[发明专利]X射线计算机断层摄影装置校准和验证设备

说明书

优先权

本申请要求2012年1月30日提交的发明人为Jonathan J.O’Hare和Stephen Darrouzet的题目为“X-RAY COMPUTED TOMOGRAPHY DEVICE CALIBRATION AND VERIFICATION APPARATUS”的临时美国专利申请编号61/592169的优先权，其公开通过引用整体并入这里。

技术领域

本发明一般地涉及校准装置，并且更具体地，本发明涉及x射线计算机断层摄影装置/CT机的校准。

背景技术

坐标测量机(CMM)是用于准确地测量各种不同种类的工件的黄金标准。例如，CMM能够测量航空引擎组件、手术器具和枪支弹药的重要尺寸。精确且准确的测量有助于确保他们的当前系统(例如，在航空组件的情况为航空器)如所规定的那样运行。

不准确的测量能够具有灾难性的影响。因此，为了确保CMM传递准确的测量，CMM行业已经开发了良好定义的准确的验证标准、过程和计量工具来对进行这些测量的底层机器进行校准和验证。为此，CMM验证过程通常要求可靠的计量器，其是可追踪的以用于不确定度计算并且被设计为确保它们(即，计量器)在尺寸上是稳定的。

近来，本领域技术人员已经开始使用计算机断层摄影(CT)系统作为用于坐标计量的CMM。然而，不想要的是，发明人所了解的这样的CT系统缺乏良好定义的验证标准，以及为此目的设计的计量工具。

发明内容

根据本发明的一个方面，一种用于校准x射线计算机断层摄影成像装置(例如，CT装置)的设备具有由对于x射线来说可见的材料形成的多个物体以及至少部分地固定地支撑所述多个物体使得多个物体中的每一个接触其它物体中的至少一个的基底。多个物体中的每一个：(1)被构造为接收x射线而没有改变形状；(2)与其它物体具有基本上相同的形状和大小；(3)具有针对x射线的衰减值(“物体衰减值”)；以及(4)具有相对于其中心点对称的形状。与物体类似地，基底也具有对于x射线的衰减值(“基底衰减值”)。物体衰减值大于基底衰减。多个物体中的每一个被运动学地约束在基底上。

此外，多个物体中的每一个可以包括红宝石材料，并且基底可以包括陶瓷。此外，设备还可以具有紧固部件，其通常将力施加到多个物体。紧固部件与基底协作以将多个物体固定地紧固为基本上不可移动，或者至少最低程度地约束。

在优选实施方式中，多个物体都具有基本上精确的球形形状、相同的精确的直径/尺寸和低热膨胀系数(例如，低于钢的热膨胀系数)。此外，为了确保准确的测量，多个物体可以被取向为成直线，从而多个物体的累积距离可以从他们的直径/尺寸的和而直接获得。

为了更高效地稳定物体，每个物体可以被运动学地锁定而在物体之间没有任何外部锁定组件。这还排除了在物体之间使用结合剂，例如环氧树脂或胶水(其可能干扰成像)。例如，每个物体可以在与其它物体和基底存在不超过四个接触点的情况下被最低程度地约束。在所示的实施方式中，该运动学锁定确保了物体的中心都形成直线，其具有不大于大约1微米的误差/偏离。在替选实施方式中，该误差/偏离可以超过大约例如1微米，其可以为大约1.5微米，大约2微米或者大约3微米。然而，每个较大的误差导致确定物体之间的距离的较大的不确定性，因此影响了准确性。因此，本领域技术人员能够基于待校准的当前应用/机器所要求的准确性来选择适合的偏离。

为了以该方式约束物体，基底可以具有沟槽，其具有基本上直且平的表面。例如，沟槽可以形成V形状，其具有大约60度至120度的角度。另外，多个物体中的每一个可以具有不超过大约10毫米的相同的最大尺寸(例如，如果物体为球形状，则尺寸是直径)。例如，物体的最大尺寸可以为大约1毫米，并且能够为0.1毫米或更小。

多个物体可以是研磨后的或层叠的物体，并且/或者可以包括其尺寸性质中的至少一个的第三方验证。此外，多个物体中的每一个优选地是独立式物体(例如，单独的球形状的独立的未连接的物体)。一些实施方式使用三个或更多个物体。