蔡司 Xradia 610 & 620 Versa

更快的亚微米级X射线无损成像技术

ZEISS Xradia 610 and 620 Versa

拓展您的探索极限

作为Xradia Versa系列中前沿的产品,蔡司Xradia 610 & 620 Versa 3D X射线显微镜在科研和工业研究领域为您开启多样化应用的新高度。

基于高分辨率和衬度成像技术,Xradia 610 & 620 Versa 大大拓展了亚微米级无损成像的研究界限。

优势

扩大了微米级和纳米级CT解决方案的应用范围

  • 无损亚微米级分辨率显微观察
  • 在不影响分辨率的情况下可实现更高通量和更快的扫描
  • 最高空间分辨率500nm,最小体素40nm
  • 可在不同工作距离下对不同类型、不同尺寸的样品实现高分辨率成像
  • 原位成像技术,在受控环境下对样品微观结构的动态演化过程进行无损表征
  • 可随着未来的创新发展进行升级和扩展

更高的分辨率和通量

传统断层扫描技术依赖于单一几何放大,而Xradia Versa则将采用光学和几何两级放大,同时使用可以实现更快亚微米级分辨率的高通量X射线源。大工作距离下高分辨率成像技术(RaaD)能够对尺寸更大、密度更高的样品(包括零件和设备)进行无损高分辨率3D成像。此外,可选配的平板探测器技术(FPX)能够对大体积样品(重达25 kg)进行快速宏观扫描,为样品内部感兴趣区域的扫描提供了定位导航。

实现新的自由度

运用业界出色的3D X射线成像解决方案完成前沿的科研与工业研究 :凭借最大化利用吸收和相位衬度,帮助您识别更丰富的材料信息及特征。运用衍射衬度断层扫描技术(LabDCT)揭示3D晶体结构信息。先进的图像采集技术可实现对大样品或不规则形状样品的高精度扫描。运用机器学习算法,帮助您进行样品的后处理和分割。

优异的4D/原位解决方案

蔡司Xradia 600 Versa系列能够在可控环境下进行材料3D无损微观结构表征的动态过程。凭借Xradia Versa在大工作距离下仍可保持高分辨率成像的特性,可将样品放置到样品舱室或高精度原位加载装置中进行高分辨率成像。Versa可与蔡司其它显微镜无缝集成,解决多尺度成像方面的挑战。

应用案例

蔡司 Xradia 610 & 620 Versa 应用案例

锂离子电池

典型任务和应用

  • 工艺流程开发和供应链控制:检查完整样品从而进行有效的源控制,发现可能影响性能或寿命的工艺流程调整或成本节约方案
  • 安全与质量检测:识别电触点上的碎片、颗粒、毛刺或聚合物分离器的损坏情况
  • 寿命与老化效应:老化效应的纵向研究
完整的圆柱电池 (160 kV)
完整的圆柱电池 (160 kV) – 焊接毛刺、金属夹杂物、导电层的褶皱和扭结。
大软包电池(120kV)
大软包电池(120kV) — 失效分析、膨胀、润湿、电解液析气
小软包电池(80kV)
小软包电池(80kV) — 原位微结构、阴极颗粒级老化效应,分离器层
小软包电池
小软包电池:0.4x 概览扫描;4x 大工作距离下的高分辨率;20x 大工作距离下的高分辨率

电子设备与半导体封装

典型任务和应用

  • 对先进半导体封装,包括2.5D/3D和扇出型封装进行工艺开发、良率改进和结构分析
  • 分析印刷电路板,以实现逆向工程和硬件安全保障
  • 在多尺度下对封装模组内部连接情况进行无损亚微米级成像,对缺陷位置进行快速的定位和表征以获取能够补充或替代物理切片的结果
  • 可从任意想要的角度观察虚拟切片和平面图像,详细了解缺陷的位置和分布
显示2.5D封装中的C4凸块、TSV和铜微柱凸块,从而以体素尺寸1 µm的高分辨率查看封装模组内部的情况
显示2.5D封装中的C4凸块、TSV和铜微柱凸块,从而以体素尺寸1 µm的高分辨率查看封装模组内部的情况
2.5D封装的虚拟切片显示了C4凸块中的焊料裂纹和孔隙
2.5D封装的虚拟切片显示了C4凸块中的焊料裂纹和孔隙
10 mm x 7 mm x 1 mm 封装内的DRAM封装模组内部连接情况,其中包含一个4模堆栈
10 mm x 7 mm x 1 mm 封装内的DRAM封装模组内部连接情况,其中包含一个4模堆栈。以三维、0.8µm/体素尺寸轻松显示焊料缺陷
DRAM封装中微凸块的虚拟切片
DRAM封装中微凸块的虚拟切片。TSV的直径 6μm,微凸块的平均直径35µm。可见2μm的小型焊料孔隙

增材制造

典型任务和应用

  • 对增材制造(AM)粉末床中颗粒的形状、尺寸和体积分布进行详细分析,以确定适当的程序参数
  • 高分辨率无损成像,用于AM零件的微结构分析
  • 与标称CAD显示进行比较的三维成像
  • 检测未熔颗粒、高阻抗杂质和孔隙
  • 对其它方法无法达到的内部结构进行表面粗糙度分析
3D打印管道(Ti-6Al-4V)的表面粗糙度评估
3D打印管道(Ti-6Al-4V)的表面粗糙度评估;以约1.7 mm体素在约3.4 mm面积获得的高分辨率扫描
以3.9µm体素分辨率对不同A205 AM粉末质量的成像
以3.9µm体素分辨率对不同A205 AM粉末质量的成像
AM制造铝齿轮的内部结构
AM制造铝齿轮的内部结构;3 µm 体素分辨率成像用于观察未熔融颗粒、高阻抗杂质和小孔隙
Ti-6Al-4V试样的ISO 25178 表面粗糙度评估
Ti-6Al-4V试样的ISO 25178 表面粗糙度评估。XRM与蔡司Smartproof 5快速转盘共聚焦显微镜的结果非常相似

材料研究

典型任务和应用

  • 表征三维结构
  • 观察失效机制、退化现象和内部缺陷
  • 在多尺度上检查特性
  • 量化显微结构的演变
  • 执行原位和 4D(随时间推移的研究)成像,用以开展加热、冷却、干燥、加湿、拉伸、压缩、液体注入、排出及其它模拟环境的影响
增材制造的格状结构
增材制造的格状结构
在多个尺度进行的多孔泡沫玻璃绝缘成像
在多个尺度进行的多孔泡沫玻璃绝缘成像
碳纤维增强聚合物基复合材料
碳纤维增强聚合物基复合材料
混凝土中多相结构的高分辨率断层扫描和相分割结果
混凝土中多相结构的高分辨率断层扫描和相分割结果

原材料

典型任务和应用

  • 进行多尺度孔隙结构和流体流动分析
  • 利用原位流动设备直接在孔隙尺度上测量流体流动
  • 使用LabDCT分析晶体结构
  • 颗粒分析与全三维重建
  • 改进矿物加工工艺,分析尾矿以更大限度提高采收率,进行热力学浸出研究,对铁矿石等采矿产品进行 QA/QC 分析以研究钢铁和其它金属中颗粒的取向
  • 了解钢和其他材料中的晶粒取向
从约26000个黄铁矿颗粒中鉴定的单个金粒
从约26000个黄铁矿颗粒中鉴定的单个金粒
砂岩岩心的多尺度无损表征
砂岩岩心的多尺度无损表征,显示高质量的无损内部层析成像和完整的孔隙尺度分析研究(显示孔隙分离)
分块橄榄石的传统吸收衬度图像
分块橄榄石的传统吸收衬度图像
用LabDCT在分块橄榄石上鉴定单个亚晶体取向
用LabDCT在分块橄榄石上鉴定单个亚晶体取向

生命科学

典型任务和应用

  • 自然环境中生物样品的三维成像
  • 无需任何特殊的样品制备,对植物根系进行成像
  • 无需任何样品制备和切片的情况下对动植物进行成像
  • 对固体结构(如整个种子)进行的亚微米成像
花朵的XRM显微图像以全新的3D视图呈现了其组成结构
花朵的XRM显微图像以全新的3D视图呈现了其组成结构。可以辨认出萼片(黄色)和花瓣(紫色)
蜻蜓的原生结构成像,无需任何样品制备和切片
蜻蜓的原生结构成像,无需任何样品制备和切片
种子具有非常坚实和紧凑的结构,其内部很难作为一个整体来成像
种子具有非常坚实和紧凑的结构,其内部很难作为一个整体来成像。这张图像显示了预成形的种子叶片,它将包含植物进一步生长所需的能量
土壤中的植物根系
土壤中的植物根系:可以看出根系是土壤中的主要结构,由不同大小和形状的颗粒组成。体素尺寸:5.5 µm

技术原理

具有优异分辨率和衬度的无损成像

不受影响的高分辨率

由于几何放大固有的影响,常规的X射线计算机断层扫描(CT)只能够对小样品进行高分辨率成像。受长工作距离的要求限制,对于大的样品实现高分辨率成像是不可能的。此外,CT系统要实现高分辨率成像还需要具备低X射线通量,从而降低了检测效率。大多数CT制造商所声称的高分辨率与实际的应用分辨率是不符的。

蔡司Xradia 600 Versa系列通过将两级放大架构与高通量X射线源技术相结合,解决了这些问题。

蔡司采用真实空间分辨率的概念,为衡量3D X射线显微镜性能提供了标准。空间分辨率是指成像系统能够分辨两个特征的最小距离。蔡司Xradia 600 Versa系列可实现500nm最高空间分辨率和40nm最小体素。

Highest resolution without compromise

更高的X射线通量源

优点众多

蔡司Xradia 600 Versa系列采用了一项突破性的大功率(25w) X射线源技术,与之前的技术相比,该技术可大幅提高X射线通量。新的射线源在保持分辨率性能的同时,通过改进热管理、增加通量和吞吐量来提高性能。新的射线源控制系统改善了射线源的响应能力,使扫描设置更快,从而带来更简单和更吸引人的用户体验。

更高的X射线通量可提供:

  • 更快的断层扫描
  • 更多的样本扫描量
  • 更多感兴趣的区域
  • 更高的信噪比
  • 更强的衍射花样
  • 支持长时间/多扫描工作流程
    (原位、DSCoVer、拼接、DCT)
蔡司Xradia 620 Versa X射线源
蔡司Xradia 620 Versa X射线源

蔡司X射线显微镜

RaaD 的多功能优势

蔡司Xradia Versa采用两级放大技术,让您在大的工作距离下仍可以对不同类型和不同尺寸的样品进行亚微米分辨率成像,即RaaD技术。如同在传统的micro-CT中一样,样品图像最初先进行了几何放大。投影的信号映射在闪烁体上,闪烁体将X射线转换为可见光。随后,光学物镜会在图像到达探测器前对其进行再次放大。

蔡司Xradia 600 Versa系列可以产生更多的X射线光子信号,因此可以在不影响分辨率的情况下对不同尺寸和不同类型的样品进行成像。

The Versatile Advantage of RaaD

传统 microCT 架构

样品必须接近射线源才能实现分辨率
样品必须接近射线源才能实现分辨率

蔡司 XRM 两级放大架构

样品成像不依赖于到射线源的距离
样品成像不依赖于到射线源的距离,能对较大样品的内部进行高分辨率无损成像

配件

扩展先进材料三维表征的可能性应用范围

LabDCT

在实验室即可实现同步辐射能力的实验

Xradia 620 Versa独特的LabDCT(衍射衬度断层扫描)模块能够对晶粒取向和微观结构进行3D无损表征。3D晶粒取向的直接可视化开启了金属合金和多晶材料表征的全新时代。

  • 从大体积到局部单个晶界,获取全面的三维显微结构分析结果
  • 通过4D成像实验研究其微观结构演变
  • 将3D晶体学信息和3D微观结构特征相结合
  • 结合各种模态来理解结构-属性之间关系
晶粒生长异常的工业纯铁样品
晶粒生长异常的工业纯铁样品

平板探测器(FPX)

大样品高通量成像

三级“定位-和-放大”工作流
三级“定位-和-放大”工作流

可选配的FPX平板探测器能够实现具有蔡司优异图像品质的大样品高通量扫描。FPX一体化系统为工业与学术研究领域带来了更灵活的成像能力和更高效的工作流程。

“ 定位 和 放大”是蔡司X射线显微镜的一项独特功能,该功能能够利用FPX技术进行大视野探索式“定位”扫描,识别内部感兴趣区域,从而实现更高分辨率的放大扫描,无需进行复杂的样品准备工作。


原位实验

为科学进步不断实现新的超越

蔡司Xradia Versa可提供业界先进的3D原位成像装置,包括高压液体驱替、拉伸、压缩和热台等。

为了适应各种类型的原位装置的特点,此类实验要求样品安装在远离X射线源的位置。传统的microCT系统在进行此类实验时所能达到的分辨率相当有限。而蔡司X射线显微镜具有独特的大工作距离下高分辨率(RaaD)技术,可在原位成像中提供高保真度的三维结构信息。

钢样品激光焊接位置力学加载拉伸试验
钢样品激光焊接位置力学加载拉伸试验

自动进样装置

提高样品处理效率

可选配的自动进样装置一次可装载多达70个样品,以维持仪器的连续运行
可选配的自动进样装置一次可装载多达70个样品,以维持仪器的连续运行

通过选用自动进样装置可最大限度地提高仪器的利用率。自动进样装置适用于蔡司Xradia Versa系列的所有仪器。通过启用多任务运行减少用户干预的频率并提高效率。可装载多达14个样品的运行队列,最多可支持70个样品,通过设置成像队列实现仪器的全天候连续运行。优秀的机械稳定性,能够对相似样品进行高通量重复扫描。

宽视场模式

灵活的大样品成像

对大样品进行宽视场模式成像,对 6 英寸立体扬声器等大体积样品成像
对大样品进行宽视场模式成像,对 6 英寸立体扬声器等大体积样品成像

宽视场模式(WFM)可用于在扩展的横向视场上成像。宽横向视场可使大型样品的3D体积扩大3倍,或为标准视场提供更高的体素密度。所有Xradia Versa系统的0.4x物镜均具有宽场模式。Xradia 620 Versa的4倍物镜也具有WFM模式。将WFM和垂直拼接技术相结合能够以优异的分辨率实现大样品成像。

自动X射线滤光片转换器

简化了复杂样品的成像

自动滤光片转换器(AFC) 包含有 12 个标准滤光片, 同时也为定制滤光片预留有 12 个空位
自动滤光片转换器(AFC) 包含有 12 个标准滤光片, 同时也为定制滤光片预留有 12 个空位

X射线源衰减滤光片用于调整照亮样本的X射线能量谱,依据材料的特性来优化成像衬度。每台蔡司Xradia Versa都标配12个X射线滤光片。蔡司Xradia 610 Versa配有一个滤光片安装孔,可以手动更换滤光片。蔡司Xradia 620 Versa系统配备自动X射线滤光片转换器(AFC),它提高了易用性,实现无缝的滤光片切换,便于对未知样本进行检测。

Xradia 600 Versa 系列

   蔡司 Xradia 610 Versa 蔡司 Xradia 620 Versa

空间分辨率a

500 nm

500 nm

大工作距离下的高分辨率 (RaaD™)a,b
(50mm工作距离下)

1.0 μm

1.0 μm

最小可实现的体素c
(最大放大倍率下样品的体素大小)

40 nm

40 nm

X射线源电压范围

30–160 kV

30–160 kV

X射线源最大输出功率

25 W

25 W

Scout-and-Scan™ 控制系统

✓ 

Scout-and-Zoom

垂直拼接

XRM Python API

自动X射线滤光片转换器(AFC)

 

高纵横比断层扫描 (HART)

 

双扫描衬度可视化系统 (DSCoVer)

 

宽场模式

0.4x

0.4x 和 4x

蔡司LabDCT衍射衬度断层扫描

 

选配

蔡司自动进样装置

选配

选配

原位接口套件

选配

选配

蔡司 OptiRecon

选配

选配

蔡司 ZEN Intellesis

选配

选配

ORS Dragonfly Pro

选配

选配

a 采用蔡司Xradia 2D分辨率标样进行空间分辨率测量,常规视场模式,可选40倍物镜
b RaaD™ 工作距离定义为旋转轴周围的间隙
c 体素是一个几何术语,与分辨率相关,但不用于确定分辨率,在这里提出仅用于比较。
   蔡司使用空间分辨率指标,它是衡量仪器分辨率有意义的测量方法

 

保障您的投资

蔡司X射线显微镜的设计可随着未来的创新和发展进行升级且扩展,从而保障客户的投资。这能确保显微镜的性能随着前沿技术的进步而发展。
从蔡司Xradia Context microCT,到蔡司Xradia 510/520 Versa,再到现在的蔡司Xradia 610/620 Versa,用户可以将其系统现场转换为最新的X射线显微镜。

ZEISS X-ray microscopes are designed to be upgradeable and extendible

下载

ZEISS Xradia 520 Versa

Submicron X-ray Imaging: Extending the Limits of Your Exploration

36 页
文件大小: 15.084 kB

蔡司 Xradia 610 和 620 Versa

您更快速的无损亚微米级三维 X 射线显微镜

36 页
文件大小: 14.861 kB

ZEISS Xradia Versa Family

Your 3D X-ray Microscope for Advanced Discovery

2 页
文件大小: 807 kB

LabDCT Protect Service Agreement Module

Extensive Support for LabDCT and the GrainMapper3D Software

2 页
文件大小: 1.177 kB

ZEISS Xradia Versa with FPX

Larger samples, higher throughput

2 页
文件大小: 1.730 kB

Contrast with a 3D X-ray Microscope

for Difficult-to-Image Materials

7 页
文件大小: 7.599 kB

ZEISS Microscopy Solutions for Oil & Gas

Understanding reservoir behavior with pore scale analysis

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文件大小: 4.587 kB

ZEISS Microscopy Solutions for Industrial Ceramics Research

2D, 3D and 4D Solutions to Engineer New Advanced Ceramics for High Performance Industrial Applications

19 页
文件大小: 3.951 kB

ZEISS Microscopy Solutions for Geoscience

Understanding the fundamental processes that shape the universe expressed at the smallest of scales

15 页
文件大小: 4.140 kB

In Situ & 4D Science

Observing and Quantifying the Evolution of 3D Microstructure

8 页
文件大小: 5.290 kB