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2024.01.31

E-0154.TomoScopeの分解能(ボクセルサイズについて)— M.O

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TomoScopeの分解能(ボクセルサイズについて)

発行:エスオーエル株式会社
https://www.sol-j.co.jp

連載「測定の新常識!?SOLがお伝えするノウハウ!」
2024年1月31日号 VOL.154

平素は格別のお引き立てを賜り、厚く御礼申し上げます。
X線CTによる精密測定やアプリケーション開発情報などをテーマに、
無料にてメールマガジンを配信いたしております。

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こんにちは。営業の太田です。


今日ニュースで「花粉400度」というワードを耳にしました。
聞いたことありますか?

1/1からの最高気温を全部足して
400度に達した時点から花粉が飛び始めるそうで、
これが結構高精度に予測出来るそうなんです。

「まだ1月だし花粉なんて」、と思っていたのですが、
どうやら今週中にはその400度に達するそうで…。


花粉症の方、これからいよいよ戦いが始まりそうですね。
「花粉症にこれが効くよ!」という情報があれば
是非教えてください。


さて、本題です。


TomoScopeをご検討のお客様から、
分解能についてのご質問をいただく際に、
なかなかうまく説明が出来ない、という事があります。

「分解能」と言っても、人によってその捉え方は様々あることや、
◯◯分解能、といったように、分解能と名前がつく単語が
ある事が原因の一つのようです。


そこで今回は、

 ・TomoScopeの分解能が何を指すのか
 ・分解能はどのようにして決まるのか

について、書きたいと思います。


弊社のホームページでは、
TomoScopeの位置分解能を、0.1μmと記載しております。

これをご覧になったお客様より、
「TomoScopeのデータの分解能は0.1μmですよね」
と仰っていただくことがありますが、

一般的には、この位置分解能ではなく、
ボクセルサイズが「分解能」と呼んばれています。


そのボクセルサイズは、以下の3要素で決まります。

 1.サンプルサイズ(測定倍率の設定)
 2.検出器の画素数
 3.ピクセルサイズ


1.サンプルサイズ(測定倍率の設定)

 サンプルを装置内のどこにセットするかは、
 測定するもののサイズによって異なります。

 サンプルが360°回転した時に、コーンビームの中に
 測定箇所全体が映るようにセットします。

 この時に、サンプルが小さい程 X線管に近づけることができ、
 大きい程 検出器に近づけることになります。
 X線管に近いほうが分解能が高く、
 検出器に近いほど分解能が低くなります。
 つまり、サンプルが小さい方が、分解能には有利です。

 そして、測定倍率は、
 (X線管と検出器の距離)÷(X線管とサンプルの距離)
 で決まります。


2.検出器の画素数

 TomoScopeの場合、検出器もオプションとして複数種類から選べます。
 代表的なものは、1,000×1,000ピクセルや3,000×3,000ピクセルで、
 それよりもピクセル数の多い検出器もございます。

 そして、検出器によってこの設定の内容は異なりますが、
 複数のピクセルを統合して使うこともできます。

 例えば、
 4×4ピクセル分を1つのデータとする(=Lと呼びます)、
 2×2ピクセル分を1つのデータとする(=XL)、
 1ピクセル分を1つのデータとする(=XXL)、
 が選択できます。

 用途や測定内容に応じて、使い分けています。

 画素を増やせば、
  ・分解能が高くなる。
  ・透過画像が暗くなり、スキャン時間が長くなる。
  ・データが重くなり、再構成演算などの計算時間が長くなる。

 画素を減らせば、
  ・分解能が低くなる。
  ・透過画像が明るくなり、スキャン時間が短くなる。
  ・データが軽くなり、再構成演算などの計算時間が短くなる。


3.ピクセルサイズ

 実際のピクセルサイズを測定倍率の数字で割ると、
 測定時のピクセルサイズになります。
 (倍率が大きい程、ピクセルサイズが小さくなる。)

 そして、サンプルサイズ÷ピクセル数で、
 1つあたりのボクセルサイズが算出できます。
 例えばサンプルサイズ100mm×100mmを測定する場合、

  1,000×1,000ピクセルの検出器の場合、100μm/ボクセル
  3,000×3,000ピクセルの検出器の場合、30μm/ボクセル

 と、なります。

 ただし、2.で説明したように、
 ピクセル統合によって画素を減らす効果も計算する必要があります。
 例えば、『100μm/ボクセル』の時、
 設定Lにすると、実際の測定結果は
 100μm×4=400μm/ボクセルとなります。
 設定をXLにすると、それが半分の200μm/となります。


以上が、分解能を構成する3要素の説明です。


ちなみに、最初にあった位置分解能=0.1μmについて、
TomoScopeは、
X線管、検出器、サンプルをセットするターンテーブル、全て
座標を認識しております。
そのピッチが0.1μmであり、その事を位置分解能と呼んでおります。


以上です。
今週も最後までお読みいただき、ありがとうございます。 


--
M.O

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