[發(fā)明專利]基于中子光柵干涉儀的暗場(chǎng)成像方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710478971.0
• 申請(qǐng)日: 2017-06-22
• 公開（公告）號(hào): CN107238616B
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王志立;劉達(dá)林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N23/202
• 分類號(hào): G01N23/202;G01N23/20008
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責(zé)任公司 34101
• 代理人: 陸麗莉;何梅生

本發(fā)明公開了一種基于中子光柵干涉儀的暗場(chǎng)成像方法，其特征包括：1移動(dòng)光柵，將中子光柵干涉儀的工作點(diǎn)固定在光強(qiáng)曲線的峰位；2分別獲取背景投影圖像和被成像物體的投影圖像；3移動(dòng)光柵，將中子光柵干涉儀的工作點(diǎn)固定在光強(qiáng)曲線的谷位；4分別獲取背景投影圖像和被成像物體的投影圖像；5提取被成像物體的暗場(chǎng)信號(hào)。本發(fā)明能夠準(zhǔn)確提取被成像物體的暗場(chǎng)信號(hào)，克服低光子計(jì)數(shù)時(shí)相位步進(jìn)法不能準(zhǔn)確提取暗場(chǎng)信號(hào)的局限性，從而為被成像物體的準(zhǔn)確、定量表征提供新途徑。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及中子成像物理和方法領(lǐng)域，具體的說(shuō)是一種基于中子光柵干涉儀的暗場(chǎng)成像方法。

背景技術(shù)

作為一種新的成像技術(shù)，中子光柵干涉儀近年來(lái)得到了日益廣泛的關(guān)注。利用中子光柵干涉儀，能夠獲得被成像物體的暗場(chǎng)圖像，因而成為傳統(tǒng)的基于衰減機(jī)制的中子成像技術(shù)的有力補(bǔ)充。中子暗場(chǎng)成像方法在材料科學(xué)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，能夠獲得被成像物體的宏觀水平上的空間分辨的小角散射信息，進(jìn)而研究被成像物體內(nèi)部的核作用勢(shì)、磁作用勢(shì)等。

類似于X射線光柵干涉儀情形，在中子光柵干涉儀中，探測(cè)器獲取的被成像物體的投影圖像中同時(shí)包含了被成像物體的吸收、折射和暗場(chǎng)信號(hào)，即圖像襯度來(lái)自于被成像物體吸收信號(hào)、折射信號(hào)、暗場(chǎng)信號(hào)的非線性混疊貢獻(xiàn)。而定量表征、圖像判讀、計(jì)算機(jī)三維斷層重建等實(shí)際應(yīng)用都要求獲取獨(dú)立、純粹的被成像物體吸收、折射和暗場(chǎng)信號(hào)。因此，必須發(fā)展基于中子光柵干涉儀的成像方法，能夠從探測(cè)器獲取的被成像物體的投影圖像中準(zhǔn)確分離純粹的吸收、折射和散射信號(hào)，已經(jīng)成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)之一。

目前，中子光柵干涉儀普遍采用相位步進(jìn)法進(jìn)行被成像物體的三種不同信號(hào)的分離。這種方法要求繁瑣的機(jī)械步進(jìn)光柵掃描，導(dǎo)致了冗長(zhǎng)的成像實(shí)驗(yàn)時(shí)間，降低了中子光源的利用效率。特別地，相位步進(jìn)法利用傅里葉變換操作來(lái)獲取被成像物體的暗場(chǎng)信號(hào)。在低光子計(jì)數(shù)時(shí)，相位步進(jìn)法提取不能準(zhǔn)確提取被成像物體的暗場(chǎng)信號(hào)！這些局限性阻礙了中子光柵干涉儀在材料定量表征等領(lǐng)域的推廣應(yīng)用。因此，發(fā)展新的成像方法，克服相位步進(jìn)法光柵步進(jìn)掃描、不能準(zhǔn)確提取暗場(chǎng)信號(hào)的局限性，是未來(lái)中子光柵干涉儀推廣應(yīng)用中必須解決的問題之一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為避免現(xiàn)有成像方法的不足之處，提出一種基于中子光柵干涉儀的暗場(chǎng)成像方法，使得能夠在低光子計(jì)數(shù)時(shí)準(zhǔn)確提取被成像物體的暗場(chǎng)信號(hào)，克服相位步進(jìn)法要求光柵步進(jìn)掃描、不能準(zhǔn)確提取暗場(chǎng)信號(hào)的局限性，從而為被成像物體的準(zhǔn)確、定量表征提供新途徑。

為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明一種基于中子光柵干涉儀的暗場(chǎng)成像方法，所述中子光柵干涉儀包括：中子源、源光柵、速度選擇器、相位光柵、分析光柵和探測(cè)器；在所述速度選擇器和所述相位光柵之間設(shè)置有被成像物體；且所述被成像物體貼于所述相位光柵的內(nèi)側(cè)設(shè)置；在所述相位光柵的外側(cè)設(shè)置有所述分析光柵；所述探測(cè)器貼于所述分析光柵的外側(cè)設(shè)置；其特征是，所述暗場(chǎng)成像方法按如下步驟進(jìn)行：

步驟1、固定所述相位光柵和所述分析光柵，并移動(dòng)所述源光柵，將所述中子光柵干涉儀的工作點(diǎn)固定在光強(qiáng)曲線的峰位；所述移動(dòng)方向?yàn)橥瑫r(shí)垂直于光軸和光柵柵條的方向；

步驟2、依次啟動(dòng)所述中子源、所述速度選擇器和所述探測(cè)器，并設(shè)置曝光時(shí)間為t；

利用所述探測(cè)器按照所述曝光時(shí)間t獲取第一背景投影圖像I₁后，關(guān)閉所述中子源；

步驟3、將所述被成像物體放置到所述相位光柵的視場(chǎng)中央，啟動(dòng)所述中子源，并利用所述探測(cè)器按照所述曝光時(shí)間t獲取所述被成像物體的第一投影圖像I′₁后，依次關(guān)閉所述中子源、所述速度選擇器和所述探測(cè)器；

步驟4、固定所述相位光柵和所述分析光柵，并移動(dòng)所述源光柵，將所述中子光柵干涉儀的工作點(diǎn)固定在光強(qiáng)曲線的谷位；所述移動(dòng)方向?yàn)橥瑫r(shí)垂直于光軸和光柵柵條的方向；