ntCT – Computertomographie-System für die 3D-Untersuchung sehr kleiner Objekte

3D-Computertomographie zur Visualisierung kleinster Strukturen

Siemens Star Test Chart. Smallest features of 150 nm lines and spaces.
Das ntCT System.

Die funktionellen Merkmale neuartiger Materialsysteme beruhen häufig auf ihren komplexen inneren Strukturen, die mit etablierten zerstörungsfreien Analysemethoden nicht zugänglich sind. Die Herstellung von Mikroelektronik und Mikromechanik wird immer komplexer, gepackter und dreidimensionaler. Nach Jahrzehnten erfolgreicher Miniaturisierung sind industriell gefertigte Strukturen zu klein für etablierte Prozesssteuerungsmethoden, was weitere Verbesserungen schwierig macht. Darüber hinaus würden biologische Untersuchungen detailliertere dreidimensionale Informationen über verborgene innere Strukturen erfordern, um die Morphologie verschiedener Organismen zu verstehen. Solche Proben bieten jedoch häufig einen zu geringen Materialkontrast.

Das ntCT System bietet eine einzigartige Lösung für all diese hochauflösenden Messungen, die den etablierten industriellen Mikro-CT-Scannern weit voraus sind, indem die neuesten Entwicklungen aus der Röntgenforschung angewendet werden.

 

  • Min. Voxel sampling 50 nm
  • Räumliche Auflösung bis zu 150 nm
  • Energie bis zu 4 keV
  • Photonenzählender Detektor
  • Variables Sichtfeld
  • Automatische Probenausrichtung
  • neueste Rekonstruktionsalgorithmen
  • Vollständig anpassbar
  • Kompaktes Design

 

  • ZfP und Untersuchung an Elektronikbauteilen
  • Untersuchungen mikroskopischer Strukturen aus Biowissenschaften (Mikrobiologie, Pflanzenkunde, usw.)
  • Forschung an neuen Materialien (Filter, Batterien, Papier, usw.)
  • Kulturerbe

Modernste Komponenten in einer einzigartigen Synthese vereint

© Fraunhofer IIS
NanoTube N2, eine 60 kV Röntgenröhre mit Wolfram-Diamant-Transmissionstarget.
© Fraunhofer IIS
Direktkonvertierender photonenzählender Detektor der neuesten Generation.

Unsere Erfahrungen im Hardware- und Software-Design ermöglicht es uns, Systeme perfekt an Ihre individuellen Bedürfnisse anzupassen. Wir verwenden nicht nur hochpräzise Komponenten, sondern entwickeln auch modernste Rekonstruktionsalgorithmen. Das schwedische Unternehmen Excillum ist ein spezialisierter Hersteller von Hochleistungsröntgenquellen. Die NanoTube N2 von Excillum, eine 60-kV-Röntgenröhre mit modernster Wolfram-Diamant-Transmissionstarget-Technologie, automatischer Elektronenstrahlfokussierung und Astigmatismuskorrektur, sorgt dafür, dass der kleinstmögliche, runde Röntgenbrennfleck erzielt wird.

Das schweizerische Unternehmen DECTRIS ist das erfahrenste Unternehmen im Bereich photonenzählender Röntgendetektoren, die gegenüber gängigen Flachbilddetektoren mehrere Vorteile bieten. Auf Grund ihres nicht existenten Ausleserauschens sowie Dunkelstroms ermöglichen photonenzählende Detektoren ein optimales Signal-Rausch-Verhältnis. Somit ist der Dynamikbereich unserer Röntgenaufnahmen nicht durch den Detektor begrenzt. Darüber hinaus ermöglicht die doppelte Energiediskriminierung die Anpassung des digitalen Spektrums.

Kontinuierliche Weiterentwicklung

CT-Schnittbild einer SD Karte mit 200 nm Voxelgröße. Während die obere Messung mit der Nanotube N1 in 15 h durchgeführt wurde, benötigte die untere lediglich 4 h mit der Nanotube N2.

Dank der engen Zusammenarbeit mit dem schwedischen Unternehmen Excillum wurde die Röntgenquelle - eine der Kernkomponenten des Systems - jetzt auf die nächste Generation aufgerüstet. Diese Entwicklung geht einher mit zahlreichen weiteren Verbesserungen des Gesamtsystems durch die Forschergruppe des Fraunhofer Instituts. Das Ergebnis ist eine deutliche Leistungssteigerung, die es ermöglicht, die erforderlichen Messzeiten um den Faktor 3 zu reduzieren und gleichzeitig die außergewöhnliche Auflösung beizubehalten.

Anwendungsbeispiele

Biologische Proben – C. elegans, Voxelgröße: 450 nm.
Elektronikbauteile – SD Karte, Voxelgröße: 200 nm.
Materialwissenschaft – Lithium Anode, Voxelgröße: 140 nm.

Benutzerfreundlich

Benutzerfreundliche und intuitive graphische Oberfläche begleitet den Benutzer durch den gesamten Messprozess.

Die Steuerungssoftware unterstützt den Benutzer in allen Bereichen. Von einer automatisierten Probenausrichtung über die Einstellung der Messparameter bis hin zur Rekonstruktion des Volumens wird der Benutzer von einer benutzerfreundlichen und übersichtlichen grafischen Oberfläche begleitet.

Specifications

Performance

System

Auflösung

150 nm

Probenmanipulator

4 Freiheitsgrade (DOF)

Kleinste Pixelgröße

50 nm

Probenausrichtung

2 DOF

Variables Sichtfeld

100 µm – 10 mm

Detektormanipulator

3 DOF

Max. Vergrößerung

1500

Max. Probengewicht

200g

 

 

Grundfläche

2.2 x 1.2 m

 

DeteKtor

Quelle

Pixelgröße

75 µm

Min. Röntgenbrennfleck

300 nm

Akzept. Photonenenergie

4 keV – Ende des Quellspektrums

Beschleunigungsspannung

60 kV / 110 kV

 

 

Wolfram-Diamant-Transmissionstarget

 

Umgebungsanforderungen

 

Pressluft

 

 

Temperaturstabilität von ± 0.7° K

 

 

Kühlwasseranschluss (optional)

 

Noch mehr zum ntCT-System erfahren Sie in diesem Video:

Wide range of application areas

Furthermore, there needs to be a significant difference between the atomic numbers of the materials to be separated. While this means the method won’t work in every conceivable application, it does leave a very broad range of possible applications. It’s always important to take the specific task at hand into account.

For instance, the method can in principle even be used to distinguish between cast and wrought aluminum alloys, even though both have an atomic number very close to that of aluminum.

X-ray methods are used for separating and detecting diamonds, but it has not yet been possible to detect enclosed diamonds. The X-ray luminescence method used to date has a high error rate. Dual energy methods also addresses this issue.