高分辨台式显微 CT :非破坏性3D成像,提供材料结构信息和组分信息
作者:复纳科技
行业:材料科学
产品: N60, N70, N80
关键词:无损成像,高分辨台式显微CT
日期:2023-08-18

当前市场面主要有三种类型的 CT 设备,他们之间的区别如下:

 

医用 CT(计算机断层扫描)是一种医疗影像技术,用于获取人体内部的三维断层图像,帮助医生进行诊断和治疗规划。它使用X射线穿过患者身体,通过不同组织和结构的吸收程度,生成高分辨率的身体断层图像。

 

工业 CT 是一种应用于工程和制造领域的成像技术,用于非破坏性检测工程零部件、材料和组件的内部结构和缺陷。类似于医用 CT,工业 CT 也使用 X 射线进行成像,但主要用于工程材料和零件的分析。

 

显微 CT 是一种高分辨率的三维成像技术,用于观察微小样本的内部结构。它可以使用 X 射线或其他射线源,如电子束,通过微小样本,生成高分辨率的图像。显微 CT 在材料科学、生物学研究和其他领域中具有广泛的应用。

 

市面上除医用 CT 之外,主要有显微 CT 和工业 CT 两类。他们从设计之初的理念上就有很大差异,工业 CT 属于生产和质检类设备,主要考虑容纳大样品和提高管电压增加 X 射线穿透能力,在此基础上提高分辨率和降低扫描时间,设备重量从几吨到数十吨都有。显微 CT 属于研究类设备,要考虑提高空间分辨率和适用不同的科研场景,重量一般不超过 1 吨,能放置在楼层上。本文我们主要了解显微 CT 设备。

 

显微 CT 基本原理介绍

 

Micro CT(Micro Computed Tomography)也称为显微 CT,是一种高分辨率的微型计算机断层扫描成像技术,用于对微小物体进行非侵入式的三维成像和分析。它结合了 X 射线成像和计算机重建技术,可以提供非常详细的内部结构信息。其中台式显微CT是一种较小型的显微 CT 设备,它的技术原理与传统的 CT 类似,但具有更高的分辨率和更广泛的适用场景。

 

台式显微 CT 的工作原理可分为下列三个步骤:

 

扫描:扫描过程中, 样品台会以固定的步长和角度旋转。 每次旋转后, X 射线束通过样品, 探测器记录下 相应的投影数据。 通过多个旋转角度和投影数据的收集, 可以获取到样品在不同方向上的投影信息。

 

重建:通过收集到的投影数据, 通过使用计算机重建算法进行图像重建。 较常用的算法是滤波反投 影算法 (Filtered Back Projection) , 它通过对投影数据进行滤波和逆投影操作, 重建出样品的三维图像。

 

图像处理与分析:重建后的三维图像可以通过图像处理和分析进行后续处理,包括去噪、增强、分割、三维可视化等操作, 以便更好地观察和分析样品的内部结构和特征。

 

 

NEOSCAN 台式高分辨显微 CT 产品介绍

 

NEOSCAN 由 Alexander Sasov 创建,他是著名的显微 CT 仪器的设计师,他设计的显微 CT 仪器设备已安装在全球 1300 多个科学实验室。 Alexander Sasov在 X 射线显微断层扫描(即 microCT,显微 CT)的研究始于 1980 年,如今已有 40 年的显微 CT 丰富经验,创建的 NEOSCAN 品牌以其卓越的技术和创新能力赢得了国际市场的认可。NEOSCAN 台式高分辨显微CT 技术融合了 X 射线成像和计算机重建技术,能够以非侵入式的方式对微小物体进行高分辨率的三维成像和分析。现有的产品线包括 N60、N70 和 N80,可提供样品精确的内部结构信息、空腔孔隙和组分差异的密度信息,并可输出三维模型进行仿真分析。

 

NEOSCAN 产品具有多种优势特点:

 

1. 高分辨率成像:显微CT能够提供高分辨率的三维成像,揭示微小物体的内部结构细节。它可以捕捉微观尺度的细微特征,使研究人员能够观察和分析样品的微小结构。

 

2. 非破坏性成像:显微CT通过使用X射线成像技术,可以对样品进行非侵入式的成像,无需破坏或改变样品的形态。这使得样品可以被多次扫描,进行长时间的观察和分析。

 

3. 三维重建:显微CT可以通过多个角度的投影图像进行计算机重建,生成高质量的三维体素数据集。这使得研究人员能够以三维视角观察和分析样品的内部结构,提供更全面的信息。

 

4. 多样品适用性:显微CT技术适用于各种样品类型,包括固体材料、生物组织、岩石、化石等。无论是刚性样品还是柔性样品,显微CT都能够提供高质量的成像和分析。

 

5. 量化分析能力:除了提供直观的三维成像,显微CT还可以进行定量分析。通过对密度分布、孔隙度、尺寸等参数的测量,可以获得样品的定量数据,用于研究和比较不同样品的特性。

 

NEOSCAN 产品类型 1 :N60 紧凑型台式显微 CT

 

NEOSCAN N60是一款紧凑型桌面显微CT,采用了新开发的关键组件--金属陶瓷永久密封X射线源和大尺寸X射线探测器、具备微小步进驱动的电子设备,以及用于扫描、重建和可视化所得结果的集成软件包。

NEOSCAN N60采用紧凑式设计,非常适用于较小的实验室和研究场所。它提供了广泛的扫描模式和参数设置,可根据不同的应用需求进行优化。用户可以调整扫描参数以获得所需的空间分辨率和灵敏度,实现精确的成像和分析。

 

 

产品特点:

  • X 射线源高达 65 kV:适用于聚合物、地质、制药、骨骼和牙科应用
  • 空间分辨率为 8 um:适用于大多数日常应用
  • 相机全视场下的像素大小为 3.8 um:大画幅相机,不影响分辨率
  • 重量轻,设计紧凑:适合您的办公桌
  • 只需要 USB3 连接:适用于大多数笔记本电脑、平板电脑,...

 

NEOSCAN 产品类型 2 :N70 快速台式显微 CT

 

NEOSCAN N70基于新开发的关键组件设计,包括微焦点永久密封X射线源、大尺寸平板探测器,配备特制的精密电机械操作器、新型带有微步进驱动的电子设备,以及用于扫描、重建、可视化和处理结果的集成软件包。

N70 快速台式显微CT具有快速扫描的能力,可以在较短的时间内完成高质量的成像。这使得N70非常适合需要快速获得结果的实验和研究项目。同时,它还提供了灵活的扫描参数和模式设置,用户可以根据需要调整空间分辨率和灵敏度,以满足不同应用的要求。

 

 

产品特点

2.5 um 最小像素尺寸:检测低至几微米的细节

<4 um 低对比度分辨率:高分辨率,应用范围广

7MP 平板显示器:快速扫描,每个切片中都有更多细节

大样品检测:适合直径达 100 毫米、长度达 220 毫米的物体

 

NEOSCAN 产品类型 3 :N80 科研级高分辨台式显微CT

 

NEOSCAN N80采用先进的X射线成像技术,可以对各种样品进行高精度的扫描。它配备了高性能的X射线源和精密的探测器,能够快速获取大量的投影图像。通过计算机重建和处理,N80能够生成高质量、高分辨率的三维图像,展示样品内部的微观结构和细节。

 

 

 

产品特点:

最大放大倍率下的亚微米像素尺寸:具有相衬检索的功能

低对比度分辨率 2 um:与具有 15um 光源光斑尺寸的 microCT 相比,3D 分辨率提高了 5 倍

X 射线源高达 110 kV :涵盖广泛的应用,如地质、复合材料、骨骼、牙科、电子学,...

大样品检测:适合直径达 100 毫米、长度达 200 毫米的物体

 

NEOSCAN N80是全球首家采用闭管透射式射线源的CT设备,具有台式显微CT最高分辨率!

图注:闭管射线源设计,其产品集传统开管透射式和闭管反射式的优势于一身。

 

NEOSCAN 系列台式显微 CT 可搭载配件,实现多功能的样品检测:

 

01. 温控样品台

温控样品台可在温度变换环境中原位进行显微 CT 测量,以研究温度对物体的三维微观结构的影响。温控样品台可以实现从环境温度下降40°C到上升120°C的冷却和加热。通过48MHz内部微处理器,可以通过小于1°C的精度精准控制温度范围。

 

 

02. 压缩/拉伸试验台

压缩/拉伸试验台可在现场进行机械测试,研究压缩和拉伸对物体的三维微观结构的影响。压缩和拉伸可以在同一个设备中进行,其精度为最大功率的1%。目前最大载荷为1000N,未来将添加其他负载单元。

 

 

03. 自动进样装置

自动样品装置可实现样品的自动更换。它位于屏蔽区域外部,因此可以在不中断扫描周期的情况下取出已扫描的样品并加载新样品。

样品数量:24个样品

最大样品直径:35mm

高分辨率下的最大样品长度:30mm

低分辨率下的最大样品长度:60mm

 

 

 

NEOSCAN 产品应用领域

显微 CT 的分辨率通常在微米级别,能够提供非常精细的细节。它广泛应用于科学研究、医学、材料科学、地质学和工程学等领域。在科学研究中,Micro CT可以帮助研究人员观察和分析微观结构,研究材料的组成和特性。在医学领域,Micro CT 可以用于诊断和研究骨骼疾病,如骨质疏松症和关节炎等。以下是台式显微 CT 的应用领域:

材料:力学性能分析,应力分布和断裂点分析

材料:3D打印零件精度分析和缺陷分析

材料:锂电池内部分层结构

材料:碳纤维材料缺陷分析

材料:混凝土力学性能和裂缝分析

材料:过滤效率,过滤器堵塞和寿命研究

 

医学:牙科填料研究

医学:骨科骨小梁结构分析

医学:人造关节形态尺寸研究

法医:物证鉴定

生物:小动物高精度扫描,生物进化、分类研究

农业:根系分布研究,种质改良

农业:植物表型提取

 

食品:面团发酵过程和冰淇淋结构分析,口感改良

制药:分析不同压缩方法带来的药片内部裂缝和孔隙,改进片剂压缩工艺

制药:分析胶囊微孔和涂层对内容物释放的影响,优化胶囊设计和工艺

 

3D打印:制造精度分析

机械加工:铝合金铸件内部孔洞分析和工艺优化

机械加工:零件质量检测,误差分析

电子:PCB电路板上的锡焊空洞

电子:LED封装缺陷测试

 

考古:透过化石表面沉积物分析内部结构

地质:砂岩粒度和孔隙率分析,评估石油提取容易程度

 

相关的应用案例:

 

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