X射线微结构阵列光源光栅相衬成像系统研究
发布时间：2021-01-18 00:01
X射线光栅相衬成像不但继承了传统衰减衬度成像的优势,而且还同时提供样品相位信息和散射信息,具有定量、高灵敏度以及多模态同时成像的优点。光栅相衬成像既可以使用毫米尺寸的常规X射线源,又具有不使用吸收光栅的可能。因此,X射线光栅相衬成像技术被认为是将X射线相衬成像推向实际应用最强有力的竞争者,在医学成像、工业无损检测和材料科学等领域具有广泛的应用前景。本论文实现了一种新型微结构阵列阳极X射线源作为光栅相衬成像系统的照明系统,它可以免除常规光源和源光栅（吸收光栅）组合照明系统带来的大高宽比吸收光栅制作难、光通量效率低,系统复杂度大,工作能量低和成像视场小等限制,可以推进光栅相衬成像实用化。本研究主要开展了以下几个方面的工作:1.提出了 X 射线微结构阵列阳极（micro array anode structured target,MAAST）射线源。其特征是将微结构金属插入物（microstructure metal inserts,MMI）嵌入金刚石基底作为新型射线源阳极,该阳极起X射线发射器的作用,在不使用源光栅的情况下产生微米大小的周期性子源阵列。与传统的常规X射线源结合源光栅的组合照...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：187 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
相移截面和衰减截面;，旧rgy(keV((a)与原子序数的关系((Momose,Yashiro,andTakeda2009):(b)
??是测量相移一阶导数的微分相衬成像，包括是衍射增强成像（图１．３（ｂ））、光栅千??涉仪成像（图１．３（ｃ）），多色远场干涉仪（双相位光栅干涉仪（图１．３（ｄ））、光栅投影成??像（Ｈｕａｎｇ?ｅｔ?ａｌ．?２００９）、编码孔径相衬成像（Ｏｌｉｖｏ?ａｎｄ?Ｓｐｅｌｌｅｒ?２００７）和砂纸散斑成像??（图１．３（ｅ））。当Ｘ射线穿透样品时，由于样品内部结构不同而导致折射，折射角??大小与相移一阶导数成正比，利用光学元件将折射角信号转化为光强，从而被探??测器测量。第三类是测量相移的二阶导数的自由传播相衬成像（同轴相衬成像，图??１．３（ｆ）），当Ｘ射线经过样品时，由于样品内部结构不均匀使得Ｘ射线产生或凹或??凸的波阵面，经过一段距离传播后，凹波阵丨〖ＩＩ＇会带来光朿会聚而导致光强增加，??凸波阵面会带来光朿发散而导致光强降低
下面说明Ｘ射线经过物体引起的折射角与相移的关系。??假设一束Ｘ射线穿透一个各向均匀分布的楔形，其内部折射率》＝?１－５，忽??略对Ｘ射线的衰减，如图１．４所示。由于物体引起相移大小与Ｘ射线穿越厚度成??正比，间隔Ａｘ的两列Ｘ射线在楔形中传播不同的厚度，弓丨起的相移差为ＡＯ?，对??应的光程差为ＡＯ／Ａ，导致波前方向偏折ｏｒ（Ｂｉｍｂａｃｈｅｒ２０１８），即??ｔａｎ？?＝?＾ｌ?＝?Ａ?竺?（，，２）??Ａｘ＊?２ｎ?Ａｘ??利用?ｌｉｍ?和?ｔａｎ?ａ?＝?ａ?得到，??＾＊－？０?Ａｖ?ｄｘ??ａ＝±＾＝±Ｓ＾ｆ｝±?（１，３）??２＾?ｄｘ?１．７１?ｄｘ??上式就建立了?Ｘ射线经过物体引起的相移与折射角（微分相移）的关系。??ＩＭＢａａ??图１．４物体相移与折射角的关系。??上述多种Ｘ射线相衬成像方法都可以在同步辐射光源上实现，但是它造价极??贵，体积庞大。Ｂ前可利用普通Ｘ射线源的方法有：自由传播相衬成像、光栅干??涉仪相衬成像、多色远场千涉仪相衬成像、光栅投影成像、编码孔径成像和砂纸??散斑成像。其中可以使用普通Ｘ射线源的方法中
【参考文献】：
博士论文
[1]X射线光栅相衬成像医学应用与实验技术研究[D]. 韩华杰.中国科学技术大学 2018
[2]X射线微分相位衬度成像及CT的理论和方法研究[D]. 鲍园.中国科学技术大学 2016
[3]X射线光栅相衬成像中的信息分离以及计算机断层重建[D]. 吴朝.中国科学技术大学 2014
本文编号：2983852
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：187 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
相移截面和衰减截面;，旧rgy(keV((a)与原子序数的关系((Momose,Yashiro,andTakeda2009):(b)
??是测量相移一阶导数的微分相衬成像，包括是衍射增强成像（图１．３（ｂ））、光栅千??涉仪成像（图１．３（ｃ）），多色远场干涉仪（双相位光栅干涉仪（图１．３（ｄ））、光栅投影成??像（Ｈｕａｎｇ?ｅｔ?ａｌ．?２００９）、编码孔径相衬成像（Ｏｌｉｖｏ?ａｎｄ?Ｓｐｅｌｌｅｒ?２００７）和砂纸散斑成像??（图１．３（ｅ））。当Ｘ射线穿透样品时，由于样品内部结构不同而导致折射，折射角??大小与相移一阶导数成正比，利用光学元件将折射角信号转化为光强，从而被探??测器测量。第三类是测量相移的二阶导数的自由传播相衬成像（同轴相衬成像，图??１．３（ｆ）），当Ｘ射线经过样品时，由于样品内部结构不均匀使得Ｘ射线产生或凹或??凸的波阵面，经过一段距离传播后，凹波阵丨〖ＩＩ＇会带来光朿会聚而导致光强增加，??凸波阵面会带来光朿发散而导致光强降低
下面说明Ｘ射线经过物体引起的折射角与相移的关系。??假设一束Ｘ射线穿透一个各向均匀分布的楔形，其内部折射率》＝?１－５，忽??略对Ｘ射线的衰减，如图１．４所示。由于物体引起相移大小与Ｘ射线穿越厚度成??正比，间隔Ａｘ的两列Ｘ射线在楔形中传播不同的厚度，弓丨起的相移差为ＡＯ?，对??应的光程差为ＡＯ／Ａ，导致波前方向偏折ｏｒ（Ｂｉｍｂａｃｈｅｒ２０１８），即??ｔａｎ？?＝?＾ｌ?＝?Ａ?竺?（，，２）??Ａｘ＊?２ｎ?Ａｘ??利用?ｌｉｍ?和?ｔａｎ?ａ?＝?ａ?得到，??＾＊－？０?Ａｖ?ｄｘ??ａ＝±＾＝±Ｓ＾ｆ｝±?（１，３）??２＾?ｄｘ?１．７１?ｄｘ??上式就建立了?Ｘ射线经过物体引起的相移与折射角（微分相移）的关系。??ＩＭＢａａ??图１．４物体相移与折射角的关系。??上述多种Ｘ射线相衬成像方法都可以在同步辐射光源上实现，但是它造价极??贵，体积庞大。Ｂ前可利用普通Ｘ射线源的方法有：自由传播相衬成像、光栅干??涉仪相衬成像、多色远场千涉仪相衬成像、光栅投影成像、编码孔径成像和砂纸??散斑成像。其中可以使用普通Ｘ射线源的方法中
【参考文献】：
博士论文
[1]X射线光栅相衬成像医学应用与实验技术研究[D]. 韩华杰.中国科学技术大学 2018
[2]X射线微分相位衬度成像及CT的理论和方法研究[D]. 鲍园.中国科学技术大学 2016
[3]X射线光栅相衬成像中的信息分离以及计算机断层重建[D]. 吴朝.中国科学技术大学 2014
本文编号：2983852
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