X射線顯微技術及其應用
2025-01-08(917)次瀏覽
X射線顯微鏡(XRM)
01什麽是X射線?
X射線是一種電磁輻射,波長介於紫外線和伽馬射線之間。由德國物理學家威廉·康拉德·倫琴在1895年發現並拍出了張X光片,因其未知性質而被命名為“X射線”(X代表未知)。
X射線為不可見光,具有波長短、穿透性強等特性,因此人們可以用來探索物體內部結構 (x-ray 成像)。
02X射線成像的基本原理
X射線之所以能使物質在熒屏或膠片上形成影像,一方麵是基於X射線的穿透性、熒光效應和感光效應;另一方麵是基於物質成分之間密度和厚度的差異。當X射線透過物質不同組織結構時,由於被吸收的程度不同,到達熒屏或膠片上的X射線量就會有差異。這樣,在熒屏或膠片上就形成了明暗或黑白對比不同的影像。具體來說,X射線是一種波長極短、能量很大的電磁波。它穿透物質的能力與射線光子的能量有關,即X射線的波長越短,光子的能量越大,穿透力越強。另外,X射線的穿透力也與物質密度有關,密度大的物質對X射線的吸收多,透過少;密度小則吸收少,透過多。利用這種差別吸收的性質可以把密度不同的組織成分區分開來,從而實現X射線透視和攝影。
03X射線顯微鏡成像過程
X射線顯微技術是一種非破壞性透視技術,將待測物體做360°自轉,通過單一軸麵的X射線穿透被測物體,根據被測物體各部分對X射線的吸收與透射率不同,收集每個角度的穿透圖像,之後利用電腦運算重構出待測物體的實體圖像。
采集圖像:利用平板探測器對樣品進行大範圍整體觀察,找到特征目標區域。再通過光耦探測器對目標區域進行高分辨成像。三維重構:利用三維可視化軟件對采集到的投影圖像進行重構,通過一係列數學重建算法得到最終的三維數據。定量分析:通過三維圖像分析軟件對重構後的數據進行濾波、閾值分割、圖像渲染、網格化處理、動畫製作、定量分析計算等,以便更好地觀察和分析樣品的內部結構和特征。
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