiết bị CT nói chung hệ thiết bị iGORBIT-160 nói riêng, bước hồn thiện góp phần quan trọng ngành cơng nghiệp Chính nhận thấy vai trò tương lai, ta cần phải tì m cách hồn thiện nữa, từ khuyết điểm lớn đến nhỏ Do thời gian không cho phép lượng kiến thức thu mẻ người làm thực mà luận văn chưa đạt kết mong muốn, nhiều điều cầ n phải khảo sát hoàn thiện cho hệ thiết bị này, nhiên qua luận có số kết quả:  Đã trình bày tổng quan kỹ thuật chụp ảnh cắt lớp công nghiệp, giới thiệu số thiết bị CT công nghiệp đặc trưng trình bày số thuật tốn tái tạo hình ảnh sử dụng kỹ thuật chụp cắt lớp điện toán xạ truyền qua  Đã thực số thí nghiệm khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến độ tương phản hình ảnh tái tạo ảnh hưởng lượng xạ, thuật tốn sử dụng, kích thước vật thể…  Giới thiệu thiết bị chụp cắt lớp điện toán chế tạo trung tâm, GORBIT-160 chương trình tái tạo hình ảnh iGORBIT  Thơng qua khảo sát trên, dễ dàng thấy được, hệ thiết bị chụp CT GORBIT-160, thiết bị CT ứng dụng công nghiệp sản xuất Việt Nam, chứng tỏ khả với việc phân biệt số loại vật liệu phổ biến với công tác trường, sai số tránh khỏi Đặc biệt, với cấu hình phần cứng hệ thiết bị ứng dụng lĩnh vực công nghiệp, thay đổi không đáng kể collimator khoảng cách nguồn đầu dò (hay nói cách khác thay đổi kéo theo ảnh hưởng tán xạ) khơng ảnh hưởng đến chất lượng hình ảnh hệ thiết bị 47  Những vấn đề tồn đọng:  Các vật liệu khảo sát khơng ngun chất, sai số khách quan hồn tồn khơng tránh khỏi khảo sát  Do vấn đề thời gian kinh phí, dãy mật độ vật liệu đ ặc biệt mức lượng phát chưa khảo sát với giá trị gần nhau, chưa cho số xác khả phân biệt vật liệu cách chi tiết Đặc biệt, khả phân biệt vật liệu nhiều yếu tố tác động nên, làm thành cấu hình định, giới hạn đề tài khảo sát cấu hình đặc trưng, chưa thể đánh giá với cấu hình đo khác  Khi tiến hành thí nghiệm vật thể, có loại vật liệu đối tượng cần khảo sát, sai s ố nhỏ, hoàn toàn chấp nhận được, vật thể có từ thành phần vật liệu trở lên có giá trị hấp thụ tuyến tính khác nhau, khoảng mật độ phân biệt sai số giá trị ghi nhận cao, làm giảm khả ghi nhận hệ thiết bị 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: [1] Châu Văn Tạo, An tồn xạ ion hóa , Trường Đại học KHTN tp.HCM, 2004 [2] Đặng Nguyễn Thế Duy, Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu KH&CN cấp sở năm 2008 , Trung tâm Ứng dụng kỹ thuật hạt nhân tr ong công nghiệp, 2008 [3] Ngô Quang Huy, Cơ sở vật lý hạt nhân , Viện lượng nguyên tử Việt Nam, 4/2003 [4] Phạm Văn Đạo, Báo cáo thu hoạch , Trung tâm Ứng dụng kỹ thuật hạt nhân công nghiệp, 2011 Tiếng nước ngoài: [5] DongSik Kim, The design of a Gamma-Ray tomographic sensor for detecting mushy zone in continuous casting, S.B., Mechanical engineering, HanYang University, 1994 [6] G FOLDIAP, Industrial application of radioisotopes, AmsterdamOxford-New York-Tokyo 1980 [7] Robin P.Gardner and Ralph L.Ely, Jr., Radioisotope measurement applications in engineering, Reinhold publishing corporation, 1967 Tài liệu mạng: [8] http//:www.nist.gov ... đến độ phân giải vật liệu thiết bị chụp cắt lớp điện toán .22 CHƯƠNG 3: KHẢO SÁT KHẢ NĂNG PHÂN GIẢI VẬT LIỆU CỦ A THIẾT BỊ GORBIT -160 25 3.1 Khảo sát độ ổn định thiết bị ... THIẾT BỊ CH ỤP CẮT LỚP ĐIỆN TỐN CƠNG NGHIỆP .3 1.1 Kỹ thuật chụp cắt lớp điện toán .3 1.2 Một số thiết bị chụp cắt lớp điện tốn cơng nghiệp giới 1.2.1 Thiết bị CT công nghiệp. .. 3.5 Đánh giá khả phân biệt vật liệu hệ thiết bị, đánh giá sai số 38 3.5.1 Đánh giá khoảng mật độ phân biệt hệ CT .38 3.5.2 Đánh giá khả phân biệt vật liệu củ a hệ thiết bị GORBIT 160, đánh giá