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文档简介

1、X射线光学与成像,郭金川 26538592第1讲,X射线成像系统,指标更高,吸收衬度 vs 相位衬度,X射线吸收衬度和相位衬度是两种最主要的X射线成像衬度机制。 吸收衬度与折射率的虚部成正比,而相位衬度与其实部成正比。,X射线相衬成像能够提供传统吸收成像无法提供的信息,是对传统X射线吸收成像的重要发展。,物体,X射线相位衬度成像,X射线,X射线,正常组织,正常组织,肿瘤,肿瘤,折射率:,吸收衬度:,相位衬度:,结论: X射线相衬成像可以对癌症进行早期诊断。,X射线相位衬度成像的特点,图像细节丰富 灵敏度更高 剂量更小 对硬件要求更高,时间和空间相干性,X射线相衬成像的

2、主要形式,由于光源和探测器的要求,考虑到相位恢复方法,我们更看好基于光栅的X射线相衬成像。我们的工作也主要集中在该方法及其涉及的关键问题的研究。,传统的吸收成像,微分干涉相衬成像,synchrotron: phase contrast,人的手指的X射线吸收和相衬成像。,conventional X-ray,synchrotron,发展基于光栅的X射线相衬成像方法和技术,由此产生的成像装置可以在医院和普通实验室得到实际应用。,面临的挑战,X射线源 一维空间相干性 高的辐射通量 小型化 X射线相位和吸收光栅 高光子能量(要求高深宽比) 高的衍射效率 大面积 高精度 X射线探测器 高光子能量 高的分

3、辨率 大面积 高灵敏度 图象读出方法与相位恢复技术 快速 准确,4 m,Absorption grating (p=2 m),Au in gaps of Si grating,Phase grating (silicon, p=4 m),4 m,Si-110 wet-etched,国外的方案,线发射体阵列X射线源,我们的方案,特点: 无源光栅 无吸收光栅 两步相移法恢复图像 视场大 X射线能量高 X射线利用率高,由于没有源光栅和吸收光栅,成像装置的结构更加简洁、稳定性高,更适合于医院等场合的应用。,X射线源技术进展,X射线光栅研究进展,在相位光栅的基础上,只要解决重元素(通常是金、铅等对X射线

4、具有较强吸收的重元素)在相位光栅沟道内的填充,就可以获得X射线的吸收光栅。 我们目前正在研究吸收光栅的实现途径,这里碰到的难点是高深宽比微结构中的填充方法。这种填充本身就极具挑战性!,国外的相位和吸收光栅,5cm*5cm 2007年瑞士 Peiffer小组,低成本大面积吸收光栅技术进展,具有吸收光栅功能的X射线探测器技术进展,我们研制的成品,X射线相衬成像系统,光栅微分干涉相衬X射线成像平台,大面积高灵敏高分辨X射线探测器技术进展 (调试中),转换屏-光锥-CMOS,FPGA板4块 (8层,12cm12cm) ARM板1块 (6层,20cm20cm),用我们自己研制的所有关键部件建成的基于光栅的X射线相衬成像系统,对一个鸡翅进行成像,采用2步法恢复出来的鸡翅的X射线相位衬度图像。,相位图像,吸收图像,我们取得的一些相衬图像结果,中国

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