Trong cuộc sống hàng ngày, CT mà chúng ta quen thuộc chủ yếu xuất hiện ở bệnh viện, qua đó các bác sĩ đánh giá tình trạng sức khỏe bên trong cơ thể. Nhưng anh biết không? Công nghệ này từ lâu đã "ra khỏi bệnh viện", đi vào lĩnh vực nghiên cứu khoa học và phát hiện công nghiệp, đồng thời độ phân giải tăng lên micron thậm chí dưới micron, có thể tiết lộ bí ẩn bên trong các loại vật liệu, khoa học đời sống và hiện vật. Đó chính là MicroCT.

Bài viết này chúng tôi sẽ cung cấp cho bạn một sự hiểu biết toàn diện về MicroCT, nó khác với thiết bị X-ray, kính quét và siêu âm như thế nào và nó có thể hoạt động trong lĩnh vực nào.

Phần 01: Sự ra đời và phát triển của MicroCT

Năm 1895, nhà vật lý người Đức Wilhelm Conrad Röntgen, trong khi nghiên cứu tia cathode, đã vô tình phát hiện ra một loại tia mới có khả năng xuyên qua cơ thể con người và các vật thể. Ông chụp X-quang đầu tiên bằng tay vợ, từ đó mở màn cho "kỷ nguyên thấu thị" của y học và vật liệu. Luân Cầm cũng vì vậy mà giành được giải Nobel Vật lý lần đầu tiên.

Bức ảnh chụp tay bà Röntgen chụp ngày 22 tháng 12 năm 1895

Trong hơn một thế kỷ kể từ đó, hình ảnh X-quang đã phát triển, cho phép tái tạo ba chiều bên trong cơ thể con người và các vật thể, từ các phép chiếu phẳng ban đầu đến chụp cắt lớp vi tính (CT) xuất hiện sau này. CT truyền thống thường được sử dụng để chẩn đoán y học, trong nghiên cứu khoa học và thử nghiệm công nghiệp, mọi người cần độ phân giải cao hơn, quan sát cấu trúc tinh tế hơn, vì vậy "Micro-CT" ra đời.

Phần 02Nguyên tắc hình ảnh MicroCT

Công nghệ MicroCT sử dụng tia X để chiếu xạ mẫu, ghi lại sự phân bố cường độ tia X truyền qua máy dò và tái cấu trúc cấu trúc bên trong ba chiều của mẫu bằng thuật toán máy tính. Điểm độc đáo của nó là khả năng cung cấp hình ảnh có độ phân giải cao và ba chiều mà không bị phá hủy.

Công nghệ MicroCT có thể cung cấp thông tin chi tiết 3D bên trong vật liệu mà không bị phá hủy, bao gồm:

1Thông tin cấu trúc:Như đường kính, khối lượng, diện tích bề mặt, độ tròn, kết nối, phân bố không gian. .....

2Thông tin mật độ:Ví dụ như lỗ rỗng, nguyên tố nặng nhẹ, phân bố thành phần. .....

3Mô hình 3D:Như phân tích nguyên tố hữu hạn, in 3D. .....

Ứng dụng của Part.03 MicroCT

Công nghệ MicroCT là một công cụ cho nghiên cứu khoa học và các ứng dụng công nghiệp vì khả năng không phá hủy, độ phân giải cực cao và khả năng hình ảnh ba chiều. Hiện nay nó đã được sử dụng rộng rãi trong chỉnh hình, nông nghiệp, khảo cổ học, in 3D, dược phẩm, khoa học vật liệu, địa chất, khoa học thực phẩm, chất bán dẫn điện tử, điện lithium, sản xuất ô tô, hàng không vũ trụ và các ngành công nghiệp khác. Các kết quả sau đây đều sử dụng Neoscan High Resolution MicroCT để chụp ảnh quan sát.

Sự khác biệt giữa MicroCT và X-Ray

Nhiều người nhầm lẫn microCT với các thiết bị X-Ray thông thường, thực tế cả hai đều sử dụng nguyên tắc X-ray, nhưng cách chụp ảnh và ứng dụng cảnh rất khác nhau.

Sự khác biệt giữa X-Ray và MicroCT (Ảnh minh họa)

Hình ảnh khác nhau:

• Thiết bị X-Ray: Một hình ảnh được chiếu hai chiều có được thông qua một lần phơi sáng, tương tự như một bức ảnh đen trắng, nơi các vùng mật độ khác nhau bên trong đối tượng chồng lên hình ảnh.

• MicroCT: Các mẫu quay giữa nguồn tia X và máy dò, hệ thống thu thập hàng trăm hoặc hàng nghìn hình ảnh chiếu, được tái tạo bằng lỗi máy tính để tạo ra cấu trúc ba chiều của mẫu.

Kích thước thông tin khác nhau:

• Thiết bị X-Ray: Chỉ có thể nhìn thấy "bóng sau khi chồng lên", khó phân biệt trước và sau.

• MicroCT: Có thể quan sát từng lớp như một "lát cắt" để có được một mô hình 3D rõ ràng bên trong.

Độ phân giải khác với phạm vi áp dụng:

• Thiết bị X-Ray: hình ảnh nhanh và phạm vi lớn, phù hợp để nhanh chóng phát hiện ra các khuyết tật lớn trong thử nghiệm không phá hủy công nghiệp, chẳng hạn như liệu các mối hàn có rỗng hay không, liệu các bộ phận có bị nứt hay không.

• MicroCT: độ phân giải cao hơn, có thể đạt đến micron hoặc thậm chí submicron, có thể phân tích các lỗ nhỏ, sợi, chi tiết mô bên trong vật liệu, phù hợp hơn cho nghiên cứu khoa học, sản xuất chính xác và phân tích cấu trúc.

Sự khác biệt giữa MicroCT và Scan Mirror

MicroCT và kính quét đều là những công cụ quan trọng cho nghiên cứu vi mô, nhưng cả hai đều tập trung theo những hướng khác nhau.

Kính quét sử dụng chùm tia điện tử để quét bề mặt mẫu, độ phân giải rất cao, có thể đạt đến cấp nano, có thể hiển thị hình dạng bề mặt rõ ràng và chi tiết hạt. Nhưng nó chỉ có thể nhìn thấy các lớp bề mặt và không tiết lộ thông tin bên trong, và các mẫu thường yêu cầu xử lý dẫn điện hoặc phun vàng.

Sơ đồ hình ảnh kính hiển vi điện tử quét

MicroCT dựa vào hình ảnh xuyên thấu tia X, có thể hiển thị cấu trúc bên trong ba chiều của mẫu, đặc biệt thích hợp để nghiên cứu mạng lỗ chân lông, hướng vết nứt và phân bố đa pha của vật liệu. Độ phân giải của nó mặc dù thấp hơn gương điện, nhưng có thể nhìn thấy "chiều sâu" mà gương điện không thể chạm tới.

Cả hai thường được sử dụng kết hợp với nhau: đầu tiên phát hiện khuyết tật bên trong bằng microCT, sau đó cắt lát và phân tích chi tiết với gương điện.

Sử dụng Neoscan MicroCT để xác định vị trí mẫu IC qua lỗ trước

Mẫu được đưa vào gương FENNER sau khi xử lý mài ion để xem chi tiết

Sự khác biệt giữa MicroCT và Ultrasonics

Kiểm tra siêu âm dựa trên sự phản xạ của sóng âm thanh khi nó đi qua vật liệu để xác định vị trí khiếm khuyết và thường được sử dụng để kiểm tra không phá hủy các thành viên lớn. Ưu điểm của nó là độ sâu thâm nhập lớn, có thể tìm thấy vết nứt trong vật liệu tường dày, nhưng độ phân giải thấp hơn, kết quả phụ thuộc nhiều hơn vào giải thích tín hiệu, khó có thể hiển thị hình dạng khiếm khuyết trực quan.

Sơ đồ nguyên lý hình ảnh siêu âm.

MicroCT sử dụng tia X thay vì sóng âm, với độ phân giải cao hơn và kết quả hình ảnh là hình ảnh ba chiều sắc nét. Nó đặc biệt thích hợp cho nghiên cứu cấu trúc tinh tế của các mẫu vừa và nhỏ, có thể nhìn thấy hướng nứt, phân bố lỗ chân lông và giao diện vật liệu một cách trực quan.

Phần 07 Kết luận

Do đó, microCT có thể được sử dụng kết hợp với các phương tiện phát hiện khác để tạo ra lợi thế bổ sung. Thông qua sự kết hợp đa công nghệ này, các nhà nghiên cứu và kỹ sư có thể thu thập thông tin mẫu toàn diện ở các quy mô khác nhau: hình ảnh cấu trúc bên trong ba chiều không phá hủy của microCT, gương điện bổ sung chi tiết bề mặt có độ phân giải cao, X-Ray và kiểm tra siêu âm cho phép sàng lọc trước nhanh chóng và đánh giá tổng thể, cho phép phát hiện và phân tích chính xác và hiệu quả hơn.