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90年代以后,隨著計(jì)算機(jī)處理能力和重建算法的不斷改進(jìn),CT在材料領(lǐng)域的應(yīng)用得到了進(jìn)一步擴(kuò)展,高分辨率、原位CT以及時間分辨CT等新技術(shù)逐漸發(fā)展起來,為材料科學(xué)家提供更多研究手段和突破性的成果。
本章將就X射線CT或μ-CT的一些基本原理進(jìn)行技術(shù)解讀,包括X射線的產(chǎn)生、與物質(zhì)的相互作用及圖像的形成。
μ-CT與普通CT的區(qū)別空間分辨率:普通CT的空間分辨率一般在幾十到幾百微米級別,而μ-CT可以實(shí)現(xiàn)亞微米甚至納米級別的空間分辨率。這使得μ-CT在研究微小結(jié)構(gòu)、細(xì)胞組織、顆粒分布等細(xì)致特征時更為有效。樣品尺寸:μ-CT適用于較小的樣品。普通CT主要用于大型物體(如人體),而μ-CT適用于更小的樣品,例如昆蟲、生物標(biāo)本、微觀器件等。由于其較高的空間分辨率,μ-CT能夠提供更詳細(xì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息。輻射劑量:μ-CT需要更低的輻射劑量。普通CT對人體的輻射劑量相對較高,因?yàn)樗枰┩篙^大的物體。應(yīng)該領(lǐng)域:μ-CT主要應(yīng)用于微觀組織、納米材料、納米器件、生物樣品等領(lǐng)域。普通CT則主要用于醫(yī)學(xué)診斷,例如掃描人體內(nèi)部的和骨骼結(jié)構(gòu)。
在過去的十年中,活體動物骨密度和身體成分分析,人們投入了大量精力開發(fā)替代 X 射線源,它們比同步設(shè)施更便宜、更小巧,被稱為"緊湊型X射線光源 (compact x-ray light sources,CXLS)",能夠產(chǎn)生模仿同步特征的高強(qiáng)度X射線束。
在歐洲(如MuCLS、ThomX、STAR)和世界各地(見表2),這些光源有的已經(jīng)投入運(yùn)行,有的正在建設(shè)之中。其中大多數(shù)的物理原理都依賴于反康普頓散射(inverse Compton ’scattering,ICS),即超相對論電子束與激光脈沖碰撞后產(chǎn)生硬 X 射線的反向散射。
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