SKYSCAN 2214 | 纳米级三维X射线显微镜

亮点

16 Mp

大尺寸sCMOS探测器

新一代的CMOS探测器提供了出色的分辨率并拓展了巨大的3D视场

160 keV

穿透力

快速切换灯丝，实现高穿透力的钨灯丝和能实现出色分辨率的六硼化镧灯丝的切换

<500 nm

真正的三维空间分辨率

定义分辨率的方法有很多，但最重要的是能在生成的3D模型中解析出两个特征

SKYSCAN 2214 – 纳米级X射线显微镜

新的多量程 X 射线纳米级断层扫描系统SKYSCAN 2214，能用一台仪器涵盖广泛的物体尺寸和空间分辨率。它为地质材料的三维成像和精确建模开创了独一无二的可能，适合石油和天然气勘探、复合材料、锂电池、燃料电池、电子组件，以及肺部成像或肿瘤血管化等体外的临床前应用。

对于直径达到300mm以上的大型物体，该仪器可对它们内部的微观结构进行扫描和三维无损重建；对于小尺寸的样品，该仪器可达到亚微米级的分辨率。

该系统拥有一个“开放型”的透射式 X 光源，其光斑尺寸小于 0.5 微米，并拥有金刚石窗口。它能配备最多四种 X 射线探测器以实现高灵活性：适用于大物体的平板探测器，大视场 11 Mp 冷却式 CCD 探测器，中等视场 11 Mp 冷却式CCD探测器，实现出色的空间分辨率的 8 Mp 冷却式 CCD 探测器。自动可变的采集方式和相位衬度增强，使得能以相对短的扫描时间达到尽可能最佳的质量。

SKYSCAN 2214 拥有 3D.SUITE 配套软件。这个综合性的软件包涵盖 GPU 加速重建、2D/ 3D 形态分析，以及表面和体渲染可视化。

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主要特点

SKYSCAN 2214 特点

光源

SKYSCAN 2214 采用新一代的开放型 X 光源。该光源可达到优于 500 nm 的实际空间分辨率，高达 160 keV 的 X 光能量，以及高达 16 W 的功率。因为拥有极其简单的预先配准的灯丝更换程序，该光源几乎不需要维护。

SKYSCAN 2214 拥有带金刚石窗口的开放型（泵式）纳米焦点 X 光源。它能产生峰能量从 20 kV 到 160 keV 不等的X光束，并提供有两种类型的阴极。钨（W）阴极适用于最高达到 160 kV 的完整加速电压范围，光斑尺寸最小达到 800 nm。六硼化镧（LaB6）阴极适用于从 20 kV 到 100 kV 的加速电压，X 光束的光斑尺寸可以小于 500 nm，从而确保在成像和三维重建中达到出色的分辨率。JIMA分辨率测试卡显示，它能轻松解析出 500 nm 的结构。

为了确保焦斑尺寸和发射源的位置能够长期保持稳定，X 光源还能配备水冷系统，该系统含有一个循环装置，能精准地控制冷却液体的温度以维持温度的稳定。

SKYSCAN 2214 特点

探测器

为了实现出色的灵活性，SKYSCAN 2214 最多可以配备四台 X 射线探测器：三台拥有不同分辨率和视场的 CMOS 相机，以及一个大尺寸的平板探测器。所有相机都可通过单击鼠标来选择。不同的 CMOS 相机可在系统生命周期内的任何时间进行改装。

三个 CMOS 相机都能在光束中心位置和两个偏移位置拍摄图像，从而使得视场范围扩大一倍。通过偏移补偿和强度差异矫正，在两个偏移位置拍摄的图片可被自动地拼接到一起。

使用小像素 CMOS 探测器时，对大尺寸的物体也能进行高分辨率的成像和 3D 重建。内置探测器的灵活性使其可以按照物体尺寸与密度调整视场和空间分辨率。通过先进的大样品局部重建，它能以高分辨率扫描一个大尺寸物体的特定组成部分，并获得同样优质的图像。

此外，通过利用探测器的偏移和物体的垂直移动，还可从水平和垂直方向上扩大视场。

SKYSCAN 2214 特点

原位试验台

SKYSCAN 2214拥有高度精准的样品台，支持直径达到300 mm和重量达到20 kg的物体。空气悬浮式旋转马达能以非常高的准确度精准地旋转物体位置，集成的精密定位平台能保证样品完全对准。

SKYSCAN 2214拥有一个很大的且使用方便的样品室，方便扫描大型物体和安装可选的试验台。它有足够的空间可供容纳外围设备。

布鲁克的材料试验台可以进行最大4400 N的压缩试验和最大440 N的拉伸试验。所有试验台都能通过系统的旋转台自动联系到一起，而无需任何外接线缆。通过使用所提供的软件，可以设置预定扫描试验。

布鲁克的加热台和冷却台可以达到最高+80ºC或最低低于环境温度低30ºC的温度。和其它的试验台一样，加热和冷却台也不需要任何额外的连接，系统可以自动地识别不同的试验台。通过使用加热台和冷却台，可在非环境条件下检测样品，从而评估温度对样品微观结构的影响。

SKYSCAN 2214与DEBEN试验台完全兼容。借助自带的适配器，DEBEN试验台可以很容易地被安装到SKYSCAN 2214的旋转台上。

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冷却阶段

材料测试阶段

Deben 阶段

重点应用

矿物化组织

SKYSCAN 2214 可提供不折不扣的终极纳米CT成像性能。安装了四台相机：一台大尺寸600万像素cMOS平板，用于高电压和大型骨骼或牙科样品的成像，以及三台小尺寸探测器，用于为每一个可以想象的骨样品扫描提供分辨率和X射线能量窗口的最佳选择。

亚微米级体素扫描可提供晶莹剔透的骨细胞裂隙和微观尺度的矿化结构，以及纳米级分辨率的生物材料支架结构。

相位检索（Paganin）提供了一个新的维度来分析迄今为止鲜有研究的骨微矿化模式。

使用羊、灵长类动物或类似模型进行骨科研究，可使用14 cm扫描视野和160kV X射线源。通过机械测试和温度控制阶段实现您的骨科和生物力学研究目标。

形态测量具有全面的3D和2D参数，密度测量包括临床前尺寸范围内的BMD校准参考。先进的三维图像分析功能包括三维注册、自适应阈值、欧拉连通性、分形、各向异性和立体、滤波、布尔逻辑运算符等。

软组织

生物组织的体外纳米CT扫描，其像素大小为亚微米，就像组织学或电子显微镜一样，但却是真正的、深层的3D——这是一种无损显示内部结构的奇妙方法。对比剂或化学干燥可以通过进一步增强或区分组织密度来提高图像质量。SKYSCAN 2214在新的成像学科——显微CT（micro-CT）组织学和组织形态测量学——的出现中发挥着主导作用。

该系统优越的多功能性确保了每个样本都能以优化的参数、出色的分辨率和对比度进行扫描。

四台相机：一台600万像素的大型平板相机，用于高电压和大型组织样本的成像，以及三台小幅面相机，为每一个可以想象的样本扫描提供分辨率和X射线能量窗口的最佳选择。

全面的三维图像分析能力，包括形态测量和密度测量、三维配准、分割和高级图像处理方法。

植物和动物

micro-CT对于内部生物结构的最细微处的可视化效果特别好。这种成像方法可以创建一个纳米级的3D X射线衰减图，而不会伤害或破坏扫描对象。几乎所有的生物组织都可以被可视化和分析，很少或不需要特殊的样品处理。亚微米级的体素分辨率可以对小型昆虫和植物或种子结构进行成像，具有强大的放大能力和丰富的细节。

扫描室的空间和旋转台的精确性确保了所有类型的样品都可以扫描，从小型斑马鱼和保存的动物学和植物学样品到盆栽和岩石埋藏的化石。

安装了四台相机：一台600万像素的大型平板相机，用于高电压和大型样品的成像，另外还有三台小幅面相机，为每一种可以想象的生物样品扫描提供分辨率和X射线能量窗口的最佳选择。

软件套件可以用全面的3D和2D参数进行形态测量，先进的三维图像分析功能包括三维注册、自适应阈值、欧拉连通性、分形、各向异性和立体、滤波、布尔逻辑运算符等。

应用场景

整个蜜蜂头的3D 模型（左），和虚拟切割暴露内部结构（右），以1.4 微米的体素大小扫描。

以纳米级分辨率扫描的牙签的3D 模型。

人类臼齿的牙本质一部分的体积渲染图像，以350 纳米的体素大小扫描。该模型通过虚拟切割来以蓝色显示牙本质微管。

小鼠远端胫骨正交截面成像显示骨细胞陷窝，以1 微米的体素大小扫描。

一块木头的体积渲染，以200 纳米的体素大小扫描（左）与维管束网络彩色编码的局部厚度（右）。

带有2 个大的钛合金植入物的羊骨的3D 模型。

化学干燥后以3 微米体素大小扫描的小鼠肺部。

来自图林根州的中世纪人类头骨的3D 体积渲染图像，以50 微米体素大小扫描（样本来自德国耶拿的Friedrich-Schiller 大学）。

十字花科种子的横截面，以纳米级分辨率进行扫描。

SKYSCAN 2214 技术参数

特征	参数	优势
X射线源	20-160千瓦最大 16 W	用户可自行更换的灯丝经过优化可实现最大能量（W）或最高分辨率（LaB6）可旋转的金刚石窗口能达到最长使用寿命
X射线探测器	6Mp有效像素的平板探测器 16Mp大尺寸CMOS相机 16Mp中尺寸CMOS相机 15Mp高分辨率CMOS相机	不同的像素大小和探测器尺寸，方便在探测器分辨率、覆盖范围和计数统计之间进行平衡可提供1、2、3或4个探测器允许现场升级以增加探测器
图像格式	单次扫描后高达 8000 x 8000 x 2300 像素	由于允许用户选择图片尺寸，使得可以平衡数据集大小和所需的分辨率。软件可对收集到的数据进行精简
空间分辨率	60 nm 最小像素尺寸 <500 nm 低对比度分辨率（10% MTF）	简单的图形化控制，使得可以根据选择的探测器、样品和探测器距离优化实验分辨率。调节光源的焦斑尺寸，以平衡最大功率和分辨率
定位精度	旋转精度优于50 nm，配有气动调整的防震花岗岩平台	空气悬浮式样品台使得样品台可以顺畅地旋转样品台可以采用简单的卡盘安装方式机械和电气接口使其可以用作先进材料研究平台
最大物体尺寸	直径 300 mm（140 mm扫描尺寸）长度400 mm 物体最大重量 20 kg	具备扫描大尺寸样品的能量和空间小样品可被精准地定位到光源附近，以实现最大限度的放大
尺寸	1800 mm x 950 mm x 1680 mm（宽 x 深 x 高）重量：1500 kg	高效的设计可以优化实验室空间的利用大型连锁推拉门方便光源维护