Khi Dynamic Imaging và Spectral Imaging định hình lại Micro-CT – và TESCAN đang dẫn dắt cuộc chơi
Trong suốt nhiều năm, chụp cắt lớp vi tính tia X (micro-CT) phòng thí nghiệm đã trở thành công cụ không thể thiếu để quan sát cấu trúc 3D bên trong vật liệu mà không phá hủy mẫu. Tuy nhiên, phần lớn các hệ micro-CT truyền thống vẫn gắn chặt với một mô hình quen thuộc: chụp ảnh tĩnh. Mẫu được quét, tái tạo, rồi phân tích – trong những khoảng thời gian kéo dài hàng chục phút, thậm chí hàng giờ.
Ngày nay, khi khoa học vật liệu, pin – năng lượng, địa chất, sinh học và sản xuất công nghiệp bước vào giai đoạn phát triển sâu, câu hỏi nghiên cứu đã thay đổi căn bản. Không chỉ là “bên trong mẫu trông như thế nào”, mà là:
Điều gì đang xảy ra bên trong mẫu theo thời gian thực, và bản chất vật liệu của nó là gì?
Chính sự chuyển dịch này đã mở ra kỷ nguyên của Dynamic Imaging và Spectral Imaging – nơi micro-CT không còn chỉ là công cụ tạo ảnh, mà trở thành nền tảng phân tích 4D và hóa học không phá hủy. Trong bức tranh đó, TESCAN đang nổi lên như một trong những hãng dẫn dắt rõ nét nhất.
Từ 3D tĩnh sang 4D động: khi thời gian trở thành một chiều đo
Giới hạn của micro-CT truyền thống
Ở đa số hệ micro-CT trên thị trường, quá trình thu nhận dữ liệu vẫn dựa trên cơ chế quay chậm hoặc step-and-shoot. Điều này dẫn đến hai hạn chế lớn:
- Độ phân giải thời gian thấp: một lần quét 3D chất lượng cao có thể mất từ vài chục phút đến hàng giờ.
- Không theo kịp các hiện tượng động học nhanh như nứt vỡ vật liệu, sụp cấu trúc xốp, dòng chảy chất lỏng trong lỗ rỗng, hay biến dạng pin khi sạc/xả.
Hệ quả là các nhà nghiên cứu buộc phải làm thí nghiệm theo kiểu “dừng – quét – tiếp tục”, làm sai lệch bản chất vật lý của quá trình đang nghiên cứu.
Dynamic micro-CT: quan sát quá trình, không chỉ kết quả
Với các nền tảng như TESCAN UniTOM XL và đặc biệt là TESCAN DynaTOM, TESCAN đã thay đổi cách tiếp cận micro-CT:
- Thời gian quét một thể tích 3D chỉ còn vài giây
- Quét liên tục, không gián đoạn, tạo ra chuỗi dữ liệu 4D thực thụ
- Cho phép thực hiện thí nghiệm in-situ (nén, kéo, gia nhiệt, dòng chảy…) mà không cần dừng quá trình
Micro-CT lúc này không còn là “ảnh chụp sau cùng”, mà trở thành công cụ theo dõi động học theo thời gian thực.
Kiến trúc gantry DynaTOM: giải phóng thí nghiệm in-situ
Một điểm khác biệt mang tính nền tảng của TESCAN nằm ở kiến trúc gantry quay của DynaTOM.
Thay vì quay mẫu – vốn gây ra rối dây, khó tích hợp thiết bị ngoại vi và tạo lực ly tâm làm sai lệch dòng chảy – DynaTOM giữ mẫu hoàn toàn đứng yên. Nguồn tia X và detector quay xung quanh mẫu.
Cách tiếp cận này mang lại lợi thế rõ rệt:
- Không giới hạn dây cáp, ống dẫn, cảm biến
- Không có lực ly tâm tác động lên chất lỏng hoặc cấu trúc bên trong
- Lý tưởng cho các thí nghiệm dòng chảy đa pha, pin – năng lượng, địa chất và cơ học vật liệu
DynaTOM vì thế được xem như một chuẩn mực mới cho micro-CT động in-situ trong phòng thí nghiệm.
Từ “nhìn thấy” sang “hiểu rõ”: kỷ nguyên của Spectral micro-CT
Nếu Dynamic CT mang lại chiều thời gian, thì Spectral CT mang lại chiều hóa học – một bước nhảy vọt không kém phần quan trọng.
Vấn đề “mù màu” của CT truyền thống
Detector tích hợp năng lượng chỉ ghi nhận tổng cường độ tia X, khiến nhiều vật liệu khác nhau có thể hiển thị cùng một mức xám. Điều này gây khó khăn trong việc:
- Phân biệt polymer có tỷ trọng gần nhau
- Nhận diện chính xác khoáng vật hoặc kim loại khác nhau trong mẫu phức tạp
Photon-counting và K-edge imaging
Với TESCAN Spectral CT, mỗi photon tia X được đếm riêng lẻ và đo chính xác năng lượng. Nhờ đó:
- Có thể phân tích phổ năng lượng tại từng voxel
- Nhận diện nguyên tố dựa trên K-edge đặc trưng
- Phân biệt rõ ràng các vật liệu mà micro-CT truyền thống không thể
Spectral CT biến micro-CT từ công cụ “nhìn cấu trúc” thành công cụ phân tích thành phần vật liệu không phá hủy.
Khi Dynamic và Spectral kết hợp: phòng thí nghiệm 4D thu nhỏ
Giá trị cốt lõi của TESCAN không nằm ở một tính năng riêng lẻ, mà ở sự kết hợp đồng bộ:
- Dynamic Imaging để hiểu quá trình
- Spectral Imaging để hiểu bản chất vật liệu
- Hệ sinh thái in-situ mở để mô phỏng điều kiện vận hành thực
Sự kết hợp này đưa micro-CT phòng thí nghiệm tiến rất gần tới năng lực phân tích vốn chỉ có ở các cơ sở synchrotron, nhưng với tính linh hoạt và khả năng tiếp cận cao hơn nhiều.
Định vị TESCAN trong kỷ nguyên micro-CT mới
Trong khi nhiều hệ micro-CT vẫn tập trung chủ yếu vào độ phân giải hình ảnh tĩnh, TESCAN đã chọn một hướng đi khác: giải quyết bài toán thực tế của vật liệu hiện đại – nơi mọi thứ đều chuyển động, chịu tải và biến đổi theo thời gian, đồng thời mang bản chất hóa học phức tạp.
Với UniTOM XL, DynaTOM và Spectral CT, TESCAN không chỉ cung cấp thiết bị, mà xây dựng một nền tảng micro-CT 4D toàn diện, phục vụ từ nghiên cứu cơ bản đến R&D và kiểm soát chất lượng trong công nghiệp.
Kết luận
Dynamic Imaging và Spectral Imaging đang tái định nghĩa micro-CT phòng thí nghiệm. Chúng không còn là những tính năng “cao cấp”, mà đang dần trở thành chuẩn mực mới cho phân tích vật liệu hiện đại.
Trong kỷ nguyên đó, TESCAN đang giữ vai trò người dẫn dắt cuộc chơi – không chỉ bằng công nghệ, mà bằng tư duy tiếp cận hoàn toàn mới đối với chụp cắt lớp vi tính: từ hình ảnh tĩnh sang hiểu biết động và hóa học về vật liệu trong thế giới thực.
Người tổng hợp: Mr. Lê Văn Thương
Liên hệ và Yêu cầu hỗ trợ
