这些准备好的样本仅在二维上成像。您已经将其切成薄片，并且非常薄。本质上，在调查之前，您或多或少已破坏了样本。这有一些例外，例如在体内和非侵入性地进行3D显微镜检查，或使用3D成像系统（例如共聚焦或光片显微镜检查）进行，但大多数情况下，您仅限于2D。

 

您可以使用电子显微镜获得非常高的分辨率，甚至可以达到纳米级甚至更低的空间分辨率。再一次，这只是2D。因此，挑战仍然存在；我们如何以3D方式对事物进行成像，以及如何（甚至更具挑战性）对事物进行成像而不将其切开。如果您考虑日常生活，那么这一挑战也会给您带来挑战。当您进入医院时，常用的诊断技术之一称为CAT或计算机断层扫描（CT）扫描。之所以使用该选项，是因为另一种选择是探索性手术，从某个区域提取一块并将其放在切片上，然后将其放入光学显微镜中。这就是所谓的活检，非常有用，但具有侵入性，并带来后续风险。通常，侵入性手术不是可行的选择，因此可以使用X射线。著名地 X射线可以穿透组织，而CT可以用于3D成像。如果我们想以非常高的分辨率进行此操作，则称为“ microCT”。而不是毫米级（现代医学CT可以做得更好），我们下降到微米级（甚至更低）。

 

为此，您不必像临床CT那样使X射线源和检测器围绕您旋转，而是让源和检测器保持静止，然后将样品放入仪器中并旋转。X射线图像以等间隔的角度增量获取，然后据此重建三维体积。

 

X射线成像的基本优点是它是非侵入性的，它使您可以对物体内部的结构成像。材料表征和分析的主要挑战在于对复杂过程进行成像的能力（所谓的原位实验）以及在多个尺度上对复杂结构进行成像的能力。蔡司Xradia系统的独特之处在于它们不是X射线显微镜，而是X射线显微镜。蔡司X射线显微镜和microCT之间的最大区别在于X射线的检测方式。在microCT中实现放大的方法是通过基于投影的放大–将样品放置在非常靠近X射线源的位置，并且X射线像电影放映机那样将光发散到很大的X射线检测器上。这是非常有用的，但有一些缺点，其主要原理是您需要能够将样本移近源。蔡司Xradia系统具有二次放大功能，使其独一无二。它们是市面上唯一在检测器上具有这种二次放大率的系统。

允许您做的是在大型对象中对对象成像，同时保持非常高的分辨率。如果您要应对那些重大的科学挑战，例如多尺度和原位表征，那么这一点很重要。原位表征是指对材料中实时发生的过程进行成像。例如，也许我想获得碳纤维复合材料并对其加压，压缩，拉动，加热或冷却。也许我想研究流经多孔材料或电池的流体流动过程，该流体会经历充电和放电循环。

 

随着这些事情变得越来越复杂，执行这些任务所需的设备也越来越先进。同样，在分析复杂的多尺度结构时，必须能够放大大型样本中的指定区域。在这两种情况下，感兴趣区域之外的材料都会阻止您将样品放置在靠近源的位置，从而限制了几何放大率。但是，您可以使用X射线显微镜内的二次放大倍率来维持高分辨率。

 

这种方法的缺点是有时可能导致较长的采集时间，尤其是当您执行这些复杂的工作流程时，噪声水平可能会很高。解决这些问题是我们今天要讨论的，我们可以使用高级算法减少成像伪像和噪声，加快采集速度并改善图像质量的方法。

 

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