Na vida cotidiana, a TC que conhecemos aparece principalmente em hospitais, onde os médicos usam para julgar a saúde dentro do corpo. Mas você sabe? A tecnologia já saiu dos hospitais e entrou em pesquisas científicas e testes industriais, e a resolução aumentou para níveis de mícrons ou até mesmo sub-mícrons, revelando os mistérios internos de vários materiais, ciências da vida e artefatos. Isto é a CT microscópica.

Neste artigo, apresentamos uma visão abrangente da microtomografia computacional, como ela se diferencia de dispositivos de raios-X, eletroscópio de varredura e ultrassom e em que áreas ela pode funcionar.

PARTE.01 Nascimento e Desenvolvimento da MicroCT

Em 1895, o físico alemão Wilhelm Conrad Röntgen, enquanto estudava os raios catódicos, descobriu acidentalmente um novo tipo de raio capaz de penetrar corpos humanos e objetos. Ele fez a primeira radiografia com a mão de sua esposa, dando início à “era da perspectiva” da medicina e do teste de materiais. Renzin também recebeu o primeiro Prêmio Nobel de Física.

Fotografia de raios-X da mão da Sra. Renzin, tirada em 22 de dezembro de 1895

Durante mais de um século, a imagem de raios-X evoluiu, desde as primeiras projeções planas até a tomografia por computador (CT), que permitiu a reconstrução tridimensional do corpo humano e do interior de objetos. A TC tradicional é usada principalmente para diagnóstico médico, enquanto que em pesquisas científicas e testes industriais, as pessoas precisam de uma resolução mais alta e observações estruturais mais finas, o que levou à "Micro-CT".

PARTE.02Princípios de imagem de microCT

A tecnologia de microtomografia tomográfica usa raios-X para irradiar a amostra, registrar a distribuição da intensidade dos raios-X transmitidos através de um detector e reconstruir a estrutura interna tridimensional da amostra usando um algoritmo de computador. Sua característica é a capacidade de fornecer imagens em alta resolução e 3D sem destruição.

A tecnologia de microtomografia CT pode fornecer informações detalhadas em 3D do material sem danos, incluindo:

1Informações estruturais:Diâmetro, volume, área de superfície, redondeza, conectividade, distribuição espacial. .....

2Informações de densidade:Poros, peso dos elementos, distribuição dos componentes. .....

3Modelo 3D:Como análise de elementos finitos, impressão 3D. .....

PARTE.03 Aplicação da MicroCT

A tecnologia de microtomografia tomográfica tornou-se uma ferramenta para pesquisas científicas e aplicações industriais devido à sua capacidade de imagem não-destrutiva, ultra-alta resolução e 3D. Atualmente tem sido amplamente utilizado em ortopedia, agricultura, arqueologia, impressão 3D, farmacêutica, ciência dos materiais, geologia, ciência dos alimentos, semicondutores eletrônicos, eletricidade de lítio, fabricação de automóveis, aeroespacial e outras indústrias. Todos os resultados abaixo foram obtidos com o uso de microtomografia de alta resolução Neoscan.

PARTE.04 Diferenças entre microCT e raios-X

Muitas pessoas confundem a microtomografia com o dispositivo de raios-X comum, embora ambos utilizem o princípio de raios-X, os métodos de imagem e os cenários de aplicação diferem muito.

Diferenças entre raios-X e microCT (Rede de fontes da imagem)

Métodos de imagem diferentes:

• Dispositivo de raios-X: obtenha uma imagem de projeção bidimensional por meio de uma única exposição, semelhante a uma foto em preto e branco, onde diferentes áreas de densidade dentro do objeto são sobrepostas sobre a imagem.

• Microtomografia: a amostra gira entre a fonte de raios-X e o detector, o sistema captura centenas de milhares de imagens projetadas e, após tomografia por computador, gera a estrutura tridimensional da amostra.

Dimensões de informação diferentes:

• Dispositivos de raios-X: somente "sombras superpostas" podem ser vistas, dificultando a distinção das camadas dianteiras e traseiras.

• MicroCT: pode ser observado camada a camada como um "corte" para obter um modelo interno tridimensional claro.

A resolução é diferente do âmbito de aplicação:

• Equipamento de raios-X: imagem rápida e amplo alcance, adequado para a detecção rápida de grandes defeitos em inspeções industriais sem danos, como se o ponto de solda está vazio ou se as peças estão rachadas.

• Microtomografia computacional: com maior resolução, até microns e até submicrônicos, é capaz de analisar microporos, fibras e detalhes de tecidos dentro do material, mais adequado para pesquisa científica, fabricação de precisão e análise estrutural.

PARTE.05 Diferenças entre microCT e eletroscópio de varredura

A microCT e o eletroscópio de varredura são ferramentas importantes para a pesquisa microscópica, mas ambos estão focados em direções diferentes.

O eletroscópio de varredura usa feixes de elétrons para varredura da superfície da amostra, com uma resolução muito alta e alcançando a escala nanométrica, que pode apresentar uma forma de superfície clara e detalhes de grãos. Mas ele só pode ver a superfície e não pode revelar informações internas, e as amostras geralmente precisam de tratamento condutivo ou injeção de ouro.

Esquema de imagem por microscópio eletrônico de varredura

A microtomografia computacional é baseada na imagem de penetração de raios X para mostrar a estrutura interna tridimensional da amostra, especialmente adequada para estudar a rede de poros, a direção das fissuras e a distribuição multifásica do material. Apesar de ter uma resolução menor do que o eletroscópio, ele pode ver "profundidades" que o eletroscópio não pode tocar.

Muitas vezes, ambos são usados ​​em combinação: primeiro com a microtomografia CT para detectar defeitos internos e, em seguida, cortar com o eletroscópio para analisar os detalhes.

Localizar primeiro a posição de perfuração da amostra IC com a microCT Neoscan

As amostras são colocadas em um nanoeletroscópio após o tratamento de moagem iônica para ver os detalhes

PARTE.06 Diferenças entre MicroCT e Ultra-som

A detecção por ultra-som depende do reflexo das ondas sonoras quando se espalham pelo material para determinar a localização dos defeitos e é frequentemente usada para a detecção sem danos de componentes grandes. Sua vantagem é a grande profundidade de penetração e a capacidade de encontrar rachaduras em materiais de parede grossa, mas a resolução é baixa, o resultado é mais dependente da interpretação do sinal e é difícil mostrar intuitivamente a forma defeituosa.

Esquema de imagem de ultra-som (imagem da Web)

A microtomografia usa raios-X em vez de ondas sonoras, com maior resolução e imagens tridimensionais nítidas. Ele é especialmente adequado para o estudo estrutural fino de amostras pequenas e médias, permitindo visualizar intuitivamente a direção das rachaduras, a distribuição dos poros e a interface do material.

Parte 07 Resumo

Portanto, a microCT pode ser usada em conjunto com outros métodos de detecção para formar vantagens complementares. Através desta combinação multitecnológica, pesquisadores e engenheiros podem obter informações abrangentes sobre amostras em diferentes escalas: imagens de estruturas internas 3D sem danos por microtomografia CT, detalhes de superfície de alta resolução complementados por eletroscópios e detecções de raios-X e ultra-som para uma pré-triagem rápida e avaliação holística, permitindo detecções e análises mais precisas e eficientes.