在現(xiàn)代電子設(shè)備中，5號(hào)（AA）電池是比較常見(jiàn)的電池類(lèi)型之一。它廣泛應(yīng)用于各種家用電器、玩具、遙控器以及其他便攜設(shè)備中。了解電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作狀態(tài)對(duì)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(wú)損檢測(cè)工具，能夠深入揭示電池內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)和潛在缺陷。為了能夠使得檢測(cè)結(jié)果更具代表性，本文將詳細(xì)介紹應(yīng)用SkyScan1273表征漏液的標(biāo)準(zhǔn)5號(hào)堿電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 

實(shí)驗(yàn)方法

1. 儀器簡(jiǎn)介

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

高通量高功率：雖然是一款桌面型設(shè)備，但是其電壓可達(dá)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(shí)間內(nèi)完成高質(zhì)量的三維成像。

無(wú)損檢測(cè)：無(wú)需破壞樣品，即可進(jìn)行內(nèi)部結(jié)構(gòu)的詳細(xì)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(shù)設(shè)置

根據(jù)5號(hào)電池的尺寸和材料特性，設(shè)定合適的掃描參數(shù)。包括： 

3.結(jié)果與討論

如圖1所示，SkyScan 1273三維X射線顯微鏡通過(guò)AA電池和其結(jié)構(gòu)的各個(gè)組件提供了清晰的視圖，包括：正負(fù)極、集電體、金屬外殼等。

圖1、5號(hào)電池樣品結(jié)構(gòu)正交三視圖 

在重構(gòu)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(jù)灰度值不同進(jìn)行閾值分割，用不同顏色表征電池結(jié)構(gòu)中不同的部分，如圖2。

圖2、電池結(jié)構(gòu)不同顏色表征 

另外，將采集的切片圖數(shù)據(jù)集導(dǎo)入到三維體渲染軟件中，我們可以對(duì)樣品進(jìn)行任意角度的旋轉(zhuǎn)以及“虛擬切割"，以直觀觀察電池樣品內(nèi)部不同位置和各個(gè)角度的三維結(jié)構(gòu)（圖3），也可以將上一步基于閾值分割后提取出的感興趣區(qū)進(jìn)行單獨(dú)的三維表征（圖4）。當(dāng)然，我們也可以根據(jù)需求為不同的部分進(jìn)行顏色編碼，使不同部分的三維結(jié)構(gòu)之間產(chǎn)生更強(qiáng)的對(duì)比與區(qū)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(qū)域—負(fù)極做單獨(dú)的三維表征

在本案例中，我們進(jìn)行了進(jìn)一步的工作，即將不同的部分進(jìn)行“分割提取"，并分別創(chuàng)建相應(yīng)的網(wǎng)格模型，導(dǎo)入相應(yīng)第三方軟件，以更為逼真的渲染方式將結(jié)果結(jié)構(gòu)表征出來(lái)。當(dāng)然，我們也可以根據(jù)不同的需求，將這些網(wǎng)格模型導(dǎo)入到其他有限元分析軟件中去進(jìn)行其他的分析。

結(jié)論

布魯克三維X射線顯微鏡SkyScan1273在檢測(cè)5號(hào)（AA）電池中展示了其優(yōu)異的性能。通過(guò)高分辨率的三維成像，我們可以深入了解電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和潛在缺陷，為電池的性能優(yōu)化和安全性評(píng)估提供重要依據(jù)。三維X射線顯微鏡作為一種先進(jìn)的無(wú)損檢測(cè)工具，在電池研究和開(kāi)發(fā)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。