Laboratories) are high in demand due to a limited number of
facilities resulting from their high cost, requiring users to run
experiments over short time frames and at low frequencies.
Accordingly, lab-scale devices (Xradia, Inc., CA, USA, Bruker
Corporation, WI, USA) have been commercially developed for
high resolution XCT studies without synchrotron light.
Bench-top systems have fallen short of synchrotron facilities
primarily due to the nature of the X-ray source [5]. In-house XCT
systems utilize braking-radiation derived X-rays, rather than
synchrotron derived X-ray beams, leading to a less brilliant,
polychromatic cone-beam rather than a highly brilliant, monochromatic parallel beam. The brilliance affects the necessary
scan time, whereas the conic polychromatic beam leads to
image artifacts that must be corrected [6]. The resolution of
these in-house systems has been limited by, among other
issues, the X-ray source and detector limitations [7]. It is
understood that advances in components for X-ray generation
and imaging are continually advancing in performance, further
bridging the gap between synchrotron imaging. However, these
are slow to arrive in commercial systems which are extremely
expensive. Furthermore, systems are sought which have a
higher degree of modularity for experimental versatility and in
situ capability.
Hence, the goal is to design and construct a custom system by
incorporating state-of-the-art components for high-resolution
3D imaging. Previous researchers [5,7–11] have shown the
potential and efficacy of custom built detectors as well as
(almost) full lab-scale CT instruments, and have provided
valuable insight to many crucial aspects of the design process.
Of which studies, for those that have focused on custom detector
design theory, the approach has either been focused on
application to synchrotron beamline imaging [9,10], or have
focused on concepts for the fiber-optic scintillator-lens coupling
design [7]. Of those studies that have been focused on detector
optimization for lab-scale system application, a mere survey of
commercially available detectors has been performed [8,11].
Although Flynn et al. [5] have detailed the importance of
maximizing X-ray flux through the sample in lab-scale systems
for optimizing signal, a design approach for optimizing detection
efficiency from the detector parameters has not been provided.
This system and the following description of the instrument's
design provide a consolidation of these design principles to yield
a new, truly optimized lab-scale X-ray microtomography system.
This system, and the following description of the instrument's
design, provides a consolidation of these design principles to
yield: a) the optimized lab-scale system in terms of imaging
resolution, b) the brightness of the X-ray source, and c) the
detection efficiency. Specifically, detector design considerations
for improvement in regards to efficiency and resolution are
offered by considering a lens-coupled design, where the characteristics of the optically phosphorescent (scintillating) medium,
optical lens itself, and digital sensor are employed, in conjunction
with the intensity and resolution limits of a dual-target X-ray
tube and the scintillating medium's response to the polychromatic
X-ray beam. Additionally, the design and component selection
for more accurate alignment of the X-ray source, detector and
rotation axis is offered for accurate reconstruction and increased
capacity for sample and experiment adaptability.
In this manuscript, we fully detail the design and construction of a unique, lab-scale system for in situ, high-resolution
and multi-scale, material studies. The novelty of this design
approach is realized by the complete optimization of components for lab-scale imaging resolution and detection efficiency.
The novelty of this instrument's performance is summarized by
a capability to be tailored for experimental and imaging goals at
hand, where system characteristics are adjusted all the way
from the X-ray source generation mechanism energy and
power, the scintillator composition and thickness, the optical
coupling lens' magnification, resolution, numeric aperture and
field of view, the X-ray flux through the sample, the X-ray
magnification, control over data acquisition via a custom
programmed interface, and in the future, the painless incorporation of new exotic equipment which has yet to be realized.
Other lab-scale systems, whether commercial or research
derived, do not realize this magnitude of controllability and
experimental versatility, and have not fully optimized the
performance characteristics of the deployed equipment with
respect to one another. In this discussion, we focus on the
design process for high resolution and efficient detection in
lab-scale tomography, as well as the basic system programming
necessary for data acquisition and processing in X-ray
micro-tomographic imaging. We use a glass sphere reinforced
polymer composite as a model material to demonstrate the
usefulness of the current system.
ห้องปฏิบัติการ ) มีความต้องการสูง เนื่องจากมีจำนวนจำกัด
เครื่องที่เกิดจากค่าใช้จ่ายสูงของพวกเขา โดยผู้ใช้สามารถเรียกใช้
การทดลองเหนือกรอบเวลาสั้น ๆ และที่ความถี่ต่ำ
ดังนั้นอุปกรณ์ระดับห้องปฏิบัติการ ( xradia , อิงค์ , CA , USA , BRUKER
Corporation , WI , USA ) ได้รับการพัฒนาสำหรับ
ในเชิงพาณิชย์ ความละเอียดสูง xct การศึกษาไม่มีแสงซินโครตรอน
.ระบบด้านบนม้านั่งได้ลดลงระยะสั้นของซินโครตรอนเครื่อง
หลักเนื่องจากธรรมชาติของแหล่งกำเนิดรังสี x - [ 5 ] ในระบบ xct
บ้านใช้เบรกได้รังสีเอกซ์รังสีมากกว่า
พลิกลิ้นได้คานรังสีเอกซ์นำไปสู่สดใสน้อยลง
polychromatic โคนบีมมากกว่าอย่างสดใส สีโทนเดียวขนานคาน ความฉลาดมีผลต่อจำเป็น
สแกนครั้งส่วนลำแสงรูปกรวย polychromatic นัก
ภาพสิ่งประดิษฐ์ที่ต้องได้รับการแก้ไข [ 6 ] ความละเอียดของระบบในบ้านเหล่านี้
ได้รับการ จำกัด โดย ในประเด็นอื่น ๆ
, แหล่งกำเนิดรังสี - x และเครื่องตรวจจับข้อจำกัด [ 7 ] มันคือ
เข้าใจที่ก้าวหน้าในส่วนประกอบ
รุ่นเอ็กซ์เรย์และภาพอย่างต่อเนื่องก้าวหน้าในการปฏิบัติต่อไป
เชื่อมช่องว่างระหว่างภาพซินโครตรอน .แต่เหล่านี้
จะช้าที่จะมาถึงในระบบพาณิชย์ซึ่งเป็นสิ่ง
แพง นอกจากนี้ ระบบจะค้นหาซึ่งมี
ระดับสูงของต้นแบบสำหรับทดลองความเก่งกาจและความสามารถ
แหล่งกำเนิด ดังนั้น เป้าหมายคือเพื่อออกแบบและสร้างระบบเอง โดยรวมสำหรับความละเอียดสูง
อุปกรณ์รัฐ - of - the - art 3D ถ่ายภาพ ก่อนหน้านี้นักวิจัย [ 5 – 11 ] ได้แสดง
ศักยภาพและประสิทธิภาพของเครื่องที่สร้างขึ้นเองรวมทั้ง
( เกือบ ) เต็มรูปแบบเครื่องมือห้องแล็บขนาดกะรัต และได้ให้ข้อมูลเชิงลึกที่มีคุณค่าหลายด้าน
ที่สำคัญของกระบวนการออกแบบ ซึ่งศึกษา สําหรับผู้ที่เน้นทฤษฎีการออกแบบเครื่องตรวจจับ
เอง , วิธีการได้รับการอย่างใดอย่างหนึ่งที่เน้น
ใบสมัครพลิกลิ้นบีมไลน์ภาพ [ 9,10 ] ,
หรือมีเน้นแนวคิดการเปลี่ยนเลนส์เช่น Coupling
ออกแบบ [ 7 ] จากการศึกษาผู้ที่ได้รับการเน้นเพิ่มประสิทธิภาพสำหรับการประยุกต์ใช้ระบบตรวจจับ
ขนาดทดลอง แบบสำรวจเพียง
อาดเครื่องตรวจจับได้รับการปฏิบัติ [ 8 ] .
แม้ว่าฟลินน์ et al . [ 5 ] มีรายละเอียดความสำคัญของการไหลผ่านเอ็กซเรย์
ตัวอย่างในระบบเครื่องชั่งห้องปฏิบัติการ
เพิ่มประสิทธิภาพสัญญาณแนวทางการออกแบบการเพิ่มประสิทธิภาพการตรวจจับจากเครื่องตรวจจับค่า
ยังไม่ได้ให้ ระบบนี้และต่อไปนี้รายละเอียดของการออกแบบของ
เครื่องดนตรีให้รวมของหลักการเหล่านี้ออกแบบผลผลิต
ใหม่อย่างแท้จริงเหมาะห้องแล็บขนาด X-ray ที่ ภาพตัดขวางสามมิติระบบ .
ระบบนี้และต่อไปนี้รายละเอียดของการออกแบบของ
เครื่องดนตรีมีการรวมหลักการออกแบบผลผลิตเหล่านี้
: ) เพิ่มประสิทธิภาพระบบห้องแล็บขนาดในแง่ของความละเอียดภาพ
, b ) ความสว่างของแหล่งกำเนิดรังสี - x และ C )
การตรวจสอบประสิทธิภาพ โดยเฉพาะการออกแบบเครื่องตรวจจับการพิจารณาสำหรับการปรับปรุงในส่วนของประสิทธิภาพ
และความละเอียดที่เสนอ โดยพิจารณาเลนส์คู่ออกแบบซึ่งลักษณะของ optically เรืองแสง ( ประกาย ) ขนาดกลาง
แสงเลนส์ตัวเองและดิจิตอลเซ็นเซอร์มีงานร่วมกับ
ที่มีความรุนแรงและขอบเขตของความละเอียดสองเป้าหมาย X-ray
หลอดและเป็นประกาย ขนาดกลาง ตอบสนองกับคานรังสีเอกซ์ polychromatic
นอกจากนี้ การออกแบบและการเลือกตำแหน่งที่ถูกต้องมากขึ้น
ส่วนประกอบของเครื่องเอกซเรย์แหล่งเครื่องตรวจจับการหมุนแกนและ
เสนอเพื่อการฟื้นฟูที่ถูกต้องและความจุเพิ่มขึ้น
และการปรับตัวสำหรับตัวอย่างการทดลอง ในต้นฉบับนี้ เราพร้อมรายละเอียดการออกแบบและสร้างเอกลักษณ์ แลประดับระบบสำหรับใน situ , ความละเอียดสูง
แล้วหลายมาตราส่วน การศึกษาวัสดุ ความแปลกใหม่ของ
ออกแบบนี้วิธีการเป็นตระหนักโดยการเพิ่มประสิทธิภาพที่สมบูรณ์ของคอมโพเนนต์สำหรับห้องแล็บขนาดภาพความละเอียดและประสิทธิภาพการตรวจหา
นวัตกรรมการแสดงนี้ใช้เป็นสรุปโดย
ความสามารถที่จะเหมาะสำหรับทดลองและภาพเป้าหมายที่
มือ ซึ่งคุณลักษณะของระบบปรับตลอดทาง
จากแหล่งกำเนิดรังสีเอ็กซ์รุ่นกลไกพลังงานและ
พลังส่วนซินทิลเลเตอร์ องค์ประกอบ และความหนา แสง
ข้อต่อเลนส์ ' ขยายรูรับแสงและความละเอียดตัวเลข
มุมมอง , X-ray flux ผ่านตัวอย่างการเอ็กซ์เรย์
ขยายการควบคุมผ่านข้อมูลผ่านเอง
โปรแกรมอินเตอร์เฟซ และในอนาคต การเจ็บปวดของอุปกรณ์ใหม่ที่แปลกใหม่ซึ่งยังเป็น ตระหนัก .
ระบบห้องแล็บขนาดอื่น ๆไม่ว่าจะเป็นเชิงพาณิชย์หรือการวิจัย
ได้มาไม่ได้ตระหนักถึงนี้ขนาดของการควบคุมและ
ทดลองหลากหลาย และไม่ได้อย่างเต็มที่
การแสดงลักษณะของการใช้งานอุปกรณ์
เคารพซึ่งกันและกัน ในการสนทนานี้เรามุ่งเน้น
กระบวนการออกแบบสำหรับความละเอียดสูงและมีประสิทธิภาพตรวจจับ
โทโมกราฟีขนาดห้องปฏิบัติการ รวมทั้งระบบพื้นฐานการเขียนโปรแกรม
ที่จำเป็นสำหรับการซื้อข้อมูลและการประมวลผลใน X-ray
ไมโคร tomographic ถ่ายภาพ เราใช้ลูกแก้วกระจกเสริม
พอลิเมอร์คอมโพสิตที่เป็นรูปแบบวัสดุที่แสดงให้เห็นถึง
ประโยชน์ของระบบปัจจุบัน
การแปล กรุณารอสักครู่..
