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一文讀懂 | 原位CT的分類

來源:廣州領拓儀器科技有限公司   2024年09月05日 17:19  

原位CT作為一種先進的4D無損表征技術,推動了包括材料科學與工程、地質學、能源領域等在內的多領域研究的發展。在本篇文章中,我們將深入介紹原位CT技術的分類。

一文讀懂 | 原位CT的分類

01

什么是原位CT

原位CT,即原位CT成像試驗,是在試驗的過程中利用X射線斷層掃描對試樣進行原位觀測,獲得材料在加載溫度場、載荷等原位環境下的內部三維圖像,從而將材料內部的損傷演化過程三維可視化。

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原位CT的結構示意圖

02

實驗室光源和同步輻射

根據X射線源的不同,原位CT技術分為同步輻射X射線斷層掃描(SR-CT)實驗室X射線斷層掃描(Lab-CT)


2.1 同步輻射X射線斷層掃描(SR-CT)

同步輻射是具有從遠紅外到X光范圍內的連續光譜,具有高強度、高準直、高極化、特性可精確控制等性能。雖然其成像質量高,掃描速度快,但應用于SR-CT的原位試驗裝置尺寸較大,無法實現短距離源物距離(SOD),也很難直接運用在實驗室設備中。

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上海光源SSRF第三代


2.2 實驗室X射線斷層掃描(Lab-CT)

Lab-CT的X射線束是呈錐束白光。相較于SR-CT,應用于Lab-CT中的原位裝置更加精巧簡便,能夠實現更小的SOD,從而實現高分辨率,也可直接適配于SR-CT中。

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極小的SOD

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多功能原位臺XMF系列

03

準原位和時間分辨原位

根據原位CT試驗中對時間節奏處理方式的不同,原位CT試驗又分為準原位CT試驗和時間分辨原位CT試驗


3.1 準原位CT

準原位CT,即在利用原位加載裝置進行試驗的過程中暫停實驗(不卸載),利用CT掃描進行成像后,再恢復試驗進程。


3.2 時間分辨原位CT

時間分辨原位CT則與中斷式相反,即不中斷試驗,在整個試驗過程中利用CT連續進行三維成像,提供更為流暢的觀察。


04

原位CT的優質解決方案

準原位CT試驗在過去常會引起關于產生“應力松弛”現象的質疑和討論,但目前已有多位學者通過試驗研究表明,準原位的和時間分辨原位所獲得的圖像基本一致[1],準原位觀測方式能夠在不同試驗階段獲取高分辨率圖像,是當前將材料內部損傷演化過程三維可視化最為重要的應用方式。


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中斷和連續實驗期間記錄的兩種材料的拉伸曲線對比[1]


與此同時,隨著Lab-CT技術的快速發展,目前Lab-CT在市場上已有成熟的產品供研究人員選擇,相較于資源十分有限的SR-CT,Lab-CT的使用成本低,能夠便捷地獲得成像數據結果,后續的服務細致,為研究提供了靈活性和便利性。

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微曠科技高性能顯微CT XLAB-2000




微曠科技自研的高性能顯微CT和多功能原位裝置能夠模擬高溫拉伸、壓縮、剪切、燒結、腐蝕多種復雜工況,可實現高溫2000℃、低溫-100℃、載荷8.5t、燒結溫度 1300℃等環境。為您的個性表征需求提供高靈活性、高質量的解決方案。

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參考文獻

[1]MAIRE E,CARMONA V,COURBON J,et al. Fast X-ray tomography and acoustic emission study of damage in metals during continuous tensile tests [J]. Acta materialia,2007,55:6806-6815.


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