工业CT制造商的革命性技术,实现结构与化学成分同步分析

2024-04-17

  TESCAN作为工业CT制造商,推出的能谱CT技术突破了传统Micro-CT的局限,实现了在不破坏样品的前提下,同时获取样品的三维结构信息和化学成分数据。该技术基于X射线透射样品获取能谱信息,能够精确识别不同材料的化学性质,为材料科学、生命科学、地球科学等领域的研究提供支持。

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Wesley De Boever TESCAN Micro-CT 产品营销经理

  使用Micro-CT十数年,扫描的样本数百,始终被其内部结构惊艳,但总有一个问题萦绕于心:能否从3D成像中即得到结构信息又得到化学成分信息呢?

  化学信息与大小、形状、分布等特征信息在3D数据分析中有同等重要的地位,而化学信息的缺失是数据收集的一个重大缺陷。我PHD一半的时间都用来研究如何将Micro-CT与其他技术联用,比如(微)X射线荧光法(XRF)、X射线衍射法(XRD)以及电子显微镜中的能谱(EDS)分析,目的都是为了能将Micro-CT的3D结构数据与化学数据相匹配。

  这可不是一件容易的事。所有这些方法通常在样品制备过程中都会对样品产生破坏,从而导致样品化学性质的变化,并且这些方法也很难应用在大体积的3D样品上。同时,还不可避免这样一个事实,如果要对大体积样品中的某一个小特征进行化学成分分析,需要比对Micro-CT分析结果,从大样品整体结构中分出特定小样来做后续测试,这对人工操作的精确度有很高的要求,而且非常费时。

  TESCAN Micro-CT的新技术终于解决了这个问题!

  TESCAN能谱CT的创新使分析化学成分成为可能。如今我们终于可以通过Micro-CT,也是第一次在不破坏样品的情况下,同时实现对样品结构和化学成分的分析。

  “我对这项新技术感到兴奋,更兴奋的是它所带来的应用价值,不仅是作为TESCAN产品营销经理,更是作为一名Micro-CT的研究人员。”Wesley眼眸闪亮。

  TESCAN能谱CT有哪些应用?

  TESCAN能谱CT的应用范围非常广泛,例如,在采矿业,它可以识别矿石样品中的贵金属。无需使用Micro-CT以外的任何其他方法,我们就可以清楚地分辨出样品中显示的高密度颗粒是金、铂还是铅——你可以想象,这对采矿业来说是一个相当重要的辨别需求。

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图1:基于k-edge成像实现对1.5英寸直径岩心内金颗粒的识别

  上图例子中,您可以看到我们扫描的含金岩心,不需要通过SEM或XRF进行额外分析,我们就可以对其中的高密度颗粒进行识别,并验证它们确实是金颗粒。与此同时也有其他潜在的应用场景,能谱CT可识别(微型)电子产品中各零部件的化学性质,可用于回收利用,区分不同的聚合物或识别各种产品中的化学污染。

  它的技术原理是什么?

  我们通过X射线透射样品获得的能谱信息来识别不同材料,如果使用传统Micro-CT将会得到毫无衬度差异的图像。因为不同能量的X射线打到不同的材料上所释放的能谱是不同的,通过区分探测到的能谱可以识别材料的化学性质,如不同聚合物、织物或其他材料。仅仅通过一次能谱CT扫描就可以得到单个样品所有材料的化学成分信息。

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图2:传统的Micro-CT(左)没有任何对比度,而能谱CT(框出)在不同能量束下的成像可实现对材料的全面分析和分类

  它的优势是什么?

  能谱CT在材料科学、生命科学、地球科学、工程等领域具有诸多优势,但其真正的优势在于,它能将能谱CT的化学信息与传统CT的高质量、高分辨率的结构信息直接关联起来。在我看来,这个案例显然是一个1加1等于3的例子。

  TESCAN能谱CT可在TESCAN UniTOM XL或CoreTOM系统中使用,并且可对现有CT系统进行升级改造。该集成模式提供了从常规CT到能谱CT的一键切换,实现两种扫描方式之间的适配,还有大量分析工具,让您充分利用能谱CT数据。

  无论是身兼工业CT制造商,还是扫描电镜制造商,TESCAN将始终致力于推动科研技术创新和产业升级。

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