微焦點CT機是一種基于微焦點X射線源的高分辨率無損檢測設備,通過錐形束掃描和三維重建算法,實現樣品內部結構的精準成像。其核心優勢在于微米級分辨率(最高達0.5μm)和非破壞性檢測,能夠清晰呈現骨骼、牙齒、材料及工業器件的內部三維結構,彌補了傳統掃描電鏡僅能表征表面二維結構的不足。
微焦點CT采用極小的X射線焦點(通常3-50μm),結合錐形束掃描技術,通過旋轉樣品或射線源從多角度采集數據,經計算機重建出三維模型。
微焦點CT機的操作流程:
一、實驗前準備
安全檢查
確保實驗室環境符合設備要求(溫度、濕度、防震、電磁干擾等)。
檢查設備接地是否良好,電源穩定。
確認輻射防護措施到位(如鉛門關閉、警示燈正常)。
樣品準備
根據樣品類型(生物組織、材料、電子元件等)進行適當處理(如固定、脫水、染色增強對比度等)。
將樣品固定在專用樣品臺上,確保其在掃描過程中不會移動或變形。
注意樣品尺寸應符合設備的掃描腔體限制。
軟件啟動與系統初始化
打開計算機和Micro-CT主機電源。
啟動控制軟件(如GE MicroView、Bruker CTVox、Nikon CT Pro等)。
進行系統自檢和X射線源預熱(通常需10-30分鐘),以穩定管壓和管流。
二、參數設置與掃描
放置樣品
打開防護艙門,將樣品臺放入旋轉中心位置。
關閉艙門,啟動真空或惰性氣體環境(如需要)。
定位與對焦
使用低劑量X射線進行預掃描(scout view),確定樣品在視野中的位置。
調整樣品位置,使其旋轉中心與X射線焦點對齊(centering)。
設置微焦點X射線源的焦點大小(通常為1-10μm),以平衡分辨率與穿透能力。
掃描參數設置
電壓(kV)與電流(μA):根據樣品密度和厚度選擇合適的X射線能量。
分辨率:設定像素尺寸(如1μm、5μm等),由源-樣品-探測器距離決定。
投影數(Projections):通常采集500~2000張不同角度的投影圖像,角度步進均勻分布于180°或360°。
曝光時間:根據信噪比需求調整每幀曝光時間。
濾鏡(Filter):使用鋁、銅等濾片去除低能X射線,減少偽影。
開始掃描
確認所有參數無誤后,啟動自動掃描程序。
監控掃描過程,注意系統狀態(溫度、輻射劑量、圖像質量等)。
三、圖像重建
數據傳輸
掃描完成后,原始投影數據傳輸至工作站。
圖像重建
使用濾波反投影(FBP)、迭代重建(如SIRT)等算法進行三維重建。
軟件自動生成一系列橫斷面切片圖像(TIFF或DICOM格式)。
后處理
進行降噪、去環狀偽影、對比度增強等處理。
生成三維可視化模型(表面渲染或體渲染)。
四、數據分析與保存
三維可視化
使用專業軟件(如Amira、Mimics、Dragonfly)進行結構觀察、分割、測量。
定量分析
計算孔隙率、顆粒尺寸分布、連通性、壁厚等參數。
數據保存
保存原始數據、重建圖像、分析結果及實驗參數記錄。
五、實驗后操作
關閉系統
關閉X射線源,待冷卻后關閉主機電源。
取出樣品,清潔樣品臺。
維護記錄
記錄使用時間、樣品信息、設備狀態。
定期進行設備維護(如更換X射線管油、校準探測器)。