螺旋扫描可改善材料科学分析结果的三种方法

利用显微计算机断层扫描（microCT）技术，研究人员不需要对样品进行染色、切片或是截面制备等处理，就可以针对几乎任意结构快速地获取三维X射线图像。microCT技术彻底改变了材料科学，凭借其对样品内部结构的无损可视化能力，成为复杂机加工和模压零件生产过程中重要的质量控制工具。

如今，研究人员使用microCT来识别可能造成重大故障的空隙、孔隙和裂缝等缺陷。越来越多的材料科学家将microCT作为失效分析的重要部分，引入先进的螺旋扫描技术结合迭代重建算法，可以获得以往无法实现的高保真图像，也将microCT推向了一个新时代。

MicroCT工作原理

MicroCT的一侧为X射线源，用于发射X射线照射样品，另一侧是探测器，用于采集透过样品的X射线，从而产生图像。样品稍微旋转后，再次采集一张图像，样品不断旋转，从而不断重复采集过程获得一系列图像，ZH再通过软件处理形成三维图像。

MicroCT之所以能够产生三维图像，

是因为较硬的材料会吸收更多的X射线，而较轻的材料会允许更多的X射线通过。

螺旋扫描的优势

传统的环形扫描microCT设备通常是在样品的ZX位置进行扫描，而螺旋扫描采用更为复杂的扫描技术，极大提升了microCT性能水平。螺旋扫描采用的是螺旋轨迹以涵盖样品从上到下的全部区域，同时利用独特算法，将采集到的一组良好聚焦的数据形成无缝图像。

螺旋扫描可以帮助研究人员显著改善失效分析结果，与环形扫描相比，其优势主要体现在以下三个方面：

01 图像保真度wu与伦比

与环形扫描设备相比，螺旋扫描microCT的探测器可更加靠近X射线源，采集到更多X射线，图像信噪比更高。在螺旋扫描过程中，探测器可以采集到待测试件各个部分的zui佳X射线图像， 也就是图像的各个部分达到良好聚焦状态。此外，环形扫描在图像采集过程中可能需要进行图像拼接，进而产生各种错误，而螺旋扫描不需要进行图像拼接，通过集成算法将样品以螺旋形式旋转，就可以将数据转换成无缝的完整图像。

材料科学家使用螺旋扫描microCT，可以使样品和探测器更靠近射线源，

从而提高X射线效率并获得ZJ信噪比。

02 用途广泛，可满足多种样品研究需求

螺旋扫描适用于各种样品，可以快速轻松地识别出复杂形状的内部缺陷，针对不同密度的各类部件都可以获得高分辨图像。针对低密度材料，可采用六硼化镧X射线源获得更高分辨率图像。与环形扫描相比，在扫描较大样品时，螺旋扫描速度可高达六倍，并且精度更高，而且首次实现对整个待测试件的各个部分都良好聚焦。

分别采用标准钨灯丝（左）和六硼化镧灯丝X射线源（右）观察锂电池中的铝硅复合材料。

03 测量准确且精确

螺旋扫描microCT不仅可以对内部结构进行深入分析，还可以用作测量工具，无需对样品进行制备处理，就可以对其内部尺寸进行精确测量，因此可以有效表征生产过程中出现的各类失效情况。

螺旋扫描microCT提供优质的图像质量，帮助材料科学家清楚地区分易被忽略的细节信息。螺旋扫描microCT应用广泛，且具备高精度测量能力，助力科学家更快、更准确地识别样品中的失效问题，从而降低成本，提高质量控制全过程的生产率。

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