X射线光栅相位衬度成像技术研究

摘要

X射线应用广泛，在临床医学、材料科学及国土安全等领域占有重要地位。为了实现对轻元素组成物质的检测，X射线相位衬度成像应运而生，近二十年来得到了迅速的发展，相继开展了多种X射线相位衬度成像技术的研究。
　　X射线光栅相位衬度成像技术的出现，不再对光源有严格要求，能在常规X光源上实现折射信息的提取，有临床应用的可能，因此获得了广泛的关注，关于该技术的研究迅速展开。
　　针对X射线光栅相衬成像技术，本论文主要在光栅相位衬度成像实验平台的搭建、光栅的研制及相位衬度成像方法的研究方面开展了以下工作:
　　1.X射线光栅相位衬度成像实验平台的搭建和图像采集系统的优化
　　搭建X射线光栅相位衬度成像实验平台，该成像装置将传统的Talbot-Lau干涉仪和几何投影成像原理结合在一起。主要有以下几个优点:光栅制作容易，有利于实现高剂量的相位衬度成像;成像装置设计更紧凑，对成像系统的机械稳定性要求低;成像能量选择更多，应用范围更广。通过Labview编程，将实验时所需要的操作整合到一个界面上，我们可以同时实现对X射线光源参数的设置，对光栅位移运动的操作，图像采集和图像后处理，方便实验人员操作，减少了实验时间。在图像采集方面，我们介绍了一种名为积分水桶法的图像采集方法，对比传统的相位步进法，它的主要优点有:分析光栅连续移动，这种连续运动的方式有利于成像系统的机械的稳定性;X射线探测器连续采集图像，减少了样品接受到的不必要的辐射。
　　2.X射线光栅相位衬度成像重要部件光栅的制作
　　作为X射线光栅相位衬度成像的重要部件，光栅的质量对成像结果有决定性的作用。在制作大高宽比光栅的过程中，经常会出现光栅结构失效的问题。针对这个问题，我们在光栅制作工艺上提出改进方案，可以逐步制作出满足成像要求的大高宽比光栅。
　　3.X射线光栅相位衬度成像背景校正方法的研究
　　通过对目前常用的两种背景校正方法的对比研究，发现在背景图像存在较大的不均匀性时，其中一种方法会出现错误。针对这个问题，我们在该方法的基础上提出了优化方案，在相位步进过程中采用循环移位寻找正确的起始位置，对原有的方法进行了优化。最后，模拟分析和实验数据证实该方法可行且正确。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 X射线相位衬度成像

1．3 Talbot-Lau干涉仪

1．4 几何投影式X射线光栅相位衬度成像

1．5 论文的研究内容和结构安排

第二章 X射线光栅相位衬度成像系统实现

2．1 成像系统的机械结构

2．2 成像装置的系统控制

2．3 成像实验方法与操作

2．4 信息提取和图像处理

2．5 本章小结

第三章 X射线光栅相位衬度成像重要部件光栅的制作

3．1 光栅制作的研究背景

3．2 X射线光栅相位衬度成像光栅制作工艺

3．3 光栅制作工艺优化

3．4 本章小结

第四章 X射线光栅相位衬度成像背景校正方法比较和研究

4．1 研究背景

4．2 实验

4．3 模拟分析

4．4 方法arg(S)-arg(B)的改进方案

4．5 本章小结

第五章 工作总结和展望

参考文献

致谢

在读期间发表的学术论文或取得的其他研究成果