마이크로 나노 CT기(마이크로 나노 컴퓨터 단층 스캐너) 는 마이크로 나노급 초점 X선 소스와 고정밀 탐지 시스템을 융합한 첨단 영상 장비로, 그 핵심 돌파구는 전통적인 CT의 해상도를 마이크로미터에서 나노미터급으로 향상시켜 재료 과학, 생물의학, 지질 고고학 등 분야의 미시적 구조 해석의 핵심 도구가 되는 데 있다.이는 마이크로나노급 초점(지름이 보통 1마이크로미터 미만)의 X선 빔 관통 샘플을 발사하여 탐지기를 이용하여 서로 다른 각도의 투과 신호를 수신하고, 컴퓨터 단층 재구성 알고리즘과 결합하여 3차원 이미지를 생성한다.

　　마이크로 나노 CT기의 운영 프로세스:

1. 작업 전 준비

환경 검사:

설비의 운행 환경이 요구에 부합되는지 확인한다: 온도(일반 20-25°C), 습도(40-60%), 무진동, 강한 전자간섭이 없다.

장비 (특히 X선 소스 및 탐지기) 가 안정 상태 (예열) 인지 확인합니다.

샘플 준비:

사이즈와 무게: 샘플의 사이즈와 무게가 설비 샘플대의 적재 범위 내에 있는지 확인한다.

고정: 적합한 클램프 (예: 양면 접착제, 폼, 전용 샘플 클립) 를 사용하여 샘플을 견고하고 안정적으로 샘플대에 고정합니다.샘플은 스캔하는 동안 절대 정지 상태를 유지해야 하며 작은 움직임에도 이미지가 흐려집니다.

청결: 시료의 표면이 깨끗하고 먼지, 기름때 등이 없도록 확보한다.

안전성: 시료에 방사성이 없고 강한 부식성이 없으며 휘발성이 없거나 (또는 이미 밀봉되여) 설비를 손상시키거나 조작인원을 해치지 않는것을 확인한다.

개인 보호:

필요한 개인 보호 장비 (예: 납 앞치마, 납 안경, 장비 방사능 수준 요구 사항) 를 착용하십시오.

스캔실 문이 닫혔고 보안 잠금 장치가 유효한지 확인합니다.

2. 샘플 적재와 포지셔닝

스캔실 열기: 규정에 따라 장비 보호문이나 캡슐을 엽니다.

샘플대 설치: 샘플이 들어 있는 샘플대를 회전대 (회전대) 에 조심스럽게 설치하고 제대로 설치되고 잠겨 있는지 확인합니다.

스캐닝 룸 닫기: 보안 도어 / 캡을 주의 깊게 닫고 잠급니다.

3. 소프트웨어 시작 및 시스템 초기화

시작 제어 소프트웨어: 컴퓨터를 켜고 Zeiss Scout-and-Scan, Bruker CTVox, Nikon CT Pro 등과 같은 장치 전용 CT 제어 및 재구축 소프트웨어를 시작합니다.

시스템 연결: 소프트웨어가 시작되면 X선 소스, 탐지기, 회전대 등 하드웨어에 성공적으로 연결되었는지 확인합니다.

시스템 예열 / 안정화 (필요한 경우): 일부 장치는 일시적인 예열 또는 안정화 시간이 필요할 수 있습니다.

4. 스윕 매개변수 설정 및 미리보기

엑스선 소스 설정:

전압(kV): 시료의 재질과 두께에 따라 선택한다.고밀도 / 두꺼운 샘플에는 더 높은 전압이 필요합니다.

전류(μA): X선 강도와 이미지 노이즈에 영향을 줍니다.전압과 함께 출력을 결정한다.

초점 크기: 해상도에 영향을 주는 마이크로 포커스 또는 나노 포커스를 선택합니다.

탐지기 설정:

적분 시간 / 노출 시간: 이미지 밝기 및 노이즈에 영향을 줍니다.시간이 길수록 신호 잡음비는 좋지만 스캔 시간도 길다.

해상도 모드: 1x1, 2x2와 같은 탐지기의 픽셀 binning 모드를 선택하여 이미지 해상도와 시야(FOV)에 직접적인 영향을 줍니다.

스윕 형상 설정:

배율 확대: 시료에서 X선 소스(SOD) 및 시료에서 탐지기(SDD)까지의 거리를 조정하여 제어합니다.배수 = SDD/SOD 를 확대합니다.더 높은 확대 배수는 더 높은 해상도를 제공하지만 시야는 더 작습니다.

스캔 각도 범위: 일반적으로 180 ° 또는 360 ° 입니다.360 ° 는 더 완전한 데이터를 얻을 수 있어 위선을 줄일 수 있다.

투영 수(Projections): 수집된 2D 이미지 수입니다.수량이 많을수록 복구 품질이 향상되지만 스캔 시간이 길어집니다 (일반적으로 500-3000장).

미리 보기(Preview/Live View):

저용량 실시간 이미징 모드를 시작합니다.

시료가 탐측기에서의 위치와 밝기를 관찰하다.

샘플 위치 조정: 소프트웨어에서 제어하는 XYZ 변환대를 통해 샘플의 관심 영역(ROI)을 회전 중심(피벗)으로 정확하게 이동합니다.

초점 위치 조정: 시료가 X선 빔의 중심에 있고 최적의 초점 평면에 있는지 확인합니다.

최적화 명암비: kV, μA, 노출 시간을 미세 조정하여 이미지의 그레이스케일 분포를 합리적으로 합니다 (노출 과다 또는 미노출 방지).

5. 정식 스캔

매개변수 확인: 모든 스윕 매개변수가 올바른지 다시 확인합니다.

검색 시작: 검색 시작 또는 유사한 버튼을 클릭합니다.

모니터링 프로세스: 스캔 중에 소프트웨어 인터페이스를 관찰하여 스캔 진행률, X선 소스 및 탐지기 상태를 모니터링합니다.스캔실 문을 여는 것을 엄금한다.

스캔 완료: 스캔이 끝나면 일반적으로 소프트웨어에서 프롬프트를 표시합니다.엑스선 소스가 자동으로 꺼집니다.

6. 이미지 재구성

재구성 알고리즘 선택: 일반적으로 필터 역투영(FBP) 알고리즘을 사용합니다.저용량 또는 희소 데이터의 경우 반복 재구성 알고리즘을 선택할 수 있습니다.

재구성 매개변수를 설정하려면 다음과 같이 하십시오.

재구성체 크기: 3차원 체 데이터의 해상도 (체소 크기) 를 결정합니다.

필터: 이미지 품질을 최적화하고 위상을 줄이기 위해 적절한 볼륨 코어 (예: Hanning, Hanmin 필터) 를 선택합니다.

중심 위치 보정 (선택 사항): 축이 q 맞춤을 완료하지 않은 경우 미세 조정할 수 있습니다.

복구 시작: 복구 프로그램을 시작합니다.복구 시간은 데이터 양과 컴퓨터 성능에 따라 달라지며 몇 분에서 몇 시간까지 다를 수 있습니다.

결과 보기: 재구성이 완료되면 3D 데이터를 로드하고 소프트웨어에서 횡단면, 관상면, 벡터면 이미지를 보고 이미지 품질(선명도, 위상, 노이즈)을 확인합니다.

7. 후처리 및 분석

이미지 처리:

노이즈 감소: 고스 필터, 중간값 필터 등을 적용하여 노이즈를 제거합니다.

향상: 윈도우 폭을 조정하고 명암비를 최적화합니다.

분할: 임계값, 영역 성장 등의 방법을 사용하여 공극, 기체, 혼합물과 같은 다른 위상을 분리합니다.

3D 시각화: 분할된 데이터를 3D 렌더링하여 직관적인 입체 이미지를 생성합니다.

정량 분석:

체적, 표면적, 공극률, 공경분포, 벽두께, 균열의 길이 등을 측정한다.

입자 분석 (입경, 형태) 을 하다.

데이터 내보내기: 재구성한 바디 데이터, 분석 결과, 이미지 또는 비디오를 원하는 형식(DICOM, TIFF, STL, CSV 등)으로 내보냅니다.

8. 작업 종료

샘플 마운트 해제: 스캔실 문이 열리면 샘플과 샘플 테이블을 조심스럽게 제거합니다.

정리: 견본대를 정리하고 설비를 청결하게 유지한다.

소프트웨어 및 장치 끄기: 필요한 경우 제어 소프트웨어 및 장치의 전원을 끄십시오.

기록: 이번 실험의 매개 변수, 샘플 정보, 조작자와 결과를 상세하게 기록하여 실험 일지를 형성한다.