自然资源部地层与古生物重点实验室
Key Laboratory of Stratigraphy and Palaeontology, Ministry of Natural Resources

高分辨率3D计算机断层扫描系统(工业CT)


“高分辨率3D计算机断层扫描系统实验室”简介


实验室简介

高分辨率3D计算机断层扫描系统实验室”隶属于中国地质科学院地质研究所地层与古生物研究室,主要的设备是高分辨率3D计算机断层扫描系统尼康XTH225ST(图1)。该设备借助计算机断层扫描技术(工业CT)的无损检测功能对样品的内部或外部尺寸进行定质和定量的分析。无需破坏样品的条件下,二维断层图像或三维立体图像形式,清晰、准确、直观地展示被检测物体的内部结构组成材质缺损状况。工业CT技术涉及了核物理学微电子学光电子技术仪器仪表、精密机械控制计算机图像处理模式识别等多学科领域,是一个技术密集型的高科技产品

应用高分辨率3D计算机断层扫描系统,可以显著提高古生物学和地质学研究水平,开拓新的研究领域,使地质学家能够更好地观察到化石和岩石样品的微观结构,实现从微观尺度的物理机理研究,来认识宏观的地质

1 高分辨率3D计算机断层扫描系统尼康XTH225ST的外形

主要仪器简介

高分辨率3D计算机断层扫描系统尼康XTH225ST是225KV级别的设备,拥有强大的检测空间和倾斜轴,配置225KV和180KV双射线管。

225KV射线管(图2)拥有小至3微米的焦点尺寸,可检测到小至3微米的结构。该射线管的最大经验扫描范围为Φ240mm×H 220mm,高度≥400mm时,可通过两次拼接完成CT扫描。

2 225KV射线管


180KV射线管(图3)拥有无与伦比的焦点尺寸和细节分辨率,焦点尺寸小至1微米,最高细节分辨率为1微米该射线管适用于直径小于 10mm 的样品,如较小的岩芯或化石可进行高分辨率 CT 扫描。

3 180KV射线管


系统配备的PE1620数字平板探测器拥有2000×2000 像素,具有高分辨率,可进行高动态范围的色彩呈现,能更好地扫描混合材料或低频衰减样品,通过高分辨率平板显示高像素 X 射线图并通过 CT 扫描获取高分辨率体素数据。


检测结果举例

1、金矿石中金的赋存状态:金主要赋存在石英脉(图4)和含金硫化物石英脉(图5)中,其中图2中的空白处为石英充填。

    

4  金在石英中的赋存情况,        5 金在黄铁矿中的赋存情况


2、用工业CT方法可以很容易把动物化石骨骼从地质样品中分离出来(图6)。

6  动物化石骨骼图

3、在石油、气、水的研究中,通常要详细研究固体样品中的孔隙和裂隙(图78),用工业CT可以很方便地给出固体样品中的孔隙和裂隙的分布情况,不同大小孔隙的数量(图9)以及孔隙分布的详细数据(表1)。

                

7  泥岩中的孔隙分布图               8  砂岩中的孔隙和裂隙分布图



9  泥岩中的孔隙分布统计图


表1泥岩中的部分孔隙分析结果


概率
直径mm
体积mm3
体素
表面 [mm²]
间隙 [mm]
位置 X
位置 Y
位置 Z
尺寸 X [mm]
尺寸 Y [mm]
尺寸 Z [mm]
1
63.86
9.1172
8.50E+01
85
2.40E+02
10.01256
879
710
1118
8
7
8
2
52.07
27.49195
1.40E+03
1400
2.10E+03
-5.49925
942
1097
794
20
17
27
3
39.6
33.40752
2.50E+03
2520
3.90E+03
16.85707
543
852
948
24
26
30
4
37.37
36.94888
2.80E+03
2767
5.20E+03
-0.83906
903
649
957
32
30
33
5
31.69
23.43249
9.40E+02
937
1.70E+03
7.97369
502
738
858
14
19
23
6
26.15
28.55487
1.10E+03
1114
2.00E+03
-0.59043
881
1060
638
16
15
28
7
22.28
33.25658
1.10E+03
1136
2.20E+03
-5.27072
739
673
1045
16
22
33
8
22.26
27.24841
1.10E+03
1138
2.20E+03
-4.20555
712
522
1108
16
19
25
9
21.27
35.22837
1.50E+03
1482
2.30E+03
0.70599
666
905
555
20
21
34
10
21.27
20.33151
5.20E+02
524
9.90E+02
0.09157
791
617
1310
14
12
20
11
18.31
8.10819
6.80E+01
68
1.60E+02
10.01256
867
704
1106
6
7
6
12
17.92
14.45683
2.10E+02
207
4.20E+02
4.71071
686
620
1161
10
9
13
13
17.53
33.28982
1.70E+03
1676
2.60E+03
-5.61061
988
511
704
16
20
31
14
17.48
32.58076
1.20E+03
1250
2.40E+03
-4.23463
676
467
1061
24
21
31
15
17.42
20.18495
6.80E+02
680
1.30E+03
3.74287
662
662
1094
18
18
16
16
17.4
15.45812
4.10E+02
410
8.30E+02
15.86904
516
635
1202
12
12
14
17
17.16
8.85482
7.20E+01
72
2.00E+02
22.17845
879
710
1276
8
6
7
18
16.86
28.80972
1.00E+03
1033
2.00E+03
-0.93446
938
773
1284
16
20
25
19
16.1
21.84698
6.60E+02
664
1.40E+03
1.69789
895
757
826
20
13
21


4、岩石样品中的裂隙分布(图10),可以看出裂隙在样品中的空间展布情况。

10  岩石中的裂隙分布图

5、在工业CT下,可以清晰地看出煤块中的裂隙分布情况(图11),其中样品中的圆孔是为了定位而人工钻出的。

11  煤块中的裂隙分布图


收费标准

暂定一个样品收费5000元,具体收费信息请联系实验室负责人。

实验室负责人及联系方式

负责人:武桂春

联系电话:13683688601

E-mail:1874267892@qq.com