SKYSCAN 2214 CMOS Edition – 多量程納米級(jí)三維X射線顯微鏡
多量程納米級(jí)三維X射線顯微鏡SKYSCAN 2214 CMOS涵蓋了完普遍的物體尺寸和空間分辨率，能夠?qū)κ秃吞烊粴饪碧街械牡刭|(zhì)材料、復(fù)合材料、鋰電池、燃料電池、電子組件以及體外臨床前應(yīng)用（如肺部成像或**血管化）進(jìn)行的三維成像和精確建模。
該儀器既可以對(duì)直徑大于300毫米的物體的內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行掃描和三維無損重建，也可以對(duì)小樣品進(jìn)行亞微米級(jí)的分辨。
另外，該系統(tǒng)配備了一個(gè)<0.5微米大小的 "開放型 "透射X射線源和一個(gè)金剛石窗口。它可容納四個(gè)X射線探測器，具有極大的靈活性。自動(dòng)可變的采集幾何和相位對(duì)比度增強(qiáng)可以在相對(duì)較短的掃描時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)優(yōu)秀質(zhì)量。
SKYSCAN 2214 CMOS將為用戶免費(fèi)提供全套的3D Suits軟件套裝。這個(gè)軟件套裝涵蓋了GPU加速重建、二維/三維形態(tài)學(xué)分析以及表面和體積渲染可視化等用戶所需的全部功能。并且該軟件套裝可以進(jìn)行免費(fèi)升級(jí)。
主要特點(diǎn)：
● X射線光源
SKYSCAN 2214采用新一代的開放型X光源。該光源可達(dá)到優(yōu)于500 nm的實(shí)際空間分辨率，高達(dá)160 keV的X光能量，以及高達(dá)16 W的功率。因?yàn)閾碛袠O其簡單的預(yù)先配準(zhǔn)的燈絲更換程序，該光源幾乎不需要維護(hù)。
SKYSCAN 2214擁有帶金剛石窗口的開放型（泵式）納米焦點(diǎn)X光源。它能產(chǎn)生峰能量從20 kV到160 keV不等的X光束，并提供有兩種類型的陰極。鎢（W）陰極適用于高達(dá)到160 kV的完整加速電壓范圍，光斑尺寸小的達(dá)到800 nm。六硼化鑭（LaB6）陰極適用于從20 kV到100 kV的加速電壓，X光束的光斑尺寸可以小于500 nm，從而確保在成像和三維重建中達(dá)到高分辨率。JIMA分辨率測試卡顯示，它能輕松解析出500 nm的結(jié)構(gòu)。為了確保焦斑尺寸和發(fā)射源的位置能夠長期保持穩(wěn)定，X光源還能配備水冷系統(tǒng)，該系統(tǒng)含有一個(gè)循環(huán)裝置，能精確地控制冷卻液體的溫度以維持溫度的穩(wěn)定。
● 探測器
SKYSCAN 2214可以配備4個(gè)X射線探測器，以獲得很大的靈活性：其中包括三臺(tái)具有不同分辨率和視場平衡的科研及sCMOS探測器，以及一臺(tái)平板探測器以覆蓋超大視場。用戶只需點(diǎn)擊一下鼠標(biāo)，就可以進(jìn)行探測器間的任意切換。
使用小像素的大尺寸CMOS探測器可以將高分辨率的三維成像擴(kuò)展到大型物體。內(nèi)置探測器的靈活性使其能夠根據(jù)物體的大小和密度來調(diào)整視場和空間分辨率。從感興趣的體積進(jìn)行的重建，從而在不影響圖像質(zhì)量的情況下對(duì)大型物體的選定部分進(jìn)行局部高分辨率掃描。
此外，通過使用偏移的探測器位置和垂直方向的物體移動(dòng)，可以分別增加水平和垂直的視場。之后，3D.SUITE軟件自動(dòng)將不同的圖像拼接在一起，并對(duì)偏移和可能的強(qiáng)度差異進(jìn)行準(zhǔn)確的補(bǔ)償。
隨著研究課題和分析需求的發(fā)展，探測器可以在系統(tǒng)使用期內(nèi)的任何時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行現(xiàn)場升級(jí)。
● 原位實(shí)驗(yàn)臺(tái)
SKYSCAN 2214 CMOS Edition擁有高度準(zhǔn)確的樣品臺(tái)，支持直徑達(dá)到300 mm和重量達(dá)到20 kg的物體?？諝鈶腋∈叫D(zhuǎn)馬達(dá)能以非常高的準(zhǔn)確度精確地旋轉(zhuǎn)物體位置，集成的精密定位平臺(tái)能保證樣品對(duì)準(zhǔn)。
SKYSCAN 2214 CMOS Edition擁有一個(gè)很大的且使用方便的樣品室，方便掃描大型物體和安裝可選的試驗(yàn)臺(tái)。它有足夠的空間可供容納原位試驗(yàn)臺(tái)等外圍設(shè)備。
Bruker的材料試驗(yàn)臺(tái)可以進(jìn)行4400 N的壓縮試驗(yàn)和440 N的拉伸試驗(yàn)。所有試驗(yàn)臺(tái)都能通過系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)臺(tái)自動(dòng)聯(lián)系到一起，而無需任何外接線纜。通過使用所提供的軟件，可以設(shè)置預(yù)定掃描試驗(yàn)。
布魯克的加熱臺(tái)和冷卻臺(tái)可以達(dá)到+80oC或低于環(huán)境溫度低30oC的溫度。和其它的試驗(yàn)臺(tái)一樣，加熱和冷卻臺(tái)也不需要任何額外的連接，系統(tǒng)可以自動(dòng)地識(shí)別不同的試驗(yàn)臺(tái)。通過使用加熱臺(tái)和冷卻臺(tái)，可在非環(huán)境條件下檢測樣品，從而評(píng)估溫度對(duì)樣品微觀結(jié)構(gòu)的影響。
SKYSCAN 2214 CMOS Edition與DEBEN試驗(yàn)臺(tái)兼容。借助自帶的適配器，DEBEN試驗(yàn)臺(tái)可以很容易地被安裝到SKYSCAN 2214的旋轉(zhuǎn)臺(tái)上。
| 高低溫原位試驗(yàn)臺(tái) | 力學(xué)拉伸/壓縮原位試驗(yàn)臺(tái) | 兼容Deben樣品臺(tái) |
SkyScan2214 CMOS 應(yīng)用實(shí)例
● 增材制造
增材制造通常也被稱為“3D打印”，可以用于制造出擁有復(fù)雜的內(nèi)外部結(jié)構(gòu)的部件。和需要特殊模具或工具的傳統(tǒng)技術(shù)不同，增材制造既能用于經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)單件產(chǎn)品原型，也能生產(chǎn)大批量的部件。生產(chǎn)完成后，為了確保生產(chǎn)出的部件性能符合預(yù)期，需要驗(yàn)證內(nèi)部和外部結(jié)構(gòu)。XRM能以無損的方式完成這種檢測，確保生產(chǎn)出的部件符合或超出規(guī)定的性能。
◇ 檢查由殘留粉末形成的內(nèi)部空隙
◇ 驗(yàn)證內(nèi)部和外部尺寸
◇ 直接與CAD模型作對(duì)比
◇ 分析由單一材料和多種材料構(gòu)成的組件
● 纖維和復(fù)合材料
通過將材料組合成復(fù)合材料，獲得的組件可以擁有更高的強(qiáng)度，同時(shí)大大減輕重量。而要想進(jìn)一步優(yōu)化組件性能，就必須確保組成成分的方向能被優(yōu)化。常用的組分之一是纖維，有混凝土中的鋼筋，電子元件中的玻璃纖維，還有航空材料中的碳納米管。XRM可用于檢測纖維和復(fù)合材料，而無需進(jìn)行橫切，從而確保樣品狀態(tài)不會(huì)在制備樣品的過程中受到影響。
◇ 嵌入對(duì)象的方向
◇ 層厚、纖維尺寸和間隔的定量分析
◇ 采用原位樣品臺(tái)檢測溫度和物理性質(zhì)
● 地質(zhì)
研究地質(zhì)樣品——無論是地下深處的巖心樣品還是地面之上的巖石，能為探索我們所在世界的形成過程提供豐富的信息。分析時(shí)通常需要破壞原始樣品，消除內(nèi)部結(jié)構(gòu)的重要起源。XRM可在無需切片的情況下分析樣品，因而能夠更快地得到結(jié)果，也使樣品未來能夠繼續(xù)用于分析。
◇ 根據(jù)密度對(duì)樣品內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維可視化
◇ 孔隙網(wǎng)絡(luò)的可視化
◇ 數(shù)字切片允許使用標(biāo)準(zhǔn)地質(zhì)分析方法
Skyscan2214 CMOS技術(shù)參數(shù)
特征 | 參數(shù) | 優(yōu)勢 |
X 射線源 | 20-160千瓦 和 16 W | 用戶可自行更換的燈絲 經(jīng)過優(yōu)化可實(shí)現(xiàn)大能量（W）或高分辨率（LaB6） 可旋轉(zhuǎn)的金剛石窗口能達(dá)到長使用壽命 |
X射線探測器 | 6 Mp有源像素平板 16 Mp 大尺寸CMOS 16百萬像素中畫幅CMOS 15 Mp 高像素CMOS | 不同的像素大小和探測器尺寸，方便在探測器分辨率、覆蓋范圍和計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)之間進(jìn)行平衡 可提供1、2、3或4個(gè)探測器 允許現(xiàn)場升級(jí)以增加探測器 |
圖像格式 | 單次掃描后高達(dá) 8000 x 8000 x 2300 像素 | 由于允許用戶選擇圖片尺寸，使得可以平衡數(shù)據(jù)集大小和所需的分辨率。 軟件可對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行精簡 |
空間分辨率 | 60 nm 像素尺寸 | 簡單的圖形化控制，使得可以根據(jù)選擇的探測器、樣品和探測器距離優(yōu)化實(shí)驗(yàn)分辨率。 調(diào)節(jié)光源的焦斑尺寸，以平衡大功率和分辨率 |
定位精度 | 旋轉(zhuǎn)精度優(yōu)于50 nm， | 空氣懸浮式樣品臺(tái)使得樣品臺(tái)可以順暢地旋轉(zhuǎn) 樣品臺(tái)可以采用簡單的卡盤安裝方式 機(jī)械和電氣接口使其可以用作材料研究平臺(tái) |
物體尺寸 | 直徑 300 毫米（140 毫米掃描尺寸） 長度400 毫米 物體重量 20 kg | 具備掃描大尺寸樣品的能量和空間 小樣品可被精準(zhǔn)地定位到光源附近，以實(shí)現(xiàn)大限度的放大 |
設(shè)備尺寸 | 1800 mm x 950 mm x 1680 mm（寬 x 深 x 高） | 高效的設(shè)計(jì)可以優(yōu)化實(shí)驗(yàn)室空間的利用 大型連鎖推拉門方便光源維護(hù) |
