應用分享 | 布魯克三維X射線顯微鏡SkyScan1273檢測漏液5號標準堿性電池

在現代電子設備中，5號（AA）電池是比較常見的電池類型之一。它廣泛應用于各種家用電器、玩具、遙控器以及其他便攜設備中。了解電池的內部結構和工作狀態對于提高電池的性能和安全性具有重要意義。

布魯克三維X射線顯微鏡SkyScan1273作為一種高分辨率的無損檢測工具，能夠深入揭示電池內部的微觀結構和潛在缺陷。為了能夠使得檢測結果更具代表性，本文將詳細介紹應用SkyScan1273表征漏液的標準5號堿電池內部結構的實驗結果。 

實驗方法

1. 儀器簡介

布魯克SkyScan1273是一款先進的桌面型三維X射線顯微鏡，具有高分辨率和高對比度的成像能力。其主要特點包括：

高通量高功率：雖然是一款桌面型設備，但是其電壓可達130KV，功率為39W，且可放置直徑300mm，高度500mm的大樣品。

快速掃描：能夠在較短時間內完成高質量的三維成像。

無損檢測：無需破壞樣品，即可進行內部結構的詳細觀察。

多模式成像：支持一系列不同的成像模式，以滿足多樣化的研究需求。 

2. 掃描參數設置

根據5號電池的尺寸和材料特性，設定合適的掃描參數。包括： 

3.結果與討論

如圖1所示，SkyScan 1273三維X射線顯微鏡通過AA電池和其結構的各個組件提供了清晰的視圖，包括：正負極、集電體、金屬外殼等。

圖1、5號電池樣品結構正交三視圖 

在重構后的三維切片圖中，我們通常使用不同的灰度值表征不同的組分，在分析軟件中，我們可以根據灰度值不同進行閾值分割，用不同顏色表征電池結構中不同的部分，如圖2。

圖2、電池結構不同顏色表征 

另外，將采集的切片圖數據集導入到三維體渲染軟件中，我們可以對樣品進行任意角度的旋轉以及“虛擬切割"，以直觀觀察電池樣品內部不同位置和各個角度的三維結構（圖3），也可以將上一步基于閾值分割后提取出的感興趣區進行單獨的三維表征（圖4）。當然，我們也可以根據需求為不同的部分進行顏色編碼，使不同部分的三維結構之間產生更強的對比與區分。

圖3、電池樣品某位置“虛擬切割"后的截面表征

圖4、提取感興趣區域—負極做單獨的三維表征

在本案例中，我們進行了進一步的工作，即將不同的部分進行“分割提取"，并分別創建相應的網格模型，導入相應第三方軟件，以更為逼真的渲染方式將結果結構表征出來。當然，我們也可以根據不同的需求，將這些網格模型導入到其他有限元分析軟件中去進行其他的分析。

結論

布魯克三維X射線顯微鏡SkyScan1273在檢測5號（AA）電池中展示了其優異的性能。通過高分辨率的三維成像，我們可以深入了解電池的內部結構和潛在缺陷，為電池的性能優化和安全性評估提供重要依據。三維X射線顯微鏡作為一種先進的無損檢測工具，在電池研究和開發領域具有廣闊的應用前景。