[發(fā)明專利]具有三種定量成像機(jī)制的納米CT三維成像方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711292776.5
• 申請日: 2017-12-08
• 公開（公告）號: CN108169257B
• 公開（公告）日: 2019-08-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱佩平;何其利;廖可梁;袁清習(xí);張凱;黃萬霞;朱中柱;王研
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院高能物理研究所
• 主分類號: G01N23/046
• 分類號: G01N23/046
• 代理公司: 北京志霖恒遠(yuǎn)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11435
• 代理人: 郭棟梁

1.一種具有三種定量成像機(jī)制的納米CT三維成像方法，其特征在于，包括以下步驟：

根據(jù)三種定量成像機(jī)制，在X射線微分相位襯度顯微鏡的物面上重建樣品各轉(zhuǎn)角的二維吸收襯度像、二維折射襯度像和二維散射襯度像，其中，

在所述X射線微分相位襯度顯微鏡的所述物面上重建所述樣品各轉(zhuǎn)角的所述二維吸收襯度像的表達(dá)式為:

在所述X射線微分相位襯度顯微鏡的所述物面上重建所述樣品各轉(zhuǎn)角的所述二維折射襯度像的表達(dá)式為:

在所述X射線微分相位襯度顯微鏡的所述物面上重建所述樣品各轉(zhuǎn)角的所述二維散射襯度像的表達(dá)式為:

其中(x_o,y_o)為所述X射線微分相位襯度顯微鏡的物面二維直角坐標(biāo)系的坐標(biāo)，所述物面二維直角坐標(biāo)系的原點(diǎn)位于所述物面和光軸的相交點(diǎn)，(x_i,y_i)為所述X射線微分相位襯度顯微鏡的樣品放大像所在的像面二維直角坐標(biāo)系的坐標(biāo)，所述樣品放大像所在的像面二維直角坐標(biāo)系原點(diǎn)位于所述像面和所述光軸的相交點(diǎn)，所述樣品放大像所在的像面二維直角坐標(biāo)系的坐標(biāo)與所述物面二維直角坐標(biāo)系的坐標(biāo)一一對應(yīng)，為所述樣品的轉(zhuǎn)角；既是在所述物面上重建的所述樣品各轉(zhuǎn)角的所述二維吸收襯度像，又用于表征所述物面上所述樣品在轉(zhuǎn)角時(shí)各點(diǎn)吸收X射線的吸收函數(shù)；既是在所述物面上重建的所述樣品各轉(zhuǎn)角的所述二維折射襯度像，又用于表征所述物面上所述樣品在轉(zhuǎn)角時(shí)各點(diǎn)折射所述X射線的折射角函數(shù)；既是在所述物面上重建的所述樣品各轉(zhuǎn)角的所述二維散射襯度像，又用于表征所述物面上所述樣品在轉(zhuǎn)角時(shí)各點(diǎn)散射所述X射線的散射角方差函數(shù)；I₀為無樣品時(shí)照明所述樣品放大像所在像面的光強(qiáng)，為角度信號響應(yīng)函數(shù)的直流項(xiàng)，ΔR為所述角度信號響應(yīng)函數(shù)的交流項(xiàng)振蕩幅度，p為環(huán)形柵靶像和環(huán)形分析光柵的周期，d_o為所述樣品相對波帶片透鏡的物距，d_i為所述樣品放大像相對所述波帶片透鏡的像距，s_i為所述環(huán)形柵靶像相對所述波帶片透鏡的像距；為在所述樣品放大像所在像面拍攝的所述樣品各轉(zhuǎn)角的谷位放大像，為在所述樣品放大像所在像面拍攝的所述樣品各轉(zhuǎn)角的上坡放大像，為在所述樣品放大像所在像面拍攝的所述樣品各轉(zhuǎn)角的峰位放大像，為在所述樣品放大像所在像面拍攝的所述樣品各轉(zhuǎn)角的下坡放大像；

根據(jù)以下關(guān)系式重建所述樣品的線性吸收系數(shù)三維像、線性散射系數(shù)三維像、折射率實(shí)部衰減率三維像和折射率實(shí)部衰減率導(dǎo)數(shù)三維像，其中,

所述線性吸收系數(shù)三維像的重建算法公式為:

所述線性散射系數(shù)三維像的重建算法公式為:

所述折射率實(shí)部衰減率三維像的重建算法公式為:

所述折射率實(shí)部衰減率導(dǎo)數(shù)三維像的重建算法公式為:

其中(x′_o,y′_o,z′_o)為所述X射線微分相位襯度顯微鏡物空間中隨樣品旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的坐標(biāo)，所述旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的原點(diǎn)位于所述物面和光軸的相交點(diǎn)，所述旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的坐標(biāo)(x′_o,y′_o,z′_o)和所述X射線微分相位襯度顯微鏡物空間中的固定坐標(biāo)系的坐標(biāo)(x_o,y_o,z_o)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系為：

且，所述旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的原點(diǎn)與所述固定坐標(biāo)系的原點(diǎn)重合；既是所述旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系相對所述固定坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)角，又是所述樣品的轉(zhuǎn)角，即所述樣品固定在所述旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上；μ(x′_o,y′_o,z′_o)為在所述旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中重建的所述線性吸收系數(shù)三維像，ω_x(x′_o,y′_o,z′_o)為在所述旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中重建的所述線性散射系數(shù)三維像，δ(x′_o,y′_o,z′_o)為在所述旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中重建的所述折射率實(shí)部衰減率三維像，為在所述旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中重建的所述折射率實(shí)部衰減率導(dǎo)數(shù)三維像；為卷積，F(xiàn)^-1為逆傅里葉變換，ρ為所述物面二維直角坐標(biāo)系中x_o軸方向的空間頻率，為狄拉克函數(shù)，-π/2≤τ≤π/2，