多孔質材料の迅速かつ正確な理解

多孔性は多くの材料に存在します。欠陥であろうと機能であろうと、その定量は非常に重要です。たとえば、さまざまな種類の多孔性欠陥を理解することで、材料の特性を改善するために製造プロセスの調整に情報を提供できます。設計上、多孔質の材料で期待される多孔性のレベルは、コンセプトの変更によって適応できます。microCT、FIB-SEM、SEM、およびTEMなどのイメージング技術は、微細孔、スポンジタイプの空隙、大きなマクロ空隙、包有物などを定量する多孔質材料解析を可能にします。

Thermo Scientific Avizoソフトウェアは多孔性材料の可視化、処理、定量を可能にするオールインワン画像解析プラットフォームです。Avizoソフトウェアを使用すると、複雑なアーチファクト(FIB-SEMにおけるポアバック効果など)を伴う画像でも、さまざまな種類の多孔性(結合型と分離型、マクロ細孔とマイクロ細孔など)の検出と分類が可能になります。体積分率、特定の細孔を通る最大のボールフィッティング、細孔サイズ分布、細孔間距離の分布、細孔方向、形状因子など、多くの多孔性特性や統計を計算できます。多孔性はモデル(細孔ネットワークモデル)に変換でき、特性マッピングによる球体または楕円体とスティック型の可視化を特徴とする間隙の迅速な理解と観察を可能にします。Avizoソフトウェアでは、セグメンテーションされた空隙から材料の絶対透過率を導出することもできます。

画像データ

Workflow using Avizo Software

処理

Workflow using Avizo Software

可視化

Workflow using Avizo Software

解析

Workflow using Avizo Software

カスタマイズ

信頼性

当社のデジタルイメージングベースのワークフローはパワフルなセグメンテーションや画像処理能力およびワークフローを備えており、さらに科学コミュニティや数千人もの研究者との20年以上にわたるコラボレーション実績があるため、産業および科学分野の問題に対して信頼できる答えを提供することが実証されています。

カスタマイズ

カスタマイズ

お客様のニーズはそれぞれ異なり、常に変化しているため、当社のソフトウェアはソリューションを柔軟かつ自由にカスタマイズ出来るよう設計してあります。当社のスクリプトインターフェース(Python、TCL)、MATLABとのブリッジ、およびプログラミングAPIを利用することにより、当社のソフトウェアソリューションを拡張し、お客様独自のIP(知的財産)を統合できます。また必要に応じて、当社のプロフェッショナルサービスチームがお客様のニーズに合わせた独自ソリューションの設計をお手伝いします。

カスタマイズ

信頼性

当社のデジタルイメージングベースのワークフローは、パワフルなセグメンテーションや画像処理能力およびワークフローを備えており、また科学コミュニティや数千人もの研究者との20年以上にわたるコラボレーション実績があるため、産業および科学分野の問題に対して信頼できる答えを提供することが実証されています。

カスタマイズ

カスタマイズ

お客様のニーズはそれぞれ異なり、常に進化しているため、当社のソフトウェアソリューションは非常に柔軟で、自由にカスタマイズできます。当社のスクリプトインターフェース(Python、TCL)、MATLABとのブリッジ、およびプログラミングAPIを利用することにより、当社のソフトウェアソリューションを拡張し、お客様独自のIP(知的財産)を統合できます。また必要に応じて、当社のプロフェッショナルサービスチームがお客様のニーズに合わせた独自ソリューションの設計をお手伝いします。

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サポート

当社は専用のプロフェッショナルサポートチームを配備しているため、トップエキスパートに問い合わせて、あらゆる質問に対する回答を得ることができます。また、当社のトレーニングやコンサルティングオプション、拡張し続けているチュートリアルやハウ・ツーを活用することで学習時間を短縮し、追求している答えを見つけることに注力していただけます。

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自動化

自動化機能や拡大を続けるアドオンのオンラインレポジトリ(Xtra Gallery)を利用し、繰り返し作成しなければならないワークフローを簡単に実行できるレシピに変換できます。人工知能が追加されているため、画像処理が専門でない方でも解析が可能で、複雑な解析に費やす時間を短縮しながら結果の一貫性を維持できます。

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サポート

当社は専用のプロフェッショナルサポートチームを配備しているため、トップエキスパートに問い合わせて、あらゆる質問に対する回答を得ることができます。また、当社のトレーニングやコンサルティングオプション、拡張し続けているチュートリアルやハウ・ツーを活用することで学習時間を短縮し、追求している答えを見つけることに集中できます。

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自動化

自動化機能や拡大を続けるアドオンのオンラインレポジトリ(Xtra Gallery)により、繰り返し可能なワークフローを再現が容易なレシピに変換きます。人工知能が追加されているため、画像処理専門家以外でも分析が可能で、複雑な分析に費やす時間を短縮しながら結果の一貫性を維持できます。


使用例

繊維増強コンクリートの多孔性と透過性

繊維は構造的完全性を高め、硬度、曲げ強度、および収縮による亀裂への耐性を増強してコンクリートに使用されます。しかし、繊維の含有はコンクリートの多孔性と透過性に影響を与え、それはコンクリートの耐久性に直接影響を与えます。

この例では、繊維増強コンクリートの多孔性と透過性を分析します。コンクリートの間隙を同定し、連結空隙と独立空隙を分類します。独立空隙は細孔ネットワークモデルとして表現し、コンクリートの透過性を評価します。透過性実験シミュレーションにおける速度フィールドを表す流線は、サンプルを通過して可視化されます。繊維セグメンテーション専用のアルゴリズムにより、繊維も識別されます

骨組織工学(TE)のためのセラミック生体材料分析

骨TE用途では足場の選択が重要なパラメータです。骨の構造によると、多孔性が高く、完全に相互接続された形状が最適です。 
この研究では4種類のセラミック生体材料(スポンセラム、オッセオリーブ、ケラソーブ、45S5-Bioglass)を骨組織工学への適用性について系統的に解析および評価しました。

 記事を読む

Ceramic biomaterials
Sponceram®セラミック生体材料の細孔ネットワーク解析 
Zellwerk GmbHより提供

多孔性媒体(SiCフォーム)の特性評価

SiCフォーム中の残留静液ホールドアップの性質を理解するために、In situ排水実験を行いました。これらの実験の目標はSiCフォームを基にした構造化原子炉のより良い将来モデリングと設計を可能にすることです。

マンチェスター大学SICATとの共同執筆記事をご一読ください

SiC foam

チューブ状SOFC陰極の複数長スケール特性評価とシミュレーション

固体酸化物燃料電池(SOFC)は、燃料ガスの熱と電気を効率的に共発生させるためのもっとも有望な電気化学デバイスの1つです。このタイプの燃料電池の利点には、燃料の柔軟性、低排出ガス、および安定性があります。電気化学的性能は、化学反応と物質輸送が起こる電極の微細構造と密接に関係しています。

このビデオでは効果的な質量輸送を実現するための新しい構造のチューブ状SOFC陰極の複数長スケールイメージングとシミュレーションの概念を紹介します。ねじれや透過性などの微細構造パラメータを電極抽出の多孔質相から測定し、全厚陰極シミュレーションにおける固体領域の材料定義に使用します。したがって、特徴的なねじれ、透過性、および有効輸送パラメータを推定して、電気化学的性能シミュレーションでさらに使用できます。

ロンドン大学ユニバーシティカレッジ、Lu Xuekun博士提供

食品中の気泡解析

食品中の気泡は製品の外観と特性(滑らかさ、クリーミーさ、カリカリ感など)を強化する通気構造を作成します。Avizoソフトウェアは気泡のセグメンテーションと、それらの特性とサイズ分布の両方を定量する効率的な方法を提供します。

Avizoソフトウェアの細孔ネットワークモデリングでは、気泡の相互接続および特性の高度な解析を行うための、同等の多孔質分布のネットワークモデルを作成できます。

詳細を見る

Ice cream matric - bubble analysis
強力なAvizoソフトウェアの多孔性解析ツールセットは、アイスクリームの多孔性ネットワークとマトリックスを解明します。
Irstea提供

ナノ多孔性金

ナノ多孔性金は、触媒およびセンサーアプリケーション分野で関心の高い材料です。細孔径が数十ナノメートル(人間の毛髪の直径の千分の一)の多孔性金属スポンジとして画像化できます。

IFAMの創業者であるK. Thiel博士によって、Helios 600 FIBSEM, Slice&View G2で取得され、Avizoソフトウェアで可視化された画像スタック。

試料提供:K.R。Mangipudi、ゲッティンゲン大学材料物理学研究所。ボクセルサイズ:10 x 13 x 10 nm、全分析ボリュームサイズ:約6 x 2 x 1.3 µm。

Nanoporous gold

繊維増強コンクリートの多孔性と透過性

繊維は構造的完全性を高め、硬度、曲げ強度、および収縮による亀裂への耐性を増強してコンクリートに使用されます。しかし、繊維の含有はコンクリートの多孔性と透過性に影響を与え、それはコンクリートの耐久性に直接影響を与えます。

この例では、繊維増強コンクリートの多孔性と透過性を分析します。コンクリートの間隙を同定し、連結空隙と独立空隙を分類します。独立空隙は細孔ネットワークモデルとして表現し、コンクリートの透過性を評価します。透過性実験シミュレーションにおける速度フィールドを表す流線は、サンプルを通過して可視化されます。繊維セグメンテーション専用のアルゴリズムにより、繊維も識別されます

骨組織工学(TE)のためのセラミック生体材料分析

骨TE用途では足場の選択が重要なパラメータです。骨の構造によると、多孔性が高く、完全に相互接続された形状が最適です。 
この研究では4種類のセラミック生体材料(スポンセラム、オッセオリーブ、ケラソーブ、45S5-Bioglass)を骨組織工学への適用性について系統的に解析および評価しました。

 記事を読む

Ceramic biomaterials
Sponceram®セラミック生体材料の細孔ネットワーク解析 
Zellwerk GmbHより提供

多孔性媒体(SiCフォーム)の特性評価

SiCフォーム中の残留静液ホールドアップの性質を理解するために、In situ排水実験を行いました。これらの実験の目標はSiCフォームを基にした構造化原子炉のより良い将来モデリングと設計を可能にすることです。

マンチェスター大学SICATとの共同執筆記事をご一読ください

SiC foam

チューブ状SOFC陰極の複数長スケール特性評価とシミュレーション

固体酸化物燃料電池(SOFC)は、燃料ガスの熱と電気を効率的に共発生させるためのもっとも有望な電気化学デバイスの1つです。このタイプの燃料電池の利点には、燃料の柔軟性、低排出ガス、および安定性があります。電気化学的性能は、化学反応と物質輸送が起こる電極の微細構造と密接に関係しています。

このビデオでは効果的な質量輸送を実現するための新しい構造のチューブ状SOFC陰極の複数長スケールイメージングとシミュレーションの概念を紹介します。ねじれや透過性などの微細構造パラメータを電極抽出の多孔質相から測定し、全厚陰極シミュレーションにおける固体領域の材料定義に使用します。したがって、特徴的なねじれ、透過性、および有効輸送パラメータを推定して、電気化学的性能シミュレーションでさらに使用できます。

ロンドン大学ユニバーシティカレッジ、Lu Xuekun博士提供

食品中の気泡解析

食品中の気泡は製品の外観と特性(滑らかさ、クリーミーさ、カリカリ感など)を強化する通気構造を作成します。Avizoソフトウェアは気泡のセグメンテーションと、それらの特性とサイズ分布の両方を定量する効率的な方法を提供します。

Avizoソフトウェアの細孔ネットワークモデリングでは、気泡の相互接続および特性の高度な解析を行うための、同等の多孔質分布のネットワークモデルを作成できます。

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Ice cream matric - bubble analysis
強力なAvizoソフトウェアの多孔性解析ツールセットは、アイスクリームの多孔性ネットワークとマトリックスを解明します。
Irstea提供

ナノ多孔性金

ナノ多孔性金は、触媒およびセンサーアプリケーション分野で関心の高い材料です。細孔径が数十ナノメートル(人間の毛髪の直径の千分の一)の多孔性金属スポンジとして画像化できます。

IFAMの創業者であるK. Thiel博士によって、Helios 600 FIBSEM, Slice&View G2で取得され、Avizoソフトウェアで可視化された画像スタック。

試料提供:K.R。Mangipudi、ゲッティンゲン大学材料物理学研究所。ボクセルサイズ:10 x 13 x 10 nm、全分析ボリュームサイズ:約6 x 2 x 1.3 µm。

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サービス

Amira-Avizo-Introductory-training_1160x600

初級者向けトレーニング

Amira、Avizo、およびPerGeosソフトウェアの新規ユーザー用に設計された初級者向けトレーニングは学習速度を高め、投資を最大化します。

このコースは講義とハンズオンセッションで構成されています。トレーニング教材では、Amira、Avizo、およびPerGeosソフトウェアの基本的な特長や機能を取り上げています。

Amira-Avizo-advanced-training_1160x600

上級者向けトレーニング

Amira、Avizo、およびPerGeosソフトウェアの既存ユーザー用に設計された上級者向けトレーニングは学習効率を最大化し、結果を得るまでの時間の短縮します。

このコースは講義とハンズオンセッションで構成されています。トレーニング教材では、Amira、Avizo、およびPerGeosソフトウェアの高度な特長や機能を取り上げています。

Amira-Avizo-Custom-Dev_1160x600

カスタム開発

サーモフィッシャーサイエンティフィックには25年以上にわたる3Dおよび画像処理の経験と、大小の規模の組織に提供してきたカスタムプロジェクトの実績があり、お客様の独自のニーズに合わせてソリューションを提供できます。

当社のソフトウェアソリューションをさまざまなレベルでカスタマイズおよび拡張できます。

 

Avizoソフトウェアは多孔性解析に最適なソリューションです

Avizoソフトウェアは多孔性解析専用ツールを提供します

  • 多孔性検出のためのセグメンテーション技術(FIB-SEMポアバックなどのアーチファクトによる検出を含む)
  • 多孔性タイプの分類と体積分率の評価(接続型vs独立型など)
  • サイズ、形状因子、方向などの個別の細孔の高度な定量
  • 細孔の喉状の同定とそれに沿った分離を含むXPoreNetworkModeling拡張機能この拡張機能を使用すると、孔隙をモデル化(細孔ネットワークモデル)して細孔とその接続性を示すことができます。また、さまざまな特性のカラーマッピングが可能です。高度な孔隙統計(細孔サイズ分布、細孔スロートサイズ分布、チャネル長など)の取得や、特性に基づくモデルのフィルタリングも行えます。
  • マトリックス厚マップ
  • 特定の孔を通る最大の球
  • 細孔楕円体フィッティング
  • 任意の軸に沿った多孔性プロファイル
  • XLab拡張を使用した絶対透過率の計算

リソース

Avizoによる多孔性解析の概要

チューブ状SOFC陰極での複数長スケール特性評価とシミュレーション。このビデオでは、効果的な質量輸送を実現するための新しい構造のチューブ状SOFC陰極の複数長スケールイメージングとシミュレーションの概念を紹介します。ロンドン大学ユニバーシティカレッジ、Lu Xuekun博士提供。

体積パーセントと粒子サイズの気泡密度および細胞サイズへの影響を測定するため、micro-CTでイメージングされた金属試料、Avizoで実施されたデジタル構造解析。オーストラリア国立大学のM. Saadatfar博士提供。

Avizoソフトエウアは細孔ネットワークモデリングを利用するため、固体酸化物燃料電池の構造分析と屈曲性の特性評価に使用できます。Institut für Angewandte Materialien、Jochen Joos氏提供。

Avizoによる多孔性解析の概要

チューブ状SOFC陰極での複数長スケール特性評価とシミュレーション。このビデオでは、効果的な質量輸送を実現するための新しい構造のチューブ状SOFC陰極の複数長スケールイメージングとシミュレーションの概念を紹介します。ロンドン大学ユニバーシティカレッジ、Lu Xuekun博士提供。

体積パーセントと粒子サイズの気泡密度および細胞サイズへの影響を測定するため、micro-CTでイメージングされた金属試料、Avizoで実施されたデジタル構造解析。オーストラリア国立大学のM. Saadatfar博士提供。

Avizoソフトエウアは細孔ネットワークモデリングを利用するため、固体酸化物燃料電池の構造分析と屈曲性の特性評価に使用できます。Institut für Angewandte Materialien、Jochen Joos氏提供。

特長

画像データのインポートおよび処理

    • あらゆる規模、あらゆるサイズのモダリティを処理

    - X線トモグラフィー:CT、マイクロ/ナノCT
    - 電子顕微鏡
    - シンクロトロン

    • マルチデータ/マルチビュー、マルチチャンネル、時系列、非常に大きなデータのサポート
    • 倍率、校正、変換、試料の再採取
    • 画像補正、広範囲フィルタリングおよび畳み込み、周波数フーリエ変換
    • アーティファクト低減アルゴリズム
    • 高度なマルチモード2D/3D自動登録
    • 画像スタックアライメント、演算、相関、統合

    画像データの容易なセグメンテーション

    • 閾値化および自動セグメンテーション、物体の分離、自動ラベリング
    • 領域拡張法、スネーク法、内挿、ラッピング、平滑化
    • Watershedアルゴリズムやbasinアルゴリズムなどの形態学的処理
    • 機械学習に基づくセグメンテーション
    • 個々の繊維、フィラメントの自動トレース
    • 細線化およびフィラメントネットワーク抽出
    • 3D表面再構成
    • FEA/CFDのグリッド生成

    画像からシミュレーションまでのワークフロー

    • 有限要素およびCFD向けの3D画像ベースのメッシュ作成
    • 細孔ネットワークモデリングのための多孔性/細孔連結度分析およびスケルトン化
    • ダイレクトな3D画像ベースのシミュレーション:絶対浸透率、分子拡散率、電気抵抗率、および熱伝導率の計算

    分析および視覚化の成果をエクスポートしてシームレスに公開および発表

    • アニメーションおよび動画の作成
    • 高度なキーフレームとオブジェクトアニメーション
    • 画像、幾何学的モデル、測定値、シミュレーションをミックス
    • 注釈、測定の凡例、ヒストグラム、曲線プロット
    • スプレッドシート、3Dモデル、高品質の画像をエクスポート

    画像データの可視化と探索

    • インタラクティブな高品質のボリューム
    • 直角、傾斜、円柱状、曲線状の切断
    • 輪郭およびアイソサーフェス抽出
    • 最大値投影法または他の種類の投影法
    • ベクトルおよびテンソルの可視化

    画像データの解析と定量情報の取得

    • 直感的なレシピの作成、カスタマイズ、自動再実行
    • カウント、容積、面積、周囲長、アスペクト比、方向などの測定機能を搭載
    • ユーザー定義の方法
    • スプレッドシートツールおよび図表による結果表示
    • 個々の機能の自動測定、3Dローカリゼーション、スプレッドシート選択
    • 自動統計、分布図
    • 任意の測定基準を使用した特徴フィルタリング
    • データ登録、変形、比較および測定
    • 多孔性の検出と測定
    • 繊維分析
    • 構造シミュレーションおよびフローシミュレーションの前処理
    • 実際と規格を比較するためのCADモデルインポート

    ユーザーニーズに合わせた、Amiraソフトウェアの容易かつ迅速な適応

    • カスタムC++モジュールの開発
    • MATLAB™ブリッジ
    • PythonスクリプトAPI


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