Rentgenové CT a mikroskop v jednom. Mikro-CT dokáže odhalit sebenepatrnější vady materiálu

V čem se mikro-CT liší od toho, které známe z medicíny?

CT v medicíně se spíše hodí ke snímkování větších těles, ale počítačovou tomografií s vysokým rozlišením můžeme analyzovat i menší součástky. Detaily, které můžeme rozlišit, se mohou pohybovat v rozměrech menších než mikrometry.

Můžete uvést příklad, kde se uplatní mikro-CT?

Úplně klasicky se takzvané nedestruktivní testování používá k analýze letovaných spojů v elektronice. Třeba tam, kde jsou čipy připájené k vodičům na desce. Existují například různé normy nebo předpisy na to, kolik vzduchových bublin může být obsaženo třeba v letovací pastě – obvykle nejvíc 20 až 30 procent –, jinak to může ovlivnit mechanické a tepelné vlastnosti spoje.

To se tedy testuje – rentgenuje – ještě ve výrobě?

Ano, u výrobce. Například teď jsme měli speciální výzkumný projekt pro vesmírné technologie. Tam je kontrola kvality velmi, velmi striktní. Když něco letí do vesmíru, tak to musí projít na sto procent. Napřed jsme prototypy zrentgenovali a pořídili mikro-CT v hrubém rozlišení. Pak jsme jednotlivé součástky rozřezali a podívali se na ně pod mikroskopem, abychom měli stoprocentní jistotu, že je výrobní proces v pořádku.

Jaké technologické novinky vám v tom pomáhají?

Jedna z oblastí pokroku, kterou jsme zaznamenali, jsou například jednofotonové detektory. V nich se nesčítají energie různých rentgenových paprsků, ale počítají skutečně jednotlivé fotony. Tím se výrazně zvyšuje kontrast zobrazení a zároveň se snižuje šum. Kvalita zobrazení, o které mluvíme, totiž není jenom rozlišení, ale právě také kontrast a šum, a ty se tím velmi vylepší.

Je kontrast důležitý konkrétně při snímkování elektroniky? Jsou tam různé materiály – kovové vodiče, nějaká izolační podložka, křemíkové součástky a podobně....

Jsou to řekněme dvě rozdílné úlohy. Na jedné straně tam máme velmi husté materiály, které mohou na snímku způsobit takzvané artefakty. Ty nám kazí vyhodnocování. Na druhé straně, když mám vedle sebe dva materiály s velmi podobnou hustotou, potřebuji je vidět s dostatečným kontrastem. Třeba pájecí místa, kde je vysoká hustota pájky. To je výzva, na které musíme pracovat.

Co z toho všeho se už používá v praxi?

V průmyslu potřebujete, aby všechno šlo rychle a relativně levně. Proto se používá především radiografie – obdoba rentgenu, kterým vám v nemocnici snímkují kosti. Vyhodnocení obrázku je potom automatizované. Mikro-výpočetní tomografie nebo robotizované CT se používá spíš ve výzkumu a vývoji – v případech, kdy je potřeba zodpovědět speciální otázky. Nesetkáte se s nimi jako se standardními testovacími metodami.

Co je potřeba ještě vyřešit, aby se to mohlo stát běžnou metodou?

Třeba na tuto konferenci jsem si přinesl příklad, kdy potřebuji snímkovat velmi tenké vrstvičky křemíku v určité elektronické součástce. Ve vrstvách mohou být trhliny, které jsou ale pod rozlišovací úrovní mého CT přístroje. Existují různé způsoby, jak to řešit. Například odkloněním rentgenového paprsku anebo jakýmsi rozptylem paprsků, abych to řekl jednoduše. Jsou to nezodpovězené otázky, velmi, velmi těžké, ale to mě na výzkumu baví.

Kde by se mohly konkrétně vaše výsledky uplatnit?

Výzkumný projekt, na kterém pracujeme, se zabývá hlavně výkonovou elektronikou pro elektrická vozidla. Je potřeba zkoumat například možnosti rychlého nabíjení – při něm se vyskytují velká napětí a proudy. Je dobré spolupracovat přímo s firmami, aby se hned dozvěděly, co funguje, a abychom mohli postupně krok za krokem pozitivně zasahovat do výroby a vývoje prototypů.