[發明專利]一種快速X射線熒光CT方法

有效

• 申請號: 201010171983.7
• 申請日: 2010-05-12
• 公開（公告）號: CN101862200A
• 公開（公告）日: 2010-10-20
• 發明（設計）人: 鄧彪;楊群;謝紅蘭;杜國浩;肖體喬
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海應用物理研究所
• 主分類號: A61B6/03
• 分類號: A61B6/03;A61B6/00
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 鄧琪

技術領域

本發明涉及一種X射線成像方法，特別涉及一種快速X射線熒光CT方法。

背景技術

X射線熒光計算機斷層成像(CT)方法是X射線CT和X射線熒光分析兩種技術有機結合的產物，是一種無損檢測技術，通過測量特征X射線熒光，重構出非放射性元素(如鈣、鐵等)在樣品內部的三維分布圖像，可同時測量樣品中多種元素的分布而不需要對樣品進行破壞性的切片處理。主要實驗設備如圖1所示，主要包括單色器2、微束裝置3、兩個X射線強度探測器4、熒光探測器6、樣品臺5(可轉動可平動)以及數據處理系統9、10、11。

在傳統的X射線熒光CT方法中，同步光1經單色器2和微束裝置3單色和限束后得到單色的X射線微束13，微束13照射到樣品5′上，微束照射過程中樣品5′被激發出的X射線熒光為熒光探測器6所記錄，然后樣品沿如圖1中箭頭7所示方向平移掃描，一次掃描過程結束后，樣品沿如圖1中箭頭8所示方向轉動一個角度(如每次旋轉1°)，然后再重復平移掃描過程，直至在整個180°圓周上掃描一遍；這樣我們就得到一組X射線熒光能譜9，通過解X射線熒光能譜得到一組某元素的熒光強度數據即X射線熒光CT的投影數據10；最后根據投影數據，計算機就可以按照設計好的圖像重構程序11來重構出關于探測平面的二維元素分布圖像12(圖像的灰度值與元素濃度分布相對應)。

在傳統的X射線熒光CT實驗中，數據采集采用大面積的熒光探測器6，探測到的熒光強度為元素濃度沿X射線入射方向(如圖2所示的AB)的積分，數據采集采用掃描加旋轉樣品的方法。由于數據采集時采用點掃描的方式，要獲得一套二維或三維的實驗數據要花費很長的時間，限制了該方法的廣泛應用。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提出一種快速X射線熒光CT成像方法，提高X射線熒光CT的數據采集速度。

本發明所采用的技術方案是提供一種快速X射線熒光CT方法，包括：

(1)將單色光照射到樣品上，所述樣品被平移和轉動，同時被激發出特征X射線熒光；

(2)利用熒光探測器采集所述X射線熒光，得到X射線熒光能譜；

(3)解析所述X射線熒光能譜，得到X射線熒光CT的投影數據；

(4)利用X射線強度探測器采集所述樣品的透射CT的投影數據；

(5)根據所述X射線熒光CT的投影數據和所述透射CT的投影數據，重構出所述樣品的元素分布圖像。

其中，所述的單色光的光斑直徑大于所述樣品的寬度；所述的熒光探測器是加裝鉛準直器的陣列熒光探測器。所述平移是將所述樣品沿所述單色光的入射方向平移一次，所述平移的距離為所述鉛準直器的壁厚。所述轉動是將所述樣品繞垂直于所述單色光的入射方向和進入所述鉛準直器的線方向的軸每次旋轉1°，直至在整個180°圓周上掃描一遍。所述的熒光探測器是64×64或32×32或其他元數的陣列熒光探測器。所述的陣列熒光探測器采集垂直于所述單色光的入射方向的所述鉛準直器區域內的所有X射線熒光。所述透射CT的投影數據進一步包括各熒光能量段的透射CT的投影數據，計算所述樣品對熒光X射線的吸收系數，修正X射線自吸收。所述的修正是沿進入所述鉛準直器的線方向進行。所述的元素分布圖像的分辨率由所述鉛準直器的水平開口決定。其中，所述的鉛準直器是平行排列的正方孔的準直器，鉛準直器的水平開口大小即是正方孔的邊長，鉛準直器的壁厚和正方孔的邊長相等。

本發明的優點包括：用大光斑照射樣品，不需要對大光斑進行聚焦或限束得到微束，簡化了實驗設備；同時采用加裝鉛準直器的陣列熒光探測器代替大面積熒光探測器，通過沿入射光方向平移一次樣品代替對樣品的逐點掃描步驟，可實現全場成像，大大提高了數據采集速度；重構出的元素分布圖像的空間分辨率由探測器前的鉛準直器的水平開口大小決定，而傳統的元素分布圖的空間分辨率由入射光斑的截面決定；另外由于數據采集的方法改變，對于X射線吸收的修正變的較容易。

附圖說明

結合以下對當前優選實施例的具體描述和所附附圖，本發明的這些和其它特征和優點將會被更容易理解，其中相似的特征用相似的數字表示，其中：

圖1是傳統X射線熒光CT實驗裝置和過程示意圖；

圖2是傳統X射線熒光CT數據采集示意圖；

圖3是根據本發明的快速X射線熒光CT實驗裝置和數據采集示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖3給出本發明的具體實施方式。