GY.I.K.

Gyakran ismételt kérdések:

1.

Mekkora a felbontás?

A 400 nm – 56 um tartományban változó felbontás jelentősen függ a vizsgált tárgy méretétől.

A kettő közti összefüggés látható az ábrán: minél kisebb a mérendő tárgy/objektum, annál jobb (pixel) felbontás érhető el a mérés során.

A minta mérete jelentősen befolyásolja mind a legkisebb, mind a legnagyobb elérhető pixel méretet/felbontást (sárga ill. piros szaggatott vonalak). Ennek oka a készülékben alkalmazott – szinte egyedülálló – megoldás, miszerint a minta méretétől és a – limiteken belül megengedett – alkalmazni kívánt felbontástól függően a tárgyasztal és a detektor optimális pozícióba áll automatikusan.

Ugyanakkor, ami a mérés és annak minősége szempontjából kritikus, azt a lila színnel jelölt egyenes mutatja: látható, hogy ca. 10 mm nagyságú (pl. legnagyobb átmérőjű) minta esetén kb. 2 mikrométeres felbontás érhető el legjobb esetben, 5 mm -es tárgy esetében ez 1 mikrométer, és a szub-mikrométeres felbontás ca. 2-3 mm nagyságú vagy annál kisebb minták esetében érhető el.

Nagyon fontos a felbontás szempontjából az is (lsd. lila színnel jelölt egyenes ábrafeliratánál: “central position”), hogy a minta a lehetőségekhez mérten a legcentrálisabb pozícióban legyen elhelyezve. Azaz: mivel mérés során a minta 180 vagy 360 ° -kal fordul el, fontos, hogy ezen belül egyetlen szög esetében se forduljon elő, hogy a minta széle “kilóg” a detektor látóteréből – könnyű belátni, hogy így a rekonstrukció során adathiány lépne fel. Ugyanakkor, sok esetben a legjobb szándék és maximális precizitás ellenére sem lehetséges a minta tökéletes centrális pozícióba helyezése (pl. a minta parányi méretéből kifolyólag).

Végül, de nem utolsó sorban a felbontás kapcsán érdemes megfontolni azt is, hogy egy adott mérés során a felvétel (pixel-)felbontása által definiált képpont nem azonos az emberi szem által látott és értelmezhető képponttal, hiszen az emberi szem ill. látás egy 2-3 pixelből álló egységet érzékel egy pontnak. Azaz, ha egy felvétel (pixel)felbontása pl. optimális esetben 400 nm, azaz a képen egy képpont a valóságban 400 nm -nek felel meg, akkor a szemünk által érzékelt részletesség ca. 1-2 mikrométer lesz.

De azért az sem rossz egy CT berendezéstől!

2.

Mi a különbség egy orvosi célú CT-berendezéshez képest?

A Bruker SkyScan 2211 és egy hagyományos, orvosi célú CT-berendezés közt számos különbség van:

Az anyagtudományi célú SkyScan készülékek nem alkalmasak humán diagnosztikai célokra.

A SkyScan CT berendezésben nem a sugárforrás és a detektor forog a minta körül, hanem a (mintatartó tálcán lévő) minta forog a sugár útjában.

A felbontás:

Az alábbi ábrán látható egy klinikai célú berendezés (ca. 6-700 mikrométer), egy Bruker SkyScan 1176 mikro-CT készülék (ca. 10-40 mikrométer) és az SZTE -n működő SkyScan 2211 készülék maximális felbontása (0.4 – 0.8 mikrométer ! ) – arányos térfogatú kockákkal szemléltetve!

A térbeli felbontást nagyjából arányos térfogatú kockákkal szemlélteti az ábra: egy hagyományos, orvosi célú CT berendezés térbeli felbontása közel 8 nagyságrenddel marad el az anyagtudományi célú SkyScan 2211 készülék képességeitől!

3.

Mi a rekonstrukció?

Legegyszerűbb esetben képzeljük el, hogy egy apró tárgyat körüljárunk egy sugárzás-detektor párból álló eszközzel (vagy a mintát forgatjuk), és minden lépésben megmérjük a mintára jellemző elnyelést (röntgen abszorpciót). Ennek eredményeképpen nyerünk egy elnyelési adathalmazt, ami azt tartalmazza, hogy a tárgyat bizonyos irányokból átvilágítva mekkora elnyelési értékeket kaptunk.

A tárgyat (ill. annak egy szeletét) képzeletbeli cellákra osztva visszaszámolható, hogy az egyes cellák mennyivel járultak hozzá az adott irányból mért elnyelési értékhez.

A mintát A x A cellára (A x A mátrix) osztva a mérés során nyerünk A x A darab elnyelési értéket, majd ezt az egyenletrendszert megoldva nyerjük az ún. elnyelési térképet (=REKONSTRUKCIÓ). Az ebben található elnyelési értékek arányosak az adott cellára jellemző sűrűséggel.

4.

Mennyi ideig tart egy mérés?

Igen gyakran felmerül a kérdés, hogy “mennyi ideig tart egy mérés?”. Nos, ez számos tényezőtől függ.

A legkézenfekvőbb paraméter természetesen az expozíciós idő, azaz, egy felvétel készítésének időtartama. Ez többnyire 50 és 1000 ms közti érték.

Egy további fontos tényező az átlagolás, azaz egy adott szög mellett hány felvétel átlagából áll elő egy kép. Ezt célszerű legalább 5-nek venni, de lehetőség szerint javasolt 10 vagy efölötti érték megválasztása.v

A harmadik paraméter pedig a szögfelbontás: ez a legösszetettebb, és gondos tervezést igénylő érték. Egy nagyobb, néhány centiméteres -legnagyobb- kiterjedésű minta esetében a felbontás 10-20-30 mikrométer (um), ekkor elegendő 0.4° lépésközt alkalmazni. Kisebb, néhány milliméteres kiterjedésű minták esetén a (pixel)felbontás mikrométeres (sőt, néhány száz nanométeres!), ekkor a javasolt lépésköz 0.1-0.2° (erről bővebben itt). Ezek az értékek közvetett módon azt határozzák meg, hogy 180° (+nyitószög, ~20-25°) elforgatás során hány darab felvétel készül: 500, 1000 vagy 2000. Teljes körbeforgatás (360°) esetén az értékek természetesen duplázódnak.

Mindezen paraméterek figyelembevételével és összeszorzásával, pl.: