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日本理學推出X射線顯微鏡新品nano3DX

2018年8月5日至9日,2018美國電鏡年會(M&M, Microscopy and Microanalysis)在美國馬里蘭州的巴爾的摩市召開。作為全球最重要的顯微設備展覽之一,本次展會吸引觀眾約2000多名,參展商達120余家。

  作為世界知名X射線分析儀器制造商,日本理學(Rigaku)在M&M 2018上推出其X射線顯微鏡新品——nano3DX。

Rigaku nano3DX

  Rigaku nano3DX是一款真正的X射線顯微鏡(XRM),能夠以高分辨率提供相對較大樣品的3D計算機斷層掃描(CT)圖像。 這是通過使用高功率旋轉陽極X射線源和高分辨率CCD探測器來實現的。 旋轉陽極提供快速數據采集和輕松切換陽極材料的能力,以優化特定樣品類型的對比度。

 

  什么是X射線顯微鏡?

  層析成像是通過將對象切成薄片來研究對象的三維結構。 顯微斷層圖意味著切片非常薄; 足夠薄,可以通過光學顯微鏡觀察。 經典斷層掃描是一個繁瑣且耗時的過程,并且還可能導致樣本的顯著擾動。 在X射線斷層攝影中,整個樣本以多個旋轉角度成像。 這些大量圖像由復雜的計算機算法處理,以提供可在任何方向切片的三維重建,從而為對象的內部特征提供新的見解。 X射線顯微鏡以高于微米(μm)的分辨率提供這種可視化。

  nano3DX特征

  ◆ 超寬視場,體積比同類系統大25倍

  ◆ 3個X射線波長(Cr,Cu和Mo Ka),以優化不同樣品基質的成像

  ◆ 平行光束幾何結構,用于高對比度和快速數據采集

  ◆ 自動5軸(XYZ和旋轉)平臺和軸上成像系統

  ◆ 高分辨率三維(3D)圖像

  ◆ 高功率旋轉陽極X射線源

  ◆ 低Z材料的高對比度

  ◆ 高分辨率CCD成像儀

  ◆ 高分辨率,高對比度X射線顯微鏡

  新的nano3DX可以讓您看到許多類型的樣品,包括那些具有低吸收對比度的樣品,例如CFRP,或更密集的材料,如陶瓷復合材料。 nano3DX允許您通過改變X射線波長來增強對比度或穿透力來實現這一目標。

  產品原理

  在nano3DX中,使用真正的顯微鏡元件在檢測器中進行放大。該設計將樣品放置在高分辨率探測器附近,允許近平行光束實驗。這意味著更高的儀器穩定性和更短的數據采集時間,可提供同類X射線顯微鏡的最高分辨率。

  nano3DX設計是對使用小光源和長樣本到檢測器距離的舊實現的巨大改進。這種幾何放大率需要非常小的光源和極端的穩定性以防止拖尾。數據采集時間可能很長,因為小功率也很低。

  上圖顯示了nano3DX中可用的三種主要陽極材料:鉻,銅和鉬,以及它們對實驗的影響。隨著X射線輻射能量的增加,滲透率增加,但低原子量材料的對比度下降。對于骨和硅酸鹽,Mo是優選的,但對于含碳材料,優選Cu或Cr。這種靈活性對于快速獲得高質量,高對比度的圖像至關重要。

  應用案例

  鼠標腓骨高分辨率

  nano3DX非常適合以亞微米分辨率分析骨樣本。 nano3DX的一個重要特性是能夠以高分辨率觀察大樣本。在下面的示例中,使用nano3DX分析整個小鼠腓骨,這是第一次進行全骨分析。

平行光束幾何結構和nano3DX獲得快速高對比度圖像的能力允許從近端到遠端收集骨的完整斷層圖像。對于每個切片,骨骼中的結構清晰可見,包括近端較軟的軟骨。每個插入物中的比例尺長50微米,骨本身長約12毫米。清楚地描繪了骨髓,微血管和骨細胞空隙。

  制藥

    上圖顯示了來自膠囊的單個藥物顆粒的分析。 第一幅圖像是重建的單個切片。 第二幅圖像是0.54μm粒子的內部斷層照片

  超寬視野

  上圖顯示了碳纖維增強聚合物(CFRP)的實例。 纖維直徑為7μm。 圖像為1.8mm×1.8mm×1.4mm,體素尺寸為0.54μm。 體積由3300 x 3300 x 2500體素表示。 在相同的時間范圍內,此體積比此分辨率下來自其他系統的單次掃描的可測量體積大25倍。

  高分辨率

  二維(2D)分辨能力直接顯示在上面的圖像中,其中每個像素的測試圖案的透射圖像為0.27μm,其中0.6μm的線被分辨。



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