使用電腦斷層技術進行礦物分析
礦物樣本檢查在材料科學是很重要的一環，涵蓋的範圍也極廣泛。從現場的岩心鑽探樣本，到礦物處理過程的粉末顆粒，以及完成冶金製程後的金屬製品，都是檢查標的。透過分析礦物的結構型態以及元素組成，可以了解地質歷史、礦產價值、冶煉效率等資訊。
傳統檢測礦物組成的方式，是透過偏光顯微鏡觀察晶格分布與形狀，進而界定成分與位置；也可使用電子顯微鏡並量測能量散射(EDS)，或是使用不同的X光技術，如螢光分析儀(XRF)測定各元素含量，或是繞射成像儀(XRD)，觀察金屬晶格結構，並比對合金特性等。然而這些技術都是量測材料表面，同時需要規範樣本與量測環境，如真空、鍍層、平整性等，僅能在實驗室內執行。實驗樣本為抽樣檢查，需要執行多次作業以達成統計準確性。
EDS/XRF量測結果(資料來源: Wikipedia: Energy-dispersive X-ray spectroscopy)
EDS/XRF量測結果
(資料來源: Wikipedia: Energy-dispersive X-ray spectroscopy)
然而當應用需要觀察具有一定尺度的結構時，使用X光透視影像技術，可量測X光穿過不同材質與結構的吸收量，在偵檢器上形成投影成像。進一步還可透過多能量造影，分離厚度和密度帶來的差異。不過多能量造影同樣有其限制，適用於可穿透的平板材料，其內部結構相對單純，且密度差異必須足夠明顯；另或如醫療設備常見的骨密量測(DXA)，具有良好規範的造影環境、參數與數據資料庫等，才能有效區分材質並量化。
另一種新興的檢測方式則是使用X光電腦斷層(CT)，不但可以清楚呈現內部結構，計算材料尺寸數據，還能分析影像並量化特定材質。由於電腦斷層影像是立體結構，取樣率是過去分析方式的百倍以上，同時能避免僅取表面單一點位可能帶來的偏差。CT量測技術特別適用於礦物分析與冶金作業，可快速取得大量樣本資訊並分析，包括礦物含量、粒徑、空隙率、分布位置等，對產線製程做出調整，有效降低生產成本並增加效率。
礦物顆粒封裝樣本電腦斷層立體影像與剖面影像
下圖為台灣花蓮產蛇紋石樣本，其可見光照片以及X光穿透式影像。在蛇紋石形成的地質過程，通常伴隨其他橄欖石礦物，如輝石、磁鐵礦等，具有不等的商業價值。礦物處理需要從分析報告得知各項礦物分布與比例，並調整處理程序與各項參數。（感謝國立臺灣海洋大學地球科學研究所陳惠芬老師提供樣本）
蛇紋岩樣本可見光影像與X光投影影像
從X光投影影像可以看出，該礦物樣本具有至少兩種不同密度的礦物結構，形成內部如雲霧狀的投影。根據切片顯微鏡觀察顯示，該樣本具有橄欖石與蛇紋石，以及極少量的磁鐵礦。從顯微鏡影像得知，磁鐵礦粒徑約在數十微米間，會影響該區蛇紋岩礦物處理方式，故為該樣本主要分析標的礦物。因此安排進行電腦斷層影像掃描與重建，試圖定位並量化該樣本內磁鐵礦。
樣本體積影像以及各軸向截面圖
透過重建後三維影像，可觀察到樣本內部立體結構。查詢礦物基本資料，橄欖石Olivine的組成為(Mg,Fe)2SiO4，比重約為3.3 g/cm3；蛇紋石Serpentine的組成為(Mg,Fe)3Si2O5(OH)4，比重約為2.4 g/cm3；磁鐵礦Magnetite的組成為Fe2+Fe3+2O4，比重約為5.17 g/cm3。從上述資訊來觀測電腦斷層影像，可以得知樣本影像內較量者橄欖石，較暗者為蛇紋石，而磁鐵礦則是內部分佈之亮點礦物。從影像觀測可得，磁鐵礦粒徑應不小於一百微米，且均有分佈。觀察者可能因切片位置產生截面誤差(Stereological Error)。
從左到右為整體礦物、橄欖石與磁鐵礦分佈位置
從上到下為整體礦物、橄欖石與磁鐵礦分佈位置
除定位特定礦物外，後續尚可透過計算與校正手段得知各礦物含量與粒徑尺寸，並依此計算調整內含礦物各項參數。除大幅減少準備與取樣時間，增加取樣數外，同時避免截面誤差的影響。不但增加實驗室分析手段與準確率，更能整合到產線上即時分析，快速因應調整產線參數與配方比例，增加產能與減少能源消耗，對於持續運轉的礦物處理和冶金工程提供助益。