IMAX - КОМПАКТНЫЙ РЕНТГЕНОВСКИЙ МИКРОТОМОГРАФИЧЕСКИЙ ПРИБОР ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ МАТЕРИАЛОВ

С учетом того, что методы, оборудование и разрешение трехмерного пространственного анализа значительно улучшились за последние двадцать лет, теперь стало возможным подробно изображать внутреннюю микроструктуру многокомпонентных материалов в трех измерениях. Трехмерная рентгеновская микротомография предлагает уникальную возможность для получения изображений с высоким пространственным разрешением, что может быть достигнуто в компактных настольных системах с использованием рентгеновских источников микрофокусировки. Недавно в Институте ядерной физики Министерства энергетики Республики Казахстан была установлена современная настольная рентгеновская микротомографическая система с конусным лучом для количественного анализа материалов в трех измерениях. В этой статье представлены конструкция, описание основных компонентов и технические параметры этой системы рентгеновской микротомографии, названной IMAX. Система предназначена для получения, обработки, хранения рентгеновских изображений и реконструкции трехмерных данных с угловых проекций для исследования внутренних структур и неразрушающего контроля материалов. Система состоит из рентгеновского источника микрофокусировки, обеспечивающего диапазон энергии рентгеновских лучей от 35 до 80 кэВ, сцинтилляционного детектора с плоской панелью, который позволяет получать цифровые изображения высокого разрешения, оптомеханических платформ для позиционирования образцов и радиационной защиты. Представлены первые результаты испытаний, проведенных с использованием этой рентгеновской системы.

1. Nazarov K.M., Muhametuly B., Kenzhin E.A., Kichanov S.E., Kozlenko D.P., Lukin E.V. and A.A. Shaimerdenov. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A., 2020, vol. 982, p. 164572. https://doi.org/10.1016/j.nima.2020.164572.

2. Muhametuly B., Kichanov S.E., Kenzhin E.A., Kozlenko D.P., Nazarov K.M., Shaimerdenov A.A., Bazarbaev E. and E.V. Lukin, J. Surf. Investig. X-ray Synchrotron Neutron Tech., 2019, vol. 13, pp. 877–879. http://doi.org/10.1134/S1027451019050082.

3. Dyussambayev D.S., Aitkulov M.T., Shaimerdenov A.A., Mukhametuly B., Nazarov K., Kaestner A., Pessoa Barradas N., Sairanbayev D.S., Dikov A.S. and E.M. Bazarbayev. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A., 2022, vol. 1039, p. 167078. https://doi.org/10.1016/j.nima.2022.167078.

4. Nazarov K.M., Mukhametuly B., Kichanov S.E., Zholdybayev T.K., Shaimerdenov A.A, Karakozov K.B., Dyussambayev D.S., Aitkulov M.T., Yerdauletov M., Napolskiy P., Kenessarin M., Kalymkhan E.K., Imamverdiyev N.A. and S.H. Jabarov. Eur. J. Phys. Funct. Mat., 2021, vol. 5, pp. 6–14 https://doi.org/10.32523/ejpfm.2021050101.

5. Lussani F.C., Vescovi R.F.C., Souza T.D., D., C.A.P. Leite, and C. Giles. Rev. Sci. Instrum., 2015, vol. 86, p. 063705. https://doi.org/10.1063/1.4922607.

6. Maire E., Buffiere J.Y., Salvo L., Blandin J.J., Ludwig W. and J.M. Letang. Adv. Eng, Mater., 2001, vol. 3, pp. 539–546. https://doi.org/10.1002/1527-2648(200108)3:8<539::AID-ADEM539>3.0.CO;2-6.

7. Mannes D. Phys. Procedia, 2015, vol. 69, pp. 653–660. https://doi.org/10.1016/j.phpro.2015.07.092.

8. Grolimund D., Berger D., Schreyer S.B, Borca C.N., Hartmann S., Muller F., Hovind J., Hunger K., Lehmann E.H, Vontobel P. and Wang H.A.O. J. Anal. At. Spectrom., 2011, vol. 26, pp. 1012–1023. https://doi.org/10.1016/j.phpro.2015.07.092.

9. Watanabe T., Takeichi Y., Niwa Y., Hojo M., and M. Kimura. Compos. Sci. Technol., 2020, vol. 197, p. 108244. https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2020.108244.

10. Adibhatla A., Tuohimaa T., and F. Yang. Microsc. Microanal., 2020, vol. 26, p. 2722. https://doi.org/10.1017/S1431927620022552

11. Fella C., Balles A., Hanke R., Last A., and S. Zabler. Rev. Sci. Instrum., 2017, vol. 88, p. 123702. https://doi.org/10.1063/1.5011042.

12. Kaestner A.P., Hovind J., Boillat P., Muehlebach C., Carminati C., Zarebanadkouki M. and E.H. Lehmann. Phys. Procedia, 2017, vol. 88, pp. 314–321. https://doi.org/10.1016/j.phpro.2017.06.043.

13. Tengattini A., Lenoir N., Andò E., Giroud B., Atkins D., Beaucour J., and G. Viggiani. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A., 2020, vol. 968, p. 163939. https://doi.org/10.1016/j.nima.2020.163939.

14. Lehmann E.H., Mannes D., Kaestner A.P., Hovind J., Trtik P., and M. Strobl. Appl. Sci., 2021, vol. 11, p. 3825. https://doi.org/10.3390/app11093825.

15. LaManna J.M., Hussey D.S., Baltic E., and D.L. Jacobson. Rev. Sci. Instrum., 2017, vol. 88, p. 113702. https://doi.org/10.1063/1.4989642.

16. Mayo S.C., Stevenson A.W., and S.W. Wilkins. Materials, 2012, vol. 5, pp. 937–965. https://doi.org/10.3390/ma5050937.

17. Brock J.D., and M. Sutton. Mat. Today, 2008, vol. 11, pp. 52–55. https://doi.org/10.1016/S1369-7021(08)70239-6.

18. Khoury B.M., Bigelow E.M.R., Smith L.M., Schlecht S.H., Scheller E.L., Andarawis-Puri N., and K.J. Jepsen. Connect. Tissue R., 2015, vol. 56, pp. 106–119. https://doi.org/10.3109/03008207.2015.1005211.

19. Brunke O., Neuber D., and D.K. Lehmann. MRS Online Proc. Libr., 2006, vol. 990, p. 509. https://doi.org/10.1557/PROC-0990-B05-09.

20. https://www.spellmanhv.com/ru/high-voltage-power-supplies/XRB011C.

21. https://www.bruker.com/en/products-and-solutions/preclinical-imaging/micro-ct/skyscan-1278.html

22. https://neoscan.com/system/neoscan-n70/

23. https://www.shimadzu.com/an/products/non-destructive-testing/microfocus-x-ray-ct-system/xseeker-8000/index.html

24. https://rigaku.com/products/imaging-ndt/x-ray-ct/ct-lab-hx

25. Laforsch, Christoph E., and C. Glaser. Coral Reefs, 2008, vol. 27, pp. 811–820. https://doi.org/10.1007/s00338-008-0405-4.

26. Kruszyński K.J., Kaandorp J.A., and R. van Liere. Coral Reefs, 2007, vol. 26, pp. 831–840. https://doi.org/10.1007/s00338-007-0270-6

27. Saadatfar M., Garcia-Moreno F., Hutzler S., Sheppard A.P., Knackstedt M.A., Banhart J., and D. Weaire. Colloids Surf. A: Physicochem. Eng. Aspects, 2009, vol. 344, pp. 107–112. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2009.01.008.

28. Naruse W., Kondo S., Kobashi M., Kanetake N., Iwama Yu., and T. Nishiwaki. J. Japan. Inst. Light Met., 2014, vol. 64, pp. 598–603. https://doi.org/10.2464/jilm.64.598.

29. Meagher A.J., Mukherjee M., Weaire D., Hutzler S., Banhart J., and F. Garcia-Moreno. Soft Matter, 2011, vol. 7, pp. 9881–9885. http://doi.org/10.1039/C1SM05495C.

30. Morigi M.P., Casali F., and M. Bettuzzi . Appl. Phys. A, 2010, vol. 100, pp. 653–661. https://doi.org/10.1007/s00339-010-5648-6.

31. Albertin F., Bettuzzi M., Brancaccio R., Morigi M.P., and F. Casali. Heritage, 2019, vol. 2, pp. 2028–2038. https://doi.org/10.3390/heritage2030122.

32. Abdurakhimov B.A., Kichanov S.E., Talmaţchi C., Kozlenko D.P., Talmaţchi G., Belozerova N.M., Bǎlǎșoiu M., and M.C. Belc. J. Archeol. Sci. Rep., 2021, vol. 35, p. 102755. https://doi.org/10.1016/j.jasrep.2020.102755.