Hochauflösende Computertomographie

Mikro-Computertomographie (µCT): Scans haben eine gemessene (MTF, BSR oder LSF) räumliche Auflösung zwischen 2 µm (250 lp/mm) und 50 µm (10 lp/mm). Das Fraunhofer EZRT betreibt viele µCT Scanner, v.a. für Anwendungen in der Materialcharakterisierung und Metrologie. Jeder Scanner besitzt eine Mikrofokus-Röntgenquelle mit variabler Spannung und Spotgröße. Typische Scanzeiten reichen von einer Minute bis zu 2 Stunden. Die geometrische Objektvergrößerung ist kontinuierlich zwischen 2x und 50x einstellbar. Flatpanel Detektoren (FPDs) dienen als Standard-Detektor (50 µm bis 200 µm Pixelkante), manche Scanner nutzen CCD Detektoren mit kleineren Pixeln (9 – 24 µm).

Sub-Mikrometer Computertomographie (subµ CT): Scans haben eine gemessene räumliche Auflösung von 0.3 µm bis 3 µm. Das Fraunhofer EZRT entwickelt ein Detektor-basiertes subµ CT System, die Click-CT. Diese kombiniert eine Standard-Mikrofokus Quelle, eine Mikroskop-Optik und eine sCMOS Kamera, und erreicht damit 0,5 µm Detailauflösung. Scans dauern zwischen 3 und 12 Stunden.

Nano-Computertomographie (nanoCT): Details <300 nm Größe werden in den Scans erfasst. Das Fraunhofer EZRT entwickelt zwei nanoCT Geräte: das XRM-II und den ntCT Scanner. Letzterer erreicht 150 nm Spotgröße bei 60 kV Beschleunigungsspannung, ein Weltrekord (die geometrische Vergrößerung beträgt bis zu 1000x). Der XRM-II nanoCT Scanner hingegen schafft 50 nm Ortsauflösung bei 30 kV, die XRM-II Technologie baut auf einem Raster-Elektronenmikroskop auf. Beide Scanner erlauben variable geometrische Vergrößerung, Das XRM-II erlaubt den schnellen Wechsel der Anode (verschiedene Formen und Materialien, z.B. Kupfer, Molybdän und Wolfram). Scans dauern typischerweise 3 Stunden in der ntCT, 12 Stunden, oder länger, am XRM-II.

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

Scanner Klassen

Wegen der großen Spreizung der Parameter (i.e., der System-Komponenten) liegt es nahe, verschiedene Scanner-Typen für verschiedene Anforderungen zu entwickeln. Ein Überblick:

Scanner /Parameter

µCT

subµ CT

nanoCT

Max. Anodenspannung /kV

90 – 300

60 – 160

30

Emissionsleistung /W

1 – 1200

0.06 – 0.4

<0.01

Max. Objektgröße /mm

250

2 – 5

0.06

Min. Detailauflösung /µm

2 – 50

0.3 – 3

0.03 – 0.3

Geom. Vergrößerung

2 – 50

25 – 250 (außer für Detektor-basierte subµ)

250 – 10000

Scan-Dauer /h

0.01 – 3

3 – 12

8 – 16

Different scanner classes