Mineralogy and petrology of comet 81P/wild 2 nucleus samples

The bulk of the comet 81P/Wild 2 (hereafter Wild 2) samples returned to Earth by the Stardust spacecraft appear to be weakly constructed mixtures of nanometer-scale grains, with occasional much larger (over 1 micrometer) ferromagnesian silicates, Fe-Ni sulfides, Fe-Ni metal, and accessory phases. The very wide range of olivine and low-Ca pyroxene compositions in comet Wild 2 requires a wide range of formation conditions, probably reflecting very different formation locations in the protoplanetary disk. The restricted compositional ranges of Fe-Ni sulfides, the wide range for silicates, and the absence of hydrous phases indicate that comet Wild 2 experienced little or no aqueous alteration. Less abundant Wild 2 materials include a refractory particle, whose presence appears to require radial transport in the early protoplanetary disk

Reconstruction 3d par tomosynthèse généralisée. Application à l\u27imagerie médicale par rayons x.

Ce travail concerne la reconstruction en tomosynthèse numérique médicale. Cette technique permet, à partir d\u27un faible nombre de projections (typiquement une vingtaine) acquises sur un détecteur numérique plan, d\u27obtenir des informations tridimensionnelles sur la structure de l\u27objet étudié. L\u27avantage majeur de cette technique est la possibilité d\u27obtenir ces informations à partir d\u27une table de radiologie standard équipée d\u27un capteur numérique et de fonctions de translation/rotation, pour une dose de rayonnement équivalente à celle d\u27une radiographie classique. Par ailleurs, on accède en tomosynthèse à différents plans de profondeur parallèles au détecteur (des plans frontaux), ce qui diffère de la tomographie classique à partir de peu de points de vue où l\u27on cherche plutôt à reconstruire un plan transverse. Un problème important en tomosynthèse est le manque important de données, et plus particulièrement l\u27angle limité de prises de vues qui restreint considérablement la résolution spatiale verticale dans les reconstructions. D\u27un point de vue mathématique, ce problème de reconstruction est un problème inverse mal posé au sens où le débattement angulaire est limité, le nombre de projections réduit, ces projections étant potentiellement bruitées. Pour inverser ce problème, nous avons opté pour les méthodes algébriques et plus particulièrement les algorithmes ART (Algebraic Reconstruction Technique). Ce type de méthode permet d\u27améliorer la résolution par rapport à l\u27approche classique de reconstruction en tomosynthèse (une simple rétroprojection) mais ne traite pas le problème du bruit. Afin de stabiliser l\u27inversion du problème, nous adoptons un algorithme de minimisation semi-quadratique existant, dans le contexte de la tomosynthèse. Afin de limiter les temps de calcul propres à la reconstruction algébrique, nous avons développé un schéma de reconstruction et de régularisation original permettant de décomposer le volume d\u27intérêt en une série de plans indépendants dans le cas particulier de la tomosynthèse linéaire. Nous proposons par ailleurs des traitements visant à réduire les artefacts de troncature des projections liés à l\u27angle de projection où les artefacts métalliques dus à la présence éventuelle de prothèses chirurgicales dans le corps humain. Afin de tester et valider nos approches, nous avons également développé un banc de test nous procurant une certaine souplesse dans la géométrie d\u27acquisition. Nous montrons qu\u27il est possible de reconstruire des coupes grand champ pour l\u27imagerie thoracique avec une résolution verticale de l\u27ordre du centimètre et une résolution dans le plan égale à celle du détecteur (100 $mu m$ au maximum). Pour d\u27autres applications osseuses telles que la radiographie de la cheville ou le vissage pédiculaire, les résultats sont très satisfaisants en terme de qualité image et d\u27artefacts de reconstruction

Reconstruction 3D par tomosynthèse généralisée (application à l'imagerie médicale par rayons)

Ce travail concerne la reconstruction en tomosynthèse numérique médicale. Cette technique permet, à partir d'un faible nombre de projections (typiquement une vingtaine) acquises sur un détecteur numérique plan, d'obtenir des informations tridimensionnelles sur la structure de l'objet étudié. L'avantage majeur de cette technique est la possibilité d'obtenir ces informations à partir d'une table de radiologie standard équipée d'un capteur numérique et de fonctions de translation/rotation, pour une dose de rayonnement équivalente à celle d'une radiographie classique. Par ailleurs, on accède en tomosynthèse à différents plans de profondeur parallèles au détecteur (des plans frontaux), ce qui diffère de la tomographie classique à partir de peu de points de vue où l'on cherche plutôt à reconstruire un plan transverse. Un problème important en tomosynthèse est le manque important de données, et plus particulièrement l'angle limité de prises de vues qui restreint considérablement la résolution spatiale verticale dans les reconstructions. D'un point de vue mathématique, ce problème de reconstruction est un problème inverse mal posé au sens où le débattement angulaire est limité, le nombre de projections réduit, ces projections étant potentiellement bruitées. Pour inverser ce problème, nous avons opté pour les méthodes algébriques et plus particulièrement les algorithmes ART (Algebraic Reconstruction Technique). Ce type de méthode permet d'améliorer la résolution par rapport à l'approche classique de reconstruction en tomosynthèse (une simple rétroprojection) mais ne traite pas le problème du bruit. Afin de stabiliser l'inversion du problème, nous adoptons un algorithme de minimisation semi-quadratique existant, dans le contexte de la tomosynthèse. Afin de limiter les temps de calcul propres à la reconstruction algébrique, nous avons développé un schéma de reconstruction et de régularisation original permettant de décomposer le volume d'intérêt en une série de plans indépendants dans le cas particulier de la tomosynthèse linéaire. Nous proposons par ailleurs des traitements visant à réduire les artefacts de troncature des projections liés à l'angle de projection où les artefacts métalliques dus à la présence éventuelle de prothèses chirurgicales dans le corps humain. Afin de tester et valider nos approches, nous avons également développé un banc de test nous procurant une certaine souplesse dans la géométrie d'acquisition. Nous montrons qu'il est possible de reconstruire des coupes grand champ pour l'imagerie thoracique avec une résolution verticale de l'ordre du centimètre et une résolution dans le plan égale à celle du détecteur (100 micronmètres au maximum). Pour d'autres applications osseuses telles que la radiographie de la cheville ou le vissage pédiculaire, les résultats sont très satisfaisants en terme de qualité image et d'artefacts de reconstruction.This work deals with reconstruction in digital medical tomosynthesis. This technique allows, starting from a low number of projections (typically twenty) acquired on a digital detector, to obtain three-dimensional information on the structure of the studied object. The main advantage of this technique is the ability to obtain such information using a standard radiological remote table with a digital detector. The X-Ray tube and detector are moving along a specific path defining the acquisition geometry. Furthermore, the total exam dose is equivalent to a single radiograph dose. The main drawback of this acquisition technique is the significant lack of data, and more particularly the limited angle of view which significantly restricts the vertical spatial resolution. From the mathematical point of view, the problem of reconstruction is a severely ill-posed inverse problem : angular range is limited, and only a few possibly noisy number of projections is available. We inverse this problem using the algebraic methods and more particularly the algorithms ART (Algebraic Reconstruction Technique). This type of method makes it possible to improve the resolution but does not deals with the noise problem. In order to improve the quality of the reconstructed object, we adapted the half-quadratic minimization algorithm in this tomosynthesis context. In order to limit the computation time, we developed a dedicated reconstruction and regularization scheme that allows to decompose the volume of interest into a series of independent reconstructed planes. Other processing are necessary to reconstruct high quality tomosynthetic slices. We propose a method to reduce truncation artifacts related to high projection angles and a metal artifacts reduction algorithm due to the possible presence of surgical prostheses within the body. In order to test and validate our approach, we built a radiological remote table with a certain flexibility in the acquisition geometry. Finally we show that it is possible to reconstruct large size images for thoracic imaging with a vertical resolution of about 1cm and a spatial resolution in the detector plane equal to the detector resolution (about 100 m). For other bone-related applications such as the radiography of ankle or pedicular screwing, the results are very satisfactory in terms of image quality and artifacts suppression.VILLEURBANNE-DOC'INSA LYON (692662301) / SudocSudocFranceF

Diffraction/Scattering Computed Tomography for 3D characterization of multi-phase polycrystalline and disordered materials

International audienc

Scanning tomography

In cases where the effect of interest changes the direction of the incoming radiation, the image pixels are no longer decoupled and the sample has to be scanned sequentially using a small focused beam to avoid the information from different regions of the sample being convoluted irreversibly. This chapter describes such scanning methods. Three examples are presented: tomography using fluorescent X-ray radiation, tomography exploiting the absorption fine structure near the absorption edges, and tomography utilizing small-angle scattering from mesoscopic structures within the sample

Diffraction/scattering computed tomography for three-dimensional characterization of multi-phase crystalline and amorphous materials

International audienceThe three-dimensional characterization method described herein is based on diffraction and scattering techniques combined with tomography and uses the variation of these signals to reconstruct a two-dimensional/three-dimensional structural image. To emphasize the capability of the method in discriminating between different poorly ordered phases, it is named diffraction/scattering computed tomography (DSCT). This combination not only allows structural imaging but also yields an enhancement of the weak signals coming from minor phases, thereby increasing the sensitivity of structural probes. This article reports the suitability of the method for discrimination of polycrystalline and amorphous phases and for extraction of their selective local patterns with a contrast sensitivity of about 0.1% in weight of minor phases relative to the matrix. The required background in tomography is given and then the selectivity of scattering signal, the efficiency of the method, reconstruction artefacts and limitations are addressed. The approach is illustrated through different examples covering a large range of applications based on recent literature, showing the potential of DSCT in crystallography and materials science, particularly when functional and/or precious samples with sub-micrometre features have to be investigated in a nondestructive way

Non-rigid alignment in electron tomography in materials science

Electron tomography is a key technique that enables the visualization of an object in three dimensions with a resolution of about a nanometre. High-quality 3D reconstruction is possible thanks to the latest compressed sensing algorithms and/or better alignment and preprocessing of the 2D projections. Rigid alignment of 2D projections is routine in electron tomography. However, it cannot correct misalignments induced by (i) deformations of the sample due to radiation damage or (ii) drifting of the sample during the acquisition of an image in scanning transmission electron microscope mode. In both cases, those misalignments can give rise to artefacts in the reconstruction. We propose a simple-to-implement non-rigid alignment technique to correct those artefacts. This technique is particularly suited for needle-shaped samples in materials science. It is initiated by a rigid alignment of the projections and it is then followed by several rigid alignments of different parts of the projections. Piecewise linear deformations are applied to each projection to force them to simultaneously satisfy the rigid alignments of the different parts. The efficiency of this technique is demonstrated on three samples, an intermetallic sample with deformation misalignments due to a high electron dose typical to spectroscopic electron tomography, a porous silicon sample with an extremely thin end particularly sensitive to electron beam and another porous silicon sample that was drifting during image acquisitions

Direct comparison between X-ray nanotomography and scanning electron microscopy for the microstructure characterization of a solid oxide fuel cell anode

International audienceX-ray computed nanotomography (nano-CT) and scanning electron microscopy (SEM) have been applied to characterize the microstructure of a Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) anode. A direct comparison between the results of both methods is conducted on the same region of the microstructure to assess the spatial resolution of the nano-CT microstructure, SEM being taken as a reference. A registration procedure is proposed to find out the position of the SEM image within the nano-CT volume. It involves a second SEM observation, which is taken along an orthogonal direction and gives an estimate reference SEM image position, which is then refined by an automated optimization procedure. This enables an unbiased comparison between the cell porosity morphologies provided by both methods. In the present experiment, nano-CT is shown to underestimate the number of pores smaller than 1 mu m and overestimate the size of the pores larger than 1.5 mu m. (C) 2013 Elsevier Inc. All rights reserved