微焦点CT机是一种基于微焦点X射线源的高分辨率无损检测设备,通过锥形束扫描和三维重建算法,实现样品内部结构的精准成像。其核心优势在于微米级分辨率(最高达0.5μm)和非破坏性检测,能够清晰呈现骨骼、牙齿、材料及工业器件的内部三维结构,弥补了传统扫描电镜仅能表征表面二维结构的不足。
微焦点CT采用极小的X射线焦点(通常3-50μm),结合锥形束扫描技术,通过旋转样品或射线源从多角度采集数据,经计算机重建出三维模型。
微焦点CT机的操作流程:
一、实验前准备
安全检查
确保实验室环境符合设备要求(温度、湿度、防震、电磁干扰等)。
检查设备接地是否良好,电源稳定。
确认辐射防护措施到位(如铅门关闭、警示灯正常)。
样品准备
根据样品类型(生物组织、材料、电子元件等)进行适当处理(如固定、脱水、染色增强对比度等)。
将样品固定在专用样品台上,确保其在扫描过程中不会移动或变形。
注意样品尺寸应符合设备的扫描腔体限制。
软件启动与系统初始化
打开计算机和Micro-CT主机电源。
启动控制软件(如GE MicroView、Bruker CTVox、Nikon CT Pro等)。
进行系统自检和X射线源预热(通常需10-30分钟),以稳定管压和管流。
二、参数设置与扫描
放置样品
打开防护舱门,将样品台放入旋转中心位置。
关闭舱门,启动真空或惰性气体环境(如需要)。
定位与对焦
使用低剂量X射线进行预扫描(scout view),确定样品在视野中的位置。
调整样品位置,使其旋转中心与X射线焦点对齐(centering)。
设置微焦点X射线源的焦点大小(通常为1-10μm),以平衡分辨率与穿透能力。
扫描参数设置
电压(kV)与电流(μA):根据样品密度和厚度选择合适的X射线能量。
分辨率:设定像素尺寸(如1μm、5μm等),由源-样品-探测器距离决定。
投影数(Projections):通常采集500~2000张不同角度的投影图像,角度步进均匀分布于180°或360°。
曝光时间:根据信噪比需求调整每帧曝光时间。
滤镜(Filter):使用铝、铜等滤片去除低能X射线,减少伪影。
开始扫描
确认所有参数无误后,启动自动扫描程序。
监控扫描过程,注意系统状态(温度、辐射剂量、图像质量等)。
三、图像重建
数据传输
扫描完成后,原始投影数据传输至工作站。
图像重建
使用滤波反投影(FBP)、迭代重建(如SIRT)等算法进行三维重建。
软件自动生成一系列横断面切片图像(TIFF或DICOM格式)。
后处理
进行降噪、去环状伪影、对比度增强等处理。
生成三维可视化模型(表面渲染或体渲染)。
四、数据分析与保存
三维可视化
使用专业软件(如Amira、Mimics、Dragonfly)进行结构观察、分割、测量。
定量分析
计算孔隙率、颗粒尺寸分布、连通性、壁厚等参数。
数据保存
保存原始数据、重建图像、分析结果及实验参数记录。
五、实验后操作
关闭系统
关闭X射线源,待冷却后关闭主机电源。
取出样品,清洁样品台。
维护记录
记录使用时间、样品信息、设备状态。
定期进行设备维护(如更换X射线管油、校准探测器)。