Mikro-Nano-CT-Maschine(Micro-Nano-Computertomographie) ist ein fortschrittliches Bildgerät, das eine Mikro-Nano-Fokus-Röntgenquelle mit einem hochpräzisen Erkennungssystem kombiniert, dessen Kernbruch darin besteht, die Auflösung der herkömmlichen CT auf die Größe von Mikron bis Nano zu erhöhen und zu einem Schlüsselwerkzeug für die Mikrostrukturanalyse in den Bereichen Materialwissenschaften, Biomedizin und Geoarchäologie zu werden. Es durchdringt die Probe durch die Emission von Röntgenstrahlen mit einem Mikro-Nano-Fokus (in der Regel kleiner als 1 Mikrometer im Durchmesser), verwendet einen Detektor, um Transmissionssignale aus verschiedenen Winkeln zu empfangen, um dreidimensionale Bilder zu erzeugen in Kombination mit einem Computer-Tomografie-Rekonstruktion-Algorithmus.
Mikro-Nano-CT-MaschineBetriebsprozess:
1. Vorbereitung vor der Operation
Umweltprüfung:
Stellen Sie sicher, dass die Betriebsumgebung der Geräte den Anforderungen entspricht: Temperatur (in der Regel 20-25 ° C), Feuchtigkeit (40-60%), keine Vibrationen und keine starken elektromagnetischen Störungen.
Stellen Sie sicher, dass die Geräte (insbesondere Röntgenquellen und Detektoren) in einem stabilen Zustand sind (Vorwärmung).
Probenvorbereitung:
Größe und Gewicht: Stellen Sie sicher, dass die Größe und das Gewicht der Probe im Tragbereich des Gerätes liegen.
Befestigung: Verwenden Sie geeignete Befestigungsmittel (z. B. Doppelkleber, Schaumstoff, spezielle Probenklemme), um die Probe fest und stabil auf dem Probentesch zu befestigen. Die Probe muss während des Scans absolut still bleiben und jede kleine Bewegung kann zu einer Verschleierung des Bildes führen.
Reinigung: Stellen Sie sicher, dass die Oberfläche der Probe sauber ist, ohne Staub, Ölverschmutzung usw.
Sicherheit: Stellen Sie sicher, dass die Probe nicht radioaktiv, stark korrosiv, flüchtig (oder versiegelt) ist und keine Beschädigung der Ausrüstung oder Gefahr für den Bediener darstellt.
Persönlicher Schutz:
Tragen Sie notwendige persönliche Schutzausrüstung (z. B. Blei-Vorhänge, Bleibrillen, je nach den Strahlungsniveauanforderungen des Geräts).
Stellen Sie sicher, dass die Tür des Scanraums geschlossen ist und die Sicherheitsverriegelung aktiv ist.
Probenbelastung und Positionierung
Öffnen Sie den Scanraum: Befolgen Sie die Vorgehensweise, um die Schutztür oder die Abdeckung des Gerätes zu öffnen.
Mounting Probe Tisch: Mounting Probe Tisch mit Proben sorgfältig auf dem Drehtisch (Drehtisch) und stellen Sie sicher, dass die Installation an Ort und Stelle und verschlossen.
Schließen Sie den Scanraum: Schließen Sie vorsichtig und verschließen Sie die Schutztür/Deckel.
Softwarestart und Systeminitialisierung
Startsteuerungssoftware: Starten Sie den Computer und starten Sie die CT-Steuerungs- und Rekonstruktionssoftware für Ihr Gerät (z. B. Zeiss Scout-and-Scan, Bruker CTVox, Nikon CT Pro usw.).
Systemverbindung: Überprüfen Sie nach dem Start der Software, ob eine erfolgreiche Verbindung zu Röntgenquellen, Detektoren, Drehtischen usw. erfolgreich ist.
Vorwärmung/Stabilisierung des Systems (falls erforderlich): Einige Geräte benötigen möglicherweise eine kurze Vorwärmung oder Stabilisierungszeit.
Scanparametereinstellung und Vorschau
Röntgenquelle einstellen:
Spannung (kV): Wahl nach Material und Dicke der Probe. Eine hohe Dichte/dicke Probe erfordert eine höhere Spannung.
Strom (μA): beeinflusst die Röntgenintensität und das Bildsignal-Rauschverhältnis. Die Leistung wird gemeinsam mit der Spannung bestimmt.
Fokusgröße: Wählen Sie den Mikro- oder Nanofokus aus, um die Auflösung zu beeinflussen.
Detektoreinstellungen:
Integrationszeit/Belichtungszeit: Beeinflusst die Bildhelligkeit und das Signal-Rausch-Verhältnis. Je länger die Zeit ist, desto besser ist das Signal-Rausch-Verhältnis, aber desto länger ist auch die Scanzeit.
Auflösungsmodus: Wählen Sie den Pixelbinningsmodus des Detektors aus (z. B. 1x1, 2x2), der die Bildauflösung und das Sichtfeld (FOV) direkt beeinflusst.
Scan geometrische Einstellungen:
Vergrößerungs-Multiplikator: Steuert durch Anpassung der Entfernung der Probe zur Röntgenquelle (SOD) und der Probe zum Detektor (SDD). Vergrößerung = SDD/SOD. Eine höhere Vergrößerung führt zu einer höheren Auflösung, aber zu einem kleineren Sichtfeld.
Scanwinkelbereich: Normalerweise 180° oder 360°. 360° ermöglicht vollständigere Daten und reduziert Fälschungen.
Projektionen: Anzahl der aufgenommenen 2D-Bilder. Je größer die Anzahl, desto höher die Rekonstruktionsqualität, aber desto länger die Scandauer (in der Regel 500-3000 Bilder).
Vorschau (Live View):
Starten Sie den Echtzeit-Bildgebungsmodus für niedrige Dosen.
Beobachten Sie die Position und Helligkeit der Probe auf dem Detektor.
Anpassung der Probenposition: Über die softwaregesteuerte XYZ-Plattform wird der Interessenbereich (ROI) der Probe genau in das Drehzentrum (Achse) bewegt.
Anpassung der Fokusposition: Stellen Sie sicher, dass sich die Probe in der Mitte des Röntgenstrahls befindet und sich in der optimalen Fokusebene befindet.
Kontrastoptimierung: Feineinstellung von kV, μA und Belichtungszeit, um eine rationale Graustufenverteilung des Bildes zu ermöglichen (Überbelichtung oder Unterbelichtung zu vermeiden).
5. Offizieller Scan
Bestätigung der Parameter: Überprüfen Sie erneut, ob alle Scanparameter korrekt sind.
Starten Sie den Scan: Klicken Sie auf "Scan starten" oder ähnliche Schaltflächen.
Überwachungsprozess: Beobachten Sie während des Scans die Software-Schnittstelle, um den Scanfortschritt, die Röntgenquelle und den Detektorzustand zu überwachen. Es ist verboten, die Tür des Scanraums zu öffnen.
Scan beendet: Nach dem Scan wird die Software in der Regel aufgefordert. Die Röntgenquelle wird automatisch ausgeschaltet.
6. Bildrekonstruktion
Auswahl des Rekonstruktionsalgorithmus: Normalerweise wird der Filter-Counterprojektionsalgorithmus (FBP) verwendet. Für niedrige Dosen oder spärliche Daten können Sie einen iterativen Rekonstruktionsalgorithmus wählen.
Einstellen der Wiederherstellungsparameter:
Rekonstruktion der Körpergröße: Bestimmt die Auflösung der dreidimensionalen Körperdaten (Körpergröße).
Filter: Wählen Sie den geeigneten Konvolutionskern aus (z. B. Hanning, Hanning-Filter), um die Bildqualität zu optimieren und Falschfarben zu reduzieren.
Zentralpositionskorrektur (optional): Wenn die Achse nicht q ausgerichtet ist, kann eine Feinabstimmung erfolgen.
Start des Wiederaufbaus: Starten Sie den Wiederaufbauvorgang. Die Rekonstruktionszeit hängt von der Datenmenge und der Computerleistung ab und kann von Minuten bis Stunden reichen.
Sehen Sie sich die Ergebnisse an: Laden Sie nach der Rekonstruktion dreidimensionale Daten, sehen Sie in der Software Querschnitt-, Krone- und Pfeilbild und überprüfen Sie die Bildqualität (Klarheit, Falschbild, Lärm).
Nachbearbeitung und Analyse
Bildverarbeitung:
Geräuschreduzierung: Anwendung von Gauss-Filtern, mittleren Filtern usw., um Geräusche zu entfernen.
Verbesserung: Die Breite des Fensters wird angepasst, um den Kontrast zu optimieren.
Trennung: Trennen Sie verschiedene Phasen (z. B. Poren, Substrate, Zwischenstoffe) mit Methoden wie Schwellen, Regionalwachstum usw.
3D-Visualisierung: 3D-Rendering von aufgeteilten Daten, um intuitive Stereobilder zu erzeugen.
Quantitative Analyse:
Messung von Volumen, Oberfläche, Porosität, Durchmesserverteilung, Wanddicke, Risslänge usw.
Teilchenanalyse (Größe, Form).
Datenexport: Exportieren Sie rekonstruierte Körperdaten, Analyseergebnisse, Bilder oder Videos in das gewünschte Format (DICOM, TIFF, STL, CSV usw.).
8. Beendigung der Operation
Entfernen Sie die Probe: Wenn die Tür des Scanraums geöffnet ist, entfernen Sie die Probe und den Probenstand vorsichtig.
Reinigung: Reinigen Sie das Probentesch und halten Sie das Gerät sauber.
Schalten Sie Software und Geräte aus: Schalten Sie die Steuersoftware und die Stromversorgung der Geräte gemäß der Regelung aus, falls erforderlich.
Aufzeichnung: Detaillierte Aufzeichnung der Parameter dieses Experiments, Probeninformationen, Bediener und Ergebnisse, um ein Experimentsprotokoll zu bilden.