[發明專利]一種超分辨率顯微CT成像系統

有效

• 申請號: 201711009477.6
• 申請日: 2017-10-25
• 公開（公告）號: CN107678154B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 朱溢佞;毛珩;翟慕岳;張慧滔;未永;傅鵬
• 申請（專利權）人: 首都師范大學;天津三英精密儀器股份有限公司
• 主分類號: G02B21/36
• 分類號: G02B21/36
• 代理公司: 北京匯智勝知識產權代理事務所(普通合伙) 11346
• 代理人: 石輝

1.一種超分辨率顯微CT成像系統，其特征在于，包括X射線源(1)、X射線轉換可見光裝置(10)、顯微成像裝置(2)、中繼成像裝置(3)、科學級相機(4)、多軸載物運動裝置(5)和控制裝置(6)，其中：

所述X射線源(1)向放置在所述多軸載物運動裝置(5)上的被測目標投射錐形光束，用于完全輻照所述被測目標與所述X射線源(1)相對的側面；

所述X射線轉換可見光裝置(10)和所述X射線源(1)分別布置在所述被測目標的兩側，所述X射線轉換可見光裝置(10)的出射面布置在所述顯微成像裝置(2)的物面上，所述中繼成像裝置(3)設在所述顯微成像裝置(2)與所述科學級相機(4)之間，所述科學級相機(4)的探測面位于所述中繼成像裝置(3)的成像面上，經由所述中繼成像裝置(3)第二次中繼放大成像的二維圖像，最后由所述科學級相機(4)的探測面探測到；所述科學級相機(4)的探測面(41)的中心位于超分辨率顯微CT成像系統的光軸上，通過微量旋轉所述科學級相機(4)，使得所述科學級相機(4)的探測面(41)上的像素排列方向和所述中繼成像裝置(3)的成像面的平移方向盡可能平行；

所述X射線源(1)發射出的X射線穿透所述被測目標投射到所述X射線轉換可見光裝置(10)的入射面，經由所述X射線轉換可見光裝置(10)線性轉換成二維可見光光場分布，該二維可見光光場分布從所述X射線轉換可見光裝置(10)的出射面向后傳播，并作為物方投射到所述顯微成像裝置(2)，經由所述顯微成像裝置(2)第一次顯微放大成像，經由所述顯微成像裝置(2)第一次顯微放大成像的二維圖像投射到所述中繼成像裝置(3)，經由所述中繼成像裝置(3)第二次中繼放大成像；

所述中繼成像裝置(3)包括中繼透鏡(32)、掃描物鏡(33)以及位于所述中繼成像裝置(3)的平行光路上的亞像素掃描件，所述亞像素掃描件用于控制所述中繼成像裝置(3)的成像面上的整體二維圖像在垂軸面內進行亞像素二維平移，以在所述科學級相機(4)的探測面(41)上獲得一系列像元細分的二維圖像，“像元細分”和“亞像素”為所述科學級相機(4)的像元尺寸更小的數量級；

所述亞像素掃描件包括二軸傾斜鏡(31)，所述二軸傾斜鏡(31)的反射面與所述顯微成像裝置(2)的出射光束相對，且法線與所述出射光束的光軸的夾角小于90度，所述控制裝置(6)通過轉動所述二軸傾斜鏡(31)來調節所述夾角大小，以控制所述中繼成像裝置(3)的成像面上的整體二維圖像在垂軸面內進行亞像素二維平移；

所述二軸傾斜鏡(31)的最大偏擺角的范圍為1～20mrad，角度定位精度為0.02～1μrad，時間帶寬不超過3kHZ，所述中繼成像裝置(3)成像面在其所在的平面內的步進量范圍為1/10～1/2的所述科學級相機(4)的像元尺寸，該像元尺寸范圍為3μm～26μm；

所述顯微成像裝置(2)還包括會聚透鏡(21)和顯微物鏡組件(22)，其中：所述顯微物鏡組件(22)和會聚透鏡(21)依序布置在所述X射線轉換可見光裝置(10)的出射面的一側；所述二軸傾斜鏡(31)設在所述會聚透鏡(21)與所述科學級相機(4)之間，且位于所述顯微物鏡組件(22)的出瞳共軛面，所述二維圖像先后依序由所述顯微物鏡組件(22)和會聚透鏡(21)投射到所述二軸傾斜鏡(31)的反射面，再在所述二軸傾斜鏡(31)的反射作用下投射到所述科學級相機(4)的探測面(41)上；

所述中繼透鏡(32)位于所述會聚透鏡(21)的焦平面之外，所述中繼透鏡(32)設在所述會聚透鏡(21)和所述二軸傾斜鏡(31)的反射面之間；所述二軸傾斜鏡(31)布置在所述中繼透鏡(32)和掃描物鏡(33)之間的平行光路上；通過轉動所述二軸傾斜鏡(31)來調節所述二軸傾斜鏡(31)的反射面與所述顯微成像裝置(2)的光軸的夾角大小，以控制所述掃描物鏡(33)的會聚焦面上二維圖像產生垂軸面內的整體二軸平移，以實現所述中繼成像裝置(3)成像面在其所在的平面內進行亞像素二維平移；所述掃描物鏡(33)為f鏡頭，所述掃描物鏡(33)能夠將經由所述二軸傾斜鏡(31)產生了附加傾斜量的不同視角平行光束會聚成像在后續的所述科學級相機(4)的探測面(41)上。

2.如權利要求1所述的超分辨率顯微CT成像系統，其特征在于，所述會聚透鏡(21)設在能夠沿光軸方向平移的調焦裝置(8)上。