X射線光學(xué)與成像01

X射線光學(xué)與成像郭金川2653859213530036880第1講X射線成像系統(tǒng)取決于相襯的具體形式干涉衍射光柵X射線源樣品探測(cè)器輻射通量時(shí)間相干性空間相干性面積分辨率靈敏度數(shù)字化相位襯度光學(xué)元件能量面積效率輻射通量面積分辨率靈敏度數(shù)字化吸收襯度無(wú)相襯成像吸收成像指標(biāo)更高吸收襯度vs相位襯度折射率：吸收襯度：相位襯度：X射線吸收襯度和相位襯度是兩種最主要的X射線成像襯度機(jī)制。吸收襯度與折射率的虛部成正比，而相位襯度與其實(shí)部成正比。X射線相襯成像能夠提供傳統(tǒng)吸收成像無(wú)法提供的信息，是對(duì)傳統(tǒng)X射線吸收成像的重要發(fā)展。物體X射線相位襯度成像X射線X射線正常組織正常組織腫瘤腫瘤折射率：吸收襯度：相位襯度：結(jié)論：X射線相襯成像可以對(duì)癌癥進(jìn)行早期診斷。X射線相位襯度成像的特點(diǎn)圖像細(xì)節(jié)豐富靈敏度更高劑量更小對(duì)硬件要求更高老鼠心臟吸收相襯時(shí)間和空間相干性X射線相襯成像的主要形式由于光源和探測(cè)器的要求，考慮到相位恢復(fù)方法，我們更看好基于光柵的X射線相襯成像。我們的工作也主要集中在該方法及其涉及的關(guān)鍵問(wèn)題的研究。左邊干涉成像得到是相位,而右邊衍射增強(qiáng)成像得到的是相位的一階導(dǎo)數(shù),其共同特征是依賴同步輻射源。應(yīng)用推廣受到限制。左邊是光柵微分干涉成像，右邊是自由空間傳播成像,其共同特征是可以不依賴同步輻射源。便于應(yīng)用推廣。1995Wilkins,1996Cloetens探測(cè)器干涉成像衍射增強(qiáng)成像傳統(tǒng)的吸收成像微分干涉相襯成像synchrotron:phasecontrast人的手指的X射線吸收和相襯成像。conventionalX-raysynchrotron

發(fā)展基于光柵的X射線相襯成像方法和技術(shù)，由此產(chǎn)生的成像裝置可以在醫(yī)院和普通實(shí)驗(yàn)室得到實(shí)際應(yīng)用。X射線相襯成像乳腺診斷儀

面臨的挑戰(zhàn)X射線源一維空間相干性高的輻射通量小型化X射線相位和吸收光柵高光子能量（要求高深寬比）高的衍射效率大面積高精度X射線探測(cè)器高光子能量高的分辨率大面積高靈敏度圖象讀出方法與相位恢復(fù)技術(shù)

快速準(zhǔn)確4μmAbsorptiongrating(p=2μm)AuingapsofSigratingPhasegrating(silicon,p=4μm)4μmSi-110wet-etched國(guó)外的方案

物體相位光柵具有分析光柵功能的探測(cè)器線發(fā)射體陣列X射線源我們的方案特點(diǎn)：無(wú)源光柵無(wú)吸收光柵兩步相移法恢復(fù)圖像視場(chǎng)大X射線能量高X射線利用率高由于沒(méi)有源光柵和吸收光柵，成像裝置的結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)潔、穩(wěn)定性高，更適合于醫(yī)院等場(chǎng)合的應(yīng)用。X射線源技術(shù)進(jìn)展X射線光柵研究進(jìn)展

在相位光柵的基礎(chǔ)上，只要解決重元素（通常是金、鉛等對(duì)X射線具有較強(qiáng)吸收的重元素）在相位光柵溝道內(nèi)的填充，就可以獲得X射線的吸收光柵。我們目前正在研究吸收光柵的實(shí)現(xiàn)途徑，這里碰到的難點(diǎn)是高深寬比微結(jié)構(gòu)中的填充方法。這種填充本身就極具挑戰(zhàn)性！4μm4μm4μmAbsorptiongrating(Auinsilicon,q=2μm)AuingapsofSigratingPhasegrating(silicon,p=4μm)4μm4μmSi-110wet-etched國(guó)外的相位和吸收光柵5cm*5cm2007年瑞士Peiffer小組低成本大面積吸收光柵技術(shù)進(jìn)展具有吸收光柵功能的X射線探測(cè)器技術(shù)進(jìn)展吸收光柵具有吸收光柵功能的探測(cè)器X-ray透光部分吸光部分熒光材料硅我們研制的成品X射線相襯成像系統(tǒng)光柵微分干涉相襯X射線成像平臺(tái)大面積高靈敏高分辨X射線探測(cè)器技術(shù)進(jìn)展（調(diào)試中）轉(zhuǎn)換屏-光錐-CMOSFPGA板4塊（8層，12cm×12cm）ARM板1塊（6層，20cm×20cm）用我們自己研制的所有關(guān)鍵部件建成的基于光柵的X射線相襯成像系統(tǒng)，對(duì)一個(gè)雞翅進(jìn)行成像，采用2步法恢復(fù)出來(lái)的雞翅的X射線相位襯度圖像