X-Tomography Synchrotron
Chụp cắt lớp X- Ray synchrotron dựa trên việc phát hiện sự suy giảm hoặc sự dịch pha của chùm tia truyền qua một mẫu. Trong khi chụp X- Ray đo hình ảnh cho một hướng của mẫu, chụp cắt lớp đo hình ảnh cho nhiều vị trí góc khác nhau. Điều này dẫn đến một tập hợp các phép chiếu, có thể được sử dụng để tái tạo các lớp hai chiều hoặc các lát cắt thông qua đối tượng. Bằng cách xếp các lát này lại với nhau, có thể hình dung cấu trúc theo ba chiều.
Các chùm tia X do synchrotron tạo ra cung cấp các ưu điểm sau:
- Cường độ rất cao của nguồn mang lại hình ảnh với tỷ lệ nhiễu tín hiệu cao trên thang thời gian ngắn, cho phép kiểm tra bằng X- Ray nhanh.
- Các chùm có thể dễ dàng đơn sắc. Điều này cho phép xây dựng tương quan giữa các giá trị suy giảm và thành phần hóa học của mẫu.
- Tùy chọn thay đổi năng lượng của bức xạ cho phép kiểm tra các vật thể có hệ số hấp thụ rất khác nhau trong cùng một môi trường đo.
- Độ song song cao của chùm tia giới hạn các hình ảnh lạc.
- Sự liên tục của chùm tia cao có thể được sử dụng cho hình ảnh phản pha và chụp cắt lớp, cung cấp độ tương phản hình ảnh cao hơn nhiều.
Kỹ thuật Micro CT
Micro-CT là một kỹ thuật hình ảnh 3D sử dụng tia X để nhìn vào bên trong một vật thể, từng lát một. Micro-CT, còn được gọi là chụp cắt lớp vi mô hoặc chụp cắt lớp vi tính, tương tự như chụp CT bệnh viện hoặc hình ảnh quét CAT nhưng ở quy mô nhỏ với độ phân giải tăng lên rất nhiều. Các mẫu có thể được chụp ảnh với kích thước pixel nhỏ tới 100 nanomet và các vật thể có thể được quét có đường kính lớn tới 200 mm.
Máy quét Micro-CT chụp một loạt hình ảnh X-quang phẳng 2D và tái cấu trúc dữ liệu thành các lát cắt ngang 2D. Những lát cắt này có thể được xử lý thêm thành các mô hình 3D và thậm chí được in dưới dạng các đối tượng vật lý 3D để phân tích. Với hệ thống tia X 2D, bạn có thể nhìn xuyên qua một vật thể, nhưng với sức mạnh của hệ thống micro-CT 3D, bạn có thể nhìn thấy bên trong vật thể và tiết lộ các tính năng bên trong của nó. Nó cung cấp thông tin thể tích về cấu trúc vi mô, không cấu trúc.
Máy quét micro-CT hoạt động như thế nào?
Tia X được tạo ra trong nguồn tia X, được truyền qua mẫu và được ghi bởi máy dò tia X dưới dạng hình ảnh chiếu 2D. Sau đó, mẫu được quay một phần của một độ trên giai đoạn quay và một hình ảnh chiếu tia X khác được thực hiện. Bước này được lặp lại thông qua xoay 180 độ (hoặc đôi khi 360 độ, tùy thuộc vào loại mẫu). Một loạt các hình ảnh chiếu tia X sau đó được tính toán thành các hình ảnh cắt ngang thông qua quá trình tính toán được gọi là Tái cấu trúc. Những lát cắt này có thể được phân tích, xử lý thêm thành các mô hình 3D, được dựng thành phim, in thành các đối tượng vật lý 3D và hơn thế nữa.
Thử nghiệm không phá hủy có nghĩa là gì?
Thử nghiệm không phá hủy (NDT) có nghĩa là mẫu hoặc mẫu được quét không bị thay đổi hoặc phá hủy trong quá trình thử nghiệm hoặc trong quá trình chuẩn bị thử nghiệm. Điều này cho phép mẫu được bảo quản để ghi lại lịch sử, được kiểm tra lại vào một ngày sau đó, được sử dụng trong một thử nghiệm khác hoặc đưa vào sản xuất cuối cùng. Một số kỹ thuật khác yêu cầu nhuộm, cắt hoặc phủ mẫu, có thể ảnh hưởng đến cấu trúc mẫu, tính hữu dụng liên tục hoặc sử dụng của nó trong các nghiên cứu sau này. Có một số kỹ thuật cho phép các mẫu được chụp ảnh ở trạng thái tự nhiên của chúng, bao gồm kính hiển vi quang học, quét laser, chụp ảnh quang phổ và quan sát nhìn thấy khác, v.v. Micro-CT là một trong những kỹ thuật như vậy trong đó hầu hết các mẫu được nghiên cứu đều được quét ở trạng thái không thay đổi.
Những lợi thế của quét micro-CT là gì?
Micro-CT cung cấp thông tin hình ảnh 3D có độ phân giải cao mà có thể thu được bằng bất kỳ công nghệ không phá hủy nào khác. Nó có thể được sử dụng để nghiên cứu cấu trúc bên trong của cả mẫu vật liệu và mẫu sinh học mà không phải cắt mẫu, bảo quản mẫu hoặc mẫu cho các nghiên cứu trong tương lai. Thông tin định lượng thu được từ quét micro-CT chỉ có thể thu được từ hình ảnh 3D và mô hình kỹ thuật số 3D được tạo từ các lát ảo micro-CT cho phép các nhà khoa học đo bất kỳ thông số nào để so sánh trong các nghiên cứu trước và sau.
Các tính năng độc đáo này của quét micro-CT cho phép các nhà khoa học xem xét hình thái của mẫu và các đặc điểm nghiên cứu như: độ xốp, cấu trúc/độ dày xương, phần khối lượng, phân tích khuyết tật, mật độ, kích thước hạt, khoảng trống, định hướng sợi, ...sử dụng micro-CT để nghiên cứu xương, răng, mô/ cơ quan, vật liệu tổng hợp, thiết bị y tế, pin, ...
Sự khác biệt giữa CT y tế và quét vi mô CT là gì?
Hình ảnh chụp CT cắt lớp có nhiều ứng dụng: trong y tế, trong Khoa học Vật liệu cũng như Khoa học Sự sống.
Quét micro-CT là hình ảnh X-quang 3D, sử dụng phương pháp tương tự như quét CT y tế (hoặc CAT), nhưng micro-CT ở quy mô nhỏ hơn nhiều với độ phân giải tăng lên rất nhiều. Quét CT y tế được giới thiệu như một công cụ để chụp ảnh y tế trong những năm 1970; Quét CT (hoặc chụp cắt lớp điện toán) được giới hạn ở độ phân giải 1 milimet, cung cấp đủ chi tiết cho sử dụng lâm sàng. Đối với khoa học vật liệu và hình ảnh động vật nhỏ, cần độ phân giải cao hơn nhiều và quét vi mô CT được giới thiệu vào những năm 1980. Máy quét micro-CT có thể hoạt động ở mức một micron, một phần nghìn milimet và nhỏ hơn.
Sự khác biệt giữa quét vi-in in vivo và ex vivo là gì?
Nói một cách đơn giản, in vivo (tiếng Latin là trong cuộc sống) là việc quét các mẫu vật sống và ex vivo (tiếng Latin là để sống) thường đề cập đến những thứ từng tồn tại hoặc các mẫu được lấy từ một thứ còn sống. Đối với micro-CT, in vivo thường đề cập đến các hệ thống quét chuột và chuột và trong một số trường hợp là thỏ, trong khi các hệ thống ex vivo thường xử lý phần còn lại của các ứng dụng.
Với các dụng cụ micro-CT in vivo, vì động vật vẫn còn sống, các nghiên cứu theo chiều dọc có thể được thực hiện để đo lường tác động của thuốc, chế độ ăn uống, hormone và các phương pháp điều trị khác trên khối u; tăng trưởng và chất lượng xương; khối lượng cơ thể; và các ứng dụng khác trong cùng một chủ đề. Điều này có thể làm giảm số lượng động vật cần thiết cho một nghiên cứu.
Các thiết bị vi phẫu thuật Ex vivo thường xử lý các ứng dụng còn lại, bao gồm các nghiên cứu điểm cuối về các vùng cụ thể của động vật bị cắt bỏ (phổi, xương, khối u, cấy ghép, ghép, v.v.), nghiên cứu vật liệu sinh học, cấy ghép ở động vật lớn, vật liệu nghiên cứu, nghiên cứu nén, và nhiều hơn nữa. Các thiết bị ex-vivo micro-CT cho phép độ phân giải không gian cao hơn, thời gian quét lâu hơn (do liều đối với mẫu đáng lo ngại), tín hiệu tốt hơn cho tỷ lệ nhiễu và do đó hình ảnh tốt hơn. Các hệ thống ex vivo thường được sử dụng cho hầu hết các ứng dụng bên ngoài động vật sống.
Kỹ thuật nano hoặc quét nano-CT là gì?
Nanotomography (nano-CT) tương tự như quét micro-CT và CT y tế nhưng ở độ phân giải tính bằng nanomet thay vì micron hoặc mm. Nano-CT của Sigray sử dụng nguồn tia X lấy nét nano để chụp ảnh 2D trong quá trình xoay 180 hoặc 360 độ của mẫu. Phần mềm nâng cao sau đó được sử dụng để biến những hình ảnh đó thành các mặt cắt ngang 2D hoặc các lát cắt thông qua mẫu. Những mặt cắt này cung cấp cho nhà nghiên cứu cơ hội nhìn vào bên trong mẫu mà không phải cắt nó ra. Tiêu điểm của nguồn tia X càng nhỏ, độ phân giải có thể đạt được trên quét mẫu càng cao. Nano-CT rất quan trọng để quan sát các chi tiết một cách tốt nhất mà không bị phá hủy mẫu.
Hình 1. Thiết bị NanoCT có độ phân giải cao nhất hiện nay (40nm) của hãng Sigray
Synchrotron Quang học X-quang Sigray
Synchrotron Quang học X-quang Sigray tùy chỉnh cho các yêu cầu chùm tia của bạn. Thấu kính gương x-quang loại hình elip và paraboloid.
Các tính năng chính:
- Thông lượng lớn hơn 8 lần so với gương KB
- Lấy nét sắc nét của tia X từ 20 keV xuống còn 10 eV
- Rất thích hợp cho các tia X năng lượng thấp
- Quang học nhẹ và trong dòng
Các ứng dụng:
- Phát triển hoặc nâng cấp chùm tia mới (thay thế KB)
- ARPES, nano, microprobes
Giải pháp chụp cắt lớp tia X của ZEISS
- ZEISS Đặc trưng các tính chất và hành vi của tài liệu của bạn không phá hủy.
- Tiết lộ chi tiết về cấu trúc vi mô trong ba chiều (3D).
- Phát triển và xác nhận các mô hình hoặc trực quan hóa các chi tiết cấu trúc.
- Đạt được độ tương phản cao và hình ảnh độ phân giải subicron ngay cả đối với các mẫu tương đối lớn.