Im Alltag erscheint die CT, mit der wir vertraut sind, meist in Krankenhäusern, mit denen die Ärzte den Gesundheitszustand im Inneren des Körpers beurteilen. Aber weißt du was? Diese Technologie ist seit langem „aus Krankenhäusern“ und ist in die Forschung und industrielle Prüfung eingetreten, und die Auflösung hat sich auf Mikrometer oder sogar Submikrometer erhöht, um die inneren Geheimnisse verschiedener Materialien, Biowissenschaften und Artefakte aufzudecken. Das ist eine mikroskopische CT.

In diesem Artikel geben wir Ihnen ein umfassendes Verständnis darüber, wie sich die Mikro-CT von Röntgengeräten, Scan-Elektroskopen und Ultraschallen unterscheidet und in welchen Bereichen sie funktionieren kann.

PART.01 Entstehung und Entwicklung der MicroCT

1895 entdeckte der deutsche Physiker Wilhelm Conrad Röntgen bei der Untersuchung von Katodenstrahlung versehentlich eine neue Art von Strahlung, die in Körper und Objekte eindringen kann. Mit der Hand seiner Frau machte er seine ersten Röntgenbilder und eröffnete das „Zeitalter der Perspektive“ der Medizin und der Materialprüfung. Damit erhielt Renzin auch den ersten Nobelpreis für Physik.

Röntgenfoto von Mrs. Renzin am 22. Dezember 1895

Seit mehr als einem Jahrhundert hat sich die Röntgenbildgebung entwickelt, von der frühen Planprojektion bis zur späteren Computertomographie (CT), die eine dreidimensionale Rekonstruktion des Körpers und des Inneren von Objekten ermöglichte. Traditionelle CT wird meist in der medizinischen Diagnose verwendet, während in der wissenschaftlichen und industriellen Prüfung eine höhere Auflösung und eine feinere strukturelle Beobachtung erforderlich sind, so entstand die Mikro-CT.

Teil 02Prinzipien der MicroCT-Bildgebung

Die mikroskopische CT-Technologie nutzt Röntgenstrahlungen zur Bestrahlung der Probe, erfasst die Verteilung der emittierten Röntgenintensität durch einen Detektor und nutzt einen Computeralgorithmus, um die dreidimensionale interne Struktur der Probe zu rekonstruieren. Es ist einzigartig, dass es in der Lage ist, hochauflösende und dreidimensionale Bilder ohne Zerstörung zu liefern.

Die Mikro-CT-Technologie liefert detaillierte dreidimensionale interne Informationen zum Material ohne Schäden, einschließlich:

1Strukturinformationen:Durchmesser, Volumen, Fläche, Rundheit, Konnektivität, Raumverteilung. .....

2Dichteinformationen:Wie Hohlporen, Elementgewicht, Komponentenverteilung. .....

3Dreidimensionales Modell:wie Endelementenalyse, 3D-Druck. .....

PART.03 Anwendung der Mikro-CT

Die Mikroskop-CT-Technologie ist aufgrund ihrer nicht-zerstörerischen, ultrahohen Auflösung und dreidimensionalen Bildgebungsfähigkeit ein Werkzeug für wissenschaftliche Forschung und industrielle Anwendungen. Derzeit ist es weit verbreitet in der Orthopädie, Landwirtschaft, Archäologie, 3D-Druck, Pharma, Materialwissenschaften, Geologie, Lebensmittelwissenschaften, elektronischen Halbleitern, Lithium-Elektro, Automobilindustrie, Luftfahrt und Raumfahrt. Die folgenden Ergebnisse wurden mit Neoscan High Resolution Microscopic CT beobachtet.

TEIL.04 Unterschied zwischen mikroskopischer CT und Röntgenstrahlung

Viele Menschen verwechseln mikroskopische CT mit gängigen Röntgengeräten, obwohl beide Röntgenprinzipien verwenden, unterscheiden sich die Bildgebungsmethoden und die Anwendungsszenarien erheblich.

Unterschied zwischen Röntgen und Mikro-CT (Bildquelle Netzwerk)

Unterschiedliche Abbildungsmethoden:

• Röntgengeräte: Erhalten Sie ein 2D-Projektionsbild durch eine Belichtung, ähnlich einem schwarz-weißen Foto, in dem sich verschiedene Dichtebereiche innerhalb des Objekts überlagern.

• Mikro-CT: Die Probe dreht sich zwischen der Röntgenquelle und dem Detektor und das System sammelt Hunderte von Tausenden von Projektionsbildern, die nach einer Computertomographie rekonstruiert werden, um eine dreidimensionale Struktur der Probe zu erzeugen.

Die Informationsdimensionen sind unterschiedlich:

• Röntgengeräte: Sie können nur „überlagerte Schatten“ sehen und es ist schwierig, die vorderen und hinteren Schichten zu unterscheiden.

• Mikroskopische CT: Sie können Schicht für Schicht beobachtet werden, um ein klares dreidimensionales inneres Modell zu erhalten.

Die Auflösung und der Anwendungsbereich variieren:

• Röntgenausrüstung: Schnelle Bildgebungsgeschwindigkeit, große Reichweite, geeignet für die schnelle Erkennung großer Mängel bei der industriellen schädigungsfreien Prüfung, wie z. B. ob Schweißpunkte leer sind oder Teile rissen.

• Mikroskopische CT: höhere Auflösung, bis zu Mikrometer oder sogar Submikrometer, in der Lage, Mikroporen, Fasern und Gewebedetails im Inneren des Materials zu analysieren, ist besser geeignet für wissenschaftliche Forschung, Präzisionsfertigung und Strukturanalyse.

Teil 05 Unterschied zwischen Mikro-CT und Scan-Elektroskop

Sowohl die Mikro-CT als auch das Scan-Elektroskop sind wichtige Werkzeuge für die mikroskopische Forschung, aber beide konzentrieren sich in unterschiedliche Richtungen.

Scanelektroskope verwenden Elektronenstrahlen, um die Oberfläche der Probe zu scannen, mit einer sehr hohen Auflösung, die auf Nanometern erreichbar ist, um eine klare Oberflächenform und Korndetails darzustellen. Es kann jedoch nur die Oberfläche sehen und keine inneren Informationen offenbaren, und die Probe erfordert in der Regel eine leitfähige Behandlung oder eine Goldstrahlung.

Scan-Elektronenmikroskop Bildgebung Schema

Die Mikro-CT basiert auf der Röntgenpenetrationsbildgebung, um die dreidimensionale innere Struktur der Probe zu zeigen, insbesondere für die Untersuchung der Porennetzwerke, der Richtung der Risse und der mehrphasigen Verteilung von Materialien. Es hat zwar eine geringere Auflösung als ein Elektroskop, kann aber "Tiefen" sehen, die das Elektroskop nicht berühren kann.

Beide werden häufig in Kombination verwendet: Zunächst werden interne Mängel mit Mikro-CT aufgedeckt und dann werden Details mit dem Elektroskop analysiert.

Positionierung der IC-Probe mit Neoscan MicroCT

Die Probe wird nach der Ionenschleifbehandlung in ein Flynanoskop eingebracht, um Details zu beobachten

Teil 06 Unterschied zwischen MikroCT und Ultraschall

Die Ultraschallprüfung basiert auf der Reflexion der Schallwellen, die sich durch das Material ausbreiten, um die Position eines Defekts zu bestimmen und wird häufig für die beschädigungsfreie Erkennung großer Bauteile verwendet. Sein Vorteil ist die große Durchdringtiefe, kann Risse in dicken Wandmaterialien zu finden, aber die Auflösung ist niedriger, das Ergebnis ist mehr abhängig von der Signalinterpretation, es ist schwierig, die defekte Form intuitiv zu zeigen.

Protokoll der Ultraschalldetektion (Bild aus dem Web)

Die mikroskopische CT verwendet Röntgenstrahlen anstelle von Schallwellen mit einer höheren Auflösung, was zu einem klaren dreidimensionalen Bild führt. Es eignet sich besonders für die feine Strukturforschung kleiner und mittlerer Proben und ermöglicht eine intuitive Erkenntnis der Richtung von Rissen, der Porenverteilung und der Materialgrenzfläche.

Teil 07 Zusammenfassung

Daher kann die Mikro-CT in Kombination mit anderen Testmethoden verwendet werden, um einen komplementären Vorteil zu bilden. Durch diese multitechnologische Kombination haben Forscher und Ingenieure Zugang zu umfassenden Probeninformationen auf verschiedenen Skalen: Mikro-CT-beschädigungsfreie dreidimensionale Bildgebung von Innenstrukturen, ergänzende Elektroskope mit hochauflösenden Oberflächendetails, Röntgen- und Ultraschallprüfungen für schnelle Voruntersuchungen und ganzheitliche Bewertungen, die eine präzisere und effizientere Prüfung und Analyse ermöglichen.