圆锥形光束显微X射线层析法——一种对多相物料进行三维分析的新方法

随着三维立体分析法的技术和分辨率在最近十年来得到了改进 ,现在有可能用三维数字空间对多相物料的微观结构进行详细描述。在这方面 ,三维X射线显微层析法提供了一套独特的成像能力。应用显微聚焦X射线发生器可以达到10 μm级的立体分辨率。最近 ,美国犹他大学安装了一套现代化的圆锥形X光束显微层析系统用于对多相物料进行三维空间的定量分析。该系统可以在直径 10mm的范围内得到 2 0 48× 2 0 48像素的图像 ,同时也可以得到某些较大物体( 40mm)的影像。该系统能够处理高密度的物料 ,密度可以达到 8 0 g/cm3。这个独特的仪器可以用于许多三维立体结构的成像 ,例如 ,三维解离度分析、过滤过程中床层微孔结构分析和混凝土结构中空气隙的测定。X射线显微层析系统不仅可以进行多相系统的定量分析 ,而且可以测定结构特性和相连续性。本文描述了这套新系统的最新应用情况 。

利用纳米透射X射线显微成像技术研究页岩有机孔三维结构特征

页岩纳米级孔隙的三维结构特征直接决定页岩气微观渗流机理,是完善页岩储层流动模型亟需解决的核心问题。本文以龙马溪组页岩有机孔样品(直径约7μm)为研究对象,分别利用同步辐射纳米CT和实验室纳米CT重建有机孔三维空间结构,针对两个装置获得的孔隙结构参数进行对比研究,结果表明:(1)龙马溪组页岩有机孔样品呈蜂窝状,孔隙度约60%,连通性较好;孔径分布呈双峰模式,集中于60~150nm和500~1400 nm;孔径大于500 nm的孔隙对样品的总孔隙度贡献较大。(2)同步辐射纳米CT与实验室纳米CT结果相较,孔隙度和孔隙总数两参数基本一致,喉道总数和喉道半径偏差较大;孔径分布和配位数分布规律虽然类似,但具体数值存在明显差异,值得进一步深入比较分析和研究。(3)纳米CT方法在页岩纳米孔隙三维结构表征方面存在阈值划分难度大与扫描视场过小的问题,可从切片重构算法、三维数据处理、表征单元体三方面进行改进。

电镜X射线显微分析法在继发性血色病研究中的运用

目的 观察继发性血色病患者皮肤超微变化和微细构造的元素组成。方法 应用透射电镜并结合X射线显微分析法。结果 真皮毛细血管内皮细胞、巨噬细胞中存在 5型高电子密度颗粒 ,其中都含有铁元素 ;皮肤色素沉着和非沉着部位均证实有含铁小体。结论 皮肤中含铁小体存在是提示体内铁负荷过多的一项有效指标 ,皮肤色素沉着和非沉着部位活检对诊断本病均有价值。

用电子探针X射线显微分析法研究肾上腺素激发的心房特殊颗粒分泌(英文)

本文研究心房特殊颗粒 (ASG)中的钙释放是否能促进颗粒内容的分泌。冷冻超薄切片技术和磷钨酸—乙醇 (EPTA)特殊染色技术制备大鼠心房切片。X射线显微定量分析采用Hall连续谱法 ,用以测量在肾上腺素处理后 15、30、6 0和 12 0min时ASG中钙含量的变化。用形态计量法的数密度作为判断ASG分泌状态的指标。结果显示心房特殊颗粒在生理状态下钙浓度高达 80mmol 公斤·干重。在肾上腺素注射后ASG的数密度逐渐下降 ,并于注射后 6 0min时下降至最低 ;ASG中的钙含量亦逐渐减低 ,但于注射后 30min即达最低 ,由此可见ASG钙含量的下降出现早于颗粒数的下降。推想肾上腺素处理引起的钙释放可能成为一种信号 ,启动心房肽的分泌 ,因此ASG在心房心肌细胞中可能具有细胞内钙库机能。

用X射线显微层析法和水银压入法研究硅渣中轻骨料的发泡成孔过程

在轻骨料中,高温发泡法可以增大孔隙率。在这个过程中产生玻璃态基质,同时添加的发泡剂脱气而生成的气体留在玻璃态结构中。本文硅渣中的发泡过程是由于添加飞灰产生液相以及利用碳化硅作为发泡剂。使用X射线显微层析法和水银压入法研究在不同温度、不同滞留时间内材料结构的孔隙生成情况。比较两种方法测得的结果:第1种方法用于孔径分布范围从50mm^1mm以上;第2种方法用于孔径分布范围从0.005 5~360μm。两种方法既有优点,也有局限性。本研究系统中,在设定温度下延长焙烧时间,显微层析法能给出更可靠的孔隙生成结果。在设定的1 220℃下,增加滞留时间可以增大孔隙率和中间的孔径尺寸。延长滞留时间,气孔数量减少,而气孔体积增大。

同步辐射X射线三维显微成像

本文介绍了利用同步辐射进行X射线三维成像的工作原理及进展状况 ,详细论述了X射线三维成像的两种方法 ,X射线全息及CT技术 ,以及通过两者的结合 (HCT)进行高分辨率三维成像的有关理论与实验技术 ;介绍了同轴全息中消除“双生像”噪声的数字方法 ,讨论了影响分辨率的各种因素 ;

基于X射线显微CT的PBX热冲击损伤特征

为研究小尺寸高聚物黏结炸药(polymer bonded explosive,PBX)半球的热冲击损伤特征,针对Φ10 mm TATB基和HNS基PBX半球样品开展了0~100℃水浴温度冲击实验,利用X射线显微层析成像(Micro‐computed tomography,μCT)技术研究了样品损伤的三维形态和分布特征,并采用热弹塑性二维轴对称模型对样品温度冲击过程的热传导和热应力进行了模拟分析。CT结果表明温度冲击后2种样品均由边角起裂,其中TATB基PBX半球沿边部环向扩展,形态曲折,具有撕裂和脆断特征;HNS基PBX半球沿轴向基本贯穿,形态平直,具有脆断特征。数字模拟结果表明温度冲击过程中TATB基PBX半球内部产生较强的拉应力,由边角区域至中心区域拉应力先后超过其拉伸强度,导致主裂纹由半球边角区域萌生并向内扩展。样品损伤形态与温度冲击作用下的应力分布特征、黏结剂温度特性吻合。本研究为TATB基和HNS基PBX温度冲击损伤机理分析奠定了基础。

基于气体吸附法和X射线Micro-CT三维成像技术定量解析天然和电化学处理绿松石孔隙特征

绿松石是一种多孔材料,其孔隙特征直接影响其颜色、光泽、硬度、耐久性等性质,进而影响其市场价值,电化学处理的主要目的是降低绿松石孔隙度从而使其耐久、保色。采用全自动比表面仪、X射线显微CT(Micro-CT)等测试分析手段,对电化学处理前后绿松石的孔隙特征进行了对比研究。比表面仪研究发现,电化学处理后的绿松石总孔隙度、总孔体积、平均孔径及比表面积均有一定程度的变化;吸附-脱附曲线高压区域天然绿松石吸附曲线斜率变大,而电化学处理绿松石吸附曲线斜率变小;天然绿松石孔径分布曲线为类抛物线,而电化学处理绿松石孔径分布曲线呈内凹曲线状。Micro-CT研究结果表明:天然绿松石中出现的由表面贯穿至内部的大孔洞,经电化学处理后孔洞被不完全充填;天然绿松石存在"流纹状"结构,孔隙沿"流纹"分布,而电化学处理绿松石的"流纹状"结构消失,孔隙分布杂乱无章。本研究首次从孔隙特征角度入手,发现天然绿松石与电化学处理绿松石在高压区域吸附曲线特征、50nm孔径以上孔隙分布曲线、孔隙充填情况和内部结构等方面存在明显差异。通过检测绿松石的钾(K)含量,并结合孔隙特征差异,可以有效地对绿松石是否经过电化学处理进行检验判定。

基于纳米针尖反射靶的X射线显微系统

本文利用电化学腐蚀方法制备出曲率半径<100 nm的钨针尖,并在FEI Quantum 600型扫描电镜(SEM)中作为反射靶材以搭建微焦点X射线显微系统。通过SEM发射电子束轰击纳米钨针尖,以减少电子束和靶材的物理作用区域,进而减小X射线源的光斑尺寸,实现高分辨率的X射线显微成像。采用线对卡来评价系统的最佳成像分辨率,实验结果表明:系统在加速电压30 k V、电子束束流120 n A、SEM的工作距离5 mm、放大倍数为100倍、探测器采集时间为180 s的条件下,可以获得优于1μm的分辨率图像。

血色病肝细胞透射电镜X射线显微分析及超微结构观察

目的利用透射电镜X射线显微分析及常规电镜超微结构观察,对血色病肝细胞超微结构改变及肝细胞内色素颗粒的元素组成进行分析。方法通过肝穿的方法取出血色病患者的肝组织进行光镜病理组织学观察,电镜的超微结构观察及X射线显微分析。结果肝细胞内可见大量的高电子密度的色素颗粒,经X射线显微分析含有铁元素,其铁元素峰高于对照组。结论透射电镜X射线显微分析可作为血色病诊断的手段之一。

基于X射线相衬CT的微脉管三维成像研究进展

组织内的微脉管形态变化被认为是多种疾病进展中最重要的病理生理学特征之一。X射线相衬CT(X-ray phase-contrast computed tomography,PCCT)利用X射线穿过物体时引起的相位变化作为成像衬度,它能够在不注射造影剂的情况下高分辨率地呈现生物软组织内的三维(three-dimensional,3D)微脉管结构,并可通过精准的3D定量评估进一步揭示疾病进程中微脉管系统的适应性改变。本文综述了近年来相衬CT技术在肝脏、大脑、脊髓、肾脏和肺等软组织的微脉管系统成像中的研究进展,并总结了各疾病模型中与脉管异常相关的病理变化,为微脉管系统的3D可视化和定量分析提供了新的显微影像学检查工具。

X射线显微术的前景和问题

八十年代初在X射线显微术方面,由于先进技术的发展已逐步形成面向用户的生物研究工具。当前要研究的主要问题是辐射损伤。1.软X射线显微术前景在生物结构研究中,在性能方面光学显微镜和电子显微镜有明显的不足。科学家的任务是填补性能上的空白。生物光学显微镜的限制几乎完全是分辨率。在给定染色的条件下,现代对比度增强,光学系统已克服了大部分样品固有的低对比度问题。

用于细胞三维结构观察的现代显微影像仪器及相关技术

细胞三维结构的观察分析能提供更多细胞显微水平结构和功能的信息。现代显微影像仪器及相关的三维重建等技术是研究细胞三维结构的有力工具。本文概述多种可用于细胞三维结构观察的显微工具,简单介绍其原理、优势、最新技术动态及应用领域等。

三维显微CT

项目概况 一种新型的采用微焦点X射线成像原理进行超高分辨率三维成像的设备，可以在不破坏样品的情况下，获得高精度三维图像，显示样品内部详尽的三维信息，并进行结构、密度和力学的定量分析。

X射线相衬显微层析及其在野山参特征结构的定量三维成像研究

将同步辐射X射线同轴相衬显微层析(PPCT)方法应用在野山参特征结构的原位无损成像研究,并利用相位吸收二重性Paganin算法(PAD-PA)实现了同步辐射X射线PPCT实验数据的相位重建和优化处理,获得了野山参草酸钙簇晶的三维显微结构、体积大小、空间分布和数量分布等定量信息。研究结果表明,PPCT方法与相位恢复算法结合可用于如野山参草酸钙簇晶这类中药材显微结构的定量研究。

三维显微CT扫描系统的X射线源焦点投影坐标测量方法

针对实际的三维显微CT成像系统射线源焦点和探测器成像面位置不能直接测量的问题,提出了一种简单易行的射线源焦点投影坐标精确测量方法。基于球体在锥束射线场中的投影为椭圆的原理,利用双球目标体成像获得的数字射线投影图像,配合图像、图形处理方法和最小二乘拟合技术求取二椭圆的长轴交点,该点坐标即为射线源焦点的投影坐标。实验结果表明,所提出方法的测量精度达到了实际显微CT扫描系统的重建要求,并且实现简单、具有较强的抗噪能力。

高分辨显微CT技术进展

显微CT是一种新型的采用X射线成像原理进行高分辨三维成像的设备。可以在不破坏样品的情况下,对骨骼、牙齿和各种生物材料等离体标本进行高分辨三维成像。近年来,更多地用于小动物活体成像,用于药物开发,肿瘤病理学和基因显型研究。本文围绕显微CT的技术手段进行综述,总结了它的现状和几个重要发展方向,高成像对比度、超高分辨率、快速实时以及多模态成像。

电子探针和X射线衍射仪测定新疆祖母绿宝石

新疆首次发现了质量上佳的祖母绿宝石（绿柱石），受到了国内外学者的高度关注。文章对新疆祖母绿矿物晶体进行电子探针显微分析（EPMA）和X射线衍射（XRD）测试，获得EPMA成分分析结果及XRD测试晶胞参数、衍射图谱。结果表明，新疆祖母绿化学成分中Cr2O3含量较高，一般在0．21％～0．54％；典型样品晶胞参数测定结果为a0=0．9233nm，c0=0．9206nm，Z=2，主要粉晶谱线为2．871（100）、3．257（100）、7．996（100）。

缅甸琥珀内含物形态结构在X射线下的可辨识性

【目的】产自缅甸北部胡康河谷的缅甸琥珀形成于白垩纪中期。其艺术价值很高,同时其内含物的生物多样性程度也很高,故其科学价值也不可估量。显微CT能够提供化石(琥珀)内部解剖结构的高分辨率断层图像,故该方法日渐成为目前琥珀研究中的常用方法之一。然而在可见光下可见的琥珀内的生物结构,在X射线下却有不同的结果,这与现生研究材料在显微CT下的表现非常不同。本研究对产自胡康河谷的9块缅甸琥珀进行显微CT检测,试图对这个特殊的现象进行较为系统的解读。【方法】利用数码相机(Nikon 5200D)拍摄琥珀照片,并用Helicon Focus 5.3软件合成。通过显微CT技术扫描琥珀和计算机断层重建技术重建出缅甸琥珀内含物的三维结构形态。【结果】显微CT检测结果主要分为3种:完全无衬度、部分结构有衬度和整体结构有较好衬度。本研究对有较好衬度的琥珀内含物进行了三维重建,展示了琥珀内含物的外部和内部三维结构。【结论】琥珀内含物的可见光成像和X射线成像不存在一一对应关系,其原因和琥珀保存的好坏以及琥珀的密度差、琥珀围岩之间的对比度差异有关。琥珀形成和埋藏过程中的物理和化学变化非常复杂,其机理的探究也更为复杂和困难,本文对这个现象的主要类型做了较为初步的阐述,后续研究需要更为全面的选样和更为严格的实验设计才能够最终解决这个埋藏学上的难题。

显微CT技术用于隋唐礼冠腐蚀饰件的结构研究

X射线显微CT(X-ray micro-CT)是一种无损分析方法,在医学、材料学和地质学等领域得到了广泛的应用,并取得了良好的效果。为了了解隋唐冠饰的内部情况,探查冠饰内部的显微结构,获取饰件原始结构信息,本研究应用micro-CT技术,主要对西安东郊昆仑公司隋末唐初M2出土礼冠和马家沟唐代阎识微夫妇墓出土礼冠上的饰件结构进行CT检测,获得了高分辨率三维结构CT图像。图像清晰显示出饰件的结构:鎏金层、图案构件、饰件基体及图案构件与基体的连接部位。对于饰件结构的解读反映出饰件鎏金是饰件加工过程中的最后一道工序。该技术方法对古代制品,尤其是小件制品和劣化严重制品的结构、工艺研究及其保存状况评估,具有重要的现实意义。