分享一刻 | 高分辨體素掃描成像分析系統(tǒng)
時間：2021/5/19 來源：瑞科儀器微信公眾號 查看次數(shù)：4871
高分辨體素掃描成像分析系統(tǒng)
“高分辨體素掃描成像分析系統(tǒng)”是采用計算機(jī)斷層掃描成像技術(shù)，依據(jù)X射線投影數(shù)據(jù)，然后重建物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像的無損檢測技術(shù)。可以用于對樣品內(nèi)部組構(gòu)進(jìn)行跨尺度非破壞性掃描，突破了傳統(tǒng)實驗手段只能進(jìn)行表面觀察的局限性，成為了與光學(xué)顯微鏡、電子顯微鏡、掃描電鏡等并列的一種新型通用顯微成像設(shè)備。
同時該類設(shè)備突破了傳統(tǒng)無損成像技術(shù)因分辨率不夠和微小結(jié)構(gòu)難以觀測而產(chǎn)生的局限性，具有高分辨、無損、透視、三維成像的功能，不會像傳統(tǒng)實驗只能做表面的二維掃描并會引入人為缺陷，能夠?qū)π纬傻娜S立體圖像沿任意旋轉(zhuǎn)觀察，并可以做任意位置和方向的虛擬斷層切片展示，并進(jìn)行相應(yīng)統(tǒng)計分析。
系統(tǒng)測試效率高、對操作人員無傷害、方便快捷，還可結(jié)合3D打印技術(shù)、力學(xué)加載系統(tǒng)，溫度場、電場、驅(qū)替場等，有強(qiáng)大的拓展性和準(zhǔn)動態(tài)觀察功能。
拓展功能
數(shù)值模擬功能
原位力學(xué)加載功能
系統(tǒng)主要指標(biāo)
1.整體指標(biāo)
高分辨體素掃描成像分析系統(tǒng)
圖
高分辨體素掃描成像分析系統(tǒng) nanoVoxel4900外觀示意
圖
內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖
無損/透視/高分辨/三維/雙光路跨尺度成像及分析研究；
亞像素超分辨成像功能；
探測器抖動防偽影功能；
最高空間分辨率：0.5μm；
多種掃描成像模式：如實時DR投影，圓軌跡錐束CT，超視野局部高分辨錐束CT，螺旋錐束CT，偏置錐束CT，有限角錐束CT；
具有大空間內(nèi)部原位加載拓展能力和預(yù)留接口（原位多場耦合加載根據(jù)客戶需求可訂制）
......
2.微焦點X射線源
開管式透射靶微焦點X射線源
工作電壓：20kV—240kV
管功率：80W
輻射角度：160°
靶材：金剛石/鎢
靶電流連續(xù)調(diào)節(jié)
配贈6根燈絲
管頭冷卻，保證焦點超高穩(wěn)定性，具備校準(zhǔn)功能（包括真空檢測、射線管訓(xùn)管、燈絲校準(zhǔn)）及調(diào)整靶電流的功能
3.探測器部分
//（1）光耦探測器
由高分辨相機(jī)、光學(xué)鏡頭、閃爍片、轉(zhuǎn)塔等一系列組成，實現(xiàn)高分辨成像及原位加載下的高分辨成像
像素：≥1500萬像素
動態(tài)范圍16bit
光學(xué)鏡頭包括：4X，10X，20X物鏡
//（2）平板探測器（進(jìn)口）
像素矩陣3000pixel×2496pixel
成像面積300mm×250mm
動態(tài)范圍：16bit
具有匹配探測器的高頻抖動機(jī)械軸及相應(yīng)算法功能，可有效去除CT投影數(shù)據(jù)采集中探測器像素單元響應(yīng)不一致等產(chǎn)生的偽影
4.高精度樣品臺與工作臺
基于大理石材質(zhì)平臺基座的全電腦控制高精度8軸機(jī)械系統(tǒng)，各電動平移臺工作距離連續(xù)可調(diào)。
5.射線防護(hù)部分
射線屏蔽箱體，內(nèi)置安全鎖，X射線開啟顯示，輻射劑量當(dāng)量<1.0μSv/h（在距離箱體外20mm的任何位置），滿足并優(yōu)于國家相關(guān)防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)要求及環(huán)評要求
可視透明防輻射窗口，方便在設(shè)備運行過程中從窗口觀察樣品情況。
6.GPU數(shù)據(jù)高速處理工作站
7.操作臺
8.微型臺鉆取芯機(jī)
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軟件清單及功能參數(shù)介紹
1.系統(tǒng)控制及圖像采集軟件
△Voxel studio scan軟件界面
實時動態(tài)成像、二維DR投影拍照、旋轉(zhuǎn)錐束掃描（CT斷層掃描）、螺旋錐束掃描（CT斷層掃描）、超視野錐束掃描（CT斷層掃描）、有限角錐束掃描（CT斷層掃描）、偏置錐束掃描（CT斷層掃描）。
能夠完成自動訓(xùn)機(jī)，探測器偏置、增益、非線性、像元不一致性校準(zhǔn)。
可根據(jù)所要掃描的樣品的類型，設(shè)置射線源、探測器的運行參數(shù)，控制各電機(jī)運動到能夠獲取最佳圖像的位置，自動獲取幾何掃描參數(shù)及實時分辨率，并對樣品進(jìn)行多種模式的掃描，數(shù)據(jù)可用于圖像的重建。
實現(xiàn)大視野平板CT及高分辨物鏡耦合探測器的切換及掃描成像。
支持螺旋軌跡、有限角、局部聚焦、偏置等多種模式掃描，實現(xiàn)細(xì)長物體、大物體、板狀物、感興趣區(qū)域等成像功能。
自動識別和校正壞像元等，可提供優(yōu)于探測器原廠的校正功能。
可根據(jù)用戶需求定制掃描工藝與流程。
2.圖像三維重構(gòu)軟件
圖
Voxel studio recon軟件界面
該模塊可對掃描軟件獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像三維重構(gòu)，獲得三維體數(shù)據(jù)
開放的軟件平臺，適用于用戶的二次軟件開發(fā)
系統(tǒng)自校準(zhǔn)功能
幾何掃描參數(shù)自動獲取
多種解析重建算法及數(shù)據(jù)濾波器
特色的自適應(yīng)迭代重建算法，實現(xiàn)低劑量掃描數(shù)據(jù)的高質(zhì)量圖像重建
多種高質(zhì)量重建算法(解析、迭代、反投影等)
幾何參數(shù)調(diào)節(jié)與姿態(tài)設(shè)置
投影數(shù)據(jù)預(yù)處理(修復(fù)、環(huán)狀偽影校正)
圖像后處理(去噪、增強(qiáng)和分割)
擁有投影數(shù)據(jù)預(yù)處理及圖像后處理功能
處理得到的數(shù)據(jù)可以用于可視化軟件的2D、3D展示及對應(yīng)數(shù)據(jù)的分析
3.三維可視化分析軟件
圖
AVIZO軟件
導(dǎo)入與處理
可視化與探索
切分
分析與測量
自動個體特征測量
生成視頻
4.孔隙分析軟件
圖
SYPI-core軟件界面
從孔隙網(wǎng)絡(luò)模型中可以獲取孔隙、喉道的幾何特征和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
應(yīng)用成像案例
01
巖土地質(zhì)領(lǐng)域
鋼筋混凝土原位電腐蝕研究：通過電腐蝕研究鋼筋混凝土銹蝕現(xiàn)象造成混凝土開裂的成因機(jī)制。
顆粒、裂隙、孔隙形態(tài)學(xué)研究：通過分水嶺算法閾值分割提取并計算樣品內(nèi)部顆粒、孔隙、裂縫的大小、體積、等效直徑、形態(tài)分布、壁厚、迂曲度等各類參數(shù)。
孔隙及裂縫形態(tài)提取
? 邊坡原位力學(xué)試驗
? 土壤中根系提取研究
? 原位水驅(qū)油試驗
02
先進(jìn)制造領(lǐng)域
汽車領(lǐng)域研究
鋰電池研究
03
材料科學(xué)領(lǐng)域
材料科學(xué)研究
04
生命科學(xué)領(lǐng)域
竹子
番茄種子
系統(tǒng)升級可選類型
小型原位加載設(shè)備+5KNCT
【1】CT原位15MPa三軸力學(xué)加載單元（30MPa以上需定制）
CT三軸原位加載系統(tǒng)是一種高精度力/位移控制的定制加載系統(tǒng)，軸向壓力可達(dá)20kN，圍壓可達(dá)15MPa（30MPa以上需定制），CT壓力室系統(tǒng)采用高強(qiáng)度PEK材料，有利于CT試驗中射線穿透。CT-LDF可以通過USB連接電腦，使用巖土綜合測試軟件協(xié)助實現(xiàn)各種定制的巖土CT實驗，也可以通過鍵盤預(yù)設(shè)試驗。
可拆裝靈活使用；
試樣尺寸：直徑8mm和20mm；
最大軸向力20kN，最大圍壓：15Mpa；
【2】5kN-CT協(xié)同原位單軸力學(xué)及溫度場加載系統(tǒng)
（20kN-2000kN需特殊定制）
本系統(tǒng)是專門為顯微級CT及工業(yè)級CT定制設(shè)計的緊湊型原位多場耦合測試系統(tǒng)，是當(dāng)今理化檢驗實驗室、創(chuàng)新工作者，尤其是材料研發(fā)及應(yīng)用創(chuàng)新工作者的首選機(jī)型，可進(jìn)行靜態(tài)測試試驗。機(jī)架采用模塊化設(shè)計，易于功能擴(kuò)展升級、維護(hù)，安裝運輸方便，無地基及舉架要求。
可拆裝靈活使用
碳纖維復(fù)合材料
壁厚：5mm，雙側(cè)總射線吸收率14%左右
壓力值5000N
拉力值2000N
溫度控制：-25℃至160℃
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