分享一刻 | 高分辨体素扫描成像分析系统
时间：2021/5/19 来源：瑞科仪器微信公众号 查看次数：5010
高分辨体素扫描成像分析系统
“高分辨体素扫描成像分析系统”是采用计算机断层扫描成像技术，依据X射线投影数据，然后重建物体内部结构图像的无损检测技术。可以用于对样品内部组构进行跨尺度非破坏性扫描，突破了传统实验手段只能进行表面观察的局限性，成为了与光学显微镜、电子显微镜、扫描电镜等并列的一种新型通用显微成像设备。
同时该类设备突破了传统无损成像技术因分辨率不够和微小结构难以观测而产生的局限性，具有高分辨、无损、透视、三维成像的功能，不会像传统实验只能做表面的二维扫描并会引入人为缺陷，能够对形成的三维立体图像沿任意旋转观察，并可以做任意位置和方向的虚拟断层切片展示，并进行相应统计分析。
系统测试效率高、对操作人员无伤害、方便快捷，还可结合3D打印技术、力学加载系统，温度场、电场、驱替场等，有强大的拓展性和准动态观察功能。
拓展功能
数值模拟功能
原位力学加载功能
系统主要指标
1.整体指标
高分辨体素扫描成像分析系统
图
高分辨体素扫描成像分析系统 nanoVoxel4900外观示意
图
内部结构示意图
无损/透视/高分辨/三维/双光路跨尺度成像及分析研究；
亚像素超分辨成像功能；
探测器抖动防伪影功能；
最高空间分辨率：0.5μm；
多种扫描成像模式：如实时DR投影，圆轨迹锥束CT，超视野局部高分辨锥束CT，螺旋锥束CT，偏置锥束CT，有限角锥束CT；
具有大空间内部原位加载拓展能力和预留接口（原位多场耦合加载根据客户需求可订制）
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2.微焦点X射线源
开管式透射靶微焦点X射线源
工作电压：20kV—240kV
管功率：80W
辐射角度：160°
靶材：金刚石/钨
靶电流连续调节
配赠6根灯丝
管头冷却，保证焦点超高稳定性，具备校准功能（包括真空检测、射线管训管、灯丝校准）及调整靶电流的功能
3.探测器部分
//（1）光耦探测器
由高分辨相机、光学镜头、闪烁片、转塔等一系列组成，实现高分辨成像及原位加载下的高分辨成像
像素：≥1500万像素
动态范围16bit
光学镜头包括：4X，10X，20X物镜
//（2）平板探测器（进口）
像素矩阵3000pixel×2496pixel
成像面积300mm×250mm
动态范围：16bit
具有匹配探测器的高频抖动机械轴及相应算法功能，可有效去除CT投影数据采集中探测器像素单元响应不一致等产生的伪影
4.高精度样品台与工作台
基于大理石材质平台基座的全电脑控制高精度8轴机械系统，各电动平移台工作距离连续可调。
5.射线防护部分
射线屏蔽箱体，内置安全锁，X射线开启显示，辐射剂量当量<1.0μSv/h（在距离箱体外20mm的任何位置），满足并优于国家相关防护标准要求及环评要求
可视透明防辐射窗口，方便在设备运行过程中从窗口观察样品情况。
6.GPU数据高速处理工作站
7.操作台
8.微型台钻取芯机
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软件清单及功能参数介绍
1.系统控制及图像采集软件
△Voxel studio scan软件界面
实时动态成像、二维DR投影拍照、旋转锥束扫描（CT断层扫描）、螺旋锥束扫描（CT断层扫描）、超视野锥束扫描（CT断层扫描）、有限角锥束扫描（CT断层扫描）、偏置锥束扫描（CT断层扫描）。
能够完成自动训机，探测器偏置、增益、非线性、像元不一致性校准。
可根据所要扫描的样品的类型，设置射线源、探测器的运行参数，控制各电机运动到能够获取最佳图像的位置，自动获取几何扫描参数及实时分辨率，并对样品进行多种模式的扫描，数据可用于图像的重建。
实现大视野平板CT及高分辨物镜耦合探测器的切换及扫描成像。
支持螺旋轨迹、有限角、局部聚焦、偏置等多种模式扫描，实现细长物体、大物体、板状物、感兴趣区域等成像功能。
自动识别和校正坏像元等，可提供优于探测器原厂的校正功能。
可根据用户需求定制扫描工艺与流程。
2.图像三维重构软件
图
Voxel studio recon软件界面
该模块可对扫描软件获得的数据进行图像三维重构，获得三维体数据
开放的软件平台，适用于用户的二次软件开发
系统自校准功能
几何扫描参数自动获取
多种解析重建算法及数据滤波器
特色的自适应迭代重建算法，实现低剂量扫描数据的高质量图像重建
多种高质量重建算法(解析、迭代、反投影等)
几何参数调节与姿态设置
投影数据预处理(修复、环状伪影校正)
图像后处理(去噪、增强和分割)
拥有投影数据预处理及图像后处理功能
处理得到的数据可以用于可视化软件的2D、3D展示及对应数据的分析
3.三维可视化分析软件
图
AVIZO软件
导入与处理
可视化与探索
切分
分析与测量
自动个体特征测量
生成视频
4.孔隙分析软件
图
SYPI-core软件界面
从孔隙网络模型中可以获取孔隙、喉道的几何特征和拓扑结构。
应用成像案例
01
岩土地质领域
钢筋混凝土原位电腐蚀研究：通过电腐蚀研究钢筋混凝土锈蚀现象造成混凝土开裂的成因机制。
颗粒、裂隙、孔隙形态学研究：通过分水岭算法阈值分割提取并计算样品内部颗粒、孔隙、裂缝的大小、体积、等效直径、形态分布、壁厚、迂曲度等各类参数。
孔隙及裂缝形态提取
☑ 边坡原位力学试验
☑ 土壤中根系提取研究
☑ 原位水驱油试验
02
先进制造领域
汽车领域研究
锂电池研究
03
材料科学领域
材料科学研究
04
生命科学领域
竹子
番茄种子
系统升级可选类型
小型原位加载设备+5KNCT
【1】CT原位15MPa三轴力学加载单元（30MPa以上需定制）
CT三轴原位加载系统是一种高精度力/位移控制的定制加载系统，轴向压力可达20kN，围压可达15MPa（30MPa以上需定制），CT压力室系统采用高强度PEK材料，有利于CT试验中射线穿透。CT-LDF可以通过USB连接电脑，使用岩土综合测试软件协助实现各种定制的岩土CT实验，也可以通过键盘预设试验。
可拆装灵活使用；
试样尺寸：直径8mm和20mm；
最大轴向力20kN，最大围压：15Mpa；
【2】5kN-CT协同原位单轴力学及温度场加载系统
（20kN-2000kN需特殊定制）
本系统是专门为显微级CT及工业级CT定制设计的紧凑型原位多场耦合测试系统，是当今理化检验实验室、创新工作者，尤其是材料研发及应用创新工作者的首选机型，可进行静态测试试验。机架采用模块化设计，易于功能扩展升级、维护，安装运输方便，无地基及举架要求。
可拆装灵活使用
碳纤维复合材料
壁厚：5mm，双侧总射线吸收率14%左右
压力值5000N
拉力值2000N
温度控制：-25℃至160℃
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