工业CT
工业CT是工业计算机断层成像技术（Computed Tomography）的简称，它利用X射线从多重方向穿透断层，通过探测器探测特定区域的射线透照率，接受X射线强度，计算线性衰减系数并用CT值数据重建获取内部结构，凭借二维断层或三维立体图像的形式，准确直观地显示被测物体内部的结构、材质和完损情况。工业CT由射线源、机械扫描系统、探测器、数据采集系统、计算机系统、屏蔽设施、图像存储显示系统等部分组成。它是X射线技术与计算机技术相结合的产物，弥补了X射线实时成像图像模糊等缺点，在器物的定性定量检测方面产生了深远的影响。
早在20世纪60年代，工业CT凭借其定性的测量手段就已崭露头角，引起工业制造界的重视；70年代被大量应用于科学研究中，80年代国外的博物馆已开始应用，在文物藏品的科技分析方面显示出独特的优势；21世纪，工业CT已在航天航空、交通运输、机械制造、国防军工等先进制造技术行业得到广泛应用，是一种较为理想的无损检测手段。
图3-58 工业CT机
在文物修复领域，由于器物造型的迥异，文物内部结构特征不能被直观地识别出来，所以传统的修复与检测不能完全揭示青铜文物内部的病害情况，需要借助CT断层扫描技术对内部组织和锈蚀情况进行图像解读，从而开展相应的后续保护与修复工作。受到考古工地时空与发掘条件的制约，一些出土的密封器物可能会被转移到实验室中进行解析、记录与研究。借助CT扫描技术，考古人员能预先知道器物的内部状态，利用3D打印预先打印出来进行观察，从而为下一步的实验考古提供依据。此外，工业CT能更大限度地揭示古代工艺技术水平，对于保护文物的历史与科学价值具有重要意义。
近年来，我国文物保护与修复领域不断拓展新的方法与技术，工业CT就是其中之一。2004年，山西省考古研究所陈慧能等人利用工业CT对陕西历史博物馆的汉棘轮和倒流壶进行CT断层扫描，从CT图中得知，该器物是人工铸造而成，有多处砂眼和孔洞的内部缺陷，锈蚀情况也比较严重。2013年，邓阳全等利用高精度计算机断层扫描系统通过数字成像和锥束扫描两种方式扫描馆藏文物铜香薰，重建香薰的三维CAD模型。通过三维数字成像图，观察文物完残断裂情况，被覆盖的纹饰或铭文情况，反映其相关的结构特征、古代及近代修复痕迹。2014年，重庆市文化遗产研究院叶琳运用重庆大学ICT研究中心的CD-600BXA工业CT机对绵阳博物馆的铁质熏炉和铁质钩镶进行了初步分析，选择器物横截面作为断层扫描位置，并针对扫描图像研究了其组配结构关系，查明了炉环与口沿、镶板与铤架的连接方式。2015—2016年，上海博物馆考古部对青龙镇遗址进行了考古发掘，实验室通过对隆平寺塔基地宫出土的套函进行CT扫描，获取套函内部的器物组合与叠压关系，并用数字建模技术将佛珠底部的银质莲花进行了复原。得到套函内的三维结构图像和测量数据，考古工作人员便能在不损伤文物的前提下预知尺寸信息、查明文物属性、考证历史源流，可以对缺失的部分进行还原填充，对变形的部位进行预整修，同时制定相关的保护修复方案，大大提高了保护修复的工作效率。南京博物院运用工业CT对馆藏铜鎏金佛像进行了无损检测，使文物修复者和研究人员可以快速了解其内部构造，并为进一步掌握文物的制作工艺等提供较大的便利条件。对院藏南朝鎏金佛像保护修复时，通过使用视频显微镜观察有害锈生成结构及其对佛像侵蚀的情况，以便做进一步处理。
工业CT机的常规电压设置在10~450 kV，电流范围0~15 mA，分辨率≤0.1 mm。工业CT生成的图像主要有3种，分别为DR图、CT图和三维立体图像。DR图是检测对象内部结构的叠加影像，主要用来精准定位需要实施断层扫描的部位，同时通过调节电压和电流的数值确定最适宜参数，使得扫描穿透整个铸件。CT图是断层扫描图，用于反映内部结构和测量尺寸，对检测对象的放大、缩小比例严格控制，可以就任意尺寸精准测量。三维立体图像主要用于观测内部空间分布，设备空间分辨率越高，图像便越清晰，测量精度也越高。
图3-59 南朝鎏金佛像的内部观察
我国工业CT机的空间分辨率已经达到微米级的测量精度，基本能够满足各项常规检测实验。扫描层距、X射线源焦点、滤波片的选择是成像的几种关键因素。增大层距可以节省扫描时间，但缺点是判别精准度会降低；焦点越小，分辨率就越高；滤波片的厚度增加，扫描时间便相应增加。相较于传统手段，工业CT的优势体现在以下几点。
第一，不受被测器物的结构、材料和情况等限制，在保证安全的情况下，不接触文物本体，即实现文物无损检测。
第二，成像简单直接，能清晰、精细地反映被测物体内部组成结构和装接形式，便于后期对产品进行优化处理。
第三，精确测量零部件的尺寸数值，快速创建具有复杂内部结构的产品模型，可高效批量化生产。
第四，识别器物物理性能缺陷，如裂纹、孔隙、砂眼及影响性能的各种锈蚀成因，及时发现并处理病害，从而延缓腐蚀速率，确保其高质量。
第五，逆向工程应用，它是从样品到图纸再到产品的生产过程。
目前，工业CT被广泛应用于文博各个领域，尤其在研究陶瓷、金属铸件方面有较为良好的应用前景。不过，工业CT也有其缺陷：设备昂贵、投入成本较高是阻碍其推广应用的主要因素；体积庞大，携带不便，无法到现场进行文物扫描；耗时较长，高精度地扫描一件文物需要较长的时间。
总之，工业CT非常适合用于文物研究，特别是珍贵文物，利用无损检测获取更多的文物信息，为古代历史研究和文物保护提供科学依据。运用工业CT不仅能准确了解文物的结构信息，也能为同类型文物的保护研究提供参考资料。工业CT的应用前景广阔，能为科技保护与文物研究奠定坚实的基础。