分享一刻 | 高分辨體素掃描成像分析系統
時間：2021-5-19 來源：瑞科儀器微信公眾號 查看次數：183
高分辨體素掃描成像分析系統
“高分辨體素掃描成像分析系統”是采用計算機斷層掃描成像技術，依據X射線投影數據，然后重建物體內部結構圖像的無損檢測技術?？梢杂糜趯悠穬炔拷M構進行跨尺度非破壞性掃描，突破了傳統實驗手段只能進行表面觀察的局限性，成為了與光學顯微鏡、電子顯微鏡、掃描電鏡等并列的一種新型通用顯微成像設備。
同時該類設備突破了傳統無損成像技術因分辨率不夠和微小結構難以觀測而產生的局限性，具有高分辨、無損、透視、三維成像的功能，不會像傳統實驗只能做表面的二維掃描并會引入人為缺陷，能夠對形成的三維立體圖像沿任意旋轉觀察，并可以做任意位置和方向的虛擬斷層切片展示，并進行相應統計分析。
系統測試效率高、對操作人員無傷害、方便快捷，還可結合3D打印技術、力學加載系統，溫度場、電場、驅替場等，有強大的拓展性和準動態觀察功能。
拓展功能
數值模擬功能
原位力學加載功能
系統主要指標
1.整體指標
高分辨體素掃描成像分析系統
圖
高分辨體素掃描成像分析系統 nanoVoxel4900外觀示意
圖
內部結構示意圖
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；
具有大空間內部原位加載拓展能力和預留接口（原位多場耦合加載根據客戶需求可訂制）
......
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
靶電流連續調節
配贈6根燈絲
管頭冷卻，保證焦點超高穩定性，具備校準功能（包括真空檢測、射線管訓管、燈絲校準）及調整靶電流的功能
3.探測器部分
//（1）光耦探測器
由高分辨相機、光學鏡頭、閃爍片、轉塔等一系列組成，實現高分辨成像及原位加載下的高分辨成像
像素：≥1500萬像素
動態范圍16bit
光學鏡頭包括：4X，10X，20X物鏡
//（2）平板探測器（進口）
像素矩陣3000pixel×2496pixel
成像面積300mm×250mm
動態范圍：16bit
具有匹配探測器的高頻抖動機械軸及相應算法功能，可有效去除CT投影數據采集中探測器像素單元響應不一致等產生的偽影
4.高精度樣品臺與工作臺
基于大理石材質平臺基座的全電腦控制高精度8軸機械系統，各電動平移臺工作距離連續可調。
5.射線防護部分
射線屏蔽箱體，內置安全鎖，X射線開啟顯示，輻射劑量當量<1.0μSv/h（在距離箱體外20mm的任何位置），滿足并優于國家相關防護標準要求及環評要求
可視透明防輻射窗口，方便在設備運行過程中從窗口觀察樣品情況。
6.GPU數據高速處理工作站
7.操作臺
8.微型臺鉆取芯機
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軟件清單及功能參數介紹
1.系統控制及圖像采集軟件
△Voxel studio scan軟件界面
實時動態成像、二維DR投影拍照、旋轉錐束掃描（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）。
能夠完成自動訓機，探測器偏置、增益、非線性、像元不一致性校準。
可根據所要掃描的樣品的類型，設置射線源、探測器的運行參數，控制各電機運動到能夠獲取最佳圖像的位置，自動獲取幾何掃描參數及實時分辨率，并對樣品進行多種模式的掃描，數據可用于圖像的重建。
實現大視野平板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，實現細長物體、大物體、板狀物、感興趣區域等成像功能。
自動識別和校正壞像元等，可提供優于探測器原廠的校正功能。
可根據用戶需求定制掃描工藝與流程。
2.圖像三維重構軟件
圖
Voxel studio recon軟件界面
該模塊可對掃描軟件獲得的數據進行圖像三維重構，獲得三維體數據
開放的軟件平臺，適用于用戶的二次軟件開發
系統自校準功能
幾何掃描參數自動獲取
多種解析重建算法及數據濾波器
特色的自適應迭代重建算法，實現低劑量掃描數據的高質量圖像重建
多種高質量重建算法(解析、迭代、反投影等)
幾何參數調節與姿態設置
投影數據預處理(修復、環狀偽影校正)
圖像后處理(去噪、增強和分割)
擁有投影數據預處理及圖像后處理功能
處理得到的數據可以用于可視化軟件的2D、3D展示及對應數據的分析
3.三維可視化分析軟件
圖
AVIZO軟件
導入與處理
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
從孔隙網絡模型中可以獲取孔隙、喉道的幾何特征和拓撲結構。
應用成像案例
01
巖土地質領域
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象造成混凝土開裂的成因機制。
顆粒、裂隙、孔隙形態學研究：通過分水嶺算法閾值分割提取并計算樣品內部顆粒、孔隙、裂縫的大小、體積、等效直徑、形態分布、壁厚、迂曲度等各類參數。
孔隙及裂縫形態提取
? 邊坡原位力學試驗
? 土壤中根系提取研究
? 原位水驅油試驗
02
先進制造領域
汽車領域研究
鋰電池研究
03
材料科學領域
材料科學研究
04
生命科學領域
竹子
番茄種子
系統升級可選類型
小型原位加載設備+5KNCT
【1】CT原位15MPa三軸力學加載單元（30MPa以上需定制）
CT三軸原位加載系統是一種高精度力/位移控制的定制加載系統，軸向壓力可達20kN，圍壓可達15MPa（30MPa以上需定制），CT壓力室系統采用高強度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助實現各種定制的巖土CT實驗，也可以通過鍵盤預設試驗。
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協同原位單軸力學及溫度場加載系統
（20kN-2000kN需特殊定制）
本系統是專門為顯微級CT及工業級CT定制設計的緊湊型原位多場耦合測試系統，是當今理化檢驗實驗室、創新工作者，尤其是材料研發及應用創新工作者的首選機型，可進行靜態測試試驗。機架采用模塊化設計，易于功能擴展升級、維護，安裝運輸方便，無地基及舉架要求。
可拆裝靈活使用
碳纖維復合材料
壁厚：5mm，雙側總射線吸收率14%左右
壓力值5000N
拉力值2000N
溫度控制：-25℃至160℃
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