SKYSCAN 2214 CMOS EDITION

ハイライト

16 Mp

大型sCMOS検出器

最新世代のCMOSディテクターが優れた解像度と広大な3D撮影視野を実現

160 keV

透過力

透過力の高いWと解像度の高いLaB₆の切り替えが可能なクイックチェンジフィラメント

<500 nm

真の三D空間分解能

解像度を定義する方法は複数ありますが、最も重要なのは結果として得られる3Dモデルにおいて、2つの構造を解像する能力です。

SKYSCAN 2214 – ナノスケールのX線顕微鏡

新しいマルチスケールX線ナノトモグラフ SKYSCAN 2214は、1台の装置で幅広い大きさのサンプルと空間分解能をカバーします。石灰化組織、軟組織、植物、昆虫、古生物試料など、あらゆる種類の生物試料の3Dイメージングと正確なモデリングが可能です。

この装置は、直径300 mmまでの試料の内部微細構造のスキャンと3D再構成を非破壊で実施できるだけでなく、小さなサンプルを1mm以下の分解能で検出できます。

このシステムには、0.5μm未満のスポットサイズの「オープン型」透過X線源とダイヤモンドウィンドウが搭載されています。柔軟性を最大にするために、大型試料用のフラットパネル、広視野の11 Mp冷却CCD、中視野の11 Mp冷却CCD、最高の空間分解能を実現する8 Mp冷却CCDの最大4種類のX線検出器を搭載することができます。また、自動可変測定ジオメトリーと位相コントラスト強調機能により、比較的短いスキャン時間で最高の画質を得ることができます。

SKYSCAN 2214には3D.SUITEソフトウェアが付属しています。この総合的なソフトウェアが、GPUで強化された再構成機能、2D/3D形態解析、表面およびボリュームレンダリングの可視化を網羅しています。

SKYSCAN 2214 の動画

What is XRM? video

主な特長

SKYSCAN 2214 の特長

線源

SKYSCAN 2214は、最新のオープン型X線源を採用しています。500 nm以下の真の空間分解能、160 keVまでのX線エネルギー、16 Wまでの出力を実現しています。線源は、調整済みのフィラメントを非常に簡単な手順で交換するだけの、実質的にメンテナンスフリーです。

SKYSCAN 2214は、ダイヤモンドウィンドウ付きのオープンタイプ（pumped）ナノフォーカスX線源を搭載しています。20 kV～160 kVのX線ビームを生成し、2種類の電極を搭載しています。タングステン（W）陰極は、最大160 kVまでの加速電圧の全範囲で動作し、800 nmまでのスポットサイズを提供します。六ホウ化ランタン（LaB6）陰極は、20 kVから100 kVまでの加速電圧で動作し、500 nm未満のスポットサイズのX線ビームを提供することで、イメージングと3Dデータ再構成で最高の分解能を達成することができます。JIMAの分解能パターンは、500 nmの構造が容易に分解できることを示しています。

焦点サイズと発光点の位置を長期的に安定させるために、X線源にはリサーキュレータを含む液体冷却システムが搭載されており、冷却液の温度を正確に安定化させています。

SKYSCAN 2214 の特長

検出器

SKYSCAN 2214 CMOS EDITIONは、解像度と視野の異なる3台のCMOSカメラと1台の大面積フラットパネルディテクタの合計4台のX線カメラを搭載できます。すべてのカメラは、マウスをワンクリックするだけで選択できます。CMOSカメラはシステムの耐用年数内であればいつでも後付けできます。

3つのCMOSはすべて、中央のビーム位置と視野を2倍にするための2つのオフセット位置で画像を撮影することができます。2つのオフセット位置の画像は、シフトと起こりうる強度差を補正して自動的につなぎ合わせられます。

小さなピクセルサイズのCMOS検出器を使用することで、高解像度イメージングと3D再構成を大きな対象物にも拡張することができます。内蔵された検出器の柔軟性により、対象物のサイズや密度に応じて視野や空間分解能を調整することができます。関心ボリュームからの高度な再構成により、画質を損なうことなく大きな対象物の選択された部分を高解像度でスキャンすることができます。

さらに、オフセットされたカメラ位置と垂直方向のオブジェクトの動きを使用することで、視野を水平方向と垂直方向に広げることができます。

SKYSCAN 2214 の特長

In-situ ステージ

SKYSCAN 2214は、直径300 mm、重量20 kgまでの測定対象に対応した高精度な測定ステージを搭載しています。エアベアリング回転モーターにより、試料の非常に高精度で正確な回転が可能で、内蔵されたマイクロポジショニングステージにより、完璧なサンプル同調が保証されます。

SKYSCAN 2214は、大きくアクセスが容易な試料チャンバーを備えており、大型試料のスキャンやオプションのステージの取り付けが可能です。その上には周辺機器用のスペースも十分に確保されています。

全てのステージは、ケーブル接続を必要とせずにシステムの回転ステージを介して自動的に通信します。付属のソフトウェアを使用して、スキャン実験のスケジュールを設定することができます。

ブルカーの加熱・冷却ステージは、室温＋80℃から室温－30℃に温調することができます。他のステージと同様に、余分な接続は必要なく、ステージを自動認識します。加熱・冷却ステージを使用して、サンプルを室温以外の条件で検査し、温度がサンプルの微細構造に与える影響を評価することができます。

SKYSCAN 2214は、DEBEN社のステージと完全に互換性があります。付属のアダプターを使用して、DEBEN社製ステージをSKYSCAN 2214の回転ステージに取り付けるだけで使用できます。

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Cooling Stage

Material Testing Stage

Deben Stage

主要なアプリケーション

石灰化組織

SKYSCAN 2214は、妥協することのない究極のナノCTイメージング性能を提供します。4台のカメラを搭載、高電圧や大型の骨格や歯科用サンプルのイメージングに適した大判の6メガピクセルcMOSフラットパネル1台、小型検出器3台を備えており、あらゆる骨サンプルスキャンに最適な分解能とX線エネルギーウィンドウを選択することができます。

1μm以下のボクセルスキャンでは、ナノスケールの分解能で骨の骨細胞の裂け目やマイクロスケールの石灰化構造、バイオマテリアルの土台の構造などを鮮明に再現します。

フェーズ検索（Paganin）は、これまでほとんど研究されていなかった骨の微小石灰化パターンの解析に新たな次元を提供します。

14 cmのスキャン視野と160 kVのX線源で、羊や霊長類などのモデルを用いた整形外科研究に対応します。機械的試験と温度制御ステージにより、整形外科およびバイオメカニクス研究の目標を実現します。

総合的な3Dおよび2Dパラメータを備えたモルフォメトリー、前臨床のサンプルサイズのBMDの校正標準を含むデンシトメトリー。高度な3D画像解析機能には、3Dレジストレーション、適応する閾値設定、オイラー接続、フラクタル、異方性、ステレオロジー、フィルタリング、ブール論理演算子などが含まれます。

軟組織

1μm以下のピクセルサイズで行う生体組織のex vivo ナノCTスキャンは、組織学や電子顕微鏡のように見えますが、実際は 3Dで深部の内部構造を非破壊的に可視化することができる素晴らしい方法です。造影剤や化学的乾燥により、組織の密度をさらに高めたり、分化させたりすることで、画質を向上させることができます。SKYSCAN 2214は、新しいイメージング分野であるマイクロCT組織学と組織学的形態計測法をけん引する役割を果たしています。

このシステムの比類のない汎用性により、各サンプルは最適化されたパラメーター、最高の分解能およびコントラストでスキャンが行われます。

4台のカメラが搭載されており、高電圧や大型の組織サンプルを撮影するための6メガピクセルの大判フラットパネルと、あらゆるサンプルスキャンに最適な分解能とX線エネルギーウィンドウを選択できる3台の小型カメラがあります。

形態測定および密度測定、3D レジストレーション、セグメンテーションおよび高度な画像処理方法を含む総合的な 3D 画像解析が可能です。

植物および動物の生体学

マイクロCTは、生体内部構造の細部の可視化に非常に優れています。このイメージング方法は、スキャンした対象物を傷つけたり破壊したりすることなく、ナノスケールの3D X線減衰マップを作成します。実質的に全ての生体組織を可視化し、特別なサンプル処理をほとんど必要とせずに分析することができます。サブミクロンのボクセル分解能により、小さな昆虫や植物または種子の構造を優れた拡大機能と豊かなディテールでイメージングすることができます。

スキャンチャンバー内のスペースと回転ステージの精度により、小型のゼブラフィッシュから保存された動物学的・植物学的サンプル、鉢植えの植物や岩石に埋もれた化石まで、あらゆる種類のサンプルをスキャンすることができます。

4台のカメラが搭載されており、高電圧や大型のサンプルを撮影するための大判6メガピクセルフラットパネルと、考えられるあらゆる生物学的サンプルスキャンに最適な分解能とX線エネルギーウィンドウを選択できる3台の小型カメラがあります。

ソフトウェアによって、総合的な3Dおよび2Dパラメーターによる形態測定が可能となっており、高度な3D画像解析機能には、3Dレジストレーション、適応閾値、オイラー結合、フラクタル、異方性およびステレオロジー、フィルタリング、ブール論理演算子などが含まれます。

アプリケーションギャラリー

3D model of an entire bee head (left), and virtually cut to expose internal structures (right), scanned at 1.4 µm voxel size.

3D model of a toothpick, scanned at nanoscale resolution.

Volume rendered image of a subvolume of dentin from a human molar, scanned at 350 nm voxel size. The model is virtually cut to show the dentine tubules running through the dentin in blue.

Orthogonal slices though a mouse distal tibia showing the osteocyte lacunae, scanned at 1 µm voxel size.

Volume render of a piece of wood, scanned at 200 nm voxel size (left) with the vascular network color-coded for local thickness (right).

3D model of a sheep bone with 2 large titanium implants.

Mouse lungs scanned at 3 µm voxel size after chemical drying.

3D Volume rendered image of a medieval human skull from Thuringia, scanned at 50 μm voxel size (Sample from the Friedrich-Schiller University Jena, Germany).

Cross-section through a Brassica seed, scanned at nanoscale resolution.

SKYSCAN 2214 CMOS EDITION Specifications

Feature	Specification	Benefit
X- ray source	20-160 kV 16 W max	User exchangeable filament Optimize for max power (W) or max resolution (LaB6) Rotatable diamond window for maximum lifetime
X-ray detector	6 Mpアクティブピクセルフラットパネル 16 Mp広視野CMOS 16 Mp標準視野CMOS 15 Mp 高解像度CMOS	様々なピクセルサイズと検出器サイズにより、検出器分解能、カバー率、計数統計のバランスを実現 1, 2, 3 または4つの検出器で利用可能検出器を追加するためのアップグレードが可能
Image Formats	Up to 8000 x 8000 x 2300 pixels after a single scan	User selectable image size allows balance of dataset size and needed resolution Software allows downsizing after data collection
Resolution	60 nm smallest pixel size <500 nm low-contrast resolution (10% MTF)	Simple graphics control for optimizing experiment resolution based on selected detector, sample and detector distance Adjustable source focus size to balance maximum power and resolution
Positioning Accuracy	<50 nm for rotation Anti-vibration granite platform with pneumatic leveling	Air bearing sample stage provides smooth rotation Simple chuck style mounting of sample posts Mechanical and electrical interface for advanced materials research stages
Maximum Object Size	300 mm in diameter (140 mm scanning size)	Both the power and room to scan large samples
	400 mm in length	Precise positioning of small samples near the source to maximize magnification
	Maximum object weight 20 kg
Dimensions	W 1800 mm x D 950 mm x H 1680 mm Weight: 1500 kg	Efficiently designed to optimize use of lab space Source maintenance access via interlocked large sliding door

セット、スキャン、再構成と解析

Bruker XRMソリューションには、データの収集と分析に必要な全てのソフトウェアが含まれています。直感的なグラフィカル・ユーザー・インターフェースとユーザーガイド付きのパラメーターの最適化により、専門家および初心者を問わずサポートしています。最新のGPUを搭載したアルゴリズムを使用することで、データ再構築の時間を大幅に短縮しています。CTVOX, CTAN および CTVOLを組み合わせることで、モデルの定性・定量分析のための強力なソフトウェアとなります。

測定用ソフトウェア:
SKYSCAN 2214 – 装置制御、測定計画、測定

再構成ソフトウェア:
NRECON – 2D投影画像を3Dに変換

解析用ソフトウェア:
DATAVIEWER – 3Dのスライス検査および2D/3D画像登録

CTVOX – ボリュームレンダリングによるリアルな可視化

CTAN – 2D/3D 画像解析と処理

CTVOL – CADや3Dプリント用にエクスポートするためのサーフェスモデル（surface model）の可視化