Hodnocení a charakterizace materiálu rentgenovou počítačovou tomografií

Abstract

Rentgenová výpočetní tomografie (CT) je účinná nedestruktivní technika pro trojrozměrnou charakterizaci materiálů s rozlišením v mikro- a sub-mikro měřítku. Tato práce se zaměřuje na vývoj metod kvantitativní CT charakterizace a jejich aplikaci ve dvou oblastech: analýze biologických tkání a charakterizaci materiálů pro aditivní výrobu. V biologických aplikacích je využití CT demonstrováno pro odhad minerální hustoty kostí, hodnocení intervertebrální fúze u ex-vivo vzorků prasat, automatizovanou morfometrickou analýzu lebek myší a mapování vývoje modelového živočicha Xenopus laevis. V oblasti aditivní výroby je CT aplikováno při metodice stanovení prostorového rozlišení CT skenu, hodnocení prášků jako vstupního materiálu aditivní výroby a při víceúrovňové analýze referenčních, aditivně vyrobených vzorků. Společně demonstrované metodiky posouvají využití CT od vizualizační techniky k robustnímu nástroji pro nedestruktivní testování, a poskytují reprodukovatelné postupy, které nacházejí uplatnění jak ve vědeckém výzkumu, tak v průmyslové praxi.

X-ray Computed Tomography (CT) is an effective non-destructive technique for three-dimensional characterisation of materials with micro- and sub-micro scale resolution. This thesis focuses on the development of quantitative CT characterisation methods and their application in two areas: biological tissue analysis and characterisation of materials for additive manufacturing. In biological applications, the use of CT is demonstrated for estimating bone mineral density, evaluating intervertebral fusion in ex vivo porcine samples, automated morphometric analysis of mouse skulls, and mapping the development of the model animal Xenopus laevis. In the field of additive manufacturing, CT is applied in the methodology for determining the spatial resolution of CT scans, evaluating powders as input material for additive manufacturing, and in the multiscale analysis of reference, additively manufactured samples. The jointly demonstrated methodologies enhance the use of CT from a visualisation technique to a robust tool for non-destructive testing, providing reproducible approaches that find application in both scientific research and industrial practice.