Mikrotomografia rentgenowska (micro-CT, z ang. micro-computed tomography) jest zaawansowaną, nieinwazyjną i nieniszczącą metodą obrazowania umożliwiającą uzyskanie trójwymiarowego obrazu wewnętrznej struktury badanego obiektu. Technika ta wykorzystuje promieniowanie rentgenowskie do rejestracji serii projekcji próbki wykonywanych pod różnymi kątami. Następnie, za pomocą algorytmów rekonstrukcyjnych, tworzony jest szczegółowy model 3D badanego materiału.
Metoda ta jest bardzo zbliżona do powszechnie stosowanej klinicznej tomografii komputerowej stosowanej w diagnostyce obrazowej pacjentów. Jednak w przeciwieństwie do tomografii klinicznej – która wymaga kompromisu pomiędzy dokładnością obrazowania ciała pacjentów a dopuszczalnym, bezpiecznym poziomem radiacji – mikrotomografia komputerowa umożliwia zastosowanie wielokrotnie wyższej zdolności rozdzielczej.
Dzięki bardzo wysokiej rozdzielczości przestrzennej, sięgającej nawet kilkuset nanometrów, mikrotomografia rentgenowska pozwala analizować cechy strukturalne niedostępne dla klasycznych metod obrazowania. Technika ta jest jedną z najważniejszych współczesnych metod obrazowania przestrzennego wykorzystywanych w badaniach naukowych. Dzięki możliwości nieinwazyjnego uzyskiwania wysokorozdzielczych obrazów wnętrza obiektów znajduje zastosowanie w naukach materiałowych, geologii, biologii, medycynie, archeologii i wielu innych dziedzinach. Dynamiczny rozwój technologii obrazowania oraz metod analizy danych sprawia, że znaczenie mikrotomografii rentgenowskiej w badaniach naukowych stale rośnie.
Systemy mikrotomografii komputerowej (micro-CT) firmy Tescan
Systemy micro-CT firmy Tescan umożliwiają szybkie, nieniszczące obrazowanie 3D oraz obrazowanie 4D do obserwacji zmian zachodzących w czasie. Rozwiązania te są przeznaczone do analizy materiałów inżynierskich, kompozytów, skał oraz próbek biologicznych.
Mikrotomografy rentgenowskie firmy Tescan umożliwiają obrazowanie próbek o bardzo zróżnicowanych rozmiarach i właściwościach. Systemy te są przystosowane do badań obiektów o wysokości do 1 metra i średnicy do 60 cm, co pozwala analizować zarówno niewielkie próbki laboratoryjne, jak i duże elementy przemysłowe lub geologiczne. UniTOM HR oferuje obrazowanie o rozdzielczości submikronowej, natomiast UniTOM XL i CoreTOM są przystosowane do badań większych próbek a także umożliwiają zwiększenie szybkości wykonywanych analiz. Niektóre mikrotomografy posiadają możliwość rozbudowy o unikalną technikę Spectral CT, umożliwiającą rozróżnianie materiałów na podstawie charakterystyki energetycznej promieniowania. Urządzenie Tescan DynaTOM® to pierwszy laboratoryjny system mikrotomografii rentgenowskiej zaprojektowany specjalnie do prowadzenia złożonych badań in situ pozwalających na rejestrację zmian strukturalnych próbek podczas obciążania mechanicznego, ogrzewania lub innych oddziaływań fizycznych. Dzięki temu możliwa jest jednoczesna analiza geometrii, struktury wewnętrznej oraz zmian zachodzących w czasie.
Mikrotomografy firmy Tescan wykorzystują zaawansowane, wspierane przez AI oprogramowanie Panthera™ AI przeznaczone do analizy i przetwarzania danych 3 i 4D.
Detektor sCMOS o wysokiej rozdzielczości zwiększa praktyczną rozdzielczość przy dużych odległościach roboczych, umożliwiając uzyskanie szczegółowości obrazów poniżej mikrona nawet wtedy, gdy stosowane są stoliki in-situ lub duże preparaty, które uniemożliwiają umieszczenie źródła w bliskiej odległości.
Tescan UniTOM HR2
Tescan UniTOM® XL / CoreTOM®
Tescan DynaTOM®
Tescan Spectral® CT (moduł analizy pierwiastkowej do UniTOM® XL)
Oprogramowanie PentheraTM AI
Detektor rentgenowski sCMOS o wysokiej rozdzielczości
Zastosowania mikrotomografii rentgenowskiej
Zastosowania w naukach materiałowych
Jednym z najważniejszych obszarów wykorzystania mikrotomografii rentgenowskiej są nauki materiałowe. Technika ta pozwala na:
- analizę porowatości materiałów ceramicznych i metalicznych,
- ocenę jakości połączeń spawanych,
- wykrywanie pęknięć, pustek i innych wad wewnętrznych,
- badanie materiałów kompozytowych,
- kontrolę elementów wytwarzanych metodami druku 3D.
Dzięki możliwości obserwacji struktury wewnętrznej w sposób nieniszczący, badacze mogą śledzić zmiany zachodzące w materiale podczas obciążeń mechanicznych lub procesów starzeniowych.
Zastosowania w geologii i naukach o Ziemi
W geologii mikrotomografia rentgenowska służy do badania:
- skał osadowych i magmowych,
- sieci porów odpowiedzialnych za przepływ płynów,
- struktur mineralnych,
- próbek rdzeni wiertniczych.
Uzyskane dane są wykorzystywane między innymi do modelowania przepływu wód podziemnych, gazu ziemnego oraz ropy naftowej w strukturach geologicznych.
Zastosowania w biologii i medycynie
W naukach biologicznych i medycznych metoda umożliwia analizę:
- tkanki kostnej,
- uzębienia,
- struktur roślinnych,
- niewielkich organizmów zwierzęcych.
Mikrotomografia pozwala na ocenę mikroarchitektury kości, monitorowanie procesów regeneracyjnych oraz badanie zmian chorobowych bez konieczności wykonywania przekrojów histologicznych. W biologii roślin technika ta wykorzystywana jest do analizy systemów korzeniowych, nasion oraz budowy tkanek przewodzących.
Zastosowania w archeologii i paleontologii
W archeologii i paleontologii mikrotomografia rentgenowska umożliwia badanie cennych artefaktów i skamieniałości bez ryzyka ich uszkodzenia. Metoda pozwala na:
- identyfikację ukrytych struktur wewnątrz zabytków,
- analizę skamieniałości zamkniętych w skałach,
- odczytywanie napisów i zdobień niewidocznych z zewnątrz,
- tworzenie cyfrowych modeli obiektów do dalszych badań.
Technika ta znacząco zwiększa możliwości dokumentacji i ochrony dziedzictwa kulturowego.
