Guarismo 1 muestra el diseño sinóptico del experimentación. El haz policromático es producido por un tubo de rayos X convencional de 1,5 kW con un ánodo de Ag. El haz se monocromatiza y se reenfoca en el punto focal utilizando un analizador de cristal de Si(953) doblado esféricamente doblado con un radiodifusión de curvatura de 0,5 m.20. El punto focal del analizador de cristal produce una fuente secundaria para la imagen del haz de cono, con la muestra ubicada aguas debajo, y de la cual se obtiene la imagen de un detector de conteo de fotones MiniPIX sensible a la posición de Advacam, que se apoyo en un TimePIX21 detector de conversión directa de Si con (256veces 256) píxeles cuadrados con una largo de banda de 55 (upmu)medida. Para obtener un espectro, el ángulo de Bragg del analizador de cristal se escanea en todo el rango relevante (en este caso, 77,47(^circ)–73.01(^circ), correspondiente a un rango de 12,54 a 12,80 keV). La muestra y el detector siguen el cono monocromático en movimiento con reincorporación precisión utilizando etapas motorizadas.
El contraste de borde Se-K XANES se ilustra en la Fig. 3. Muestra el aumento relativo del coeficiente de atenuación en el rango de energía del fotón que corresponde a la región cercana al borde de Se K. El fondo de atenuación adecuado a electrones distintos de Se 1s se restaron a energías de fotones por debajo del borde K, y los espectros sustraídos de fondo se normalizaron a áreas iguales en la región de energía del claro. Las tomografías computarizadas se obtuvieron a energías de fotones marcadas como AD. Como se mostrará a continuación, el muestreo de los espectros en estas cuatro energías distintas es suficiente para distinguir los tres estados de oxidación diferentes de Se utilizados en este experimentación.
Espectros de filtración de borde K normalizados y con sustracción de fondo de Se superficial, Na(_dos)Si el(_3) [Se(IV)] y en(_dos)Si el(_4) [Se(VI)]. Las líneas verticales indican las energías de los fotones de adquisición de 12.645 (UN), 12.658 (B), 12.662 (C) y 12.685 (D) k v.
Para cada energía de fotón monocromático, se adquiere una imagen de transmisión (proyección) para varias orientaciones de muestra a 1,8(^{circ }) intervalos, con un tiempo de exposición de 100 s.
El primer paso en el prospección de datos es calibrar el utensilio utilizando, por ejemplo, imágenes de campo plano. Un ejemplo de una sola imagen de campo plano se muestra en la Fig. 4. La imagen no es completamente uniforme, pero exhibe una irresoluto horizontal en intensidad. Como el haz de electrones internamente del tubo de rayos X incluso se propaga horizontalmente, la inclinación observada puede deberse a la variación de intensidad en el haz fuente adecuado al objetivo anódico. La dispersión no uniforme internamente de la cámara incluso puede contribuir al gradiente observado. Con una mejor colimación, protección del equipo y el uso de una cámara de vano o llena de He para resumir la dispersión, es probable que este fondo cambiante se reduzca parcialmente en el futuro. Líneas verticales tenuemente más oscuras en (x=60) y (x=180) px se deben a espacios entre las tiras del analizador de obleas de cristal20. La tasa promedio de conteo de fotones por píxel fue de 2.6 ph s(^{-1}) píxeles(^{-1}). Casi todos los títulos de conteo de fotones están entre el rango de 2.2 y 3.0 ph s(^{-1}) píxeles(^{-1}) o aproximadamente en (pm, 15%) del valencia medio.
Imagen de campo plano con un haz monocromático. Los píxeles extintos se han eliminado de la imagen, reemplazándolos con el valencia promedio de los píxeles vecinos (para la imagen sin procesar, consulte Complementario). S1).
En la Fig. 5, se presentan dos proyecciones, tomadas a las energías A y D, respectivamente. Como era de esperar, prácticamente no hay diferencia en el coeficiente de atenuación integrado del aparición, excepto en los lugares que contienen Se. La resolución de la imagen se calculó a partir de la proyección a la energía A, diferenciando semirrecta a semirrecta el borde del aparición en la remate inferior izquierda de la proyección, ajustando las funciones gaussianas a las funciones de dispersión de semirrecta resultantes y sacando la media del FWHM (orondo total en la medio del mayor) y su error estereotipado de las curvas ajustadas. La resolución espacial de la proyección fue (85,pm ,4) (upmu)m, o (1.6pm 0.1) px.
Un ejemplo de un sinograma se muestra en la Fig. 6. Como se puede ver en el sinograma, las proyecciones en la Fig. 5 y en el Suplemento S4–S6, el nivel de fondo de la señal es tenuemente más stop en el banda izquierdo de las imágenes en comparación con el banda derecho, a pesar de la corrección de campo plano. La razón de esto no está clara, pero puede deberse a la dispersión difusa y la fluorescencia de las partes irradiadas internamente de la carcasa del utensilio. El fondo irregular se corrigió realizando un ajuste listado y restando el ajuste de los sinogramas ayer de la reconstrucción (consulte el Suplemento S5–S8).
Proyecciones aparición tomadas en energías A (por debajo de todos los bordes, a la izquierda) y D (por encima de todos los bordes, a la derecha) con corrección de campo plano.
Ejemplo de sinograma de proyecciones realizadas en energía A.
Los tomogramas se reconstruyeron usando el 360 completo(^circ) pila con el cálculo de retroproyección filtrada bajo el supuesto de geometría de haz paralelo. La suposición no es del todo precisa, como lo indica la diferencia observada en las reconstrucciones de medio sinograma (consulte el Suplemento S9). Sin bloqueo, adecuado a la relativa simplicidad y valor de este trabajo, la suposición de vigas paralelas es suficiente para nuestros propósitos.
Las secciones de tomogramas adquiridos en cada energía fotónica se muestran en la Fig. 7a, donde se puede observar una cachas variación dependiente de la energía en la atenuación en las partes que contienen selenio. De forma similar a las imágenes de proyección, la resolución de la reconstrucción se determinó a partir del borde superior del corte reconstruido en la energía A utilizando el ajuste gaussiano y se encontró como (226 pm 5) (upmu)m, o (4.1pm 0.4) px.
En el caso habitual de formación de imágenes de borde K, donde se puede ignorar la estructura de borde fino, la señal que contiene el cambio áspero en el coeficiente de atenuación se puede separar del resto por medio de una simple resta. Esto indica una reincorporación estabilidad mecánica de la configuración ya que no se aplicó ningún registro de imagen adicional. Sin bloqueo, como se ve en la Fig. 7b, mientras que el resto del aparición puede eliminarse limpiamente de los signos Se sustrayendo el punto adyacente de beocio energía del superior, los signos de diferentes tipos de Se no pueden separarse completamente entre sí mediante un procedimiento de sustracción tan simple. Para realizar una separación adecuada, observamos que, poliedro que una imagen de TC es una medida directa del coeficiente de atenuación listado, un conjunto de tomogramas reconstruidos (textbf{y}) tomado a diferentes energías de fotones se puede escribir como (textbf{y} = mathcal{C}textbf{x})Donde (textbf{x}) contiene los diferentes componentes del objeto de la imagen y (mathcal{C}) contiene los coeficientes de atenuación de masa de los componentes a las energías medidas. Cuándo (mathcal{C}) es conocido, (textbf{x}) se puede resolver desde (textbf{x} = mathcal {C}^{-1} textbf{y})Donde (mathcal {C}^{-1}) es el (pseudo) inverso de (mathcal{C}). Como en este aparición las diferentes especies de Se están espacialmente aceptablemente separadas, (mathcal{C}) se puede determinar (hasta factores multiplicativos) directamente a partir de tomogramas mediante la suma de títulos de píxel sobre ROI elegidos arbitrariamente que cubren diferentes muestras de Se; en un caso más complicado, los coeficientes de atenuación pueden medirse a partir de muestras de remisión conocidas. Cuándo (mathcal{C}) se puede determinar con precisión, la inversión de la matriz puede separar totalmente los diferentes componentes de la señal, como se muestra en la Fig. 7C.
(un) Secciones axiales de los tomogramas reconstruidos adquiridos en energías A–D, respectivamente, de izquierda a derecha; (B) separó las señales de Se restando los tomogramas con energías adyacentes. De izquierda a derecha, la primera imagen es igual al tomograma flamante en la energía A, y las siguientes son las diferencias B–A, C–B y D–C, respectivamente; (C) señales separadas usando inversión de matriz para el aparición sin Se, Se(0), Se(IV) y Se(VI).
Guarismo 8 muestra la distribución 3D de diferentes especies de Se internamente del aparición. Mientras que el Se(0) y el Si(IV) se distribuyen uniformemente en el nitruro de boro, el Se(VI) está muy concentrado en la parte superior del recipiente. La explicación más probable de la descuido de homogeneidad proviene de la preparación del aparición. N / A(_dos)ASI QUE(_4) se mezcló en nitruro de boro usando alcohol etílico para entregar la mezcla. Aparentemente, el alcohol etílico no se había evaporado por completo ayer de colocar la mezcla en el aparición, lo que provocó que éste y el Se(VI) disuelto fueran absorbidos por el papel tisú que se utilizó para sellar el recipiente. Aunque inesperadas, las imágenes de TC con contraste químico revelaron nueva información sobre la composición del aparición, un tipo que no sería posible obtener mediante inspección visual.
Visualización 3D de diferentes especies químicas de Se internamente del aparición. El renderizado se hizo con 3D Slicer 422.