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一文了解顯微 CT 技術(shù)在地質(zhì)領(lǐng)域的應(yīng)用

復納科技 2023-09-25 | 閱讀：1419

引言

顯微 CT 技術(shù)是一項通過利用 X 射線對微觀樣品進行高分辨率成像的先進技術(shù),，是研究和解決地質(zhì)學問題的重要工具,，在地質(zhì)行業(yè)發(fā)揮著不可或缺的作用。本文將介紹顯微 CT 技術(shù)的基本原理,、發(fā)展歷程以及其在地質(zhì)行業(yè)的特殊應(yīng)用,。

顯微 CT 技術(shù)簡介

顯微 CT 技術(shù)利用 X 射線照射樣品，通過探測器記錄透射的 X 射線強度分布,，再利用計算機算法重構(gòu)出樣品的三維內(nèi)部結(jié)構(gòu),。其獨特之處在于能夠在非破壞的情況下，提供高分辨率和全方位的三維圖像,。

顯微 CT 技術(shù)的發(fā)展歷程

顯微 CT 技術(shù)主要用于微觀尺度下的樣品成像，其發(fā)展歷程包括幾個階段：

1990 - 2000：顯微 CT 技術(shù)開始應(yīng)用于生物學,、材料科學等領(lǐng)域,，但分辨率和樣品大小受到限制。

2000 - 2010：隨著 X 射線源和探測器的技術(shù)進步,，顯微 CT 的分辨率和成像質(zhì)量得到了極大的提升,。

2010 - 至今：顯微 CT 應(yīng)用于更多領(lǐng)域，如地質(zhì)學,、考古學等,，取得了顯著成就。

顯微 CT 技術(shù)的特點

顯微 CT 技術(shù)是在工業(yè) CT 技術(shù)的分支,，同時又具有其獨特的特點：

高分辨率成像：顯微 CT 技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)亞微米級別的分辨率,，可以清晰顯示微觀結(jié)構(gòu)，揭示樣品內(nèi)部的細節(jié)特征,。

非破壞性檢測：相比傳統(tǒng)的樣品制備方法,，顯微 CT 技術(shù)不需要對樣品進行任何破壞性處理，保持了樣品的完整性,，可以多次掃描同一樣品,。

三維重建：通過顯微 CT 技術(shù)獲得的數(shù)據(jù)可以進行三維重建，使得研究人員能夠全方位地了解樣品的內(nèi)部結(jié)構(gòu),。

體積小安裝便捷：相較于傳統(tǒng)工業(yè) CT 設(shè)備,，顯微 CT 尤其是臺式顯微 CT 具備更小的體積，對安裝環(huán)境的要求少,，無需配置特殊電源線即可使用,。

顯微 CT 技術(shù)在地質(zhì)行業(yè)的應(yīng)用

1 巖石礦物學研究

顯微 CT 技術(shù)能夠?qū)r石、礦物樣品進行高分辨率成像,，揭示其中的微觀結(jié)構(gòu)特征,，為巖石成因和性質(zhì)的研究提供了重要依據(jù),。

【1】鈣質(zhì)砂巖的 3D 渲染體積（左列）

按其當量直徑 (ED) 進行顏色編碼的孔隙體積（右列）

2 古生物學研究

應(yīng)用顯微 CT 技術(shù)對古生物化石進行掃描，可以獲得其內(nèi)部骨骼結(jié)構(gòu)等信息,，為古生物學家研究古代生物的形態(tài)特征提供了重要參考,。

【2】盾皮魚類 Compagopiscis 間側(cè)片(IL)和牙齒組織學顯微成像及三維虛擬重建

3 巖心研究

顯微 CT 技術(shù)在巖心研究中具有重要應(yīng)用，可以對巖心樣本進行非破壞性的三維成像,，揭示其中的孔隙結(jié)構(gòu),、礦物組成等信息，為油氣勘探和儲層評價提供了重要依據(jù),。

【3】不同壓力條件下顯示致密儲層中不同的石油構(gòu)造

4 礦床勘探與開采

顯微 CT 技術(shù)可以用于礦石樣品的內(nèi)部成分分析,，幫助礦床勘探人員準確定位礦體位置和估計礦石儲量。

5 地下水資源研究

顯微 CT 技術(shù)可用于地下水儲層的孔隙結(jié)構(gòu),、滲透性等參數(shù)的研究,，為地下水資源的開采和管理提供科學依據(jù)。

2023 年 9 月 18-21 日期間,，復納科技攜手 NEOSAN 顯微 CT 參加了 2023 中國地質(zhì)學會年會,，同時分享了其在地質(zhì)行業(yè)相關(guān)的應(yīng)用案例：

樣品為頁巖，以 900nm 像素大小掃描,，顯示礦

物的分布及其典型薄層之間的斷裂形態(tài)

樣品為碳酸鹽,，以 1.8μm 像素大小掃描，無損

地顯示其內(nèi)部 3D 微觀結(jié)構(gòu)

總結(jié)

顯微CT技術(shù)作為一種高分辨率,、非破壞性的成像技術(shù),，為地質(zhì)學研究提供了獨特的視角。其在地質(zhì)行業(yè)的應(yīng)用,，為巖石礦物學研究,、古生物學研究、礦床勘探與開采以及地下水資源研究等領(lǐng)域帶來了顯著的進展,，促進了地質(zhì)科學的發(fā)展和礦產(chǎn)資源的有效開發(fā)利用,。

關(guān)于 NEOSCAN 顯微 CT

NEOSCAN 是一家專注于設(shè)計和生產(chǎn)顯微 CT 儀器的公司，由 Alexander Sasov 創(chuàng)立于比利時,。目前 NEOSCAN 推出三款顯微 CT 產(chǎn)品：N60,、N70、N80,，可在不破壞樣品的同時,，得到樣品的結(jié)構(gòu)信息（空腔孔隙）、密度信息（組分差異）,，同時可以輸出三維模型,，進行仿真分析。

N60 緊湊型臺式顯微 CT

N70 快速型臺式顯微 CT

N80 高分辨臺式顯微 CT

如果您想獲取更多關(guān)于 NEOSCAN 臺式顯微 CT 的產(chǎn)品詳情或者應(yīng)用案例，歡迎您隨時聯(lián)系我們,，垂詢電話：400 857 8882,。

參考文獻

【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.