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水泥基材料的物理力學性能,滲透性及耐久性與硬化水泥漿體的微觀結構密切相關。對微觀結構的合理表征可以有助于對水泥基材料性能的正確理解。傳統(tǒng)的微觀結構表征方法。如背散射電子圖像法可以對微觀結構進行二維可視化表征,氮氣吸附法或壓汞法則可以對孔結構進行統(tǒng)計性表征。但是這些方法無法表征水泥基材料的三維結構特征,如孔隙連通性和曲折度等。而且制樣過程中對微觀結構造成的破壞,會影響測試結果的準確性。X射線計算機斷層掃描技術(CT)利用X射線對材料進行成像表征。是一種將實驗技術和數(shù)學分析相結合以獲取材料三維微觀結構的無損、可視化表征技術。相對于其他測試方法,計算機斷層掃描技術無需對待測樣品進行預處理,對微觀結構不會產(chǎn)生破壞。還可以對樣品進行原位連續(xù)觀察。計算機斷層掃描技術能表征樣品的三維空間微觀結構,更符合實際的微觀結構。盡管計算機斷層掃描技術在研究孔隙結構時,會受圖像分辨率的限制。只能表征的孔徑為大于圖像分辨率的孔,低于圖像分辨率的孔則無法識別。如在研究碳化硅發(fā)泡劑對孔隙結構影響過程時。由于加入發(fā)泡劑后孔徑尺寸明顯增大,多為微米級孔,超出壓汞法的主要測量范圍,且用計算機斷層掃描技術還可以研究發(fā)泡劑引起孔隙結構變化的 連續(xù)過程,因而在研究碳化硅發(fā)泡劑對孔隙結構的影響時CT比壓汞法更合適。
CT技術的誤差來源
偽像是指被測樣品受到干擾的情況下,在圖像中顯示出原本不存在的影像,包括條紋、陰影、圓環(huán)等。
設備硬件缺陷和X射線強度不合適等都是產(chǎn)生干擾的原因。而閃爍器、探測器等設備硬件產(chǎn)生的偽像遠超過由于X射線強度不合適產(chǎn)生的偽像。偽像會降低圖像分辨率和質量,從而影響物相識別。水泥基材料CT圖像中常出現(xiàn)的是環(huán)形偽像,這是信號誤差在樣品的旋轉過程中形成的。通過使用單色同步輻射光源,或使用衰減過濾器、減小樣品尺寸等可以避免此類誤差,也可以在后續(xù)圖像重建過程中,采用相位恢復進行修正。
分辨率是圖像上能分辨出的兩點之間的小距離。計算機斷層掃描技術的分辨率由射線源能量和儀器參數(shù)共同決定的。射線源能量越大,其有足夠的能力穿透物體,分辨率就越高,但當射線源能量過大時,透過不同組成的物相后所產(chǎn)生的衰減度的對比則會變小。不同物相間的灰度對比差異減小,影響物相識別。
植物CT成像系統(tǒng)技術參數(shù)
系統(tǒng)硬件
系統(tǒng)規(guī)格
尺寸:1800mm(寬)x 900mm(深)x 1600mm(高)
焦點到檢測器的大距離:850mm
視野范圍:11.4x14.5 cm
旋轉臺:nx360°
成像速度:5min/盆
安全電路(EN)
門和光信號監(jiān)視系統(tǒng)的雙面電路故障安全互鎖系統(tǒng)
X-射線檢測器
活動面積:145 x 114 mm
分辨率:約2940 x 2304像素
像素間距:50μm
X-射線源
電子管電壓:10-180 kV
包括發(fā)電機的整體式光源
環(huán)境條件
供電: 230V或380V,50Hz
溫度:運行溫度10 °C–30 °C,儲藏溫度0 °C – 50 °C
濕度:運行/儲存:10 –85%RH (無結露現(xiàn)象)
環(huán)境防護:關鍵部位涂有額外的保護涂層,以適應比較苛刻的環(huán)境(如灰塵)。如有其它特殊防護要求請客戶提前做出說明。
輻射屏蔽
測量室環(huán)繞鉛當量,機柜外輻射大劑量率300 nSv/h,符合歐洲安全標準。
IT硬件
PC技術參數(shù)
64 位處理器
8 GB 內存
1 TB 硬盤空間
DVD 刻錄
NVIDIA GeForce 9400 GT
Windows 7 (64 位)
視覺/分析/重建 PC的技術參數(shù)
64位多核處理器
128G內存
4 TB硬盤空間
DVD刻錄
NVIDIA GeForce Titan X
Windows 7 (64 位)
24寸TFT顯示器
3. 工作軟件
Fraunhofer Volex 6:測量和構建軟件
標準3D CT掃描程序供線上線下數(shù)據(jù)庫的構建,自動修正減少環(huán)狀偽影、預估旋轉中心。
軟件界面優(yōu)化、易于使用。
測量分析體積 (3DCT)
體素尺寸50μm,直徑< 114 mm,高度<145 mm
同步圖像采集和構建
圖像采集完成之后構建數(shù)據(jù)同步提供