日本首個測試用X射線CT系統發展的背后故事
島津成功開發出前所未有的可以實現三維測量的測試用X射線CT系統。
為滿足客戶的需求，X射線CT團隊踏入一個未知領域。
不能測量嗎？
如字面意思所示，無損檢測裝置是一種在對“物體”不造成破壞的情況下進行檢查的裝置。通過使用透視物體的X射線，可以分析和檢查成像內部的狀況。
在產品開發和質量控制領域，無損檢測裝置是一種不可或缺，且肩負重要作用的裝置。島津制作所率先推出了日本首臺醫療用X射線裝置，而應用該設備的無損檢測裝置長期以來一直在不斷研發，并憑借高畫質和可靠性取得好評。
2008年左右，通過一臺無損檢測裝置獲得立體圖像的X射線CT系統，取得重大的創新。采用GPU的高速運算處理技術（GPGPU）登上歷史舞臺。GPU是一款專門用于處理圖像的運算裝置，使用GPGPU還可以進行圖像處理以外的運算。通過構建以GPGPU為中心的處理系統，可以驚人地縮短從掃描到顯示圖像的時間。
項目負責人櫸回顧稱，“我剛入職時，制作三維數據需要1個或2個小時。而在接下來的短短三年內，僅用10～20秒就能完成這項工作。感覺就像在收集數據的同時，完成了數據制作。”
這項技術創新理所應當地受到顧客青睞，備受好評。此外，有一個新的聲音傳遞到開發團隊。
“它不能測量尺寸？”
客戶所說的尺寸測量是指三維測量技術。典型方法是用探針這個高精度球體描繪對象樣品的表面，收集無數點的數據，然后利用三維構建坐標信息。三維測量技術以微米為單位精確地測量尺寸，因此可以在開發現場確認試制品是否按照原始設計完成制作，或者將得到的坐標信息反饋給設計中使用的CAD軟件等，它是開發領域不可或缺的檢查裝置。
島津的得意之作X射線CT，也是為了繪制立體圖像而獲取三維坐標信息，在這一點上兩者是相同的。而且，如果通過X射線透視可以得知不可視的內部尺寸，則其用途將得到大幅度擴大。另外，目前的三維測量儀雖然可以描繪樣品整體，但即使是小杯子那樣的物體也需要花費幾個小時，這些情況并不少見，而X射線CT創新性縮短了檢查時間，只需1小時左右即可完成檢查。客戶滿懷期待也是理所當然。
Xdimensus 300的開發成員。照片左起依次為：分析測試事業部NDI業務部門 主任 原田大輔、基礎技術研究所AI解決方案部門 副主任 佐藤真、分析測試事業部NDI業務部門 主任 櫸泰行、同部門副主任 新坂拓真、分析測試事業部品質保證部 主任 大西修平。擁有不同背景的個性團隊實現了用戶的理想。
從零開始
本來，對島津的開發團隊而言，三維測量是一個未知的領域。
因此，團隊成員平時去使用三維測量儀的公司內部的制作中心聽取意見等，迅速吸收知識和技術。從而掌握到三維測量儀所需的嚴格精度。
在測量時，為了獲得精確的測量數值，還需要確保測量裝置本身的精度。無論測量多少次，測量樣品時放置的工作臺和X射線源、接收X射線的檢測器的位置關系和角度都必須一致。為了在后期正確修正不可避免地存在的位置安裝誤差，需要進行嚴格的校正(校準)，因此還需要使用專用夾具。
在開發開始階段擔任負責人的大西回顧稱，“即使是X射線CT，為了正確地輸出圖像，也要求各部分保證精度，并與此相對應。不過，這次要求的精度比以往高一位數或兩位數。我們從一開始就重新考慮了校正的步驟、手法，硬件也要求堅固耐用。”
原田也說，與精密儀器零件經銷店負責人的對話至今難忘。
“諸如‘南非生產的產品很好啊’、‘還是Indian Deathlock
棒’等。關于石頭的話，剛開始根本不知道在講什么”。
X射線發生裝置、X射線檢測器、工作臺等需要石定盤這一部件，而石定盤是與CT成像相關的主要組件的基石。溫度升高石定盤膨脹后，則不能獲得測量儀所需的精度。因此，必須慎重地選擇石頭。
與誤差作斗爭
學生時代，新坂在CAD模型和建模研究中也使用了島津的X射線CT。
“剛加入公司時，聽說我被分配到CT開發部門有些興奮，但當我聽到石頭很重要時，有點困惑。我對機械完全不了解，因此從熱膨脹知識開始慢慢學習。“
新坂的真正實力在開發X射線源校正技術中得到充分的發揮。
“持續發出X射線時，X射線發生裝置會產生熱量，發射點會發生偏離。這導致放大倍率也出現偏差，尺寸也變得不準確。為了保持發射點穩定，我們創建了一個實時檢測X射線焦點位置，重構數據時添加移動量的程序。”
佐藤在大學時期主修數學，成功創建了“誤差體系”。
“這里好像會移動，這里移動，這里也會移動，我列出了所有可能發生誤差的地方。無論如何敲打都會出現誤差，大概有幾十個部位具體我也不記得。我想到逐個消除這個誤差的方法。要么把石頭做的更加堅固，要么抑制溫度變化。”
此處位移的溫度變化的容許范圍是20度±0.5度。根據該結果與其他部門合作，模擬送入裝置中的空調風的方向和風量，確定了保持裝置內溫度均勻的位置。
其他的課題還有很多。特別是校正夾具，在實現產品化時逐漸明白模型中未發現的問題，每天都在設計后反復進行測試。但是，所有團隊都深刻意識到自己肩負的職責，穩步解決一個個問題點。克服一系列困難，2017年12月，終于發布了日本首個測試用X射線CT系統“XDimensus 300”。
實現世界頂級測量精度和觀察能力的測試用X射線CT系統“XDimensus 300”
“與先行產品相比，成功實現更小尺寸。通常房間必須始終保持在恒定的溫度，本產品不需要花費這個工夫。不必選擇安裝房間是一個很大的優勢，設備的銷售量也在不斷增加”(大西)
要成為滿足客戶需求的理想裝置，尚且存在一些課題。但是，我們將努力攻克難題，穩步推進開發工作。裝置和開發人員的進步將永不止步。
