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對于大多數(shù)人來說，計算機斷層掃描（CT）是診斷X射線測試的常用醫(yī)學術語。但是，CT掃描的使用已經(jīng)遠遠超出了醫(yī)學領域，通過CT的X射線掃描，還可以可視化固體材料結構的內(nèi)部特征，包括其形狀、大小和紋理。

通常拍攝一張X射線照片可以觀察物體，最終得到的圖像是材料密度的平均值，也就是所謂的將3D物體展平為2D。但是，CT掃描則涉及在對象周圍旋轉拍攝形成一系列X射線照片，然后可以將其用于生成3D圖像。 

1、Micro-CT微米CT系統(tǒng)

傳統(tǒng)的CT通常會掃描較大的區(qū)域，因此由于X射線檢測器上像素數(shù)量的限制，分辨率限制在1毫米左右。但是，通過掃描較小的區(qū)域，Micro-CT掃描儀可以提供更高的分辨率-約高1000倍（1微米）。

鑒于Micro-CT的重要且多樣化的應用，研究人員大力推動開發(fā)改進的設備以對樣品成像。Proto最近與滑鐵盧大學的附屬公司KA Imaging合作開發(fā)了inCiTe微型CT掃描儀，該掃描儀可以連續(xù)拍攝圖像，而X射線會照射到旋轉的樣品上。 

該系統(tǒng)是第一臺具有KA Imaging獨特的高空間分辨率非晶硒（a-Se）檢測器的商用CT掃描儀。緊湊的臺式設計使其無需大量空間即可進行微型CT掃描。此外，a-Se檢測器的像素尺寸為8微米，比典型的基于Si的平板小得多。該檢測器允許將X射線光子直接轉換為電荷。這種直接轉換與高檢測量子效率（DQE）相結合，可在低通量和高能量下實現(xiàn)高效成像，從而使inCiTe成為一臺用途非常廣泛的機器。

由于檢測器的像素尺寸較小，因此該系統(tǒng)具有相襯成像的附加優(yōu)勢，可用于研究常規(guī)X射線成像無法觀察到的材料，柔軟的生物組織和聚合物通常吸收較差，但是當X射線穿過這些材料時，它也會被折射。 

當X射線波與物質相互作用并減慢速度時，就會發(fā)生折射。由于波的頻率始終保持不變，因此波長必須減小，因此相對于原始波進入介質之前的波，會發(fā)生相移（波峰位置的偏移）。離開物體后，折射的X射線可能開始相互干擾，并且當給出足夠長的傳播距離時，可以在X射線檢測器上觀察到干擾效應。

當折射率突然變化時（例如在材料的邊緣處），相襯成像的效果最為明顯。相移效應通常比吸收效應強100到1000倍，從而提高了通常X射線吸收弱的樣品的可見性。但是，干擾效應發(fā)生在非常小的距離上，因此需要高分辨率的檢測器才能觀察到這種邊緣增強。

使用inCiTe系統(tǒng)，可以高對比度可視化組織，例如在下面顯示的小鼠樣品膝蓋情況（圖1），從而可以詳細檢查軟骨。下圖（圖2）所示的復合材料中的芳綸纖維Kevlar，借助相襯成像，可以在材料中看到尺寸為10-20μm的單根纖維。

圖1小鼠膝蓋軟骨的高對比度圖像

圖2 芳綸纖維

2、Nano-CT納米CT系統(tǒng)

設備的主要技術指標包括：

高低分辨率：高分辨，優(yōu)于50nm真實空間分辨率；低分辨，150-200nm，要求與高分辨測量匹配。

X射線源：旋轉陽極X射線源，X 射線管電壓40KV，功率1.2KW，Cu靶，光子能量8keV, 微處理控制。

高效率X射線探測器，CCD相機通過光學系統(tǒng)耦合到閃爍體板：像素數(shù)量，1024 X 1024；灰度級數(shù)，16 Bit；動態(tài)范圍，16位。

集成式移動控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：帶有自動圖像對中/預對中顯微鏡樣品對中功能。

主要用途： Nano-CT是一種新型的微缺陷表征手段，與傳統(tǒng)電子顯微鏡相比，其優(yōu)勢在于可無損地重現(xiàn)微缺陷的三維形貌，對評價缺陷結構及其形成演變機理具有重要的指導價值。本平臺的Nano-XCT儀具有兩種精度模式，可測量50nm（視場16微米）、150nm（視場64微米）的微孔及缺陷結構，可適用于各種固體材料的表征與檢測，已廣泛應用于石油開采、冶金、化工新材料等領域。

檢測實例：

Nano-CT表征材料結構與缺陷