方案摘要
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显微 CT 技术是一项通过利用 X 射线对微观样品进行高分辨率成像的先进技术,是研究和解决地质学问题的重要工具,在地质行业发挥着不可或缺的作用。本文将介绍显微 CT 技术的基本原理、发展历程以及其在地质行业的特殊应用。
显微CT技术在地质领域中的应用
1、 引言
显微 CT 技术是一项通过利用 X 射线对微观样品进行高分辨率成像的先进技术,是研究和解决地质学问题的重要工具,在地质行业发挥着不可或缺的作用。本文将介绍显微 CT 技术的基本原理、发展历程以及其在地质行业的特殊应用。
2、 显微 CT 技术简介
显微 CT 技术利用 X 射线照射样品,通过探测器记录透射的 X 射线强度分布,再利用计算机算法重构出样品的三维内部结构。其独特之处在于能够在非破坏的情况下,提供高分辨率和全方位的三维图像。
1. 显微 CT 技术的发展历程
显微 CT 技术主要用于微观尺度下的样品成像,其发展历程包括几个阶段:
1990 - 2000:显微 CT 技术开始应用于生物学、材料科学等领域,但分辨率和样品大小受到限制。
2000 - 2010:随着 X 射线源和探测器的技术进步,显微 CT 的分辨率和成像质量得到了极大的提升。
2010 - 至今:显微 CT 应用于更多领域,如地质学、考古学等,取得了显著成就。
2.显微 CT 技术的特点
显微 CT 技术是在工业 CT 技术的分支,同时又具有其独特的特点:
• 高分辨率成像:显微 CT 技术能够实现亚微米级别的分辨率,可以清晰显示微观结构,揭示样品内部的细节特征。
• 非破坏性检测:相比传统的样品制备方法,显微 CT 技术不需要对样品进行任何破坏性处理,保持了样品的完整性,可以多次扫描同一样品。
• 三维重建:通过显微 CT 技术获得的数据可以进行三维重建,使得研究人员能够全方位地了解样品的内部结构。
• 体积小安装便捷:相较于传统工业 CT 设备,显微 CT 尤其是台式显微 CT 具备更小的体积,对安装环境的要求少,无需配置特殊电源线即可使用。
3、 显微 CT 技术在地质行业的应用
1.岩石矿物学研究
显微 CT 技术能够对岩石、矿物样品进行高分辨率成像,揭示其中的微观结构特征,为岩石成因和性质的研究提供了重要依据。
【1】钙质砂岩的 3D 渲染体积(左列)按其当量直径 (ED) 进行颜色编码的孔隙体积(右列)
2.古生物学研究
应用显微 CT 技术对古生物化石进行扫描,可以获得其内部骨骼结构等信息,为古生物学家研究古代生物的形态特征提供了重要参考。
【2】盾皮鱼类 Compagopiscis 间侧片(IL)和牙齿组织学显微成像及三维虚拟重建
3.岩心研究
显微 CT 技术在岩心研究中具有重要应用,可以对岩心样本进行非破坏性的三维成像,揭示其中的孔隙结构、矿物组成等信息,为油气勘探和储层评价提供了重要依据。
【3】不同压力条件下显示致密储层中不同的石油构造
4.矿床勘探与开采
显微 CT 技术可以用于矿石样品的内部成分分析,帮助矿床勘探人员准确定位矿体位置和估计矿石储量。
5.地下水资源研究
显微 CT 技术可用于地下水储层的孔隙结构、渗透性等参数的研究,为地下水资源的开采和管理提供科学依据。
2023 年 9 月 18-21 日期间,复纳科技携手 NEOSAN 显微 CT 参加了 2023 中国地质学会年会,同时分享了其在地质行业相关的应用案例:
样品为页岩,以 900nm 像素大小扫描,显示矿物的分布及其典型薄层之间的断裂形态
样品为碳酸盐,以 1.8μm 像素大小扫描,无损地显示其内部 3D 微观结构
总结
显微CT技术作为一种高分辨率、非破坏性的成像技术,为地质学研究提供了独特的视角。其在地质行业的应用,为岩石矿物学研究、古生物学研究、矿床勘探与开采以及地下水资源研究等领域带来了显著的进展,促进了地质科学的发展和矿产资源的有效开发利用。
关于 NEOSCAN 显微 CT
NEOSCAN 是一家专注于设计和生产显微 CT 仪器的公司,由 Alexander Sasov 创立于比利时。目前 NEOSCAN 推出三款显微 CT 产品:N60、N70、N80,可在不破坏样品的同时,得到样品的结构信息(空腔孔隙)、密度信息(组分差异),同时可以输出三维模型,进行仿真分析。
N80 高分辨台式显微 CT
了解更多NEOSCAN 台式显微 CT 产品详情与应用案例,欢迎联系我们。
参考文献
【1】 Cnudde, V., Boone, M.N., ”High-resolution X-ray computed tomography in geosciences: a review of the current technology and applications”, Earth Science Reviews (2013), doi: 10.1016/j.earscirev.2013.04.003
【2】Sanchez S, Dupret V, Tafforeau P, et al. 3D microstructural architecture of muscle attachments in extant and fossil vertebrates revealed by synchrotron microtomography PLoS One, 2013, 8(2): e56992
【3】Yang S, et al.(2022) Pore structure and fluid distribution of tight sandstone by the combined use of SEM, MICP and X-ray micro-CT. Journal of Petroleum Science and Engineering. 208,109241.
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