动态CT在常规微型CT上的优点

在这次采访中，AZoM采访了Arno Merkle，他是TESCAN micro-CT事业部的产品营销总监。

微ct是材料成像领域中最令人兴奋的领域之一。欧洲杯足球竞彩你能解释一下它的工作原理和原因吗?

Micro-CT利用x射线拍摄二维图像(射线照片)，作为旋转360度的样本。这些投影图像然后通过计算或“重建”步骤来形成样品的数字3D表示。同样的原理也用于医学CAT-Scan，但是micro-CT提供更高的分辨率。这种技术在材料研究中变得如此有趣的部分原因是它的非破坏性特性——使人们可以在不需要修改或切割的情况下对样品内部进行三维可视化和分欧洲杯足球竞彩析。随着对静态样品内部结构的独特新见解，这项技术也为执行时间依赖(或“4D”)成像打开了大门，研究人员可以了解样品内部发生了什么，因为他们经历了随时间的变化。

TESCAN micro-CT擅长动态或4D micro-CT。什么是动态ct ?与传统微ct相比，动态ct有哪些优势?

将“静态”3D微型CT成像进入时间分辨域的延伸可以特征在于若干术语，例如延时或'4D'成像。这些技术寻求将样本在一段时间内变化的图像，即秒，分钟，小时甚至几天或几周或几周或几周。在Tescan，我们开发了利用我们的硬件和软件开发的方法，以便更容易地促进这种时间的研究，扩大可以在实验室中进行的可能实验的范围。

“动态”CT，特别是指最先进的时间分辨X射线成像，其中样品在变化时连续成像。“动态”和“延时”之间的差异可以被认为是平滑运动图像和停止运动动画之间的差异。执行连续采集（动态CT）的优点在于能够执行不间断，真实的实验。无法始终预测正在进行的更改的材料，并且通过利用动态CT，我们现在可以更准确地理解这些过程。到目前为止，大多数关于基于实验室的系统的4D研究只是使用中断，延时方法进行，而在同步rotron设施的CT波束线上被降级得更快，不间断的动态CT方法。Tescan专注于向实验室提供动态CT能力。

对于那些有兴趣更深入研究的人，我们最近发表了一篇纸张突出了我们动态CT的方法．可用:Dewanckele，J.等人。（2020年），基于实验室的动态微型CT的创新加速原位研究。显微学报，277:197-209。doi:10.1111 / JMI.12879．

你们的系统有哪些特性允许你们进行这些动态/延时研究?

为了促进动态CT工作流程(包括硬件、软件和应用工作流程)的协调发展，需要大量的开发和功能。在硬件方面，高度优化的组件优先考虑吞吐量，包括大功率电源和高效检测器。其他功能还包括连续扫描的能力，无需每360度停止一次——这是通过集成专用旋转级连接，或者通过DynaTOM独特的龙门式设计实现的，该设计通过旋转源和探测器对静止样品进行成像。这使得研究人员可以在现场进行设计，而不必担心缠结的电缆、流体管线或传感器的复杂性，这些通常是传统几何结构的主要障碍。

硬件元素只是实现动态CT的一部分。我们在软件和应用工作流程方面的发展是多样化的，重点是优化扫描以实现连续采集、重建，并使可视化对用户更容易、更直观。在所有这些方面，我们也为最复杂的实验保持了高度的灵活性。最后，我们的应用科学家们拥有多年的动态成像应用经验，为我们的客户组成了一个世界级的培训和咨询团队，在他们的努力中，我们从不孤单。

您的系统已经为动态性能进行了优化。这是否意味着你不得不牺牲空间分辨率?

在速度、信号/噪声和分辨率方面总是有权衡的。每个测量或成像系统都是如此。我们已经在这些因素之间建立了良好的平衡，同时专注于执行动态CT的能力。市场上有一些系统具有更高的空间分辨率，但它们满足不同的需求，无法实现动态CT所需的高速、高保真和采集。我们认为这些方法是高度互补的，就像SEM, FIB-SEM和TEM在电子显微镜领域都是互补的。

动态CT在材料科学中有许多潜在的应用，你能给我们举几个例子吗?欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球

虽然原位实验的种类实在是数不胜数，但仅仅在过去几年里，我们已经看到了动态CT在材料科学中的一些使用案例的有趣应用。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球例如，结构材料(通常是金属、3D打印部件或复合材料)的力学测试是研究、成像和分析载荷下的失效欧洲杯足球竞彩如何与裂纹、空洞和其他缺陷相关的一个相当常见的领域。在这里，我们通常会在样品被压缩、弯曲或处于拉伸状态时对其进行成像，并试图将变形事件与力-位移测量相关联。在破坏或变形点，我们可以使用微ct或互补技术中的感兴趣体积扫描进行进一步研究，如SEM或等离子体FIB-SEM，以研究更精细的微观结构细节。

其他应用包括研究高多孔和轻量化结构的变形，如金属或聚合物泡沫，甚至在食品科学中的应用，如面包烘焙或啤酒泡沫坍塌。欧洲杯线上买球近年来，我们一直在研究液体中的颗粒悬浮物及其流动行为。其他应用包括水化、过滤或吸收过程在各种材料，包括消费产品。欧洲杯足球竞彩电池的腐蚀和充电循环是另外两种非常常见的应用，尽管时间要稍微长一些。

最重要的是，我们有能力使我们的方法调整到感兴趣的时间尺度，从最大的断层分辨率<10秒的最大断层分辨率，对于最快的动态CT获取，如果在中断的延时研究缓慢移动过程中，则为数周或数月时尚，以及之间的一切。

地球科学是另欧洲杯线上买球一个受益于该技术的学科。你能给我们举几个他们感兴趣的应用例子吗?

无论是在环境地质学、工程地质学、自然资源、石油工程还是地球动力学等子领域，我们都遇到了许多利用动态CT的诱人应用。例子包括岩石在压缩载荷下的断裂动力学，多孔岩石中的二流和三相流，沉积物中的压实作用，以及矿化/溶解过程。最令人兴奋的是可视化和分析非稳定多相流变化的能力。由于无法使用动态CT，研究人员只能对处于平衡状态的液体进行成像。换句话说，当不同的液体开始相互作用时，它们实际上看不到发生了什么，只看到了相互作用的后果。

在被TESCAN收购之前，XRE NV在微ct成像、构建定制系统方面积累了多年的专业知识。这使您能够很好地了解这些系统的体系结构。你能和我们分享一些关键的设计原则吗?这些原则使你们能够制造出适合这类实验的仪器?

我们开发的最受认可的独特系统是DynaTOM，它的旋转龙门设计。通过避免样品旋转、优化采集时间(降低到< 10秒)和保持足够的空间分辨率，该系统从头开始设计，以满足现场实验的需要。除了DynaTOM的独特设计外，我们所有的系统都具有健壮性和灵活性，包括舞台精度和大量的自由度，这使得无数的采集几何图形成为可能。我们还建立了我们的系统，以预测与第三方设备通信和适应的需求，无论是在现场设备或未来的探测器的形式。对于高级用户，通过我们的收购软件获得控制系统及其外围设备的权限提供了几乎无限的机会。我们通过使我们的系统对偶尔的非专业用户友好来平衡这一点。

从操作和分析的角度来看，用户界面和软件在将大量数据集合在一起方面起着至关重要的作用。你的软件允许什么范围的功能，它有多灵活?

我们的一系列软件平台提供了我们的微ct系统的完全控制，以进行采集，重建，以及对3D和4D数据集的基本可视化。我们强烈认为，3D和4D工作流程可以在一个共同的环境中服务，获取、重建和可视化之间的链接可以提供更好的用户体验。例如，我们能够进行快速测量采集，快速重建和可视化，然后识别(视觉)感兴趣的子卷，以更高的分辨率或细节进行后续扫描。一旦标记了这些区域，SW就可以将坐标发送回我们的采集接口，并以高度集成的方式在所需区域无缝地进行采集。我们将这种方法称为“VOIS”，用于兴趣量扫描，并相信我们以最直观的方式构建了这个方法，这是其他商业解决方案无法比拟的。我们还有一些工具，可以轻松地设置复杂的动态采集，处理动态CT数据集，并以一种简单的方式将它们可视化。

要进行你的系统允许的动态CT实验，唯一的另一种方法是在同步加速器上。由于使用这些设备可能很困难，您认为您的系统是光束实验的有效筛选工具吗?

同步加速器光束提供了非常广泛的能力，在许多领域远远超出了实验室系统所能完成的。然而，使用这些设施是有限的。研究人员通常一年只能使用一到两次这项技术。我们坚信，通过在实验室中使用与动态CT类似的实验方法，研究人员可以在具有高度价值的波束时间之前优化实验工作流程。我们预计这种实验室系统和同步加速器之间的共生关系只会在未来发展。

您还完成了一些“一般兴趣”研究，有效地展示了动态CT的适用性。你能告诉我们一些这些吗？

某些“普遍兴趣”研究由于其主题的相关性而得到了一些关注。事实上，每个领域都有强大的科学基础和背后的社区。

例如，在《植物科学》中，我们研究了西洋菜种子欧洲杯线上买球的早期萌发过程，如下面的视频链接所示。土壤中自由基的出现，以及叶子的发芽，只是我们希望在植物科学中探索的皮毛:欧洲杯线上买球

几乎每个人都喜欢在炎热的夏日喜欢鲜美冰淇淋蛋筒。在那种精神上，我们在Dynatom中成像了熔炼冰淇淋蛋白，其中可以很容易地目睹变化。这代表了我们在食品科学中探讨的众多例子中的一个，其中纹理和结构的变化对产品质量和消费者的口味体验产生了直接影响。欧洲杯线上买球

最后，下面的电影突出了一种溶解在水中的维生素丸，很多人都可以与之相关。这是一类全类药物交付相关的研究领域，可以用制药行业的动态CT进行。研究药丸和液体环境之间的相互作用是控制其功效和优化其性能的关键步骤。

人们可以在哪里找到关于你们独特的动态CT系统的更多信息?

来访问我们网站或访问我们的YouTube Channel.，您可以探索最新的动态CT，并了解更多关于我们的微CT产品。您也可以联系您当地的TESCAN代表，以了解更多信息。

关于阿诺Merkle

Arno Merkle负责TESCAN micro-CT产品线的全球业务发展活动。他于2018年初通过收购比利时micro-CT技术公司XRE加入TESCAN。在加入TESCAN之前，Arno在电子和x射线显微镜行业工作了10多年，主要担任细分市场和产品营销领导职务。他在Northwestern University (Evanston, IL USA)获得材料科学与工程博士学位，并在Gustavus Adol欧洲杯足球竞彩phu欧洲杯线上买球s College (St. Peter, MN USA)获得物理学学士学位。