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May 02, 2023

합금 시트의 손상 핵 생성 시각화를 위한 계층적 유도 현장 나노라미노그래피

과학 보고서 13권,

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 1055(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

3차원(3D) 나노스케일 X선 이미징을 위해 계층적 지침이 개발되어 시야를 상당히 초과하는 표본 내에서 관심 영역(ROI)을 식별, 개선 및 추적할 수 있습니다. 이는 현장 조사에 대한 새로운 가능성을 열어줍니다. 실험적으로 이 접근 방식은 연속 줌 기능을 갖춘 확대 투영 현미경을 기반으로 한 신속한 다중 스케일 측정을 활용합니다. 적절한 실시간 데이터 처리를 통해 후속 실험 진행 상황에 대한 즉각적이고 지속적인 피드백이 가능합니다. 이를 위해 이론적 타당성과 실험적 검증을 통해 소위 준 입자 위상 검색이 원뿔형 빔 조건으로 일반화되었으며 이는 홀로그램 현미경에 대한 일반적인 접근 방식에 비해 이미징 품질과 해상도를 크게 손실하지 않고 충분히 빠른 계산을 위한 핵심입니다. 측면으로 확장된 판형 샘플의 ROI 이미징에 특히 적합한 3D 라미노그래피를 활용하면 엔지니어링 관련 경계 조건에서 합금 시트 내부의 손상 핵형성에 대한 현장 조사를 통해 계층적 안내의 잠재력이 입증되어 나노 규모 형태학에 대한 새로운 통찰력을 제공합니다. 기계적 부하 하에서 공극 및 입자 클러스터의 발달. 디지털 볼륨 상관관계와 결합하여 전례 없는 공간 분해능을 갖춘 변형 운동학을 연구합니다. 메조스케일(즉, 변형장)과 나노스케일(즉, 입자 균열) 진화의 상관관계는 응용 분야 관련 차원의 시트 재료 내 손상 핵형성을 이해하기 위한 새로운 길을 열어줍니다.

최신 X선 현미경 검사법을 사용하면 나노 규모 해상도1에서 시료에 대한 비파괴 3차원(3D) 조사가 가능하며 현장 공정 연구에 대한 잠재력이 이미 입증되었습니다2. 그러나 예를 들어 보존된 경계 조건의 필요성이나 시료 추출에 의한 국지적 분해 위험으로 인해 시료 소형화 가능성이 제한되는 경우가 많습니다. 또한 X선 현미경의 발전으로 인해 증가하는 공간 해상도와 관련하여 감소하는 시야(FOV)를 따라잡을 수 없습니다. 이러한 이유로, 국소 컴퓨터 단층촬영(CT)1 또는 컴퓨터 라미노그래피(CL)3와 같은 국소 3D 이미징 접근법은 관련된 많은 응용 분야에서 점점 더 중요한 역할을 하고 있습니다. 그러나 이러한 로컬 기술의 경우 훨씬 더 큰 샘플 내에서 가능한 관심 영역(ROI)을 식별하고 선택하는 것은 감지된 2차원(2D) 투영 이미지의 특징이 과도하게 중첩되어 방해를 받거나 완전히 배제되는 경우가 많습니다. 이는 샘플이 추가적인 형태학적 변화 또는 변위를 겪을 수 있는 현장 연구의 경우 더욱 복잡합니다. 결과적으로, 관심 있는 특징을 포함하는 이미지화된 샘플 하위 볼륨을 식별하고 지속적으로 재조정하려면 새로운 측정 전략과 기술이 필요합니다. 이러한 맥락에서 X선 ​​파면이 샘플에서 검출 평면으로 전파되어 기록된 이미지에 프레넬 회절 패턴이 형성되어 심각한 합병증이 발생합니다. 이는 특히 고유의 원뿔형 빔이 감지된 이미지에 대한 프레넬 회절의 영향을 효과적으로 향상시키는 확대 투영 현미경에 적용됩니다. 결과적으로, 대부분의 경우 적절한 위상 검색 알고리즘을 통한 사전 이미지 처리 없이는 측정된 원시 데이터와 원시 데이터를 기반으로 한 3D 재구성의 직접적인 해석이 불가능합니다.

여기서는 상당히 큰 샘플 내에서 본질적으로 작은 ROI를 식별하고 개선함으로써 3D 나노 이미징의 위 한계를 극복하는 소위 3D X선 현미경에 대한 계층적 지침을 소개합니다. 특히 이러한 높은 공간 해상도를 목표로 하는 현장 이미징 실험의 경우 정확한 ROI 추적이 전제 조건으로 간주됩니다. 간단히 말해서, 그림 1a에 설명된 것처럼 이 접근 방식은 다중 규모 데이터 세트의 획득을 기반으로 하며, 바로 이어서 (이상적으로는 동시에) 적합한 즉시 2D 위상 및 3D 볼륨 재구성이 이어집니다. 현재 샘플 상태에 대해 획득된 즉각적인 계층적 3D 그림은 후속 데이터 수집, 특히 동적으로 진화하는 ROI 및 고해상도 3D 시각화의 지속적인 조정을 위한 직접적인 피드백을 가능하게 합니다.