三维X射线显微成像系统在地质方面的应用

2020-10-30

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原位机械性能测试

 

使用原位的压缩,拉伸和温度样品平台,可以在扫描室内部实现机械性能实验。通过这种方式,样品的结构与力学性能之间的相关性就可以得到更详细的研究。

 

Bruker的XRM可提供最高达4.4kN的机械测试平台和原位温度控制样品台,温度可从室温下40℃到摄氏85度。

 

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使用MTS3加压平台原位加载Noyant石灰岩样品

SKYSCAN 1275 - 10微米体素尺寸

 

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孔径分布(微米)                                           颗粒尺寸分布(微米)

Bentheim砂岩的孔径(左)和颗粒(右)尺寸分布

SKYSCAN 1275 - 5微米体素尺寸

 

定量分析地质材料的结构特性

XRM可以进行结构参数的3D定量分析,比如孔隙度,粒度,功能定位以及局部厚度。所有这些参数都可以通过Bruker XRM自主研发的软件工具进行计算和直观的查看。

 

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Bentheim砂岩经历4个润湿/蒸发的循环过程,在内部和外部盐壳层形成过程的可视化

SKYSCAN1275 - 5微米体素尺寸

 

动态过程的成像和分析

XRM可以用于跟踪动态过程。缓慢的变化过程可以通过扫描不同稳定状态下的样品来监控(延时CT),快速的变化过程可以通过快速扫描即将扫描获取时间降至65秒来研究(实时CT)。

 

如有必要,不同时间所获取的同一样品的数据集可以通过3D图像分析软件DataViewer得到精准的对齐。

 

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Vosges砂岩样品上高分辨率切片

0.3微米体素尺寸

 

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使用 SKYSCAN2211  20微米体素尺寸扫描大的石灰岩岩心

 

覆盖多种长度范围的成像和分析

使用Bruker XRM,对于小尺寸样品的真实空间分辨率可以达到500nm,从而使岩石和沉积物样本的孔隙度特征得以在最小的细节上得到表征。

 

使用同样的设备,直径高达20cm的大样品可以在较低分辨率下分析。而长尺寸样品的扫描可以根据旋转轨迹自动拼接多个扫描完成,或者通过螺旋扫描来实现。

 

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Micro-CT - micro-XRF 40mm直径地质岩心的混合物组成分布

Micro-CT: SKYSCAN 2211 - 25微米体素尺寸,micro-XRF: Burker M4 Tornado

 

无比的兼容性

XRM的数据可以和Bruker其他成像技术比如微区XRF或者扫描电镜-能谱仪相结合。此外,其他方法,比如压汞孔隙度分析法和X-射线衍射来实现完整的结构和化学成分表征。

 

使用Bruker XRM的Dataviewer软件,通过不同方式得到的图像可以在合成3D。得到的结果数据可以通过CTVox的体积渲染软件包实时直接地查看。

 

使用不同模式获得的图像可以在3D中对齐。使用体绘制包CTVOX,可以同时显示结果数据

 

SKYSCAN 1272 - 高分辨台式XRM

• 11或16 MP 大尺寸CCD探测器

• 最小像素尺寸低至0.35微米

• 每张切片图片高达200MP像素

• InstaRecon-世界上最快的重构算法

• 16位样品切换进样位置

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SKYSCAN 1275-快速自动台式micro-CT

• 低至4微米的像素尺寸精度

• 一键式按钮控制的自动化操作

• 样品尺寸可达96mm(直径) X 200mm(高度)

• 高度精确的螺旋重构扫描

• 16位样品切换进样位置

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SKYSCAN 原位测试平台

• 压力最高可达4400N

• 最大拉伸力可达440N

• 可降温至室温下40℃

• 可加热最高至85℃

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备注:文章和图片由Bruker提供

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