高分解能3DX線顕微鏡 - Rigaku(株)リガク|X線非破壊検査製品紹介

高分解能3DX線顕微鏡
High-resolution 3D X-ray microscope
H i g h - r e s o l u t i o n
真のサブミクロン3D観察 を実現
微細構造の解明と定量計測に貢献
High-resolution 3D X-ray microscope
High resolution
リガク独自の高輝度X線発生装置と高分解能X線カメラの組み合わせで、
サブミクロン領域が観察できる高分解能3DX線顕微鏡を開発しました。
高い2D・3D空間分解能
従来のX線顕微鏡に比べ、密度分解能を向上し、高い2D・3D空間分解能を保持しながら、
広い領域で観察することができます。
生体材料、高分子材料、複合材料、軽金属等の微細構造の解明と定量計測に貢献します。
研究開発から品質管理まで、広く使用することができるユーザーインターフェイスも
充実した装置となっています。
複合素材・薬剤などの試料内部をサブミクロンレベルの
高分解能で2D・3D観察ができます。
⃝新 開発した最高270nm/pixelをもつ
高分解能X線検出器を搭載
⃝長 時間安定したブレない光学系
【CFRP素材を用いた
スキーストックの
CT再構成画像】
0.54 µm/voxel
3 D
High contrast
高い密度分解能
X - r a y
樹脂中の炭素繊維など軽元素素材の
高コントラスト観察が可能です。
⃝独自の高輝度X線発生装置
および光学系の採用
⃝サンプルや目的に応じた特性X線の選択
【観葉植物の葉の
透過画像】
m i c r o s c o p e
Wide range
0.27 µm/pixel
高分解能での大視野観察
高い分解能を維持しながら広い領域を観察できます。
⃝高 画素数の大面積X線検出器を搭載
⃝数十GBの画像を3D表示・解析可能
⃝多 彩な定量解析および表示ソフトウェアの搭載
【錠剤の透過画像】
高分解能大視野 2D 観測
0.54 µm/pixel(視野 10mm)
18500 × 18500 pixels
※特許出願中
2
3
リガク独自の高輝度X線発生装置や新開発の高分解能検出器の採用により、
「高空間 分解能」
「高密度分解能」
「大視野観察」を実現しました。
高 空 間 分 解 能
一般的な拡大投影像の方法では、
長時間撮 影においてX線 焦 点の
ブレによる画像ブレを抑止できま
せんでした。
リガクは独自の技術で高い3D空間
分解能を実現し、解決しました。
光 学 系 の 比 較
3D 空間分解能
リガクX線顕微鏡
3Dでも0.8µmの空間分解能 を実現
● プロファイル ▲ 微分プロファイル
absorption coefficient (a.u.)
200
•高分解能な検出器の採用
•平行ビーム法による近接撮影
A
•位置と強度の安定性の高いX線
発生装置
分解能チャート観察
(1 line = 0.6 µm)
0.27 µm/pixel
•高精度な試料ステージ
A'
X線焦点の熱ドリフトによる影響を受けにくい
光学系
Rotation stage
150
100
50
樹脂
Source
Mo
空間分解能
0.8µm
樹脂
大気
Cr
樹脂
2.0
4.0
6.0
position (µm)
線部のプロファイル
8.0
A
Camera
Sample
一般的な拡大投影X線顕微鏡
Source
Rotation stage
高 密 度 分 解 能
•用途に応じた適切なX線エネルギーを選択可能
低エネルギーから高エネルギーの波長を目的
別に選択可能
0
A
従来は、密度差の小さい材料をコントラスト良く選別することができませんでした。その問題を、
リガクは独自のX線技術で解決しました。低エネルギーでありながら、高輝度・高強度なX線発生
装置と高分解能検出器により、生体樹脂や軽金属等の密度が低い微細構造が認識できます。
特性X線の選択
Cu
-50
0.0
炭素繊維強化樹脂 (CFRP)
0.27µm/voxel
※特許出願中
強 度
2D 空間分解能
軽元素イメージング
X線エネルギー
コントラスト大
小さなアリの関節も高コントラストで撮影可能
•高輝度かつ高強度なX線発生装置を採用
透過力大
Sample
Camera
高い密度分解能
CT再構成画像ヒストグラム
低密度ポリエチレン
(LDPE)
とPETを明瞭に識別
LDPE
ソ フ ト ウ ェ ア
60000
PET
50000
大気
40000
LDPE
frequency
大気
アリの脛節の透過画像
PET
30000
20000
nano 3D Calc:
3D レンダリング画像・定量解析
INTAGE Realia Professional:
疑似内視鏡 ( オプション )
個々の粒子や構造の抽出、3D定量解析が可能
• 体積
• 重心
• 表面積
• 配向
• 仮想内視鏡表示
• アニメーション
• 曲断面 など
10000
0
-10
CT 再構成画像
-5
0
5
10
15
absorption coefficient (a.u.)
20
25
アリの関節部(左)と筋繊維(右)の3Dレンダリング画像
C,H,Oで構成される樹脂材料密度分解能 σ=0.13g/cm3
大 視 野 観 察
•大きなデータを3D表示できるソフト
ウェアの開発
φ7 µmの炭素繊維を1.8×1.8×1.4 mmの領域で 一度にCT測定可能(通常の約25倍の体積)
リガクX線顕微鏡視野
1.8mm
・3300×3300×2500 voxels (0.54 µm/voxel)
・CT再構成範囲:1800×1800×1400 µm
mm
•高画素な検出器を採用
3D 高分解能大視野観察
アリの脛節(疑似内視鏡)
1.8
分解能を落とすことなく、広い視野で
試料の観察ができます。
1.4mm
High-resolution 3D X-ray microscope
4
次世代の3DX線顕微鏡を支える 要素技術
•平行ビーム法による近接撮影
•画 像のつなぎ 合わせにより、視 野以
上の大きなサンプル撮影が可能
by
一般的なX線検出器視野
・1000×1000×1000 voxels (0.54 µm/voxel)
・CT再構成範囲: 540×540×540 µm
0
volume ( µm3 )
2000
10µm Al2O3粒子
添加シリコーン樹脂体積測定
炭素繊維強化樹脂(CFRP)中の炭素繊維
5
High-resolution 3D X-ray microscope
6
アプリケーション
樹 脂 材 料
薬 剤
X線に対して透明だと思われていたCFRPの炭素繊維と樹脂と空気層を見分けられます。
薬 剤の設 計・開発に有用な画像データが 得られます。また、内部の薬 剤の
また、
クラックの3次元的な伝播や、
ボイドの存在箇所を非破壊で検出でき、
さらに炭素繊維の抽出、
数密度、
マイクロ
違いも高いコントラストで計測できます。
ボイド・クラックの定量計測も可能です。
薬剤のミクロン単位の膜や内部の空孔を3次元計測することが可能です。
Voxel size : 0.27μm/voxel
Voxel size : 0.54μm/voxel
炭素繊維強化樹脂(CFRP)
口腔内崩壊剤
カプセル薬粒子
空孔の体積マップ
3D レンダリング画像
CFRP
CT 再構成画像
0
volume ( µm3 )
60000
軽 金 属
熱伝導性に影響を与える配向性のある炭素繊維の繋がり方を観察できます。
Voxel size : 4.32μm/voxel
炭素繊維の抽出
ボイド・クラックの体積マップ
ご提供: 単層 CNT 融合新材料研究開発機構 殿
大阪府立産業技術総合研究所 殿
北海道大学 殿
単層 CNT を用いた高熱伝導性 Al 複合材料
炭素繊維の
3D レンダリング画像
Top view
CT 再構成画像
Front view
CT 再構成画像
Top view
Al
Front view
炭素繊維
生 体 組 織
骨代謝や骨のリモデリングに影響する骨小腔や微細な血管の3次元観察ができます。広い範囲の高分解能観察が可能です。
マウス ヒ骨内部の空孔
(骨小腔)の体積を定量的に計測できます。
Voxel size : 0.6μm/voxel
マウス ヒ骨の大視野高分解能 CT 観察
Voxel size : 0.27μm/voxel
慶應義塾大学総合医科学研究科
松尾教授との共同研究
骨内部の空孔(骨小腔)体積計測
Side
view
骨幹部の
3Dレンダリング画像
CT 再構成画像
体積マップ
0
volume ( µm3 ) 300
Front view
Side
view
Front view
3Dレンダリング画像
7
仕 様
設置条件
X 線発生部
回転対陰極型高輝度X線装置
循環冷却装置
1 式(標準水冷屋内式タイプ)
管電圧、管電流
20 ~ 50 kV、〜 30 mA
供給水量
25 ℃
ターゲット
Cr, Cu, Mo, W
所要電源
本体部
AC 三相 200 V 15 A
検出器
X線 CCD カメラ
制御・PC 部
AC100 V 15 A
画素数
3300 × 2500
循環冷却装置
AC 三相 200 V 20 A
画素サイズ
0.27 〜 4 μm /pixel
視野
0.9 mm × 0.7 mm ~ 14 mm × 10 mm
ダイナミックレンジ
16 bit
サンプルステージ
自動 5 軸ステージ
CT ステージ回転軸精度
< 0.5 µ m
6 L/min 32 ℃
13 L/min
注)高温多湿を避け、一般空調設備をご用意願います。
注)設置条件により冷却水用送水装置は空冷タイプもございます。
配置例・外形寸法
CPU
Intel Xeon 2 CPUs
メモリ
128 GB
HDD
2 TB
ネットワーク
Ethernet
光学ドライブ
DVD
OS
Windows 7 64 bit
モニター
24 インチ
装置寸法
1300 mm × 660 mm × 1640 mm
重量
600 kg
循環式送水装置
室内水冷タイプ(標準)
外部漏洩線量
1µSv/h 以下
循環式
送水装置
真空ポンプ
600
コンピューター
(室内水冷タイプ)
660
本体装置
ソフトウェア
測定・3D 画像再構成ソフトウェア
単位:mm
画像表示
トリミング
3D 画像定量解析ソフトウェア
nano 3D Calc
画像フィルター
2 値化処理
ラベリング
定量測定(体積、表面積、重心位置、方向)
1640
論理演算
バッチ処理
985
三次元画像表示
(ボリュームレンダリング、MIP、MinIP)
3D 画像表示ソフトウェア
INTAGE Realia Professional
(オプション)
二次元画像表示
(直交断面、斜断面、直断面)
仮想内視鏡表示
1300
アニメーション
ISO9001認証取得
日本分析機器工業界規格JAIMA 0101‐ 2001に適合
470
X 線装置設置の届出について
X 線装置の設置に際しては、下記の通り届け出が必要です。
● 中央省庁:装置設置の検査終了後 30 日以内に人事院へ
● 公立機関:工事開始の 30 日前までに各都道府県の人事委員会へ
● 民間機関:工事開始の 30 日前までに労働基準監督署へ
詳しくは、弊社支店・営業所までお問い合わせください。
* カタログ中に掲載されている性能上の数値は、株式会社リガクによるテスト結果であり、他
の環境下で常に同様の結果となることを保証するものではありません。
* Windows は、米国 Microsoft Corporation の米国およびその他の国における登録商標です。
* このカタログに掲載されている製品は、外国為替および外国貿易法の安全保障輸出管理の
規制品に該当する場合がありますので、輸出する場合、または日本国外に持ち出す際は、日
本国政府への輸出許可申請等、必要な手続きをお取りください。
製品改良にともない、やむをえず仕様・外観などを予告なく変更させ
ていただく場合があります。ご了承ください。
〒196-8666 東京都昭島市松原町 3-9-12
(042)545-8111〈代表電話案内〉 FAX.(042)544-9795
NDTイメージング事業部 営業部 (042)545-8167 FAX.(042)545-3226
東 京 支 店/〒151-0051 渋谷区千駄ヶ谷 4-14-4
大 阪 支 店/〒569-1146 高槻市赤大路町 14-8
東北営業所/〒980-0804 仙台市青葉区大町 1-2-16
名古屋営業所/〒461-0002 名古屋市東区代官町 35-16
九州営業所/〒802-0005 北九州市小倉北区堺町 2-1-1
(03)3479-6011
(072)696-3387
(022)264-0446
(052)931-8441
(093)541-5111
FAX.(03)3479-6171
FAX.(072)694-5852
FAX.(022)223-1977
FAX.(052)931-2689
FAX.(093)541-5288
URL http://www.rigaku.co.jp/
CJR152B/120810KO