【检测表征】利用微米级/纳米级CT研究纤维和材料的微观形态结构
对于大多数人来说，计算机断层扫描（CT）是诊断X射线测试的常用医学术语。但是，CT扫描的使用已经远远超出了医学领域，通过CT的X射线扫描，还可以可视化固体材料结构的内部特征，包括其形状、大小和纹理。
通常拍摄一张X射线照片可以观察物体，最终得到的图像是材料密度的平均值，也就是所谓的将3D物体展平为2D。但是，CT扫描则涉及在对象周围旋转拍摄形成一系列X射线照片，然后可以将其用于生成3D图像。
该系统是第一台具有KA Imaging独特的高空间分辨率非晶硒（a-Se）检测器的商用CT扫描仪。紧凑的台式设计使其无需大量空间即可进行微型CT扫描。此外，a-Se检测器的像素尺寸为8微米，比典型的基于Si的平板小得多。该检测器允许将X射线光子直接转换为电荷。这种直接转换与高检测量子效率（DQE）相结合，可在低通量和高能量下实现高效成像，从而使inCiTe成为一台用途非常广泛的机器。
由于检测器的像素尺寸较小，因此该系统具有相衬成像的附加优势，可用于研究常规X射线成像无法观察到的材料，柔软的生物组织和聚合物通常吸收较差，但是当X射线穿过这些材料时，它也会被折射。
当X射线波与物质相互作用并减慢速度时，就会发生折射。由于波的频率始终保持不变，因此波长必须减小，因此相对于原始波进入介质之前的波，会发生相移（波峰位置的偏移）。离开物体后，折射的X射线可能开始相互干扰，并且当给出足够长的传播距离时，可以在X射线检测器上观察到干扰效应。
当折射率突然变化时（例如在材料的边缘处），相衬成像的效果最为明显。相移效应通常比吸收效应强100到1000倍，从而提高了通常X射线吸收弱的样品的可见性。但是，干扰效应发生在非常小的距离上，因此需要高分辨率的检测器才能观察到这种边缘增强。
使用inCiTe系统，可以高对比度可视化组织，例如在下面显示的小鼠样品膝盖情况（图1），从而可以详细检查软骨。下图（图2）所示的复合材料中的芳纶纤维Kevlar，借助相衬成像，可以在材料中看到尺寸为10-20μm的单根纤维。
图2 芳纶纤维
设备的主要技术指标包括：
高低分辨率：高分辨，优于50nm真实空间分辨率；低分辨，150-200nm，要求与高分辨测量匹配。
X射线源：旋转阳极X射线源，X 射线管电压40KV，功率1.2KW，Cu靶，光子能量8keV, 微处理控制。
高效率X射线探测器，CCD相机通过光学系统耦合到闪烁体板：像素数量，1024 X 1024；灰度级数，16 Bit；动态范围，16位。
集成式移动控制和数据采集系统：带有自动图像对中/预对中显微镜样品对中功能。
主要用途： Nano-CT是一种新型的微缺陷表征手段，与传统电子显微镜相比，其优势在于可无损地重现微缺陷的三维形貌，对评价缺陷结构及其形成演变机理具有重要的指导价值。本平台的Nano-XCT仪具有两种精度模式，可测量50nm（视场16微米）、150nm（视场64微米）的微孔及缺陷结构，可适用于各种固体材料的表征与检测，已广泛应用于石油开采、冶金、化工新材料等领域。
检测实例：
Nano-CT表征材料结构与缺陷
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