Nedestruktivní 3D zobrazování s vysokým rozlišením

Nicméně existuje velmi málo nedestruktivních technik, které dokáží analyzovat a s vysokým rozlišením zobrazit povrch vzorku s jeho vnitřní strukturou, nebo jeho pórovitost a vnitřní 3D propojení. Navíc neexistují žádné zobrazovací metody, které by toto jednoduše zvládly pro vzorky v násobné délkové škále, tj. od mm po nano-měřítko.

Konvenční zobrazovací metody
SEM (Skenovací Elektronová Mikroskopie) a AFM (Atomic Force Microscopy) jsou příkladem povrchových vizualizačních nástrojů. TEM (Transmisní Elektronová Mikroskopie) na druhé straně vyžaduje ultra-tenký vzorek. Ve většině případů je nutné provést destruktivní přípravu průřezu vzorku pomocí fyzikálního nebo chemického procesu. Tento přístup může být únavný a může vnést do vzorku artefakty. Optická a konfokální mikroskopie je omezena difrakčním limitem s prostorovým rozlišením v nejlepším případě kolem 150 nm. Zatímco elektronová mikroskopie dosahuje prostorového rozlišení v nm až Å měřítku, je často příprava vzorku velmi komplikovaná a to včetně potřeby vakuové kompatibility a elektrické vodivosti vzorku. Navíc konvenční zobrazovací metody pracují ve 2D a tak je obtížné charakterizovat funkční a strukturální změny materiálů ve 3D. Následná 3D analýza v násobném měřítku je pak naprosto nemožná.

RTG počítačová tomografie (X-ray CT)
Rentgenové paprsky (RTG, X-ray) naopak mají tu výhodu, že pouze slabě interagují s hmotou a pronikají hluboko do materiálů - ať už jsou to plynné, tekuté nebo pevné neprůhledné materiály. Věda a výzkum používá RTG paprsky již poměrně dlouhou dobu pro nedestruktivní testování, zatímco v lékařské komunitě byly od roku 1960 úspěšně nasazeny počítačové tomografy (CT – computed tomography scanners). Lékařské CT může poskytnout rozlišení v mm nebo sub-mm měřítku. Konvenční mikro CT má rozlišení od desítek mikronů do několika mikronů a otevírá tak prostor pro řadu výzkumných aplikací v bio-medicíně, polovodičovém průmyslu, analýze materiálů nebo geologickém výzkumu.

Omezení spojená s rozlišením a kontrastem
Nicméně pro řadu nových aplikací, jako je tkáňové inženýrství, výzkum alternativních zdrojů energie (např. palivové články), pokročilé kompozitní materiály, MEMS, polovodiče a nanotechnologie, konvenční CT postrádají potřebnou rozlišovací schopnost pro vizualizaci struktur nebo defektů, které jsou v řádech mikronů nebo méně. Navíc mnoho biologických materiálů, polymerů a kompozitů má velmi nízkou absorpci v RTG oblasti a proto je zobrazovací kontrast pro tyto materiály velmi nízký dokonce i při nízkém rozlišení.

 Nové mikro a nano RTG CT aplikace
S potěšením můžeme představit novou řadu mikro a nano CT systémů od firmy Xradia Inc., které zaplňují mezeru v oblasti kontrastu a rozlišení, kterými trpí konvenční CT systémy.
MicroXCT systém poskytuje zobrazovací rozlišení 1µm nebo lepší a to dokonce i v případě biologických a měkkých materiálů s nízkým kontrastem. Vysokého rozlišení lze dosáhnout i pro relativně velké vzorky, často aniž by bylo potřeba redukovat jeho rozměry. Díky fázově vylepšené optice je nyní možné zobrazovat i materiály s přirozeně nízkým kontrastem:
- buňky uvnitř tkáně
- rozhraní a povrch kostních chrupavek bez selektivního barvení
- vizualizace malých hustotních rozdílů v polymerních kompozitech
- analýza prasklin, defektů, dutin, pórů a spojnic v porézních materiálech

Pro případ nano-zobrazovaní je zde systém nanoXCT, který rozšiřuje zobrazovací možnosti až do rozlišení pod 50 nm. Takto vysoké rozlišení a kontrast otevírá zcela nové možnosti v různých výzkumných oblastech, od bio-medicíny až po materiálové inženýrství, zejména tam, kde je potřeba provést přesný model vzorku bez nutnosti jeho invazivní nebo destruktivní přípravy.
Více informací o námi nabízených 3D RTG CT systémech naleznete v sekci 3D RTG tomografické systémy.
 

   www.lao.cz

Publikováno: 18. 10. 2011 | Počet zobrazení: 3381 736