Společnost Tescan je známá především jako výrobce elektronových mikroskopů. V roce 2018 vstoupila prostřednictvím akvizicí belgické společnosti XRE i na trh mikrotomografů. Ty využívají rentgenové záření k detailnímu zobrazení vnitřních struktur vzorku a pomocí speciálního softwaru vytvářejí jejich trojrozměrnou rekonstrukci. Na to, jakým směrem pokračuje Tescan v dalším vývoji těchto přístrojů, jsme se zeptali Arna Merkla, ředitele produktové sekce mikro-CT.
Mikrotomografie je jednou z nejzajímavějších oblastí zobrazování materiálů. Jak funguje?
Mikro-CT využívá rentgenové paprsky k pořizování dvourozměrných snímků, které jsou podobné rentgenovým snímkům, jaké znají lidé od lékařů. Jsou zde ale dva zásadní rozdíly: za prvé se bavíme o mnohem větším rozlišení a za druhé jsme schopni vzorkem otáčet o 360 stupňů. Detailní snímky pořízené z různých úhlů se následně v počítači spojí do jedné digitální 3D vizualizace vzorku.
Důvodem, proč se tato technika stala pro výzkum materiálů tak zajímavou, je její nedestruktivní povaha. Jsme schopni vizualizovat a provádět analýzu vnitřní struktury vzorku ve třech rozměrech, aniž by bylo nutné jej upravovat nebo řezat. Tato technika také otevírá dveře k pozorování změn jak na povrchu, tak i uvnitř vzorku. Říkáme tomu 4D zobrazování, kdy čas je právě tím čtvrtým rozměrem.
O jakém časovém úseku při zkoumání změn vzorků se bavíme?
To je velmi různé podle typu aplikace. Můžeme pozorovat vzorky v řádech sekund, minut, hodin, nebo dokonce dnů a týdnů. Pokud je třeba, můžeme snímání přerušit, nebo naopak sledovat celý proces kontinuálně. Ve společnosti Tescan jsme vyvinuli metody, které využívají širokých možností jak hardwaru, tak softwaru k provádění široké škály laboratorních experimentů.
V této souvislosti rozlišujeme „dynamické CT", což označuje zejména nejpokročilejší podskupinu rentgenového zobrazování, kde se vzorek průběžně zobrazuje, a je tak možné sledovat jeho změny. Rozdíl mezi „dynamickým" a „časosběrným" bych připodobnil k rozdílu mezi plynulým filmem a stop motion animací. Výhoda dynamického CT spočívá ve schopnosti provádět nepřetržité experimenty „in situ" (zkoumání statického preparátu, red. pozn.) v reálném čase.
Tato technologie kontinuálního snímání je pro nás velkou výzvou. Jedná se o technologicky složitý proces, ve kterém je podmínkou k úspěchu dokonalá souhra hardwarových, softwarových a aplikačních postupů. Náš vývoj je ve všech těchto oblastech velmi intenzivní a - což je neméně důležité - také vzájemně propojený.
Vaše řešení bylo optimalizováno pro dynamický výkon. Znamená to, že jste museli udělat kompromis v prostorovém rozlišení?
Vždy existují kompromisy týkající se priority rychlosti nebo kvality. To platí pro každý měřicí nebo zobrazovací systém. Mezi těmito faktory jsme vytvořili z našeho pohledu optimální rovnováhu s akcentem na schopnost provádět dynamické CT snímání. Na trhu existují systémy s vyšším prostorovým rozlišením, které jsou však určeny pro jiné výzkumné priority a nejsou schopny provádět vysokorychlostní dynamické CT snímání. Oba přístupy mají svá pro a proti a vzájemně se doplňují, podobně jako se SEM, FIB-SEM a TEM jsou komplementární v oblasti elektronové mikroskopie.
(Celý rozhovor naleznete v příštím vydání Technického týdeníku.)
Podívejte se na video: