[發明專利]一種同步輻射的衍射增強成像方法

有效

• 申請號: 201810425620.8
• 申請日: 2018-05-07
• 公開（公告）號: CN108645879B
• 公開（公告）日: 2019-12-03
• 發明（設計）人: 刁千順;洪振;張小威;袁清習;盛偉繁;胡凌飛;石泓;鄭黎榮;姜永誠;劉旭
• 申請（專利權）人: 中國科學院高能物理研究所
• 主分類號: G01N23/20016
• 分類號: G01N23/20016;G01N23/2055
• 代理公司: 11200 北京君尚知識產權代理有限公司
• 代理人: 司立彬<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明公開了一種同步輻射的衍射增強成像方法。本方法為：選取兩塊斜切晶體，一塊作為單色器、一塊作為分析器；將X射線掠入射到單色器表面上產生的衍射光束入射到待測樣品；然后將該單色器繞晶格面法線方向旋轉，根據測量光斑尺寸推測斜切因子b值，當其與理論值相當時固定該單色器的旋轉角度φ；將X射線透過樣品后的光線入射到分析器表面上；然后將分析器繞其晶格面法線旋轉角度φ；以衍射面的法線為軸旋轉分析器，利用光強探測器檢測出射光強度隨著角度的變化曲線，記錄下該分析器在該變化曲線的峰位、半峰位和峰底對應的角度位置；將該分析器分別調整到步驟4)記錄的角度位置上，利用成像探測器分別接收該分析器出射的信號。

技術領域

本發明涉及一種成像方法，尤其涉及一種同步輻射的衍射增強成像方法。

背景技術

X射線成像技術被廣泛應用在從醫學到材料科學等多個科研領域，其成像主要有吸收襯度和相位襯度兩種方法。吸收襯度成像對含重元素的材料有很好的成像效果，但在面對主要由輕元素組成的樣品時，吸收成像不能提供很好的襯度，需要采用相位襯度成像的技術。

相位襯度成像是通過將X線穿過物體時相位的變化轉換為光強變化的技術，主要有干涉法、類同軸成像法、衍射增強成像法、光柵相位法等。其中衍射增強成像法(Diffraction Enhanced Imaging，DEI)的原理是利用晶體衍射對入射角度的選擇性，將物體中折射率變化帶來的光束的角度變化篩選出來記錄其光強的空間分布。由于DEI方法具有高空間分辨率、高襯度分辨率、低輻射損傷等優點，自從這項技術被再發現以來，已經有大批相關的研究和應用。同步輻射X光束有亮度高、準直性好、能譜覆蓋區域寬、波長連續可調等優點，在X射線成像實驗中有信噪比高、實驗周期短、數據采集快等優勢。因此,利用同步輻射的衍射增強成像應用范圍很廣、用戶眾多。

DEI技術的常規實驗排置如圖1所示。兩塊衍射指數相同的完美單晶按照(+，—)方式排列，樣品位于兩塊晶體之間。第一晶作為單色/準直器產生平行度良好的單色光，第二晶為分析器，用于對穿透樣品的出射光做角度分析，探測器位于第二晶之后。完美晶體的動力學衍射具有非常窄的接收角，只有當入射光進入分析器接收角的窗口時，入射光才會從分析器里被反射出來。其成像原理為，同步輻射白光經過第一晶后變成角度分布很窄(發散度ω₀：晶體動力學衍射的本征寬度，其大小一般在微弧度的量級)的單色準直光束，照射在樣品上。樣品中密度不同或者結構不同的交界區域會對X射線有不同折射效果，使x線的行進方向發生微小的角度變化。可通過旋轉第二晶接收角的方向，選擇某個方向出射的X射線。因此，DEI是一種對樣品微小折射率很敏感的成像方法，并且準直器出來的單色準直光束角度分布越窄、分析器的接收角寬度越小，其靈敏度就越高，角度分辨率越小。

但是目前用于DEI成像的基本都是對稱晶體衍射，在確定的x線能量時一對晶體只能提供一種或者兩種(高次諧波)角度分辨率。在需要調制改變角度分辨率時，必須更換另外衍射指數的晶體。

發明內容

針對現有技術中存在的技術問題，本發明的目的在于提供一種同步輻射的衍射增強成像方法。

本發明通過引入一個新的變量，利用斜切晶體的特性，通過一塊晶體就可以簡單高效地連續改變光束的角發散度，進而測試不同角度分辨率條件下的成像效果。

本發明的技術方案為：

一種同步輻射的衍射增強成像方法，其步驟包括：

1)選取兩塊斜切晶體，其中一塊作為單色器、一塊作為分析器；將待測樣品放置在該單色器與該分析器之間；

2)將X射線掠入射到該單色器表面上產生的一束衍射單色準直化光束入射到待測樣品；然后將該單色器繞晶格面法線方向旋轉，利用光斑探測器測量當前旋轉角度時入射到待測樣品的衍射單色準直化光束的光斑尺寸，根據光斑尺寸推算當前旋轉角度該單色器的斜切因子b值，當其與對應角度時該單色器的斜切因子理論值相當時固定該單色器的旋轉角度φ；