マイクロナノCTマシン(マイクロナノコンピュータ断層スキャナー)はマイクロナノスケール焦点X線源と高精度探査システムを融合した先進的なイメージング装置であり、その核心突破は伝統的なCTの解像度をマイクロメートルからナノスケールに引き上げ、材料科学、生物医学、地質考古学などの分野のミクロ構造解析の重要なツールとなる。マイクロナノスケール焦点(直径は通常1ミクロン未満)を放射するX線ビームにより試料を貫通し、検出器を用いて異なる角度の透過信号を受信し、コンピュータ断層再建アルゴリズムと結合して3次元画像を生成する。
マイクロナノCTマシン主な機能は次のとおりです。
1、非破壊三次元内部構造イメージング
コア機能:サンプルを切断したり破壊したりすることなく、内部の完全な3次元構造情報を取得できます。これは、化石、文化財、電子部品、生物組織などの貴重で珍しい、または破壊できないサンプルにとって重要です。
利点:従来のスライス法による情報損失と人的損傷を回避した。
2、高解像度3 D再構築
機能:数百から数千枚の異なる角度の二次元X線投影画像を収集することにより、コンピュータ断層スキャン(CT)再構築アルゴリズム(例えばフィルタ逆投影)を利用して、サンプル内部構造の三次元体データセット(Voxel Data)を生成する。
精度:分解能は従来の医療用CTよりはるかに高く、ミクロン級の細孔、ひび割れ、粒子、繊維、血管などの微細構造をはっきり見分けることができる。
3、内部欠陥と損傷検出
機能:材料や部品内部の欠陥を正確に検出し、位置決めする:
孔と介在物:金属、セラミックス、複合材料中。
クラックと層状:溶接部品、複合材料、コーティング中。
破断と疲労損傷:材料力学性能研究において、その場延伸/圧縮実験を行い、リアルタイムで亀裂の発生と拡張過程を観察することができる。
4、幾何寸法と形態分析
機能:再構築された3 Dモデルの正確なジオメトリ測定と形態解析:
複雑な内部構造の寸法、肉厚、体積、表面積を測定します。
粒子の粒径分布、形状因子(球形度、長径比)を分析する。
多孔質材料の空隙率、孔径分布、連通性、曲折度などを測定する。
5、成分と密度分析(定性/半定量)
機能:材料によってX線の吸収率が異なり、CT画像で異なる階調値として表現される。
試料中の異なる密度の相または材料(例えば、金属と非金属、異なる合金相)を区別することができる。
階調値分析により、半定量的な密度コントラストを行い、材料の均一性を評価することができる。
6、動態とその場過程の観測
機能(高d設備):専用サンプル台を備え、CTスキャン中にサンプルに外部荷重(力、熱、電気、流体など)を加え、その場(in-situ)或いは四次元(4 D、3 D+時間)観測を実現することができる。
応用:リアルタイムで材料の受力下での変形、亀裂拡張、電池充放電過程中の構造変化、多孔質媒体中の流体の浸透流過程などを観察する。
7、可視化と仮想スライス
機能:
3 D可視化:再構築されたボリュームデータを3 Dレンダリングし、サンプル内部の複雑な構造を視覚的に表示します。
仮想スライス:仮想ナイフを使用して切断し、内部の詳細を観察するように、任意の方向(横断面、冠状面、矢状面、または任意の斜面)で仮想スライスを生成できます。
8、データの導出と更なる分析
機能:再構築された3 DデータをDICOM、TIFFシーケンス、STLなどの一般的なフォーマットにエクスポートし、以下の用途に使用する:
有限要素解析(FEA)ソフトウェアと結合し、真の構造に基づく力学シミュレーションを行う。
3 D印刷と結合して、内部構造のコピーを製造する。
専門ソフトウェアにおいてより深い定量分析を行う。