ISO 15708-2:2025
(Main)Non-destructive testing — Radiation methods for computed tomography — Part 2: Principles, equipment and samples
Non-destructive testing — Radiation methods for computed tomography — Part 2: Principles, equipment and samples
This document specifies the general principles of X-ray computed tomography (CT), the equipment used and basic considerations of sample, materials and geometry. This document is applicable only to industrial imaging (i.e. non-medical applications) and provides a consistent set of definitions of CT performance parameters, including the relationship between these performance parameters and CT system specifications. This document is applicable to industrial computed tomography. This document does not apply to other techniques of tomography, such as translational tomography and tomosynthesis.
Essais non destructifs — Méthodes par rayonnements pour la tomographie informatisée — Partie 2: Principes, équipements et échantillons
Le présent document spécifie les principes généraux de la tomographie informatisée (TI) par rayonnement X, l’équipement utilisé ainsi que les considérations de base relatives à l'échantillon, aux matériaux et à la géométrie. Il est uniquement applicable à l’imagerie industrielle (c'est-à-dire aux applications non médicales) et donne un ensemble cohérent de définitions des paramètres de performance de la TI, y compris la façon dont ces paramètres sont reliés aux spécifications du système TI. Le présent document est applicable à la tomographie informatisée industrielle. Il ne s’applique pas aux autres techniques de tomographie telles que la tomographie par translation et la tomosynthèse.
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
International
Standard
ISO 15708-2
Third edition
Non-destructive testing —
2025-01
Radiation methods for computed
tomography —
Part 2:
Principles, equipment and samples
Essais non destructifs — Méthodes par rayonnements pour la
tomographie informatisée —
Partie 2: Principes, équipements et échantillons
Reference number
© ISO 2025
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Published in Switzerland
ii
Contents Page
Foreword .iv
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 General principles . 1
4.1 Basic principles .1
4.2 Advantages of CT .2
4.3 Limitations of CT .2
4.4 Main CT process steps.3
4.4.1 Acquisition .3
4.4.2 Reconstruction . . .4
4.4.3 Visualization and analysis .4
4.5 Artefacts in CT images.4
5 Equipment and apparatus . 5
5.1 General .5
5.2 Radiation sources . .6
5.3 Detectors.6
5.4 Manipulation .6
5.5 Acquisition, reconstruction, visualization and storage system .7
6 CT system stability . 7
6.1 General .7
6.2 X-Ray Stability .7
6.3 Manipulator stability .8
7 Geometric alignment . 8
8 Sample considerations. 8
8.1 Size and shape of sample .8
8.2 Materials (including a table of X-ray voltage versus 10 % transmission) .9
Annex A (informative) CT system components . 10
Bibliography .16
iii
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through
ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee
has been established has the right to be represented on that committee. International organizations,
governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely
with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are described
in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the different types
of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the editorial rules of the
ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
ISO draws attention to the possibility that the implementation of this document may involve the use of (a)
patent(s). ISO takes no position concerning the evidence, validity or applicability of any claimed patent
rights in respect thereof. As of the date of publication of this document, ISO had not received notice of (a)
patent(s) which may be required to implement this document. However, implementers are cautioned that
this may not represent the latest information, which may be obtained from the patent database available at
www.iso.org/patents. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and expressions
related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the World Trade
Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see www.iso.org/iso/foreword.html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 135, Non-destructive testing, Subcommittee SC
5, Radiographic testing., in collaboration with the European Committee for Standardization (CEN) Technical
Committee CEN/TC 138, Non-destructive testing, in accordance with the Agreement on technical cooperation
between ISO and CEN (Vienna Agreement).
This third edition cancels and replaces the second edition (ISO 15708-2:2017), which has been technically
revised.
The main changes are as follows:
— addition of normative references;
— correction of the vacuum level for activating the turbo pump in A.1.1;
— addition of photon counting as an example under semiconductors in A.2.3;
— editorial changes.
A list of all parts in the ISO 15708 series can be found on the ISO website.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www.iso.org/members.html.
iv
International Standard ISO 15708-2:2025(en)
Non-destructive testing — Radiation methods for computed
tomography —
Part 2:
Principles, equipment and samples
1 Scope
This document specifies the general principles of X-ray computed tomography (CT), the equipment used and
basic considerations of sample, materials and geometry.
This document is applicable only to industrial imaging (i.e. non-medical applications) and provides a
consistent set of definitions of CT performance parameters, including the relationship between these
performance parameters and CT system specifications.
This document is applicable to industrial computed tomography.
This document does not apply to other techniques of tomography, such as translational tomography and
tomosynthesis.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content constitutes
requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For undated references,
the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 15708-1, Non-destructive testing — Radiation methods for computed tomography — Part 1: Terminology
ISO 15708-3, Non-destructive testing — Radiation methods for computed tomography — Part 3: Operation and
interpretation
ISO 15708-4, Non-destructive testing — Radiation methods for computed tomography — Part 4: Qualification
ISO 9712, Non-destructive testing — Qualification and certification of NDT personnel
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 15708-1 apply.
ISO and IEC maintain terminology databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at https:// www .electropedia .org/
4 General principles
4.1 Basic principles
Computed tomography (CT) is a radiographic inspection method which delivers three-dimensional
information on an object from a number of radiographic projections either over cross-sectional planes (CT
slices) or over the complete volume. Radiographic imaging is possible because different materials have
different X-ray attenuation coefficients. In CT images, the linear X-ray attenuation coefficients are displayed
as different CT grey values (or in false colour). For conventional radiography, the three-dimensional object
is X-rayed from one direction and an X-ray projection is produced with the corresponding information
aggregated over the ray path. In contrast, multiple X-ray-projections of an object are acquired at different
projection angles during a CT scan. From these projection images, the actual slices or volumes are
reconstructed. The fundamental advantage compared to radiography is the preservation of full volumetric
information. The resulting CT image (2D-CT slice or 3D-CT volume), is a quantitative representation of the
X-ray linear attenuation coefficient averaged over the finite volume of the corresponding volume element
(voxel) at each position in the sample.
The linear attenuation coefficient characterizes the local instantaneous rate at which X-rays are attenuated
as they propagate through the object during the scan. The attenuation of the X-rays as they interact with
matter is the result of several different interaction mechanisms: Compton scattering and photoelectric
absorption being the predominant ones for X-ray CT. The linear attenuation coefficient depends on the
atomic numbers of the corresponding materials and is proportional to the material density. It also depends
on the energy of the X-ray beam.
4.2 Advantages of CT
Among the radiographic techniques, CT can be an excellent examination technique whenever the primary
goal is to locate and quantify volumetric details in three dimensions. In addition, since CT is X-ray based, it
can be used on metallic and non-metallic samples, solid and fibrous materials and smooth and irregularly
surfaced objects.
In contrast to conventional radiography, in which the internal features of a sample are projected onto a
single image plane and thus are superposed on each other, in CT images the individual features of the sample
appear separated from each other, preserving the full spatial information.
With proper calibration, dimensional inspections and material density determinations can also be carried out.
Complete three-dimensional representations of examined objects can be obtained either by reconstructing
and assembling successive CT slices (2D-CT) or by direct 3D CT image (3D-CT) reconstruction. Computed
tomography is therefore valuable in the industrial application areas of non-destructive testing, 2D and 3D
metrology and reverse engineering.
CT has several advantages over conventional metrology methods:
— acquisition without contact;
— access to internal and external dimensional information;
— a direct input to 3D modelling especially of internal structures.
In some cases, dual energy (DE) CT acquisitions can help to obtain information on the material density and
the average atomic number of certain materials. For known materials, the additional information can be
used for improved discrimination or improved characterization.
4.3 Limitations of CT
CT is an indirect test procedure and absolute CT measurements (e.g. of the size of material inhomogeneities
or of wall thicknesses) shall be based on a comparison with other absolute measurement procedures in
accordance with ISO 15708-3. Another potential drawback of CT imaging is the possible occurrence of
artefacts (see 4.5) in the data. Artefacts limit the ability to quantitatively extract information from an image.
Therefore, as with any examination technique, the user shall be able to recognize and discount common
artefacts subjectively.
Like any imaging system, a CT system can never reproduce an exact image of the scanned object. The
accuracy of the CT image is dictated largely by the competing influences of the imaging system, namely
spatial resolution, statistical noise and artefacts. Each of these aspects is discussed in 4.4.1. See ISO 15708-3
for a more detailed description.
CT grey values cannot be used to identify unknown materials unambiguously unless a priori information is
available, since a given experimental value measured at a given position can correspond to a broad range of
materials.
Furthermore, there shall be sufficient X-ray transmission (≥ 10 %, see 8.2) through the sample at all
projection angles without saturating any part of the detector.
4.4 Main CT process steps
4.4.1 Acquisition
Multiple projections are systematically recorded during a CT scan: the images are acquired from a number
of different viewing angles. Feature recognition depends, among other factors, on the number of angles from
which the individual projections are acquired. The CT image quality can be improved by increasing the
number of projections in a scan.
As all image capture systems contain inherent artefacts, CT scans usually begin with the capture of offset
and gain reference images to allow flat field correction; using black (X-rays off) and white (X-rays on with
the sample out of the field of view) images to correct for detector anomalies. The capture of reference images
for distortion correction (pin cushion distortion in the case of camera-based detector systems with optical
distortion), and centre of rotation correction can also take place at this stage. These corrections are applied
to each subsequently acquired image of the CT data set. Some systems can be configured to enhance either
the X-ray settings or the image to ensure that the background intensity level of the captured images remains
constant throughout the duration of the CT scan.
The quality of a CT image depends on a number of system-level performance factors, with one of the most
important being spatial resolution.
Spatial resolution is generally quantified in terms of the smallest separation at which two features can
be distinguished as separate entities. The limits of spatial resolution are determined by the design and
construction of the system and by the resolution and number of CT projections. The resolution of the CT
projection is limited by the maximum magnification that can be used while still imaging all parts of the
sample at all rotation angles.
It is important to note that the smallest feature that can be detected in a CT image is not the same as the
smallest that can be resolved spatially. A feature considerably smaller than a single voxel can affect the voxel
to which it corresponds to such an extent that it appears with a visible contrast so that it can be easily
detected with respect to adjacent voxels. This phenomenon is due to the “partial-volume effect”.
Although region-of-interest CT (local tomography) can improve spatial resolution in certain regions of
larger objects, it introduces artefacts (due to incomplete data) which can sometimes be reduced by special
processing.
Radiographic imaging, as used for CT examination, is always affected by noise. In radiography this noise
arises from two sources:
a) intrinsic variation corresponding to photon statistics in the emission and detection of photons;
b) variations specific to instruments and processing used.
Noise in CT projections is often amplified by the reconstruction algorithm. In CT images, statistical noise
appears as random variation superimposed on the CT grey value of each voxel, limiting the density resolution.
Although statistical noise is unavoidable, the signal-to-noise ratio can be improved by increasing the number
of projections and/or time of exposure for each of them, the intensity of the X-ray source or the voxel size.
However, some of these measures will decrease spatial resolution. This trade-off between spatial resolution
and statistical noise is inherent in computed tomography.
4.4.2 Reconstruction
A CT scan initially produces a number of projections of an object. The subsequent reconstruction of the CT
image from these individual projections is the main step in computed tomography, which distinguishes this
examination technique from other radiographic techniques.
The reconstruction software can apply additional corrections to the CT projections during reconstruction,
e.g. reduction of noise, correction of beam hardening and/or scattered radiation.
Depending on the CT system, either individual CT slices or 3D CT images are reconstructed.
4.4.3 Visualization and analysis
This step includes all operations and data manipulations, for extracting the desired information from the
reconstructed CT image.
Visualisation can either be performed in 2D (slice views) or in 3D (volume). 2D visualisation allows the user
to examine the data slice-wise along a specified axis (generally it can be an arbitrary path).
For 3D imaging, the CT volume or selected surfaces derived from it, are used for generating the desired image
according to the optical model underlying the algorithm. The main advantage of this type of visualisation is
that the visual perception of the image corresponds well with the natural appearance of the object for the
human eye, although features can appear superimposed in the 2D-representation on a screen.
During visualisation, additional artefacts of different origin can occur, especially in the 3D imaging of the
CT volume. Such artefacts due to sampling, filtering, classification and blending within the visualisation
software depend on the hardware and software used, as well as the visualisation task at hand. Therefore,
such artefacts are not included in the definition of artefacts as found in 4.5. Nevertheless, the user should be
aware that data can be misinterpreted in this process step.
To highlight features of interest during visualisation, different digital filter operations can be performed. It
is characteristic of all these operations that although they enhance one or more properties of the data, they
simultaneously deteriorate other properties (for example: highlighting the edges deteriorates recognition of
inner structures of an object). Therefore, digital filters should always be used cautiously for specific tasks,
being aware, which benefits and which detriments, they are associated with.
A computer used for 3D visualisation should be able to process the complete volume of interest in its main
memory. The corresponding monitor should have a resolution, a dynamic range and settings sufficient for
the given visualisation task. Adequate vision of the personnel shall be ensured in accordance with ISO 9712.
4.5 Artefacts in CT images
An artefact is an artificial feature which appears on the CT image but does not correspond to a physical feature
of the sample. Artefacts result from different origins; they can be classified into artefacts arising from the
measurement itself and the equipment (artefacts due to a finite beam width, scattered radiation, instabilities
and detector peculiarities), and artefacts inherent to the technique (e.g. beam hardening). Artefacts can also
be divided into acquisition artefacts (e.g. scattered radiation, ring artefacts) and reconstruction artefacts
(e.g. cone beam artefacts). Some artefacts can be eliminated by using an appropriate measurement technique
with suitable parameters, while others can only be reduced in their extent. Artefacts can be detrimental for
specific measurement or analysis tasks, but can also have no impact on certain other analyses. With this fact
in mind, the type and extent of artefacts in a data set has to be evaluated in the context of the corresponding
analysis task.
Noise and the partial volume effect are not considered as artefacts in this document.
More details are given in ISO 15708-3:2017, 5.5.
5 Equipment and apparatus
5.1 General
In relation to performance, a CT system can be considered as comprising four main components: the X-ray
source, detector, sample manipulation stages (including any mechanical structures that influence image
stability) and reconstruction/visualisation system.
Generally, the source and detector will be fixed while the sample rotates in the beam to acquire the
necessary set of projections. For example, in scanners designed for in vivo animal studies or for imaging
large structures, the source and detector can orbit around the sample.
In most micro-/nano- or sub-micro-tomography systems, the resolution is determined primarily by the
X-ray focal spot size. Due to geometric magnification, the detector element spacing can be much larger than
the computed voxel size, and a thicker and therefore more efficient scintillator can be used. A disadvantage
of this approach is that the sample should be located very close to the source in order to achieve high
magnification ratios. This is particularly problematic if the sample is to be mounted in some form of
environmental chamber or, for example, an in-situ loading stage. This imposes a lower limit on the source
to sample distance, thus reducing X-ray fluence (resulting in a lower signal-to-noise ratio and/or increased
acquisition time) and requiring the detector to be mounted proportionately further away in order to achieve
the same magnification factor. Alternatively, if the sample to detector distance is low compared with the
source to sample distance, the detector resolution becomes the limiting factor, rather than the spot size. In
this case, the increased source to detector distance again means reduced X-ray fluence and high-resolution
detectors tend to require thinner and hence less efficient scintillators.
CT systems can be optimised for resolution, energy, speed of acquisition or simply cost. Although a particular
system can operate in a wide range of conditions, it will operate optimally in a much smaller range and
the user should consider the main application when choosing one model over another and not simply over-
specify.
For example, a high-resolution CT system (small X-ray focal spot size) can have a considerably lower
flux output at more modest resolution settings than one designed to operate at modest resolution only.
Furthermore, a high-performance rotation stage for a high-resolution scanner will have a much smaller load
limit. Similarly, a system designed for high-energy imaging will require a thicker phosphor screen, giving
poorer resolution compared with a thinner screen, which is adequate at lower energies.
Some CT systems can provide interchangeable X-ray target heads (transmission or reflection, see Annex A)
and/or interchangeable detectors.
When comparing resolution and scan times on different CT systems, it is important to consider the
signal-to-noise ratio (SNR), see ISO 15708-3:2017, 5.1.3. The resolution and scan times depend on the X-ray
exposure, i.e. the faster the scan, the worse the SNR, as well as on the sample type and geometry. A sample
with a high void volume fraction (or with a high proportion of relatively low absorbing regions), such as a
foam or cancellous bone sample, will exhibit a better SNR than a more homogeneous sample.
For a given exposure, the best SNR is obtained when the X-ray accelerating voltage is set so that approximately
10 % to 20 % transmission through the sample is achieved. If the transmission is too low, the low number
of detected photons leads to excessive noise. Conversely, if the transmission is too high, the contrast) is too
low. However, the SNR does not vary sharply with voltage, and simulations of X-ray attenuation in aluminium
indicate that the SNR only drops by 20 % of the peak value if the voltage is set to 35 % or 40 % transmission.
For a given sample size, the X-ray exposure required to maintain a fixed SNR is proportional to the fourth
power of resolution (for a given detector). For example, doubling the resolution requires a 16-fold increase
in exposure, while a 10-fold increase in resolution requires a 10,000-fold increase in exposure. Therefore,
it is crucial to use the same or similar samples when comparing the image quality of one system to another.
5.2 Radiation sources
Most industrial CT systems use a high-voltage generator driving the X-ray source, which can be subdivided
into three main types:
— open tube (or vacuum demountable) x-ray sets;
— sealed tube constant potential x-ray sets;
— linear accelerators.
Each source type has a speciality; sometimes systems are supplied with more than one source so they can
be used over a broader range of samples. The selection of a suitable X-ray source depends on the range of
samples (size, composition and material density) to be inspected and the resolution at which they are to be
inspected.
X-ray set manufacturers will often quote a single focal spot size, this is a “nominal” measurement at a specific
energy setting. The size of the focal spot varies depending upon the settings for voltage (kV) and current
(μA/mA); the higher the power the larger the focal spot will become.
The focal spot size and the feature recognition (which is sometimes referred to by system manufacturers)
are not the same as the spatial resolution of the CT system. The feature recognition is the ability of the
overall system to display an image of an object, or feature within an object, of a certain size. For example, it
is possible for a system with an X-ray set being run at an energy that is producing a focal spot size of around
5 μm to display an image of a dense wire cross-hair made from wire less than 1 μm in diameter. This is
rather an indication of the X-ray absorption characteristics of the materi
...
Norme
internationale
ISO 15708-2
Troisième édition
Essais non destructifs — Méthodes
2025-01
par rayonnements pour la
tomographie informatisée —
Partie 2:
Principes, équipements et
échantillons
Non-destructive testing — Radiation methods for computed
tomography —
Part 2: Principles, equipment and samples
Numéro de référence
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publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: +41 22 749 01 11
E-mail: copyright@iso.org
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii
Sommaire Page
Avant-propos .iv
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Principes généraux . 2
4.1 Principes de base .2
4.2 Avantages de la TI .2
4.3 Inconvénients de la TI .3
4.4 Principales étapes du procédé TI .3
4.4.1 Acquisition .3
4.4.2 Reconstruction . . .4
4.4.3 Visualisation et analyse .4
4.5 Artefacts dans les images TI .5
5 Équipement et appareillage . 5
5.1 Généralités .5
5.2 Sources de rayonnement.6
5.3 Détecteurs .7
5.4 Manipulation .7
5.5 Système d’acquisition, de reconstruction, de visualisation et de stockage .7
6 Stabilité du système TI . 7
6.1 Généralités .7
6.2 Stabilité des rayons X .8
6.3 Stabilité du manipulateur .8
7 Alignement géométrique . 9
8 Considérations relatives à l’échantillon . . 9
8.1 Taille et forme de l’échantillon .9
8.2 Matériaux (et tableau de la tension d’accélération des générateurs de rayons X pour
une transmission de 10 %) .9
Annexe A (informative) Composants d’un système TI .11
Bibliographie . 17
iii
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes nationaux
de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est en général
confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire
partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux. L’ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a
été rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir
www.iso.org/directives).
L’ISO attire l’attention sur le fait que la mise en application du présent document peut entraîner l’utilisation
d’un ou de plusieurs brevets. L’ISO ne prend pas position quant à la preuve, à la validité et à l’applicabilité de
tout droit de propriété revendiqué à cet égard. À la date de publication du présent document, l’ISO n'avait pas
reçu notification qu’un ou plusieurs brevets pouvaient être nécessaires à sa mise en application. Toutefois,
il y a lieu d’avertir les responsables de la mise en application du présent document que des informations
plus récentes sont susceptibles de figurer dans la base de données de brevets, disponible à l'adresse
www.iso.org/brevets. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne pas avoir identifié tout ou partie de
tels droits de propriété.
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données pour
information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion de
l’ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles techniques au
commerce (OTC), voir www.iso.org/iso/fr/avant-propos.html.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 135, Essais non destructifs, sous-
comité SC 5, Contrôle par radiographie, en collaboration avec le comité technique du Comité européen de
normalisation (CEN), CEN/TC 138, Essais non destructifs, conformément à l’Accord de coopération technique
entre l’ISO et le CEN (Accord de Vienne).
Cette troisième édition annule et remplace la deuxième édition (ISO 15708-2:2017), qui a fait l'objet d'une
révision technique.
Les principales modifications sont les suivantes:
— ajout de références normatives;
— correction du niveau de vide pour activer la turbopompe en A.1.1;
— ajout du comptage de photons à titre d’exemple sous les semi-conducteurs en A.2.3;
— modifications rédactionnelles.
Une liste de toutes les parties de la série ISO 15708 se trouve sur le site web de l’ISO.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes se
trouve à l’adresse www.iso.org/fr/members.html.
iv
Norme internationale ISO 15708-2:2025(fr)
Essais non destructifs — Méthodes par rayonnements pour la
tomographie informatisée —
Partie 2:
Principes, équipements et échantillons
1 Domaine d'application
Le présent document spécifie les principes généraux de la tomographie informatisée (TI) par rayonnement X,
l’équipement utilisé ainsi que les considérations de base relatives à l'échantillon, aux matériaux et à la
géométrie.
Il est uniquement applicable à l’imagerie industrielle (c'est-à-dire aux applications non médicales) et donne
un ensemble cohérent de définitions des paramètres de performance de la TI, y compris la façon dont ces
paramètres sont reliés aux spécifications du système TI.
Le présent document est applicable à la tomographie informatisée industrielle.
Il ne s’applique pas aux autres techniques de tomographie telles que la tomographie par translation et la
tomosynthèse.
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur
contenu, des exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour
les références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les éventuels
amendements).
ISO 15708-1, Essais non destructifs — Méthodes par rayonnements pour la tomographie informatisée — Partie
1: Vocabulaire
ISO 15708-3, Essais non destructifs — Méthodes par rayonnements pour la tomographie informatisée —
Partie 3: Fonctionnement et interprétation
ISO 15708-4, Essais non destructifs — Méthodes par rayonnements pour la tomographie informatisée —
Partie 4: Qualification
ISO 9712, Essais non destructifs — Qualification et certification du personnel END
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions de l'ISO 15708-1 s'appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en normalisation,
consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse https:// www .electropedia .org/
4 Principes généraux
4.1 Principes de base
La tomographie informatisée (TI) est une technique d’examen radiographique qui fournit des informations
tridimensionnelles sur un objet à partir d’un certain nombre de projections radiographiques, sur des plans
de coupe (coupes TI) ou sur le volume total. L’imagerie radiographique est possible du fait que des matériaux
différents ont des coefficients d’atténuation du rayonnement X différents. Dans les images TI, les coefficients
d’atténuation linéiques du rayonnement X sont affichés sous la forme de niveaux de gris TI différents (ou en
pseudo-couleur). En radiographie conventionnelle, l’objet tridimensionnel est irradié selon une direction,
et on obtient la projection des informations correspondantes de l’objet intégrées sur le trajet du rayon.
En revanche, au cours d’un balayage TI, on acquiert plusieurs projections d’un objet à différents angles de
vue. À partir de ces images de projection, les coupes ou les volumes complets de l’objet sont reconstruits.
L’avantage fondamental comparé à la radiographie est la préservation des informations volumétriques
complètes. L’image TI obtenue (coupe TI 2D ou volume TI 3D) est une représentation quantitative du
coefficient d’atténuation linéique du rayonnement X moyenné sur le volume fini de l’élément de volume
(voxel) correspondant à chaque position dans l’échantillon.
Le coefficient d’atténuation linéique caractérise localement le taux d’atténuation des rayons X lors de leur
passage à travers l’objet. L’atténuation des rayons X lorsqu’ils interagissent avec la matière résulte de
plusieurs mécanismes d’interaction distincts: la diffusion Compton et l’absorption photoélectrique sont les
mécanismes prédominants pour la TI aux rayons X. Le coefficient d’atténuation linéique dépend du numéro
atomique des matériaux correspondants et est proportionnel à la densité du matériau. Il dépend également
de l’énergie du faisceau de rayons X.
4.2 Avantages de la TI
Parmi les techniques radiographiques, la TI peut être une excellente technique d’examen pour localiser et
quantifier la dimension d’éléments volumétriques en trois dimensions. En outre, du fait que la TI est basée
sur l’emploi de rayons X, elle peut être utilisée sur des échantillons métalliques ou non métalliques, sur des
matières solides ou fibreuses, ainsi que sur des objets de surface lisse ou irrégulière.
Contrairement à la radiographie conventionnelle, dans laquelle les caractéristiques internes d’un échantillon
sont projetées sur un seul plan image et sont donc superposées les unes aux autres, les caractéristiques
locales de l’échantillon apparaissent distinctement les unes par rapport aux autres, dans les images TI,
conservant l’information spatiale complète.
Avec un étalonnage correct, il est également possible de réaliser des contrôles dimensionnels et de
déterminer la densité d’un matériau.
Des représentations tridimensionnelles complètes des objets examinés peuvent être obtenues soit par
reconstruction et assemblage de coupes TI successives (TI 2D) soit par reconstruction directe d’image TI 3D
(TI en 3D). La tomographie informatisée est donc intéressante pour les applications industrielles des essais
non destructifs, de la métrologie 2D et 3D et de la rétro-ingénierie.
La TI offre plusieurs avantages par rapport aux méthodes classiques de métrologie:
— une acquisition sans contact;
— un accès aux informations dimensionnelles internes et externes;
— un apport direct à la modélisation 3D, en particulier de structures internes.
Dans certains cas, les acquisitions TI à double énergie (DE) peuvent permettre d’obtenir des informations
concernant la densité des matériaux et le numéro atomique moyen de certains d’entre eux. Pour des matériaux
connus, ces informations supplémentaires peuvent être utilisées pour améliorer leur différenciation ou leur
caractérisation.
4.3 Inconvénients de la TI
La TI est un mode opératoire d’essai indirect et les mesures absolues de TI (par exemple de la dimension des
inhomogénéités du matériau ou des épaisseurs de paroi) doivent reposer sur une comparaison avec d’autres
modes opératoires de mesure absolue conformément à l’ISO 15708-3. Un autre inconvénient potentiel
de l’imagerie TI est l’apparition possible d’artefacts (voir 4.5) dans les données. Les artefacts limitent
la capacité à extraire des informations quantitatives d’une image. Ainsi, comme pour n’importe quelle
technique d’examen, l’utilisateur doit savoir reconnaître et ne pas tenir compte des artefacts courants de
façon subjective.
Comme dans tout système d’imagerie, un système TI ne peut pas reproduire exactement l’objet examiné.
L’exactitude de l’image TI est largement influencée par les différents paramètres du système d’imagerie, à
savoir la résolution spatiale, le bruit statistique et les artefacts. Chacun de ces aspects est traité en 4.4.1. Voir
l’ISO 15708-3 pour une description plus détaillée.
Les valeurs de gris TI ne peuvent pas être utilisées pour identifier sans ambiguïté des matériaux inconnus,
sauf si des informations a priori sont disponibles, étant donné qu’une valeur expérimentale donnée mesurée
à une position donnée peut correspondre à une large gamme de matériaux.
De plus, il doit y avoir une transmission de rayons X suffisante (≥10 %, voir 8.2) à travers l’échantillon à tous
les angles de projection sans saturer aucune partie du détecteur.
4.4 Principales étapes du procédé TI
4.4.1 Acquisition
Lors d'un balayage TI, plusieurs projections sont systématiquement acquises: les images sont obtenues à
partir d’un certain nombre d’angles de vue différents. La reconnaissance des caractéristiques dépend,
entre autres facteurs, du nombre d’angles auxquels les projections individuelles sont acquises. La qualité de
l’image TI peut être améliorée en augmentant le nombre de projections lors d'un scan.
Du fait que tous les détecteurs contiennent des artefacts inhérents, les acquisitions TI commencent en
général par l’acquisition d’images de référence d’offset et de gain pour permettre une correction de manque
d’uniformité en utilisant des images de noir (rayons X désactivés) et blanc (rayons X activés avec l’échantillon
en dehors du champ d’observation) pour corriger les anomalies du détecteur. L’acquisition d’images de
référence pour la correction de distorsion (distorsion en coussinet dans le cas de systèmes de détecteur à
caméra avec distorsion optique) et la correction du centre de rotation peut également intervenir à ce stade.
Ces corrections sont ensuite appliquées à chaque image acquise pour l’ensemble de données TI. Certains
systèmes peuvent être configurés pour améliorer les paramètres des rayons X ou l’image pour garantir que
le niveau d’intensité du fond des images acquises reste constant pendant toute la durée du balayage TI.
La qualité d’une image TI dépend d’un certain nombre de facteurs de performance du système dont l’un des
plus importants est la résolution spatiale.
La résolution spatiale est généralement quantifiée par la distance minimale pour laquelle deux indications
rapprochées peuvent être distinguées comme des entités séparées. Les limites de résolution spatiale sont
déterminées par la conception et la construction du système et par la résolution et le nombre des projections
TI. La résolution de la projection TI est limitée par le grandissement maximal qui peut être utilisé tout en
maintenant l’objet dans le champ de vue à tous les angles de rotation.
Il est important de noter que le plus petit détail susceptible d’être détecté dans une image TI ne peut pas
être comparé à la plus petite indication susceptible d’être distinguée en résolution spatiale. Un détail
sensiblement plus petit qu’un voxel peut avoir une incidence telle sur le voxel auquel il correspond que celui-
ci est suffisamment contrasté pour être détecté par rapport aux voxels adjacents. Ce phénomène est dû à
«l’effet de volume partiel».
Bien que la TI de région d’intérêt (tomographie locale) puisse améliorer la résolution spatiale dans certaines
régions de grands objets, elle introduit des artefacts (dus à des données incomplètes), qui peuvent parfois
être réduits par un traitement spécifique.
L’imagerie radiographique, telle qu’utilisée pour un examen TI, est toujours affectée par le bruit. En
radiographie, ce bruit provient de deux sources:
a) la variation intrinsèque correspondant aux fluctuations statistiques pendant l’émission et la détection
de photons;
b) les variations spécifiques des instruments et du traitement utilisés.
Le bruit dans les projections TI est souvent amplifié par l’algorithme de reconstruction. Dans les images TI,
le bruit statistique apparaît comme une variation aléatoire ajoutée à la valeur de gris TI de chaque voxel,
limitant la résolution en densité.
Le bruit statistique est inévitable, mais le rapport signal sur bruit peut être amélioré en augmentant le
nombre de projections et/ou la durée d’exposition pour chacune d’elles, l’intensité de la source de rayons X ou
la taille des voxels. Toutefois, certaines de ces mesures peuvent réduire la résolution spatiale. Le compromis
entre la résolution spatiale et le bruit statistique est inhérent à la tomographie informatisée.
4.4.2 Reconstruction
Un balayage TI produit initialement un certain nombre de projections d’un objet. La reconstruction
ultérieure de l’image TI à partir de ces projections individuelles est la principale étape de la tomographie
informatisée et distingue cette technique d’examen des autres techniques radiographiques.
Le logiciel de reconstruction peut appliquer différentes corrections supplémentaires aux projections TI au
cours de la reconstruction, par exemple une réduction du bruit, une correction du durcissement de faisceau
et/ou du rayonnement diffusé.
Selon le système TI, des coupes TI individuelles ou des images TI 3D sont reconstruites.
4.4.3 Visualisation et analyse
Cette étape comprend toutes les opérations et manipulations de données permettant d’extraire les
informations souhaitées à partir de l’image TI reconstruite.
La visualisation peut être réalisée soit en 2D (vues en coupe) soit en 3D (volume). La visualisation en 2D
permet à l’utilisateur d’examiner les données par coupe selon un axe spécifié (généralement, il peut s’agir
d’un axe arbitraire).
Pour l’imagerie 3D, soit le volume TI est directement utilisé, soit des surfaces calculées à partir du volume
sont sélectionnées, pour générer l’image souhaitée correspondant au modèle optique sur lequel est basé
l’algorithme. Le principal avantage de ce type de visualisation est que la perception visuelle de l’image
correspond bien à l’aspect naturel de l’objet pour l’œil humain, même si des caractéristiques peuvent
apparaître superposées dans la représentation 2D sur un écran.
Au cours de la visualisation, des artefacts supplémentaires d’origines diverses peuvent survenir, en particulier
dans l’imagerie 3D du volume TI. Ces artefacts dus à l’échantillonnage, au filtrage, à la classification et au
mélange dans le logiciel de visualisation dépendent du matériel et du logiciel utilisés, ainsi que de la tâche
de visualisation à effectuer. Par conséquent, ces artefacts ne sont pas inclus dans la définition des artefacts
donnée en 4.5. Toutefois, il convient que l’utilisateur sache que les données peuvent être interprétées de
manière erronée à cette étape du procédé.
Pour mettre en évidence des caractéristiques intéressantes lors de la visualisation, différentes opérations
de filtrage numérique peuvent être réalisées. Toutes ces opérations sont caractérisées par le fait qu’elles
améliorent une ou plusieurs propriétés des données, mais en détériorent simultanément d’autres (par
exemple: la mise en évidence des bords détériore la reconnaissance des structures internes d’un objet). Par
conséquent, il convient de toujours utiliser les filtres numériques avec prudence pour des tâches spécifiques
en ayant à l’esprit les avantages et les inconvénients qui y sont associés.
Il convient que l’ordinateur utilisé pour la visualisation 3D soit capable de traiter le volume d’intérêt complet
dans sa mémoire principale. Il convient que l’écran correspondant ait une résolution, une gamme dynamique
et des paramètres suffisants pour la tâche de visualisation donnée. Une vision adéquate du personnel doit
être assurée conformément à l'ISO 9712.
4.5 Artefacts dans les images TI
Un artefact est une caractéristique artificielle qui apparaît sur l’image TI, mais ne correspond pas à une
caractéristique physique de l’échantillon. Les artefacts ont différentes origines; ils peuvent être classés
en artefacts provenant de la mesure elle-même et de l’équipement (artefacts dus à une largeur de faisceau
finie, au rayonnement diffusé, à des instabilités et des particularités du détecteur) et en artefacts inhérents
à la technique (par exemple, durcissement du faisceau). Les artefacts peuvent également être répartis
en artefacts d’acquisition (par exemple, rayonnement diffusé, artefacts en anneau) et en artefacts de
reconstruction (par exemple, artefacts de faisceau conique). Certains artefacts peuvent être éliminés en
utilisant une technique de mesure adéquate avec des paramètres adaptés, tandis que pour d’autres, il est
uniquement possible de réduire leur importance. Les artefacts peuvent compromettre certaines mesures
ou analyses spécifiques, mais également n’avoir aucun effet sur certaines autres analyses. En gardant ce fait
à l’esprit, le type et l’importance des artefacts dans un ensemble de données doivent être évalués dans le
cadre de la tâche d’analyse correspondante.
Le bruit et l’effet de volume partiel ne sont pas considérés comme des artefacts dans la présente norme.
Voir le paragraphe 5.5 de l’ISO 15708-3:2017 pour plus de détails.
5 Équipement et appareillage
5.1 Généralités
En termes de performance, un système TI peut être considéré comme comprenant quatre composants
principaux: la source de rayons X, le détecteur, le système de manipulation de l’échantillon (y compris
les structures mécaniques qui ont un effet sur la stabilité de l’image) et le système de reconstruction/
visualisation.
En général, la source et le détecteur sont fixes, tandis que l’échantillon est soumis à une rotation dans le
faisceau pour acquérir l’ensemble des projections nécessaires. Par exemple, dans les systèmes TI conçus
pour les études animales in vivo ou pour l’imagerie de grandes structures, la source et le détecteur peuvent
tourner autour de l’échantillon.
Dans la majorité des systèmes de micro-/nano- ou sub-microtomographie, la résolution est déterminée
principalement par la dimension du foyer d’émission des rayons X. Le grandissement géométrique permet
d’avoir une taille de pixel au niveau du détecteur bien plus grande que la taille des voxels calculée et
d’utiliser un scintillateur plus épais et donc plus efficace. Un inconvénient de cette approche est que pour
obtenir un grandissement élevé, il convient que l’échantillon soit placé très proche de la source. Cela est
particulièrement problématique si l’échantillon doit être monté dans une chambre environnementale ou, par
exemple, un système de chargement in situ. Cela impose alors de respecter une distance minimale entre la
source et l’échantillon, réduisant ainsi le flux des rayons X (entraînant un rapport signal/bruit plus faible et/
ou un temps d’acquisition accru) et nécessitant le montage du détecteur proportionnellement plus loin afin
d’obtenir le même grandissement. D’un autre côté, si la distance entre l’échantillon et le détecteur est faible
comparée à la distance entre la source et l’échantillon, la résolution du détecteur devient le facteur limitant
plutôt que la dimension du foyer d’émission. Dans ce cas, la distance accrue entre la source et le détecteur
signifie encore un flux de rayons X réduit et les détecteurs à haute résolution ont tendance à nécessiter des
scintillateurs plus minces et donc moins efficaces.
Les systèmes TI peuvent être optimisés en termes de résolution, d’énergie, de vitesse d’acquisition ou
simplement de coût. Bien qu’un système particulier puisse fonctionner dans une large gamme de conditions,
il fonctionnera de manière optimale dans une gamme plus réduite et il convient que l’utilisateur prenne en
compte l’application principale lors du choix d’un modèle par rapport à un autre sans fixer trop de critères.
Par exemple, un système TI de haute résolution (foyer d’émission de rayons X de faibles dimensions) peut
avoir un flux de sortie sensiblement plus faible à basse résolution qu’un système conçu pour fonctionner à
basse résolution uniquement. De plus, un système de rotation à haute performance conçu pour un scanner à
haute résolution aura une limite de charge bien plus faible. De même, un système conçu pour une imagerie à
haute énergie nécessitera un écran fluorescent plus épais donnant une moins bonne résolution comparée à
un écran plus mince qui est adapté à des énergies plus faibles.
Certains systèmes TI peuvent fournir des cibles interchangeables (transmission ou réflexion, voir l’Annexe A)
et/ou des détecteurs interchangeables.
Lors de la comparaison de la résolution et des temps d’acquisition de différents systèmes TI, il est important
de prendre en compte le rapport signal sur bruit (RSB), voir 5.1.3 de l’ISO 15708-3:2017. La résolution et
les temps d’acquisition dépendent de l’exposition aux rayons X (plus l’acquisition est rapide, plus le RSB est
mauvais) ainsi que du type et de la géométrie de l’échantillon. Un échantillon ayant une forte proportion
de vide (ou une proportion élevée de régions d’absorption relativement faible), tel qu’une mousse ou un
échantillon d’os spongieux, présentera un meilleur RSB qu’un échantillon plus homogène.
Pour une exposition donnée, le RSB optimal est obtenu lorsque la tension d’accélération des électrons du
générateur de rayonnement X est réglée de manière à atteindre une transmission d’environ 10 % à 20 %
à travers l’échantillon. Si la transmission est insuffisante, le faible nombre de photons détectés produit un
bruit excessif. En revanche, si elle est trop élevée, le contraste est trop faible. Toutefois, le RSB ne varie pas
brusquement avec la tension et des simulations d’atténuation des rayons X dans l’aluminium indiquent que
le RSB ne diminue que de 20 % de la valeur de crête si la tension est réglée sur une transmission de 35 % ou
40 %. Pour une taille d’échantillon donnée, l’exposition aux rayons X requise pour maintenir un RSB constant
est proportionnelle à la résolution élevée à la puissance quatre (pour un détecteur donné). Par exemple,
doubler la résolution nécessite de multiplier l’exposition par 16 et pour multiplier la résolution par 10, il faut
multiplier l’exposition par 10 000. Il est par conséquent essentiel d’utiliser des échantillons identiques ou
similaires lors de la comparaison de la qualité d’image entre les systèmes.
5.2 Sources de rayonnement
La plupart des systèmes TI industriels utilisent un générateur haute tension commandant la source de
rayons X; les sources de rayons X peuvent être subdivisés en trois types principaux:
— les générateurs de rayons X à tube ouvert (ou à unité de vide démontable);
— les générateurs de rayons X à potentiel constant avec tube scellé;
— les accélérateurs linéaires.
Chaque type de source permet une utilisation spécifique; parfois, les systèmes sont équipés de plusieurs
sources pour pouvoir être utilisés pour une plus large gamme d’échantillons. Le choix d’une source de rayons
X adaptée dépend de la gamme des échantillons (taille, composition et densité du matériau) à examiner et de
la résolution à laquelle ils doivent être examinés.
Les fabricants de générateurs de rayons X mentionneront souvent une dimension de foyer d’émission
unique. Il s’agit d’une mesure «nominale» dans des conditions d’énergie spécifiques. La dimension du foyer
d’émission varie en fonction des paramètres de tension (kV) et d’intensité (µA/mA): plus la puissance est
élevée, plus la dimension du foyer va augmenter.
La dimension du foyer d’émission et la reconnaissance de caractéristiques (qui est parfois mentionnée par
les fabricants de systèmes) sont différentes de la résolution spatiale du système TI. La reconnaissance de
caractéristiques est la capacité du système complet à afficher l’image d’un objet ou d’une caractéristique d’un
objet, d’une certaine dimension. Par exemple, il est possible qu’un système, doté d’un générateur de rayons
X fonctionnant à une énergie qui produit une dimension de foyer d’émission d’environ 5 µm, puisse afficher
l’image d’un réticule constitué d’un fil dense de diamètre inférieur à 1 µm. Il s’agit plutôt d’une indication des
caractéristiques d’absorption du matériau qui constitue le fil que de la résolution réelle du système TI, voir 4.4.1.
Le faisceau de rayons X est souvent filtré pour réduire les rayons X d’énergie plus faible et pour réduire ainsi
la diffusion et les effets de durcissement de faisceau.
Des détails supplémentaires sont donnés à l’Annexe A.
5.3 Détecteurs
Un détecteur de rayonnement est utilisé pour mesurer la transmission des rayons X à travers l’objet le
long des différentes trajectoires des rayons. Le détecteur sert à convertir le flux de rayons X incident en un
signal électrique, qui peut ensuite être traité par des techniques classiques de traitement électronique. Le
nombre de rayons dans une projection doit être comparable au nombre d’éléments de la matrice image. Ces
considérations signifient que les scanners modernes ont tendance à utiliser de grands réseaux de détecteurs
qui comportent souvent quelques centaines à plusieurs milliers, voire millions de capteurs.
Il est utile d’effectuer un filtrage au niveau du détecteur en insérant un matériau dans le trajet des rayons X
avant le détecteur (derrière l’objet exposé). Le filtre absorbe (et diffuse) le rayonnement en fonction des
caractéristiques du matériau, comme spécifié en 5.1. Par ailleurs, le boîtier du détecteur lui-même filtre
une certaine quantité des rayons qui le traversent. Il est possible d’utiliser un filtrage supplémentaire pour
réduire la quantité de diffusion détectée.
Trois types de détecteurs sont habituellement utilisés:
a) les détecteurs à ionisation de gaz;
b) les détecteurs à scintillation;
c) les détecteurs semi-conducteurs.
Des détails supplémentaires sont donnés à l’Annexe A.
5.4 Manipulation
Les dispositifs de balayage mécanique assurent le mouvement relatif entre l’objet à examiner, la source et
le détecteur. En principe, le fait que l’objet exposé soit systématiquement déplacé par rapport à l’ensemble
source-détecteur ou que l’ensemble source-détecteur soit déplacé par rapport à l’objet examiné ne fait
aucune différence. Les éléments décisifs qui doivent être pris en compte pour choisir le mouvement le plus
approprié sont les caractéristiques physiques de l’objet à examiner, comme sa masse ou sa taille.
Des détails supplémentaires sont donnés à l’Annexe A.
5.5 Système d’acquisition, de reconstruction, de visualisation et de stockage
Tous les systèmes TI sont équipés d’un système d’acquisition de données pour saisir la séquence de
projections (images de radiographie numérique), contrôler la manipulation de l’échantillon et, dans la
plupart des cas, la source de rayons X.
Les projections sont transmises, pendant ou après l’enregistrement, à un système de reconstruction faisant
partie intégrante de l’unité d’acquisition ou formant un dispositif distinct autonome.
Lorsque les projections sont reçues par le système de reconstruction, elles sont transformées en un volume
TI soit simultanément soit à la fin de l’acquisition. Le volume TI est ensuite transmis à un système de
visualisation pour être analysé.
Le stockage et l’archivage hors ligne des volumes TI doit être envisagé.
Pour plus de détails, voir l’Annexe A.
6 Stabilité du système TI
6.1 Généralités
L’acquisition des projections TI pouvant prendre un certain temps, les résultats peuvent être facilement
affectés par des facteurs externes. Il est donc important de placer un système TI dans un endroit approprié
où la probabilité d’une influence externe est réduite au minimum. La résolution ultime du système TI
détermine dans quelle mesure le dispositif doit être isolé. Par exemple, des dispositifs fonctionnant au
niveau submicrométrique sont plus facilement affectés que ceux fonctionnant au niveau millimétrique.
Ces facteurs peuvent se présenter sous la forme de conditions environnementales naturelles, telles que
la température et l’humidité, ou de conditions d’origine humaine, telles que les sources de chaleur et les
vibrations. Idéalement, il est recommandé de placer un système TI à haute résolution dans une installation à
température et hygrométrie régulées, montée sur un dispositif antivibrations, comme pour les machines de
mesure tridimensionnelles (MMT). Toutefois, cela n’est pas toujours techniquement réalisable. Des solutions
plus simples peuvent être les suivantes:
— s’assurer que l’équipement est situé sur un sol ferme qui ne subit pas de vibrations du fait de machines ou
de la circulation de piétons ou de véhicules;
— placer l’équipement dans une zone qui ne subit pas d’importantes fluctuations de température au cours
de la journée lorsque celui-ci est utilisé;
— monter l’équipement sur des pieds antivibratoires;
— doter l’équipement de systèmes de stabilisation de la température ou d’une conception à compensation
de température (c’est-à-dire qui maintienne une exactitude de positionnement sur une faible plage de
température);
— installer l’équipement à l’écart des sources de chaleur (chaudières, radiateurs, etc.).
En sélectionnant soigneusement l’emplacement d’un système TI, il est possible d’améliorer la qualité des
résultats.
6.2 Stabilité des rayons X
La TI exige un très haut degré d’exactitude de positionnement et des résultats d’imagerie de qualité
constante. Il existe de nombreux facteurs qui peuvent influer sur ces exigences de base, en particulier la
stabilité de la source de rayons X.
Idéalement, pour obtenir les meilleurs résultats de TI, il convient que la source de rayons X génère un
faisceau de rayons X constant en termes d’intensité, de dimension et de position du foyer d’émission.
Les recommandations du fournisseur de la source de rayons X pour générer un faisceau de rayons X stable
doivent être suivies.
Avec certains systèmes TI, il est possible d’ajuster l’intensité de l’image obtenue pendant l’acquisition et le
traitement de l’image pour compenser les faibles variations d’intensité des rayons X au cours du balayage.
6.3 Stabilité du manipulateur
La précision, la répétabilité et la stabilité sont des facteurs cruciaux qui doivent être pris en compte lors de
la spécification des dispositifs de manipulation des échantillons pour les systèmes TI. Il est donc essentiel
que l’exactitude de positionnement du manipulateur dans tous les axes pertinents pour les données TI (c’est-
à-dire l’axe de grandissement, l’axe horizontal, l’axe vertical et surtout l’axe de rotation) permette de placer
e
de manière répétable l’échantillon avec une exactitude d’au moins 1/5 de la résolution ultime du système
TI. Il convient qu’un système capable de générer un volume TI 3D avec une taille de voxel de 5 µm à partir de
e
3 000 projections soit donc en mesure de positionner l’échantillon à 1 µm près et à 1/15 000 d’une rotation
complète du dispositif de rotation.
À haute résolution, les relations entre la source de rayons X, le détecteur et le manipulateur pendant la durée
de l’acquisition TI doivent être examinées. Tout mouvement au sein du système complet peut affecter la
qualité des résultats et, par conséquent, doit être attentivement étudié.
Pour les petits échantillons, la précision et la stabilité de la manipulation limitent souvent la résolution
ultime qui peut être obtenue dans l’image TI.
7 Alignement géométrique
Pour une reconstruction précise, il est important que la position et l’orientation de l’axe de rotation et du
détecteur par rapport à la source soient représentées correctement dans le processus de reconstruction.
En général, l’axe de rotation est parallèle à l’un des axes du détecteur et le rayon central passe par l’axe de
rotation et frappe le centre du détecteur perpendiculairement à celui-ci.
Selon la complexité de l’algorithme de reconstruction, il est possible de compenser les erreurs
d’alignement connues; un décalage du centre de rotation peut normalement être permis (en particulier en
nanotomographie, en raison de la difficulté d’alignement à la précision requise).
L’inclinaison de l’axe de rotation et du détecteur peut être prise en compte dans la reconstruction, bien que
cela exige une plus grande puissance de calcul et ne soit pas typiquement mis en œuvre dans les systèmes
disponibles dans le commerce. La compensation partielle d’une faible inclinaison peut être mise en œuvre
par ajustement de la position de l’axe de rotation par rapport à la hauteur de coupe, mais il ne s’agit que d’une
approximation et un alignement précis est préférable. La précision d’alignement pour l’inclinaison dépend
des dimensions de l’image de projection en termes de nombres de pixels.
Dans un but de compensation mathématique ou pour donner des informations concernant l’ajustement
mécanique, un mode opératoire d’essai conforme à l’ISO 15708-4 doit être effectué pour quantifier
l’alignement. Il est recommandé que celui-ci comprenne des mesures de l’inclinaison et de la position de
l’axe de rotation et du détecteur par rapport à la source. Un tel mode opératoire peut être mis en œuvre
par le fournisseur, soit uniquement lors de la mise en service du système soit dans le cadre du programme
d’entretien régulier du système. L’utilisateur final pourrait également effectuer des vérifications d’alignement
et d’ajustement; toutefois, cela nécessite de disposer d’une ou de plusieurs pièces étalons, ainsi que d’une
formation et d’instructions adéquates.
8 Considérations relatives à l’échantillon
8.1 Taille et forme de l’échantillon
La taille et la forme de l’objet à scanner dépendent d’un certain nombre de facteurs. Il convient que l’objet
ne soit pas trop petit pour que la dimension du foyer d’émission ne soit pas le facteur limitant la résolution
pouvant être obtenue, et qu’il ne soit pas trop grand pour que l’énergie maximale de la source de rayonnement
puisse le traverser suffisamment sous tous les angles.
Pour obtenir les meilleurs résultats, il convient que l’objet ait également un faible rapport d’
...
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