[發(fā)明專利]基于光場高階空間關(guān)聯(lián)的單次曝光X射線衍射成像裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011014594.3
• 申請日: 2020-09-24
• 公開（公告）號: CN112198176B
• 公開（公告）日: 2022-12-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 談志杰;喻虹;朱瑞國;韓申生
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類號: G01N23/2055
• 分類號: G01N23/2055
• 代理公司: 上海恒慧知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

1.一種基于光場高階空間關(guān)聯(lián)的單次曝光X射線衍射成像方法，其特征在于，該成像方法是利用基于光場高階空間關(guān)聯(lián)的單次曝光X射線衍射成像裝置實(shí)現(xiàn)的，該成像裝置包括X射線源(1)、分束裝置(2)、參考臂光闌(3)，X射線面陣探測器(5)和計算機(jī)(6)；所述的X射線面陣探測器(5)包括X射線參考臂面陣探測器(501)和X射線探測臂面陣探測器記錄(502)；

所述的X射線源(1)發(fā)出的光經(jīng)過分束裝置(2)分為參考光與探測光，參考光沿參考臂光軸方向經(jīng)過參考臂光闌(3)，其光強(qiáng)空間分布被X射線參考臂面陣探測器(501)所接受，探測光沿探測臂光軸方向經(jīng)過待測物體(4)，其光強(qiáng)空間分布被X射線探測臂面陣探測器(502)所接受；參考臂光闌(3)與待測物體(4)距離X射線源(1)的距離相等；X射線參考臂面陣探測器(501)與X射線探測臂面陣探測器(502)距離X射線源(1)的距離相等；

所述的計算機(jī)(6)分別與X射線參考臂面陣探測器(501)、X射線探測臂面陣探測器(502)相連，具有對采集到的光強(qiáng)空間分布進(jìn)行關(guān)聯(lián)運(yùn)算的程序；

該成像方法包括以下步驟：

1調(diào)節(jié)X射線源(1)、分束裝置(2)、X射線參考臂面陣探測器(501)、X射線探測臂面陣探測器(502)處于同一高度，且兩個探測器距離X射線源(1)的距離相等，距離為d；

2將參考臂光闌(3)放入?yún)⒖脊饴分校渚郮射線參考臂面陣探測器(501)距離為d₂，調(diào)節(jié)其與光路同軸；

3將待測物體(4)放入探測光路中，其距X射線探測臂面陣探測器(502)距離為d₂，調(diào)節(jié)其與光路同軸；

4在X射線源(1)的一個相干時間內(nèi)，X射線參考臂面陣探測器(501)和X射線探測臂面陣探測器(502)曝光一次，獲得參考臂光強(qiáng)分布圖像和探測臂光強(qiáng)分布圖像，分別為I_r(x,y)和I_t(x,y)，其中x,y為X射線面陣探測器的空間坐標(biāo)；

5對參考臂光強(qiáng)分布圖像和探測臂光強(qiáng)分布圖像進(jìn)行光場高階空間關(guān)聯(lián)運(yùn)算，具體方法是：

①計算參考臂光強(qiáng)分布圖像I_r(x,y)和探測臂光強(qiáng)分布圖像I_t(x,y)的空間關(guān)聯(lián)函數(shù)G(Δx,Δy)：

G(Δx,Δy)＝∫∫I_r(x,y)I_t(x+Δx,y+Δy)dxdy

通過傅里葉變換，空間關(guān)聯(lián)函數(shù)可以通過下式計算：

其中和分別表示的是傅里葉變換操作與逆傅里葉變換操作；

②對空間關(guān)聯(lián)函數(shù)G(Δx,Δy)進(jìn)行歸一化，歸一化常數(shù)C為參考臂光強(qiáng)求和與探測臂光強(qiáng)求和的乘積，計算式如下：

C＝∫∫I_r(x,y)dxdy×∫∫I_t(x,y)dxdy

歸一化后的空間關(guān)聯(lián)函數(shù)g(Δx,Δy)為：

歸一化的空間關(guān)聯(lián)函數(shù)與待測物體復(fù)透過率函數(shù)t(x_o,y_o)的傅里葉變換的模的平方成正比：

6利用5中得到的待測物體的傅里葉信息，通過相位恢復(fù)得到待測物體的實(shí)空間分布信息。