测量型显微ct系统的定值方法

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1、测量型显微CT系统的定值方法Amethodtocalibratemicro-CTmetrologysystem学科专业：仪器仪表工程研究生：陈思文指导教师：胡晓东教授天津大学精密仪器与光电子工程学院二零一五年十二月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了

2、解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要测量型CT系统作为一种新型的坐标测量技术在近年来逐步受到人们的认可，国内外的诸多科研机构对其也在持续进行相关的研究，并取得了一定成果。由于测量型CT系统多具有X射线源、机械运动系统、平板探测器、扫描数据重建模块等多种组成部分，这就导致了其测量误差来源极为复杂。显微CT在平板探

3、测器的基础上，新增了光耦探测器单元，提高了CT系统的空间分辨力，同时扩大了CT系统的测量范围，使其能够对尺寸从微米量级到百微米量级的样品进行几何量测量。但由于其包含了闪烁体、显微物镜、管镜及CCD等组件，结构相较于平板探测器更为复杂，使得测量误差来源范围进一步扩大。这使得其测量的准确性的提升以及测量不确定度的量值溯源变得尤为困难。本文针对显微CT的计量特性制订了一套校准方案，设计了可用于校准显微CT探测形状误差及探测尺寸误差的微球标准器以及可用于校准显微CT探测形状误差及长度测量误差的微型球板标准器和微型孔板标准器，使用微纳坐标测量机、圆度仪与计量型扫描电子显微镜对其进行定值，然后用其对显微

4、CT的几何量测量误差进行校准，并对校准结果进行了初步的不确定度来源分析及合成标准不确定度的计算。最后，对使用新的材料、新的方法在微观领域研制更新型的微型标准器的工作进行了合理展望。关键词：显微CT标准器光耦探测器体素尺寸量值溯源坐标测量机计量型扫描电子显微镜ABSTRACTDimensionalCTmetrology,asanewcoordinatemeasuringtechnologyhasbeengraduallyprevalent.Manyresearchinstitutionsfromallovertheworldhavebeendoingsomecontinuousresearch

5、esonthisissueandhaveyieldedsomeresults.SincetherearemanycomponentssuchasX-raysource,kinematicsystem,detectoranddatareconstructionmoduleinametrologyCT,itrenderscomplicatederrorsources.Micro-CTsystemhadbeendevelopedwithanoptocouplerdetectoradded,whichincreasesthespatialresolutionandextendsthemeasurin

6、grangeofthesystemfrommicrometerstohundredsofmicrometers.However,scintillators,objectivelens,tubelensandCCDyieldmorecomplicatederrorsources.Thiswillresultindifficultyofincreasingthemeasuringaccuracyandtracingthemeasurementuncertainty.Tosolvethisproblem,Aschemefocusingonthemetrologicalcharacteristics

7、ofmicro-CTsystemhadbeendesignedandmicrospherestandardwhichcanbeusedtocalibratetheprobingformerrorandprobingsizeerrorhadbeendeveloped,whilemicroball-platestandardandmicrohole-platestandardwhichcanbeusedtocal