基于蔡司X射线显微镜的吸收衬度和衍射衬度成像技术

Release time：2024-07-17
author：AMEYA360
source：蔡司
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　　X射线衍射衬度断层成像(Diffraction Contrast Tomography，DCT)是一种无损的三维晶体学成像方法。利用基于蔡司X射线显微成像平台的LabDCT Pro及CrystalCT系统(点击查看)可以对多晶材料进行无损三维晶体结构表征，得到多晶样品的晶粒尺寸、三维形貌、晶体取向、晶界类型、织构分布、应力应变张量等三维微结构信息。

　　利用所获得的晶体模型作为数值模拟的输入模型，可以更准确预测材料的性能，对于材料加工工艺优化具有重要指导意义;结合吸收衬度和衍射衬度也可以对样品进行多模态表征，比如研究第二相在晶界的分布;由于DCT是无损成像，还可以动态原位分析晶粒在热处理条件下的生长过程。

基于蔡司X射线显微镜的吸收衬度和衍射衬度成像技术

　　丹麦Xnovo Technology的应用团队与Ulm University的Dr. Jules Dake利用基于蔡司X射线显微成像平台的LabDCT Pro技术，结合吸收衬度和衍射衬度，捕捉了Al-5%Cu合金在多次等温退火过程中晶粒结构的演变，在《Tomography of Materials and Structures》上合作发表论文《Grain structure evolution during heat treatment of a semisolid Al-Cu alloy studied with lab-based diffraction contrast tomography》。

　　同时具有高时间分辨率和空间分辨率的三维实验数据是验证材料现象计算模型的关键。文章在现有的Al-Cu模型体系上跟踪退火过程晶粒结构的演变，为粉末压坯在烧结后期的晶粒重新排列、致密化和晶粒粗化提供了参考。该研究表明，Al-5%Cu合金经过十次退火后，初始组织由1934个晶粒减少到934个晶粒，而平均晶粒尺寸由194µm增大到247µm。

　　对单个晶粒生长的初步统计结果表明，在实验初期阶段，消失的通常是较小的晶粒。此外，无论晶粒尺寸如何，单个晶粒的取向变化通常很小，但是当晶粒突然出现较大旋转时，大概率发生在较小晶粒消失前的上一次退火处理中。下图展示了一个小晶粒以及它旁边两个稳定的晶粒，小晶粒在消失之前取向旋转了5度以上(因此IPF的颜色从绿色变为青绿色)。

基于蔡司X射线显微镜的吸收衬度和衍射衬度成像技术

　　随着样品总退火时间的增加，晶粒逐渐粗化，晶粒的空间分布、三维形貌等信息可从DCT结果中得到，而ACT结果能看出Cu沿晶界富集的网络结构。从t0到t5再到t10，样品中形成孔隙网络，孔隙率逐渐提高。

基于蔡司X射线显微镜的吸收衬度和衍射衬度成像技术

　　在热处理过程中晶粒接触的结晶学行为对微观组织的演变起着重要作用，可将所获得的晶体模型作为模拟的输入模型，进一步研究晶粒粗化行为。

　　蔡司X射线显微镜结合吸收衬度和衍射衬度成像技术，为材料研究及表征提供丰富的解决方案。

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蔡司 arivis：体电子显微镜数据分析新利器
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蔡司 arivis：体电子显微镜数据分析新利器

　　体电子显微镜在生物微观结构研究中展现出巨大潜力，但伴随而来的是海量二维数据处理分析的难题。科研人员面临挑战包括：生物结构复杂，电镜图像灰度单一，阈值分割方法效果不佳;电镜图像缺乏荧光标记辅助区分结构，分割难度大;冷冻体电镜图像处理复杂度高于常温，深度学习应用亦受限，常需手动操作;大数据量导致软件处理效率下降，消耗大量时间和精力。　　针对上述问题，蔡司 arivis 集成机器学习与深度学习技术，专为科研打造，能高效执行图像处理、分割、三维重建及数据分析，革新科研工作流程。　　更精准的图像分割及三维重构　　arivis 提供两种 AI 算法，即语义分割和实例分割，能够更加灵活且精准地完成对生物样本特定结构的图像分割及三维重构。研究人员只需在图像上进行简单涂画，标注所需分割的图像信号，即可借助机器学习和深度学习提取想要的结构进行三维重构，让您发掘更多细节。　　流畅的三维可视化分析体验　　arivis 提供多样化的直观界面展示方式——旋转、缩放、切片，让样本的微观构造在任意视角下纤毫毕现，助您深入探索每一个细微之处。　　简化AI模型训练流程　　arivis 不仅仅是在本地PC端实现智能分割的得力助手，蔡司更引领创新，推出 arivis 在线版(arivis Cloud)。该云平台依托深度学习技术，免去硬件限制，让您随时随地，仅需一个浏览器，不论是手机、iPad 还是笔记本，都能轻松访问并在线定制个人专属的深度学习分割模型。此模型进一步支持三维可视化呈现、数据量化分析，并配备完善的标注、测量和分析工具，精准对接您的个性化科研需求。最后，通过 VR 技术，我们邀您沉浸式探索数据新维度，体验前所未有的科研之旅。　　高效数据处理引擎　　arivis 提供了一流的数据处理能力，得益于其独特的算法，该软件无需占用大量内存资源，也不限定于高端硬件配置，这意味着研究者能使用成本更低的计算机系统去高效处理包括但不限于体电子显微镜在内的多渠道2D、3D、4D乃至5D图像数据集。无论面对的数据规模如何庞大，即使是TB级别以上，arivis均能轻松驾驭，显著缩短处理时间，为科研活动提速，提升整体研究效率。　　广泛设备接入与数据格式支持　　arivis 具有卓越的兼容性，无缝对接多种品牌及型号的体电子显微镜设备，确保您的实验无论采用哪种尖端仪器，均可顺利导入 arivis 进行图像处理。超过60多种的图像文件格式，让数据导入过程变得便捷无阻，无论是通用的.tif、.jpg格式，还是专业的.raw、.czi等科研图像格式，皆能轻松处理。　　定制化处理新境界　　为进一步提升灵活性与扩展性，arivis 不仅仅是一款强大的图像处理软件，它还内置了 Python 编程环境，让您能够直接在软件内编写脚本，实现高度个性化的图像分析流程。无论是进行复杂的数据预处理、高级特征提取，还是独特的图像分析算法开发，arivis 都将成为您的强大后盾，助您探索科研新领域。
2025-03-18 16:12 reading：249
蔡司 ART 5.0 重磅来袭，重塑X射线显微成像的智能体验！
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蔡司 ART 5.0 重磅来袭，重塑X射线显微成像的智能体验！

　　科技无界，探索不止。蔡司高级重构工具箱 ART 5.0 版本正式发布，以三大核心突破重新定义X射线显微镜(VersaXRM)的成像边界，为您开启智能成像体验！　　更清晰：DeepRecon Pro ImageClarity™，细节尽显　　告别噪点困扰，迎接极致清晰!　　全新DeepRecon Pro ImageClarity™通过深度学习算法，在降噪的同时完整保留关键特征。无论是微纳米级结构，还是材料内部缺陷，细微特征纤毫毕现。　　内置「图像差异对比」功能，一键切换比对标准重建与 AI 优化结果，确保去噪不丢细节，让每一份数据都经得起推敲。　　更精准：ROI训练+AI引擎，成像偏差精准消除　　ART 5.0 首次实现「感兴趣区域(ROI)训练」功能，支持为 DeepRecon Pro 和 DeepScout 定制专属模型。通过聚焦关键区域，系统智能识别并消除背景干扰与成像偏差，让图像细节更加精准。　　搭配新一代 AI 运算引擎，重构效率大幅提升，复杂样本处理时间显著缩短，助您快速获取高质量成像结果!　　更高效：透明模型管理，多端协同作业　　ART 5.0 以智能化管理为核心，为您提供更高效的实验体验。　　可视化的模型数据库：一站式管理所有训练模型，关键参数、应用场景一目了然，快速调用已有模型　　多平台同时接入：全新架构支持多设备协同，多端进行模型训练和数据重构列队，效率倍增　　重构服务器状态监控：实时监控多客户端任务队列，实验室资源智能调度，彻底告别「重建拥堵」　　结语　　蔡司高级重构工具箱 ART 自发布以来，始终致力于帮助不同领域的客户提升成像效率与质量，此次迎来 ART 5.0 版本，不仅是蔡司 X 射线显微成像技术的又一次自我突破，更是智能化成像时代的崭新起点。
2025-03-12 09:45 reading：255
蔡司 Lightfield 4D 重新定义动态生命观测新纪元
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蔡司 Lightfield 4D 重新定义动态生命观测新纪元

　　要真正捕捉生命过程的本质，必须跨越三维空间与时间维度同步观测，但活体 4D 成像始终被四重枷锁制约：　　毫秒级的生理活动远超于传统显微帧率的极限　　高强度重复光照导致样本失活，观测即终结　　大体积多色图像的采集时间限制成像通量　　跨尺度成像时，需要频繁移动样品　　全新共聚焦系列蔡司 LSM 910 和蔡司 LSM 990 搭载的 Lightfield 4D 成像技术，只需轻轻一拍，即可获取全面的三维信息，体积成像内毫无延迟，实现四维动态观测。它首次以高达每秒 80 个体积的速度捕捉生命动态的时空信息，以突破性的速度揭开生命动态的神秘面纱。　　一次拍摄 一个体积 获取生理学和神经高速变化过程的三维信息　　传统显微技术难以捕捉昆虫血淋巴中血细胞的高速三维运动轨迹。同时，生物体内的生理过程在「成像速度」与「三维信息量」间也难以取舍。　　Lightfield 4D 技术利用独特的“一拍一体”(one snap, one volume)优势，以每秒 80 个体积的速度捕获生物体内的生理过程，使在完整体积中进行高时空分辨率的成像成为可能。您还可以利用蔡司 arivis Pro 高级图像智能分析软件，分割并追踪单个血细胞的空间运动轨迹。　　更小曝光 更多信息 长时间温和地观察整个生物体　　传统显微技术难以在遗传筛选实验中实现长时间无损活体成像，更难以同步捕捉毫秒级细胞运动轨迹与数日级器官形态变迁的过程。　　数据显示，在斑马鱼耳囊发育筛选中，运用蔡司 Lightfield 4D 技术对多基因型胚胎进行16小时动态观测和三维追踪，体积成像时间间隔为2分钟。该技术使基因调控与器官形态的时空耦合过程得以深度解析，推动发育生物学迈入动态机制验证的新阶段。　　快速采集 提高通量 加速采集多标大样品信息　　传统三维成像技术受限于 Z 轴逐层扫描，使三维细胞球的体成像耗时冗长，进而限制通量，导致药物筛选效率低下。　　Lightfield 4D 成像技术凭借瞬时体成像和大视野覆盖的显著优势，单次拍摄即可获取完整球体空间结构，并以颠覆性的速度获取多色样品的体积成像数据，从而显著提高实验效率。　　同一平台 更多可能 高速体成像与共聚焦众多功能相结合　　大脑主要由密集的神经元和神经胶质细胞构成，其神经元活动通过钙离子信号的变化表征，这些信号以毫秒级时间尺度快速发生。然而，大多数成像技术难以同时实现高时空分辨率，大多局限于单一平面或微小体积内的信号记录。　　Lightfield 4D 能够快速记录更大的体积，以追踪神经元的活动情况。⁣您可以捕捉到相距100 μm 或更远的神经元同时发射的信号，从而获得对神经元回路的全新认识。　　总结　　蔡司 Lightfield 4D 技术以独有的成像方式，单次曝光就能获取整个生物体的三维图像信息，且体积内没有任何时间延迟。不同于传统的二维成像方式，Lightfield 4D 通过物镜和相机之间的微透镜阵列，单次曝光即可捕获 37 幅来自不同空间和角度的独立图像，从而得到生物体的体积图像信息。　　同时每次生成体积图像时，超低光毒性让长时间捕获生命体内不同位置的快速生理活动成为可能，用更温和的观测，为您解密更锋利的科学难题。
2025-03-12 09:31 reading：262
蔡司工业测量自动化遇上OPC UA：开启智能制造新篇章
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蔡司工业测量自动化遇上OPC UA：开启智能制造新篇章

　　在工业自动化的复杂网络中，不同设备和系统之间的通信顺畅与否，直接决定了生产效率与管理效能。而 OPC UA，即开放式平台通信统一架构(Open Platform Communications Unified Architecture)，正逐渐成为这个领域中备受瞩目的 “通用语言”。　　OPC UA 是一种面向服务的通信协议，专门为解决工业自动化及物联网设备与云端服务器之间的通信难题而设计。在过去，各设备制造商往往采用各自私有的通信协议，就好比不同国家的人说着完全不同的语言，彼此之间难以交流。这使得不同品牌、不同型号的设备在集成时困难重重，数据交换和系统集成成本高昂。一家工厂可能同时使用了来自 A 公司的自动化生产线设备和 B 公司的质量检测设备，由于两者通信协议不同，要实现生产线数据与质检数据的实时交互，就需要耗费大量的时间和资源进行协议转换与系统适配。　　OPC UA 的出现，就像是为工业领域引入了一种全球通用的语言，让不同设备能够顺畅 “交流”。它定义了一套统一的通信标准和数据模型，涵盖了设备的各种信息，从实时运行数据到设备状态、报警信息等，所有支持 OPC UA 协议的设备，无论其来自何方、采用何种硬件架构或操作系统，都能按照这个统一的规范进行数据的发送、接收和解析 。这种统一的通信方式，不仅大大降低了工业系统集成的难度，还提高了系统的可靠性和可扩展性，为工业自动化迈向更高水平奠定了坚实基础。　　当蔡司邂逅OPC UA　　一、无缝集成，数据畅流　　当蔡司工业测量设备与 OPC UA 相遇，一场数据交互的革新就此展开。蔡司的三坐标测量机、光学测量仪等设备，通过专门开发的 OPC UA 接口模块，能够与 OPC UA 服务器实现无缝对接。以往，测量数据的传输需要人工手动导出并录入到生产管理系统中，过程繁琐且容易出错，数据更新也不及时 。如今，通过 OPC UA 技术，蔡司三坐标测量机在完成零部件测量后，能将尺寸数据、形状偏差等测量结果实时、自动地传输给 OPC UA 服务器，再由服务器快速转发至生产管理系统和质量监控平台。这使得生产线上的工作人员能够第一时间获取最新的测量数据，及时调整生产参数。　　二、实时监控与智能决策　　基于 OPC UA，蔡司设备实现了数据的实时传输，为企业的生产管理和决策提供了强大支持。蔡司的高精度测量设备可对电路板上的电子元件进行测量，测量数据以毫秒级的速度通过 OPC UA 传输到监控中心。管理人员通过监控系统的可视化界面，能够实时查看每一台蔡司设备的运行状态、测量任务进度以及测量数据的动态变化趋势。　　这些实时数据不仅用于生产过程的监控，更是企业做出智能决策的关键依据。通过对大量历史测量数据的分析，结合机器学习算法，企业可以预测设备的故障发生概率，提前安排维护保养，避免因设备故障导致的生产中断。　　三、提升系统兼容性与扩展性　　OPC UA 极大地增强了蔡司系统与其他设备的兼容性。在工业 4.0 的大环境下，制造企业的生产系统往往由多个品牌、多种类型的设备组成，不同设备之间的兼容性至关重要。蔡司的测量设备借助 OPC UA 协议，能够轻松与诸多品牌的 PLC 控制系统，以及各类工业机器人、自动化生产线设备进行通信和数据交互。　　从未来扩展的角度来看，OPC UA 为蔡司工业测量自动化打开了无限可能的大门。随着物联网、人工智能等新技术的不断发展，企业对工业测量的需求也在不断演变。OPC UA 的开放性和可扩展性，使得蔡司能够方便地集成新的传感器技术、数据分析算法和软件功能，快速响应市场变化和客户需求。　　未来展望：蔡司与OPC UA 携手前行　　展望未来，蔡司工业测量自动化与 OPC UA 的结合将迈向更广阔的发展空间。随着工业 4.0 和智能制造的深入推进，生产过程对实时性、精准性和智能化的要求将持续攀升。蔡司将在 OPC UA 的基础上，进一步拓展测量设备的功能边界 。
2025-02-21 11:14 reading：297
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