일상생활에서 우리가 익숙히 알고있는 CT는 대부분 병원에 나타나는데 의사는 이를 통해 신체내부의 건강상태를 판단한다.근데 그거 알아?이 기술은 이미"병원을 벗어나"과학연구와 공업검측분야에 들어섰으며 해상도가 마이크로메터 심지어 아마이크로메터급까지 제고되여 각종 재료, 생명과학과 문물의 내부비밀을 밝혀낼수 있다.이것이 바로 현미경 CT입니다.

이 글은 X-ray 장비, 스캐닝 렌즈 및 초음파 검사와 어떻게 다르고 어떤 분야에서 작동 할 수 있는지 포괄적으로 이해하는 현미경 CT를 제공합니다.

PART.01 현미경 CT의 탄생과 발전

1895년 독일의 물리학자 빌헬름 콘래드 렌젠 (Wilhelm Conrad Rntgen) 은 음극선을 연구하다가 뜻밖에 인체와 물체를 관통할 수 있는 새로운 방사선을 발견했다.그는 아내의 손으로 첫 엑스레이를 만들어 의학과 재료 검사의'투시 시대'의 서막을 열었다.렌첸도 이로 인해 제1회 노벨물리학상을 받았다.

렌첸 부인 손의 X선 사진, 1895년 12월 22일 촬영

이후 한 세기가 넘도록 X선 영상은 초기 평면 투영에서 이후 나타난 컴퓨터 단층 촬영(CT)에 이르기까지 인체와 물체 내부를 3차원으로 재건하는 등 끊임없이 발전했다.전통적인 CT는 의학 진단에 많이 사용되지만, 과학 연구와 산업 검사에서 사람들은 더 높은 해상도, 더 정교한 구조 관찰을 필요로 하기 때문에"현미경 CT"(Micro-CT) 가 생겨났다.

부분 02현미경 CT의 영상 원리

현미경 CT 기술은 X선을 이용해 시료를 비추고, 탐사선을 통해 투과된 X선의 강도 분포를 기록하며, 컴퓨터 알고리즘을 이용해 시료의 3차원 내부 구조를 재구성한다.고해상도와 3차원 이미지를 파괴 없이 제공할 수 있다는 점이 특징이다.

현미경 CT 기술은 다음과 같은 상세한 재료 3D 내부 정보를 손상 없이 제공할 수 있습니다.

1구조 정보:예를 들어 직경, 부피, 표면적, 원도, 연결성, 공간 분포......

2밀도 정보:례를 들면 공강의 공극, 원소의 경중, 성분분포......

33D 모델:유한원 분석, 3D 프린팅......

PART.03 현미경 CT 활용

현미경 CT 기술은 비파괴성, 초고해상도 및 3D 이미징 능력으로 인해 과학 연구 및 산업 응용의 도구가되었습니다.현재 정형외과, 농업, 고고학, 3D 프린팅, 제약, 재료과학, 지질, 식품과학, 전자반도체, 리튬전기, 자동차제조, 항공우주 등 업종에 널리 응용되고 있다.다음 결과는 모두 Neoscan 고해상도 현미경 CT를 이용한 관측 영상이다.

PART.04 현미경 CT와 X-Ray의 차이점

많은 사람들이 현미경 CT와 흔히 볼 수 있는 X-Ray 장비를 혼동하는데, 실제로 둘 다 X선 원리를 이용하지만 영상 방식과 응용 장면의 차이가 크다.

X-Ray와 현미경 CT의 차이점(사진 출처 네트워크)

다른 방식으로 이미징:

• X-Ray 장치: 한 번의 노출을 통해 흑백 사진과 같은 2D 투영 이미지를 얻습니다. 물체 내부의 서로 다른 밀도 영역이 이미지에 중첩됩니다.

• 현미경 CT: 시료는 X선 소스와 탐지기 사이를 회전하며, 시스템은 수백 수천 장의 투영 이미지를 수집하고, 컴퓨터 단층 재건을 거쳐 시료의 3차원 구조를 생성한다.

정보 차원이 다릅니다.

• X-Ray 장치:"중첩된 그림자"만 볼 수 있어 앞뒤 계층을 구별하기 어렵다.

• 현미경 CT:"절편"처럼 층층이 관찰하여 선명한 내부 3차원 모델을 얻을 수 있다.

해상도는 적용 범위와 다릅니다.

• X-Ray 장비: 이미지 속도가 빠르고 범위가 넓어 용접점이 비어 있는지, 부품에 균열이 있는지 등 산업 무손실 검사에서 큰 결함을 빠르게 발견하기에 적합합니다.

• 현미경 CT: 해상도가 더 높고, 마이크로미터 심지어 마이크로미터급에 도달할 수 있으며, 재료 내부의 마이크로 구멍, 섬유, 조직 세부 사항을 해석할 수 있으며, 과학 연구, 정밀 제조 및 구조 분석에 더 적합하다.

PART.05 현미경 CT와 스캐닝 렌즈의 차이점

현미경 CT와 스캐닝 렌즈는 모두 미시적 연구의 중요한 도구이지만 두 가지 관심의 방향은 다르다.

스캐닝 렌즈는 전자빔을 이용하여 샘플 표면을 스캐닝하는데, 해상도가 매우 높고, 나노미터급에 달하며, 선명한 표면 형상과 결정 입자 디테일을 나타낼 수 있다.그러나 표층만 볼 수 있고 내부 정보를 밝힐 수 없으며 샘플은 일반적으로 전기 전도 처리나 금 분사가 필요합니다.

스캔 전자 현미경 영상 원리도

현미경 CT는 X선 투과 영상에 의존하여 샘플의 3차원 내부 구조를 보여줄 수 있으며, 특히 연구 재료의 공극 네트워크, 균열 방향 및 다상 분포에 적합하다.그것의 해상도는 비록 전경보다 낮지만, 전경이 닿을 수 없는"깊은 곳"을 볼 수 있다.

량자는 흔히 결합하여 사용한다. 먼저 현미경 CT로 내부결함을 발견한후 다시 절편과 전경을 배합하여 세부사항을 분석한다.

Neoscan 현미경 CT를 사용하여 IC 샘플의 구멍 통과 위치를 먼저 파악합니다.

샘플은 이온 연마 처리 후 비나 렌즈를 넣어 세부 사항을 관찰한다

PART.06 현미경 CT와 초음파 검사의 차이점

초음파 검사는 음파가 재료에 전파될 때의 반사에 의해 결함 위치를 판단하며, 대형 부재의 무손상 검사에 자주 사용된다.투과 깊이가 크고 두꺼운 벽 소재에서 균열을 발견할 수 있다는 장점이 있지만 해상도가 낮고 결과적으로 신호 해석에 더 많이 의존해 결함 형태를 직관적으로 보여주기 어렵다.

초음파 검출 영상 원리도 (사진은 네트워크에서 유래함)

현미경 CT는 음파가 아닌 X선을 사용하여 해상도가 더 높으며 이미지 결과는 선명한 3D 영상입니다.중소형 샘플의 정교한 구조 연구에 특히 적합하며 균열 방향, 구멍 분포 및 재료 인터페이스를 직관적으로 볼 수 있습니다.

PART.07 요약

따라서 현미경 CT는 다른 검사 수단과 함께 사용할 수 있어 상호 보완적 우위를 형성할 수 있다.이러한 다중 기술 조합을 통해 과학 연구자와 엔지니어는 서로 다른 척도에서 전면적인 샘플 정보를 얻을 수 있다: 현미경 CT는 손상되지 않은 3차원 내부 구조 영상, 선글라스는 고해상도 표면 디테일을 보충하고, X-Ray와 초음파 검측은 신속한 사전 선별과 전체 평가를 실현함으로써 더욱 정확하고 효율적인 검측과 분석을 실현한다.