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制造業(yè)與醫(yī)療保健領域的數(shù)字化進程和技術進步為社會帶來了顯著效益?，F(xiàn)代汽車（尤其是電動汽車）搭載的電子元件與安全關鍵電子系統(tǒng)日益增多，必須進行全面檢測。航空工業(yè)中輕質(zhì)復合材料、及基于極紫外光刻技術加工的高集成度CPU，GPU的廣泛應用，都要求具備對微米級和納米級內(nèi)部結構的新型檢測能力。隨著產(chǎn)品持續(xù)微型化以及新材料、新生產(chǎn)工藝（如增材制造）的應用，眾多行業(yè)都呈現(xiàn)出向微納級無損檢測發(fā)展的趨勢。

目前新一代具備納米檢測能力的X射線管，可實現(xiàn)低至150納米結構的可視化?；谕捷椛涞膾呙栾@微成像、全場透射X顯微和ptychography成像技術可以實現(xiàn)低至幾個納米的成像精度，如下圖二是瑞士Paul Scherrer Institute （PSI） 的研究人員與洛桑聯(lián)邦理工學院、蘇黎世聯(lián)邦理工學院和南加州大學合作使用ptychography的技術以前所未有的高分辨率觀察了微芯片內(nèi)部結構，實現(xiàn)了4nm的圖像分辨率，創(chuàng)下了新的世界紀錄。

圖二 顯示了組成微芯片的不同層。在頂部可以看到較粗的結構，隨著層層向下移動，微芯片變得越來越復雜 - 使那里的連接可見需要幾納米的分辨率。Paul Scherrer Institute PSI/Tomas Aidukas

工業(yè)計算機斷層掃描（CT）技術飛速發(fā)展的今天，高分辨率、高對比度的成像能力已成為質(zhì)量檢測、缺陷分析和材料科學研究中的核心需求。那么準確、快速的評估和測量這些的設備的成像分辨極限顯得尤為重要。線對卡法，是使用線對測試卡直接測試空間分辨率，由于操作方便、簡捷而被廣泛用于實際工業(yè) CT 空間分辨率的測試中。

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圖三. Micro CT分辨率測試卡截面圖，

特征結構外包裹了一層5μm厚的聚合物保護層.

如上圖三所示，XRN顯微CT分辨測試卡是由先進電子束光刻技術在Si3N4薄膜上精密制作金質(zhì)結構。金質(zhì)特征結構的高度為1.5μm，特征細節(jié)包含了200nm到50μm的26個線對組，能滿足大部分顯微成像的應用場景，它具有如下特點：

（1）高襯度材料: 4 /1.5/1 μm 金可選

（2）超寬的測試范圍：0.2-50μm含26中線對

（3）緊湊的設計：含或不含西門子星圖案

（4）深度的SEM測試：保證出貨前每片測試，以保證

測試精度

（5）保護層：5μm厚聚合物，以增強機械強度和壽命

（6）快遞交付：大量庫存

（7）質(zhì)量保證：每年交付數(shù)百片

圖四  Micro CT分辨率測試卡的兩種不同設計結構.

如上圖四的設計1，是經(jīng)典垂直緊湊布局的線對結構。此外還可以在線對卡的基礎上集成西門子星，能夠定性分析極限分辨率與揭示各向異性，如圖四的設計2。其廣泛的特征尺寸，涵蓋了微米到納米尺度，提供了一個全面的圖案細節(jié)。還可以針對各種顯微成像和CT應用進行定制，確保兼容性和實用性。

對于X射線分辨率測試卡，襯噪比（CNR）是定義成像結果質(zhì)量的最重要指標。它量化了特征結構區(qū)分信號和噪聲的能力，從本質(zhì)上將實際結構細節(jié)與背景干擾分開。

CNR=|s-n|/σn，其中s是特征結構處的平均灰度值，n是背景區(qū)域（無特征結構）的平均灰度值，σn是背景區(qū)域的標準偏差。瑞士XRnanotech通過與德國X-RAY WorX公司合作，使用XWT-240-TCHE Plus和XWT-300-CT Plus兩款小焦斑、高加速電壓的光源進行了測試了XRN顯微CT分辨測試卡在190kV（焦斑2μm）下可以達到57的襯噪比，在300kV（焦斑4μm）下可以達到32的襯噪比。詳見下圖五。

圖五. XRN顯微CT分辨測試卡在190kV（上）

和300kV（下）光源下的襯噪比測試，襯噪比為57和32.

這些值超越了許多傳統(tǒng)的行業(yè)標準，比如JIMA RT RC-02分辨率測試卡在190kV是17的襯噪比，在300kV下是10的襯噪比。這得益于更高的襯度材料，與JIMA RT RC-02的1μm高的鎢相比，1.5μm高的金對X射線的阻擋能量更強，尤其是高能射線，這才進一步提高了襯噪比。

圖六. 使用SEM對XRN顯微CT分辨測試卡進行出廠測試.

對于每一個XRN顯微CT分辨測試卡，嚴格的出廠測試是必備環(huán)節(jié)。如上圖六所示，XRnanotech會使用SEM對每個圖案細節(jié)進行測試，包括金的高度以及線寬。最后得到每個特征尺寸下的平均線寬，其與目標值的平均偏差幾乎控制在1%以內(nèi)。用戶不僅可以更為直觀的了解到XRN顯微CT分辨測試卡的品質(zhì)，還可以使用這些測試數(shù)據(jù)進行更加精確、更加定量的一些成像質(zhì)量評估。

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瑞典隆德大學的Martin Bech等研究人員使用納米X射線管、閃爍體間接探測器及高靈敏度的混合像素X射線探測器搭建了一套用于生物研究的納米CT系統(tǒng)。為了評估系統(tǒng)的成像能力，研究人員使用了XRN顯微CT分辨測試卡作為成像分辨率的度量工具，如下圖七所示。上圖為混合像素探測器在有效像素尺寸150nm下的成像效果，下圖為閃爍體間接探測器在有效像素尺寸50nm下的成像效果。雖然幾何放大倍率不同，但得益于光源的亞微米焦斑尺寸，兩個探測器都能識別250nm的特性結構。

圖七. XRN顯微CT分辨測試卡成像效果，上圖使用混合像素探測器，下圖使用閃爍體間接探測器.

弗萊堡大學的David Plappert等研究人員采用微焦點X射線源與CMOS平板探測器（像素尺寸49.5 μm）搭建了一套開放式框架載物臺的高分辨CT系統(tǒng)。在幾何配置為源-物距（SOD）4mm、源-像距（SDD）840 mm的條件下，使用XRN顯微CT分辨測試卡進行成像，實現(xiàn)了0.7μm線對結構的清晰分辨，并觀察到0.4μm結構的識別能力，如下圖八所示。

圖八.微焦點X射線源與CMOS平板探測器搭配，

實現(xiàn)400nm的特征結構識別.

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瑞士XRnanotech最新研發(fā)的XRN顯微CT分辨測試卡已將金結構的高度提升至6μm，進一步增強了成像對比度。如下圖九所示，在100 kV和190 kV的光照條件下，這些高結構仍保持極高的對比度，這為微米CT系統(tǒng)提供了前所未有的成像基準。

圖九.在100kV和190kV光照下，6μm高的金質(zhì)Micro CT分辨率測試卡的成像效果.

在同步輻射或極少數(shù)實驗室成像系統(tǒng)中，可以達到低幾個納米的空間分辨率，此時需要更小特征細節(jié)的分辨率測試卡。瑞士XRnanotech憑借其領先的電子束刻蝕、電鍍、原子層沉積技術，可以提供最小細節(jié)為10nm的混合分辨率測試卡。這種混合分辨率測試卡，50nm以下的特征結構用Ir，50nm以上的特征結構仍用Au，并保持10:1的較高深寬比，如下圖十所示。

圖十.藍色部分是Ir的特征結構，橙色部分是Au的特征結構，第九個格子還可為每個客戶定制LOGO.

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