X射線三維顯微鏡（X-ray 3D Microscopy），也稱為顯微CT（Micro-Computed Tomography），是一種利用X射線成像技術來獲取樣品內(nèi)部三維結構信息的高 級顯微鏡。這種顯微鏡能夠在不破壞樣品的情況下，以亞微米級別的分辨率提供樣品內(nèi)部結構的詳細圖像。

　　1.工作原理

　　X射線三維顯微鏡的工作原理基于X射線與物質(zhì)的相互作用。當X射線穿過樣品時，樣品的不同部分會因為密度、厚度和成分的差異而對X射線產(chǎn)生不同程度的吸收和散射。這些變化可以通過X射線探測器捕捉到，并轉(zhuǎn)換為電信號。為了重建樣品的三維圖像，顯微鏡會對樣品進行多個角度的掃描，通常是在180度或以上范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)樣品，從而收集一系列的二維投影圖像。這些圖像隨后通過計算機軟件進行處理，使用算法重建出樣品的三維結構。

　　2.成像元件

　　與光學顯微鏡使用透鏡不同，X射線三維顯微鏡利用波帶片或其他特殊設計的光學元件來聚焦X射線。波帶片是一種具有周期性結構的薄膜，能夠使X射線在某些特定位置發(fā)生干涉而聚焦。這種設計克服了X射線在一般物質(zhì)界面上折射率接近1的問題，從而實現(xiàn)了有效的聚焦。

　　3.應用領域

　　X射線三維顯微鏡因其非破壞性和高分辨率的特點，在多個領域都有廣泛應用：

　　材料科學：用于分析材料內(nèi)部結構、缺陷和孔隙分布等；

　　生命科學：用于研究生物組織和細胞的三維結構；

　　地球科學：用于巖石、化石和其他地質(zhì)樣本的研究；

　　工程領域：用于檢測零件內(nèi)部的缺陷和結構完整性；

　　考古學：用于無損地研究文物和藝術品的內(nèi)部構造。

　　4.技術特點

　　高分辨率：可以達到亞微米甚至納米級別的分辨率，遠遠超過傳統(tǒng)光學顯微鏡的能力。

　　非破壞性：不需要對樣品進行任何物理切割或破壞，保留了樣品的原始狀態(tài)。

　　多功能性：可以結合多種成像模式，例如4D成像和原位成像，以適應不同的實驗條件和研究需求。

　　X射線三維顯微鏡作為一種前沿的成像工具，對于推動科學技術的發(fā)展具有重要作用，特別是在納米技術和微納制造領域，它的應用正在不斷擴展和深化。隨著技術的進步，X射線三維顯微鏡將會在更多領域展現(xiàn)出其獨特的優(yōu)勢和價值。