基于闪烁体结构的X射线双能分析光栅设计及成像应用
发布时间：2020-12-06 04:25
X射线相衬成像技术一直是X射线成像领域的一个前沿方向。相衬成像技术的原理是依靠X射线的相移信息来检测成像物体的内部结构。这种成像技术改善了传统X射线成像技术对弱吸收物体成像不明显的缺点,使得X射线相衬成像技术在医学、无损检测、材料科学以及生物学等领域展现了巨大的应用前景。当前,基于Talbot-Lau效应的X射线光栅相衬成像技术作为最为常用的方法之一,成为相衬成像的研究热点。但该技术普遍存在成像系统繁琐、成像效率不高、步进精度要求高、光栅制作困难等缺点,极大地限制了它的发展。针对以上问题,本文研究并设计了一种基于闪烁体结构的双能分析光栅,将它应用于X射线光栅相衬成像系统,并且阐述了该成像系统的成像原理和相位信息提取方法。此成像系统去除了精密的步进平台结构,使成像系统更简洁,同时解决了由于步进误差而导致成像质量下降的问题,提高了成像效率。此外,相比于传统X射线相衬成像光栅,本系统设计的双能分析光栅还具有便于加工制备等优势。本学位论文主要在以下几个方面开展了研究工作。首先,研究并设计了双能分析光栅的结构,包括制作栅条的材料以及栅条厚度的计算。其次,研究了多步位移提取相位的方法,根据本课题的...
【文章来源】：天津工业大学天津市
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２?Ｘ射线穿透样品的吸收示意图??
?ｚ??？??图１－２?Ｘ射线穿透样品的吸收示意图??如图１－２所示Ｗ，Ｘ射线强度的衰减公式表示为：??（Ｍ）??其中：为入射光的强度，透过厚度为Ｚ的样品后强度为／（ｚ）。线性衰减系数：??ｆ?ｐ?Ｎ?Ａ??＾?＝?Ｐａ，＾ｕ＝?（１－２）??其中Ｍ为摩尔质量，ａ，，为物质的质量密度，为阿伏伽德罗常数，°＂？为吸收截??面。总的吸收系数可表示为：＂?＝??ｊ??图１－３鱼的吸收成像??２??
?Ｘ射线相衬成像的国内外研究现状??自从Ｘ射线问世以来，研究学者们己经设计了多种Ｘ射线相衬成像方法１９６５年，Ｕ．Ｂｏｎｓｅ就提出了晶体干涉仪成像法［６］，它的原理是将一块晶体晶体，这两块晶体分别作为分束晶体与和束晶体，利用在其中一束光路体后干涉条纹会产生变化来检测相位信息。１＂７年，Ｄ．Ｃｈａｐｍａｎ等又研衍射增强成像法此方法主要利用晶体的反射率不同时，探测器接收也会发生改变，从而能够检测到相位的一阶导数信息。２００２年，Ｃ．?Ｄａｖ用Ｔａｌｂｏｔ效应，己经开发出一种Ｘ射线干涉仪，其中干涉光束不是完全分是被剪切成一小角度，其使用两个透射相位光栅来分析硬Ｘ射线的波２００３年，日本科学家Ａ．Ｍｏｍｏｓ＃］用同步辐射源、两块光栅和探测器制台Ｔａｌｂｏｔ干涉仪，第一次完成了基于光栅的相衬成像。２００５年，Ｔ．Ｗｅｉｔｋ（）１使用高效光栅千涉仪测量硬Ｘ射线（１０－３０?ｋｅＶ）和相位步进技术，提出吸收与相位信号分离并且容易检索投影相位的方法，同时保持成像系一
【参考文献】：
期刊论文
[1]铋光栅X射线相衬成像条纹对比度的定量计算[J]. 黄建衡,雷耀虎,杜杨,刘鑫,郭金川,李冀,郭宝平. 光学学报. 2017(04)
[2]X射线微分相衬成像系统莫尔条纹对比度的改善（英文）[J]. 雷耀虎,黄建衡,刘鑫,李冀,郭金川,牛憨笨. 深圳大学学报(理工版). 2016(05)
[3]光助电化学刻蚀法制作大面积高深宽比硅深槽[J]. 赵志刚,牛憨笨,雷耀虎,郭金川. 纳米技术与精密工程. 2010(06)
[4]X射线光栅相位成像的理论和方法[J]. 陈博,朱佩平,刘宜晋,王寯越,袁清习,黄万霞,明海,吴自玉. 物理学报. 2008(03)
[5]CsI(Tl)闪烁晶体研究进展[J]. 郭亚军,杨春晖. 人工晶体学报. 2004(01)
[6]CsI:Na(CsI:Tl)荧光透过率和对X射线的转换因子[J]. 徐向晏,牛憨笨. 计算物理. 2002(03)
[7]新型闪烁晶体的性能与应用研究[J]. 邓景康,徐四大,宁传刚,尚仁成,齐卉荃,陈迎棠,陈泽民,皮海峰. 原子核物理评论. 1999(01)
博士论文
[1]X射线相位衬度成像方法中的信息提取方法研究[D]. 陈恒.中国科学技术大学 2015
[2]微束斑X射线源的理论与实验研究[D]. 王凯歌.中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所） 2002
硕士论文
[1]X射线光柵相衬成像相关理论和方法的研究[D]. 谢艳娜.天津工业大学 2017
[2]X射线光栅相衬成像装置光强漂移与断层重建研究[D]. 张鹏飞.中国科学技术大学 2016
[3]X射线光栅相位衬度成像实验方法及光栅相关研究[D]. 张灿.中国科学技术大学 2016
[4]相衬成像一阶相移信息提取方法的研究[D]. 丁飞.清华大学 2008
本文编号：2900719
【文章来源】：天津工业大学天津市
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２?Ｘ射线穿透样品的吸收示意图??
?ｚ??？??图１－２?Ｘ射线穿透样品的吸收示意图??如图１－２所示Ｗ，Ｘ射线强度的衰减公式表示为：??（Ｍ）??其中：为入射光的强度，透过厚度为Ｚ的样品后强度为／（ｚ）。线性衰减系数：??ｆ?ｐ?Ｎ?Ａ??＾?＝?Ｐａ，＾ｕ＝?（１－２）??其中Ｍ为摩尔质量，ａ，，为物质的质量密度，为阿伏伽德罗常数，°＂？为吸收截??面。总的吸收系数可表示为：＂?＝??ｊ??图１－３鱼的吸收成像??２??
?Ｘ射线相衬成像的国内外研究现状??自从Ｘ射线问世以来，研究学者们己经设计了多种Ｘ射线相衬成像方法１９６５年，Ｕ．Ｂｏｎｓｅ就提出了晶体干涉仪成像法［６］，它的原理是将一块晶体晶体，这两块晶体分别作为分束晶体与和束晶体，利用在其中一束光路体后干涉条纹会产生变化来检测相位信息。１＂７年，Ｄ．Ｃｈａｐｍａｎ等又研衍射增强成像法此方法主要利用晶体的反射率不同时，探测器接收也会发生改变，从而能够检测到相位的一阶导数信息。２００２年，Ｃ．?Ｄａｖ用Ｔａｌｂｏｔ效应，己经开发出一种Ｘ射线干涉仪，其中干涉光束不是完全分是被剪切成一小角度，其使用两个透射相位光栅来分析硬Ｘ射线的波２００３年，日本科学家Ａ．Ｍｏｍｏｓ＃］用同步辐射源、两块光栅和探测器制台Ｔａｌｂｏｔ干涉仪，第一次完成了基于光栅的相衬成像。２００５年，Ｔ．Ｗｅｉｔｋ（）１使用高效光栅千涉仪测量硬Ｘ射线（１０－３０?ｋｅＶ）和相位步进技术，提出吸收与相位信号分离并且容易检索投影相位的方法，同时保持成像系一
【参考文献】：
期刊论文
[1]铋光栅X射线相衬成像条纹对比度的定量计算[J]. 黄建衡,雷耀虎,杜杨,刘鑫,郭金川,李冀,郭宝平. 光学学报. 2017(04)
[2]X射线微分相衬成像系统莫尔条纹对比度的改善（英文）[J]. 雷耀虎,黄建衡,刘鑫,李冀,郭金川,牛憨笨. 深圳大学学报(理工版). 2016(05)
[3]光助电化学刻蚀法制作大面积高深宽比硅深槽[J]. 赵志刚,牛憨笨,雷耀虎,郭金川. 纳米技术与精密工程. 2010(06)
[4]X射线光栅相位成像的理论和方法[J]. 陈博,朱佩平,刘宜晋,王寯越,袁清习,黄万霞,明海,吴自玉. 物理学报. 2008(03)
[5]CsI(Tl)闪烁晶体研究进展[J]. 郭亚军,杨春晖. 人工晶体学报. 2004(01)
[6]CsI:Na(CsI:Tl)荧光透过率和对X射线的转换因子[J]. 徐向晏,牛憨笨. 计算物理. 2002(03)
[7]新型闪烁晶体的性能与应用研究[J]. 邓景康,徐四大,宁传刚,尚仁成,齐卉荃,陈迎棠,陈泽民,皮海峰. 原子核物理评论. 1999(01)
博士论文
[1]X射线相位衬度成像方法中的信息提取方法研究[D]. 陈恒.中国科学技术大学 2015
[2]微束斑X射线源的理论与实验研究[D]. 王凯歌.中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所） 2002
硕士论文
[1]X射线光柵相衬成像相关理论和方法的研究[D]. 谢艳娜.天津工业大学 2017
[2]X射线光栅相衬成像装置光强漂移与断层重建研究[D]. 张鹏飞.中国科学技术大学 2016
[3]X射线光栅相位衬度成像实验方法及光栅相关研究[D]. 张灿.中国科学技术大学 2016
[4]相衬成像一阶相移信息提取方法的研究[D]. 丁飞.清华大学 2008
本文编号：2900719
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/wulilw/2900719.html
