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01什么是DCT技术
通常我们说的X射线断层扫描成像主要是基于两种衬度原理,即X射线吸收衬度和相位衬度,这两种衬度均在程度上依赖于样品内部的密度差异。然而对于一些多晶材料(比如:钢铁或者合金等)内部晶粒之间并没有明显的密度差异,因此单靠吸收衬度和相位衬度无法获取晶粒的特性。
X射线衍射衬度断层成像方法(DCT)是一种无损的三维晶体学成像方法,可以得到多晶样品的晶粒尺寸、三维形貌、晶体取向、晶界类型、织构分布、应力应变张量等三维微结构信息。DCT是对图像断层重建和X射线衍射形貌学的结合,同时,它还是对基于同步辐射的3D X-Ray Diffraction (3DXRD)的补充。
蔡司X射线显微镜
02 DCT技术的发展
——从同步辐射光源到实验室光源
和3DXRD及HEDM(high energy diffraction microscopy)一样,DCT技术也是基于同步辐射光源发展起来的,并且这些技术只能在全球范围内少数的同步辐射光源实现。2015年,蔡司与丹麦的Xnovo Technology合作,在X射线衍射衬度成像技术上取得突破性进展,结合蔡司Xradia X射线显微成像平台优势,推出了首款基于实验室X射线衍射衬度的三维晶体无损成像模块LabDCT(Laboratory Diffraction Contrast Tomography),实现了之前仅在世界上少数同步辐射装置可应用的技术,为工业和科研实验室在各种金属及合金,增材制造,陶瓷,地质以及生物医药等领域提供三维晶体学成像解决方案。
▲ 从同步辐射到实验室光源,DCT技术实现突破性进展
将同步辐射DCT技术引入实验室是技术的革新,具有很多优点的同时也充满挑战。同步辐射光源由于其高成本及稀缺性,能申请到机时的用户较少,而LabDCT基于实验室CT平台,更容易获得,且实验室光源采用多色光,同一晶面在更多角度均可获得衍射信号,因此扫描角度通常比同步辐射DCT更少,效率更高。但是实验室光源的亮度远不及同步辐射光源,因此晶体衍射信号更弱,需要特殊设计光路和采用高灵敏探测器来提高衍射斑信噪比。
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