Breve descrição sobre a técnica de microtomografia de raios X e o modelo de microtomógrafo adquirido pelo Laboratório Nacional de Nanotecnologia (LNNano)

1. Laboratório de Materiais Nanoestruturados
Microtomografia de raios-X
Rubia Figueredo Gouveia
E-mail: rubia.gouveia@lnnano.cnpem.br

2. Histórico da técnica
1895 Descoberta do raio-X por Wilhelm Conrad Röntgen
1901 Prêmio Nobel pela descoberta do raio-X
1972 Implementação do primeiro tomógrafo computadorizado de raios-X por Godfrey
Newbold Hounsfield
1974 Tomografia computadorizada (CT) foi introduzida nas clínicas médicas
1979 Godfrey Hounsfield e Allan McLeod Cormack receberam o prêmio Nobel em
Medicina
1980 Centros de pesquisas e indústrias começaram a utilizar a tomografia
computadorizada
1994 Primeiro microtomógrafo de raios-X computadorizado comercial
Cantatore, A., Müller, P. Introduction to computed tomography.Manufacturing Engineering.
Department of Mechanical Engineering. Technical University of Denmark 2011

3. O que é microtomografia (micro CT)?
Microtomografia consiste em adquirir imagens de projeção de raios-X
em diferentes ângulos ao redor de um objeto e matematicamente
converter este conjunto de imagens em seções que representam umaconverter este conjunto de imagens em seções que representam uma
imagem tridimensional.
SkyScan1272 User Manual V1.1 12/2013

4. Especificações do microtomógrafo de raios-X
modelo SkyScan 1272
Softwares de aquisição e análiseEspecificações:
- SkyScan 1272 / NRecon
- DataViewer / CTVox
-CTan / CTvol
Fonte de raios – X: 20 a 100 keV
Detector de raios – X: 16 Mp (4904X3280)
Resolução nominal: 350 nm
Amostras: sólidas com dimensão máxima de
75 mm X 70 mm

5. Fatores que alteram o tempo de aquisição e reconstrução das imagens
• Resolução nominal
•Número de pixeis por imagem•Número de pixeis por imagem
•Rotação da amostra
•Número de imagens por ângulo
Análise Resolução
nominal (µµµµm)
Quantidade de
pixeis
Passo de
rotação da
amostra
Quantidade
de imagens
por rotação
Tempo
de
aquisiçãoamostra por rotação aquisição
1 4,5 1224X820 0,6 4 1h e 10 min
2 3,9 1632X1092 0,6 4 2h e 40 min
3 0,9 2524X1640 0,1 4 8 h
4 1 4904X3280 0,1 4 17h

6. Web of Science em microtomografia de raios-X: pesquisa realizada em 10/7/14
0
50
100
150
200
250
300
350
400
Númerodepublicações
1985 1990 1995 2000 2005 2010
0
Ano

7. Microtomografia de raiosMicrotomografia de raios –– X: exemplos e aplicaçõesX: exemplos e aplicações
Alumínio metálico
Reconstrução 3D
Visualização em 2D
Deformação

8. Microtomografia de raiosMicrotomografia de raios –– X: exemplos e aplicaçõesX: exemplos e aplicações
In vivo

9. Microtomografia de raiosMicrotomografia de raios-- X: visualização em 3D e 2DX: visualização em 3D e 2D
Polietileno extrudado com carvão

10. Liga de Al – Si
Microtomografia de raiosMicrotomografia de raios-- X: reconstrução tridimensionalX: reconstrução tridimensional
Papel de filtro

11. Blenda de PAN com PA12
Microtomografia de raiosMicrotomografia de raios -- X: reconstrução tridimensionalX: reconstrução tridimensional
Blenda de PAN com 10 % de lignina

12. Espuma de polietileno (PE)
Microtomografia de raiosMicrotomografia de raios-- X: visualizações em 2D e 3DX: visualizações em 2D e 3D
Interior da espuma de PE Superfície da espuma de PE

13. Softwares de análise:Softwares de análise: CTanCTan ee CTvolCTvol
Análise em 2D: cortes individuais da amostra

14. Softwares de análise: CTan e CTvol
Análise em 3D: combinação de 60 cortes da amostra
Modelo em 3D para as regiões mais densas da espuma de PE

15. Softwares de análise: CTan e CTvol
Análise em 3D: combinação de 60 cortes da amostra
Modelo em 3D para as regiões porosas da espuma de PE
Modelo em 3D: espuma de PE 30
40
50
60
70
80
90
100
Porcentagemporvolume(%)
0
10
20
Porcentagemporvolume(%)
Espuma da PE Poros

16. Resíduo de queima do bagaço de cana da usina Alto Taquari (RQAT)
Microtomografia de raiosMicrotomografia de raios -- X: visualizações em 2D e 3DX: visualizações em 2D e 3D

17. Análise em 3D: combinação de 202 cortes da amostra
Softwares de análise: CTan e CTvol
Regiões mais densas do resíduo de queima
Regiões menos densas do resíduo de queima Regiões porosas

18. Análise em 3D: combinação de 202 cortes da amostra
Softwares de análise: CTan e CTvol
Resíduo de queimaResíduo de queima
Reconstrução em 3D

19. MEV Reconstrução 3D
Resíduo de queima
60
Porcentagemporvolume(%)
XPS Análise: XPS (% atômica) Massa atômica
0
10
20
30
40
50
Material denso Regiões menos densas
Porcentagemporvolume(%)
Poros
C 66,9 12
O 20,9 16
Si 2,7 28
F 1,2 19
Ca 1,6 40
Mg 1,5 24
P 1,1 31
Fe 0,5 56
Al 1,2 27
N 2,3 14

20. ConclusãoConclusão
Microtomografia de raio-X permite a reconstruçãoMicrotomografia de raio-X permite a reconstrução
tridimensional da amostra, revelando detalhes sobre as
formas e composição das estruturas do interior do
material.