ZEISS presenta el VersaXRM 5 Insight para imágenes híbridas de rayos X en 3D

ZEISS ha presentado el VersaXRM 5 Insight, una plataforma híbrida de imágenes tridimensionales por rayos X que combina el rendimiento de la tomografía computarizada con una resolución microscópica submicrónica. El sistema está dirigido a la ingeniería estructural, la inspección de encapsulados electrónicos, la fabricación aditiva y la investigación en ciencias de la vida, permitiendo una caracterización volumétrica multiescala dentro de un flujo de trabajo ininterrumpido en un único instrumento.

Caracterización volumétrica multiescala no destructiva
La evaluación ingenieril y científica de componentes estructurales, materiales compuestos y tejidos biológicos requiere habitualmente analizar tanto macroestructuras generales como defectos localizados a escala submicrónica. Los flujos de trabajo convencionales de ensayos no destructivos suelen obligar a los operadores a elegir entre equipos de microtomografía computarizada (micro-CT) de campo amplio y microscopios de rayos X (XRM) independientes de alta magnificación. Alternar entre sistemas discretos exige extraer la muestra, volver a fijarla y realizar un corretiro espacial manual, lo que introduce errores de preparación y demoras operativas.

El VersaXRM 5 Insight consolida la exploración de gran campo de visión y la adquisición de imágenes localizadas de alta resolución en la arquitectura de un solo instrumento. Los operadores pueden llevar a cabo un cribado macroscópico a lo largo de un componente completo para detectar anomalías estructurales, delimitar volúmenes de interés específicos y realizar escaneos volumétricos profundos sin alterar las configuraciones físicas del hardware ni modificar las cámaras de pruebas ambientales.




Preservación de la integridad de la muestra mediante «resolución a distancia» (RaaD)
Una limitación física importante en la tomografía computarizada por rayos X de laboratorio es la magnificación geométrica, donde la alta resolución requiere normalmente situar la muestra en extrema proximidad a la fuente de rayos X. Este requisito a menudo exige el recorte mecánico, el corte transversal destructivo o la extracción de núcleos en piezas grandes para evitar colisiones con la fuente o el detector.

El sistema incorpora la arquitectura Resolution at a Distance (RaaD), que utiliza una magnificación óptica de dos etapas tras el centelleador. Esto permite alcanzar una resolución espacial submicrónica manteniendo grandes distancias de trabajo. Los ingenieros pueden inspeccionar defectos críticos, distribuciones de huecos y porosidad en soldaduras dentro de piezas voluminosas, carcasas electrónicas selladas y celdas de prueba mecánica in situ sin necesidad de modificación mecánica, preservando la estructura de la muestra para ensayos longitudinales en cuatro dimensiones (4D).




Navegación automatizada y flujos de adquisición acelerados
La variabilidad debida al operador, la alineación del sistema y los tiempos de reconstrucción del volumen representan cuellos de botella comunes en los flujos de trabajo volumétricos de rayos X. El VersaXRM 5 Insight incorpora el software de control ZEN navx para ofrecer una navegación automatizada basada en la muestra y guía procedimental, evitando trayectorias de colisión entre los soportes de las muestras y los componentes del instrumento.

Para acelerar la iteración experimental, la plataforma integra el modo FAST, que proporciona una retroalimentación rápida para la alineación espacial, el cribado macroscópico de componentes y reconstrucciones tomográficas de resolución intermedia. El sistema también incorpora algoritmos de inteligencia artificial dentro de la cadena de reconstrucción para mitigar el endurecimiento del haz, reducir los artefactos de anillo y acelerar el renderizado de volúmenes a partir de un menor número de proyecciones angulares.

El Dr. Keith Duncan, investigador científico y director de imágenes por rayos X en el Danforth Plant Science Center, señaló que la arquitectura del detector combina un detector de panel plano de gran área con una magnificación óptica secundaria para pasar del reconocimiento global de la muestra al detalle estructural localizado sin reconfiguración mecánica.

Nicolas Gueninchault, director del área de Microscopía de Rayos X en ZEISS Microscopy, indicó que la integración de hardware micro-CT de alto rendimiento con la óptica de un microscopio de rayos X equilibra la resolución espacial, la velocidad de adquisición de datos y la facilidad de operación sobre un único chasis.




Aplicaciones dirigidas a la industria e investigación de materiales
En la ciencia de materiales, el sistema posibilita la visualización no destructiva de la propagación de grietas, la coalescencia de microhuecos y la dispersión de partículas durante etapas de carga mecánica y ambiental. En la microelectrónica industrial y la fabricación de semiconductores, el instrumento permite el análisis no destructivo de causa raíz en la fatiga de bolas de soldadura, puentes en vías de silicio (via bridging), desprendimiento de hilos de unión (wire bond) y delaminación interna dentro de circuitos integrados encapsulados. Las instalaciones de ciencias de la vida emplean la plataforma para el modelado histológico tridimensional no destructivo y el fenotipado morfológico de muestras intactas de plantas y animales.

Contexto adicional:
Esta sección detalla especificaciones técnicas y comparativas competitivas no incluidas en el anuncio original del producto.

La arquitectura híbrida de la serie ZEISS Versa combina una fuente sellada de rayos X microfoco (que opera típicamente entre 30 y 160 kilovoltios con una salida de hasta 10 vatios) con un mecanismo de magnificación de dos etapas. La trayectoria de detección primaria emplea un detector CMOS de panel plano de alta resolución para el cribado macroscópico, complementado por un revólver de objetivos automatizado que alberga ópticas (como 0,4x, 4x, 20x y 40x de magnificación) acopladas a centelleadores de alta eficiencia y cámaras científicas CCD o CMOS. Esta configuración logra resoluciones espaciales reales de hasta 500 nanómetros y tamaños de vóxel mínimos de hasta 40 nanómetros, soportando distancias fuente-muestra superiores a los 20 a 50 milímetros.

Los referentes competitivos directos en el sector para sistemas 3D multiescala no destructivos por rayos X incluyen el Bruker SkyScan 2214 y el TESCAN UniTOM XL.

El Bruker SkyScan 2214 emplea una fuente abierta de rayos X nanofoco con ventanas de diamante capaz de alcanzar energías de haz de hasta 160 kilovoltios, generando tamaños de punto focal inferiores a 500 nanómetros. Incorpora opciones de detección modular, combinando una cámara CCD refrigerada de 11 megapíxeles para evaluación submicrónica con un detector de panel plano de 6 megapíxeles para una vista panorámica de piezas grandes (hasta 300 milímetros de diámetro). A diferencia de las etapas de aumento óptico empleadas en la arquitectura RaaD, el SkyScan 2214 se basa fundamentalmente en una elevada magnificación geométrica, lo que exige que la muestra se sitúe a entre 1 y 2 milímetros de la fuente para alcanzar su resolución espacial máxima de 500 nanómetros, limitando el escaneo a alta magnificación de especímenes voluminosos o encapsulados.

El TESCAN UniTOM XL está diseñado para micro-CT multiescala de alto rendimiento, integrando capacidades dinámicas de escaneo continuo y soportando cargas útiles de muestras de hasta 10 kilogramos en un campo de visión de 300 milímetros. El UniTOM XL opera con una fuente de microfoco de alta potencia de hasta 160 kilovoltios y 200 vatios, utilizando un detector de panel plano de alta velocidad que proporciona resolución temporal para tomografía computarizada 4D dinámica con adquisiciones de volumen en menos de un segundo. Aunque ofrece tasas de cuadros y rendimiento volumétrico superiores para piezas de fundición de gran envergadura y ciclos mecánicos de compresión dinámica, su configuración basada exclusivamente en magnificación geométrica restringe la resolución espacial máxima a aproximadamente 3 o 4 micrómetros, por lo que resulta menos especializado para aislar huecos submicrónicos y límites internos que los sistemas ópticos multietapa.

Editado por Natania Lyngdoh, editora de Induportals, con asistencia de IA.

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