X射线三维CT技术在元器件失效分析中的应用

通过比较X射线DR,普通断层CT技术,扫描声学显微镜的功能特点,分析了X射线三维CT技术的优势。通过对焊接空洞、微动开关失效案例以及不同封装形式器件的分析,研究了X射线三维CT技术在电子元器件失效分析领域的应用。同时根据X射线三维CT成像的特点,分析了该技术发展的前景。     

nanoVoxel系列X射线三维显微镜高分辨无损透视检测技术平台

三英精密仪器有限公司制造的nanoVoxel系列X射线三维显微镜是拥有自主知识产权,具有超高分辨率的无损三维透视显微成像设备。设备采用独特的X光光学透镜显微成像技术,实际分辨率可达到0.5μm,即使传统医学和工业CT无法观察的对X光吸收很小的低原子序数的材料,比如先进复合材料中的橡胶、碳纤维、聚合物等,也可不借助染色直接进行观察成像。     

高分辨显微CT技术进展

显微CT是一种新型的采用X射线成像原理进行高分辨三维成像的设备。可以在不破坏样品的情况下,对骨骼、牙齿和各种生物材料等离体标本进行高分辨三维成像。近年来,更多地用于小动物活体成像,用于药物开发,肿瘤病理学和基因显型研究。本文围绕显微CT的技术手段进行综述,总结了它的现状和几个重要发展方向,高成像对比度、超高分辨率、快速实时以及多模态成像。     

显微CT的研究及应用的初步评述

近五年来在国内外显微CT的研究和应用，得到了很大的发展；微观病理显微诊断的空间分辨为微米数量级。目前医学CT影像的空间分辨率已达到0.35mm，已能满足宏观病理学诊断的要求。如何医学CT的空间分辨率再提高到微米水平，即可清晰显示细胞和组织的微细结构，从而满足现代医学临床病理诊断金标准的要求。目前工业CT（ICT）的空间分辨率已达到5－20微米，从而为提高医学CT的空间分辨率提供技术依据。本文引述用工业微焦点CT机首次对小动物组织进行显微成像的结果：提出应用微焦点X线源，以及采用钨酸镉集成电路CCD检测技术，进一步缩小检测元器件探头的尺寸和增加检测器探头的数目，可以提高医学CT的空间分辨率；应用电子束快速扫描技术，可以提高医学CT的时间分辨率，达到动态的水平；应用双能X线束扫描技术，可以进一步提高密度分辨率，如果未来医学CT的空间分辨率达到微米级（显微CT），时间分辨率达到毫秒级（动态CT），密度分辨率能观察到神经细胞有兴奋时，胞内钙离子浓度的瞬态上升1000倍，即成为显微动态和功能CT，就可以观测人脑神经元在不同功能状态下的动态兴奋和时空编码过程，对进一步研究人脑的记忆和思维认知过程有重要意义。     

X射线相位衬度显微成像的原理与进展

当前医学影像学的发展趋势是提高人体软组织成像的衬度分辨率及空问分辨率,由宏观影像学向微观影像学的方向发展。微观影像学能看见微米级的组织和细胞结构,能在活体上无损和动态地观察人体内部器官的微细病理变化,从而能早期做出准确的细胞病理学的定性和定位诊断,以及早期进行精确的定点清除治疗。在提高软组织成像的衬度分辨率方面,相位衬度成像技术是国内外关注的热点。据报道,软组织的X射线相位衬度的分辨率约为常规X射线CT吸收衬度分辨率的1000倍。本文以北京同步辐射装置产生的同步X射线束为光源,应用衍射增强成像（DEI）技术,对人和动物脏器的软组织进行相位衬度成像。结果表明：相位衬度显微成像可清晰显示肺泡、。肾小管、肝小叶等微细的组织结构,其空间分辨率可达20微米,这些在常规X射线CT吸收衬度成像是看不见的。医学相位衬度（简称“相衬”）显微CT成像将是医学显微影像学的未来发展方向。     

显微动态与功能CT-未来的21世纪CT

病理宏观肉眼诊断的空间分辨率为毫米数量级,而微观病理显微诊断的空间分辩为微米数量级。目前医学CT影像的空间分辨率已达到0.35mm已能满足宏观病理学诊断的要求。如果医学CT的空间分辩率再提高到微米水平,即可清晰显示细胞和组织的微细结构,从而满足现代医学临床病理诊断金标准的要求。目前工业CT(ICT)的空间分辨率已达到5－10微米,从而为提高医学CT的空间分辨率提供技术依据。本文给出用工业微焦点CT机首次对生物组织进行显微成像的结果。认为,应用微焦点X线源,以及采用钨酸镉集成电路CCD检测技术,进一步缩小检测器元件探头的尺寸和增加检测器探头的数目,可以提高医学CT的空间分辨率;应用电子束快速扫描技术,可以提高医学CT的时间分辨率,达到动态的水平：应用双能X线束扫描技术,可以进一步提高密度分辩率。如果未来医学CT的空间分辨率达到微米级(显微CT),时间分辨率达到毫秒级(动态CT),密度分辨率能观察到神经细胞有兴奋时胞内钙离子浓度的瞬态上升1000倍,即成为显微动态和功能CT,就可以观测人脑神经元在不同功能状态下的动态兴奋和时空编码过程,对进一步研究人脑的学习记忆和思维认知过程有重要意义。     

基于TIE方程的空间域相位恢复迭代算法

利用同步辐射X射线同轴显微层析(CT)方法对页岩进行扫描成像是一种无损的,对研究页岩孔裂隙大小、形态、三维结构及连通性等微观结构特征有重要意义的方法.同步辐射的引入将在物理上为提高页岩成像的分辨率提供了可能,在相位-吸收二重性假设下利用光强传递TIE(transport-of-intensity)方程可以较好地抑制由于相位信息带来的"边缘增强"效应,但该问题本质上是不适定的反演问题.本文根据实际问题构造模型,提出了一种与传统基于频域方法不同的,基于空间域的相位恢复迭代算法,并采用迭代Tikhonov正则化在数值上解决了噪声干扰下的不稳定性·问题.研究结果表明,新方法的残差仅为频域方法的1%左右,该方法可用于未来实际数据的处理.     

X射线岩石CT的历史与现状

采用X射线CT技术无损探测岩石内部结构和裂纹演化过程 ,起源于 2 0世纪 80年代后期 ,由最初对CT图像的认识逐步深化为对岩石裂纹演化规律的分析和应用研究。基于室内岩石试件扫描断面的CT图像 ,目前在岩石变形破坏过程的实时监测、加荷条件多样化、裂纹演化规律性、裂纹宽度的定量测量、岩石裂纹三维图像重建、损伤演化与损伤变量分析、CT成果应用研究等方面取得了一系列进展。岩石CT面临的主要问题是如何获得各种试验条件下精确的CT图像及其成果的应用研究。岩石CT的生命力在于自身理论、技术发展和在相关领域的应用程度     

基于FDK算法的三维CT系统性能评估理论方法研究

随着医学应用和工业应用对X射线剂量、三维物体的成像速度的要求越来越严格,三维CT成像已经成为必然趋势,因此有必要对三维CT系统性能进行研究。本文首先建立三维CT图像噪声的理论估计方法,接着提出了基于FDK算法的三维CT系统性能评估的4种解析计算方法,使用高斯差模型作为通道函数。通过实验我们验证了本文提出的三维CT系统性...     

超声散射CT技术发展综述

概述超声散射CT（computed tomography）理论的发展过程,分别对X射线CT技术、医学超声CT技术、无散射超声CT技术及超声衍射CT技术相关理论的发展、基本思想及优缺点进行了概述,介绍了主要用于工业超声CT检测的超声散射CT技术的基本概念,特点及意义等。散射超声CT技术不仅不需要反投影重构,而且在一定程度上弥补了线性超声CT方法由于线性假设或弱散射假设带来的不足,具有广阔的应用前景。     

基于聚焦合成的显微三维成像系统

本文利用显微镜物镜焦深范围有限,显微三维样本成像时需要一序列图像才能聚焦清晰特点,研究开发利用图像处理技术扩展显微成像焦深范围,应用改进Laplacian聚焦算子实现序列图像的融合显示,同时,提出了一种基于区域小波变换的序列显微图像融合算法并加以实现.用高斯插值算法得到三维显微图像的高度图,设计了一种网格轮廓线算法对高度索引图进行了三维重建显示和测量,并利用立体视觉原理生成了三维物体的左右视图和立体视图.应用此方法可以完成显微目标的表面三维参数的测量分析.     

微焦点X射线计算机层析(CMT)及其在石油研究领域的应用

工业微焦点ＣＴ的Ｘ射线源焦点尺寸小于５微米,成象分辨率明显优于常规焦点ＣＴ。在石油勘探开发研究中;微焦点ＣＴ在许多技术领域进行了应用,取得了崭新的成果：（１）确定岩心的基本物理参数—计算和描绘密度、孔隙度、流体饱和度分布;（２）描述岩心的微观特征—直观描述岩石内部孔隙结构和流体分布特征;（３）特殊油藏岩心分析评价—观察碳酸岩、火成岩等内部一些常规技术无法获得的特征;（４）岩心驱替和提高采收率分析—重建油水在岩心内部的宏观分布状态;（５）其他方面的应用—岩心筛选、地层伤害评价、岩石力学评价等。     

硬X射线衍射增强峰位成像CT的几何失真纠正方法

近年来X射线相位衬度成像技术作为一种新的成像方式凭借其空间分辨率高的优势已经成为生物、医学以及材料科学等领域一种新的独具本领的研究工具。本文针对平行束情况下应用相位衬度成像技术得到的放置在胶囊内的苍蝇及蜜蜂投影图片进行重建,对系统几何失真进行了分析和纠正,很好地提高了重建图像的质量,验证了利用目标自身的信息进行自动校正的可行性。     

高密度电法的三维数据场可视化

高密度电法是重要物探方法之一,由于它具有施工快捷、分辨率高、可靠性好、图像直观等优点,已被广泛应用于寻找金属非金属矿、地下水及各类工程地质勘察等众多领域.目前,该方法在数据资料处理方面还局限在二维图像.本文结合在山西阳泉复杂采空区利用高密度电法和高精度GPS测量联合勘察的工程实例,基于WinDisp软件平台,实现了高密度电法的三维数据场可视化,构建了视电阻率参数下的三维地质体结构模型,并且可以任意移动、旋转、切片、分层显示、实时显示真实地理坐标等.该模型客观、真实、形象地反映了电性异常的三维地质结构,为高分辨率预测复杂采空区的空间分布特征提供了直观、可靠的资料.     

积分法三维电阻率成像

二维或是三维电阻率反演成像研究,最关键的环节是在反演系数矩阵即敏感矩阵(或雅可比矩阵)的求取上.本文从微分方程的积分解出发,推导了表达式极为简单的三维雅可比系数矩阵,构造了成像方程.根据反演方程系数的稀疏特征,采用改进的降维高斯赛德尔迭代法来求解该反演方程,并通过内外迭代的结合,对大型稀疏欠定方程能很快收敛,得到可靠的解答.合成数据模型结果及实际资料的成像结果表明积分法不但实现起来极容易,成像结果的精度也相当高.     

影响X射线数字成像系统分辨率的因素分析

X射线数字成像系统广泛应用于工业无损探伤领域,其分辨率是整个系统最重要的技术指标,直接决定了系统的检测精度和适用范围.本文以构成成像系统的各个组成部分为出发点,详细剖析了每一个组成部分自身的分辨率以及构成整个系统的分辨率,并将它与系统放大率的关系绘制成函数曲线.最后,以电子工业中BGA器件焊点的X射线自动检测系统为例,...     

The Kinect: a low‐cost,high‐resolution,short‐range 3D camera

We present a novel application of the Kinect?, an input device designed for the Microsoft® Xbox 360® video game system. The device can be used by Earth scientists as a low‐cost, high‐resolution, short‐range 3D/4D camera imaging system producing data similar to a terrestrial light detection and ranging (LiDAR) sensor. The Kinect contains a structured light emitter, an infrared camera (the combination of these two produce a distance image), a visual wavelength camera, a three‐axis accelerometer, and four microphones. The cost is ~ US $100, frame rate is 30 Hz, spatial and depth resolutions are mm to cm depending on range, and the optimal operating range is 0.5 to ~5 m. The resolution of the distance measurements decreases with distance and is ≤1 mm at 0.5 m and ~75 mm at 5 m. We illustrate data collection and basic data analysis routines in three experiments designed to demonstrate the breadth and utility of this new sensor in domains of glaciology, stream bathymetry, and geomorphology, although the device is applicable to a number of other Earth science fields. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于微焦点CT与数据约束模型的古代家猪牙齿显微结构研究

本文对一例考古发掘出土的古代家猪下颌骨及牙齿进行了微焦点CT成像,通过加置滤波片有效减弱了线束硬化对CT图像的影响。基于数据约束模型（DCM）对样品三维结构进行了定量计算,获取了包含小于CT图像体元尺寸在内的样品跨尺度结构信息。对样品中孔隙及高吸收组分的联通特性进行了跨尺度计算,得到这两种组分的三维团簇分布。与常见的图像阈值分割法相比,DCM模型有效减弱了部分体积效应对图像分析的影响。本文研究结果为考古样品的内部形态测量、结构分析提供了数据基础,为考古样品的数字建模存档提供一种新的方法。      

基于改进重建滤波器的局部CT重建算法

鉴于实际工程应用需求,基于截断投影数据的CT图像局部重建是X射线CT重建的一个重要课题,本文概述了现有的局部重建算法,分析了其优缺点,提出了一种基于改进重建滤波器的局部CT重建算法。通过对滤波函数的改进,使其能量主要集中在中心位置,使旁瓣迅速下降,进而使滤波函数具有局部重建功能。另外改进的滤波函数压制了低频信息,突出了高频信息,具有提高成像空间分辨率的功能,但对图像噪声有所放大,实际实验数据验证了算法的可行性。