X射線光柵相位襯度成像技術和方法研究.pdf

1、X射線相位襯度成像技術是通過探測X射線穿過物質的相位變化來進行成像的，在硬X射線波段(10-100 keV)，對于碳、氫、氮、氧等輕元素，其相干散射截面（即相移截面）是各自吸收截面的1000多倍，因此理論上來說對于那些由輕元素組成的物質，硬X射線相位襯度成像技術能夠提供比傳統(tǒng)吸收襯度成像技術高達上千倍的測量靈敏度。X射線相位襯度成像技術因而在生物軟組織分辨、社會安全檢查和工業(yè)無損檢測中有著巨大的應用前景。
　　在目前眾多的X射線相

2、位襯度成像技術中，基于Talbot-Lau干涉儀的X射線相位襯度成像方法，由于能利用普通的X光管進行有效的折射信息提取，使X射線相位襯度成像擺脫了同步輻射光源和微焦點光源的約束，因而成為了目前最流行的X射線相位襯度成像技術。
　　然而在目前基于Talbot-Lau干涉儀的X射線相位襯度成像技術中，存在著諸多不足和缺陷。為了完善和推動目前的X射線光柵相位襯度成像技術，本學位論文主要在以下幾個方面開展了研究工作。
　　1.X射線

3、光柵相位襯度成像平臺的設計與構建設計并構建了一個X射線光柵相位襯度成像試驗平臺，開發(fā)了一套集儀器控制、圖像采集和數據后處理等功能于一身的科研類軟件。與目前主流的基于Talbot-Lau干涉儀的X射線光柵相位襯度成像裝置相比，該X射線光柵相位襯度成像裝置最大的特異性是利用大周期吸收光柵產生的幾何投影莫爾條紋作為載波信號來進行折射信息提取的，該試驗平臺主要有以下幾個優(yōu)點:
　　(1)容易實現高能量、大視場的X射線光柵相位襯度成像;

4、r>　　(2)X光管出射的不同波長的復色光都能完全滿足成像系統(tǒng)的參數;
　　(3)能實現管電壓大范圍隨意調節(jié)的X射線光柵相位襯度成像;
　　(4)機械振動和熱膨脹等外界因素對成像系統(tǒng)的影響較小。
　　2.X射線光柵相位襯度成像實驗研究(1)有機玻璃圓柱棒的實驗結果證實了該X射線光柵相位襯度成像系統(tǒng)的正確性和試驗方法的準確性;
　　(2)在工業(yè)無損檢測方面，實驗表明X射線相位襯度成像技術在探測由輕元素組成的物質（如

5、SU8光刻膠）方面，具有較高的圖像對比度和細節(jié)分辨本領。
　　3.X射線光柵相位襯度成像中的新技術和新方法研究(1)結合構建的X射線光柵相位襯度成像平臺，提出了一種靈活的雙能X射線光柵相位襯度成像方法，在該實施方法中，選取的兩個能量（管電壓）可以隨意調節(jié)，這拓展了雙能X射線相位襯度成像的使用范圍（在目前基于Talbot-Lau干涉儀的雙能X射線相位襯度成像技術中，選取的兩個管電壓幾乎固定不可改變）;
　　(2)首次把可見光相

6、位測量技術中廣泛應用的積分水桶相位測量法引入到X射線光柵相位襯度成像中，用來代替目前普遍采用的相位步進法。積分水桶相位測量方法的優(yōu)點是在快速成像中能提高機械系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時可以降低樣品所接受的不必要的輻射劑量，并且能很好地與X射線相位襯度CT成像技術相結合（基于這個優(yōu)點，我們可以提出一種新的利用同步輻射來實現時間分辨X射線相位襯度層析成像的方法），積分水桶法因而在醫(yī)學影像和工業(yè)檢測中有著巨大的應用前景。
　　(3)提出了對相位步