[發明專利]去除X射線散射和衍射實驗中模糊效應的方法

有效

• 申請號: 201410531802.5
• 申請日: 2014-10-10
• 公開（公告）號: CN104268421B
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發明（設計）人: 王文佳;常廣才;胡凌飛;張連輝;董宇輝;劉鵬
• 申請（專利權）人: 中國科學院高能物理研究所
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00;G06T5/00;A61B6/03
• 代理公司: 北京志霖恒遠知識產權代理事務所(普通合伙)11435
• 代理人: 孟阿妮,郭棟梁

技術領域

本發明涉及X射線散射和衍射實驗領域，具體涉及一種去除X射線散射和衍射實驗中模糊效應的方法。

背景技術

在X射線散射和衍射實驗中，光束的分布和探測器的點擴展函數會導致實驗數據偏離點光源的理想曲線，造成模糊效應。為了對抗這一效應，提出利用維納濾波的方式對數據進行反卷積處理，從而恢復點光源的理想散射衍射數據。

由X射線散射理論可知，很多結構信息包含在角度數據中，差的角分辨率會影響實驗精度，甚至得到完全錯誤的結果。主要有兩方面的因素會影響二維數據的角分辨能力：一是探測器本身的空間分辨率對角分辨能力的限制；二是入射光束分布帶來的散射數據展寬。為了獲得較好的角分辨，二維探測器的像素點和點擴展函數越做越小，入射光斑聚焦尺寸也越來越小。但是二維光斑無論如何優化都不可能成為理想的點光源，這就使提高數據角分辨率存在一個瓶頸。特別對于入射光源不對稱分布的情況下，為了滿足實驗要求，只選取角分辨較好的一個方向進行積分，這樣會造成散射數據的極大浪費，探測效率也會大大降低。光源的展寬對數據的影響可以理解為狹縫展寬函數對理想散射衍射數據的卷積。為了恢復理想散射衍射曲線，要對實驗數據進行去卷積處理。常規的去卷積方法為

其中G(u,v),H(u,v),F(u,v)分別為實驗數據的傅立葉變換，展寬函數的傅立葉變換和去卷積后數據的傅立葉變換。f(x,y)為F(u,v)的反傅立葉變換，即為去卷積后最終的實驗數據。

真實光源往往呈不對稱分布(即它在各個方向的展寬不一致)。為了得到較好的角度分辨率，一般只選取角分辨較好的一個方向進行積分。而這樣 會造成散射數據的極大浪費，探測效率也會大大降低。

為了實現全環積分(完全利用二維探測器探測面積上的數據)，就要對實驗數據進行去卷積處理。而常規的直接去卷積方法有一定的局限性。主要表現為兩方面：1.當展寬擴展函數在整個探測區間內存在零值時，直接去卷積不可用；2.直接去卷積法對噪聲敏感度較大，真實數據的噪聲會對去卷積結果造成很大影響。

發明內容

在下文中給出關于本發明的簡要概述，以便提供關于本發明的某些方面的基本理解。應當理解，這個概述并不是關于本發明的窮舉性概述。它并不是意圖確定本發明的關鍵或重要部分，也不是意圖限定本發明的范圍。其目的僅僅是以簡化的形式給出某些概念，以此作為稍后論述的更詳細描述的前序。

本發明實施例的目的是針對上述現有技術的缺陷，提供一種能夠有效提高X射線小角散射數據角分辨，提高實驗精度的去除X射線散射和衍射實驗中模糊效應的方法。

為了實現上述目的，本發明采取的技術方案是：

一種去除X射線散射和衍射實驗中模糊效應的方法，包括以下步驟：

(1)測量直通光斑在二維探測器上的分布，得到h(x,y)；

(2)測量實驗樣品散射數據，得到g(x,y)；

(3)分別將h(x,y)，g(x,y)進行傅立葉變換，得直通光斑在倒易空間的分布H(u,v)和散射數據在倒易空間的分布G(u,v)；

(4)對實驗數據H(u,v)和G(u,v)由維納濾波算法進行去卷積處理，得到去模糊效應后數據f(x,y)的傅立葉變換F(u,v)，

式中α為穩定因子；

(5)將F(u,v)進行反傅立葉變換得到去模糊效應后的數據f(x,y)；

(6)根據f(x,y)的結果對參數α進行調整，直至得到所需的去卷積結果。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

本發明利用維納濾波的方法對實驗數據進行去卷積處理。該方法不受擴展函數在探測區間內零值的限制，并且對噪聲的耐受力大大提高。使用該方法濾波后的數據可以實現全環積分，有效提高數據利用率，提高X射線小角散射數據角分辨，提高實驗精度。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例提供的去除X射線散射和衍射實驗中模糊效應的方法的流程圖；

圖2A為球狀散射體理想散射數據圖；

圖2B為光斑展寬造成的數據模糊圖；

圖2C為將模糊后的圖2B進行維納濾波后所得結果圖。

具體實施方式