同步辐射X射线位相衬度成像-X射线位相衬度照相术

X射线位相衬度成像是进行生物、医学和材料科学研究的一种新的重要手段。在中国科学院高能物理研究所北京同步辐射装置4WlA光束线和形貌站,用三种单色光学模式和位相的二阶导数衬度成像机理,对一系列样品进行了研究。已观察到较大面积样品内边界增强的位相衬度图像,如小鱼、SD大鼠的肺组织,空间分辨率在几μm量级。     

激光核聚变靶的X射线相衬显微成像研究

激光核聚变在置有聚合物靶丸的金属靶室内进行,靶丸通常由碳、氢等低Z元素组成,传统的X射线成像很难诊断靶丸在靶室内的位置.X射线相衬成像在低z元素样品成像中具有独特的优越性,但很少用于强吸收介质包裹的低Z样品结构成像.针对激光核聚变靶丸位置无损检测这一难点,建立了相应的X射线相衬显微成像物理模型.数字模拟和微聚焦源X射线相衬成像初步实验研究的结果表明,通过选择合适的成像参数,如光子能量、成像距离等,可以获得靶丸位置的清晰成像.因此,可以认为X射线相衬成像技术用于激光核聚变靶室诊断是可行的.该技术还可以扩展到其他高Z介质内部低Z样品结构成像,如石油勘探中包裹体的研究等.     

X射线相衬成像用于生物碱沉淀研究的可行性

生物碱与一些特殊的试剂作用生成沉淀。这些反应可用于生物碱的检测和精制。本文分别在同步辐射装置和微聚焦X射线成像系统上用X射线相衬成像(XPCI)方法研究了三种不同类型的生物碱沉淀的结构。研究结果显示：在Hager试剂作用下,有机胺类的秋水仙碱沉淀呈针状,吡啶类的槟榔碱沉淀呈胶团状,异喹啉类的小檗碱沉淀呈花瓣状。与目测或在光学显微镜下观察到的形态有很大差别。为今后用XPCI方法研究更复杂的化学反应体系提供参考和依据。     

一种新型X射线相衬成像实验室系统

目前的X射线相衬成像研究大都采用同步辐射光源。光源点尺寸达微米量级的X射线管辐射具有较好的空间相干性，也可用于相衬成像研究。本文报道了一种基于纳聚焦x射线管的新型相衬成像实验室系统，光源点尺寸可达500nm。实验结果表明，该系统可对低Z样品如生物软组织、有机样品等的内部结构成清晰像，分辨率可达微米量级。与已有系统相比较，其空间分辨率和有效通量都有相当大的提高。锥形光束张角约为300，通过纵向扫描机构调节样品与光源点间距可调整投影放大率，从而降低对探测器分辨率的要求。适用于大样品研究，且可实现样品的横向二维扫描。在医学、生物学、材料科学及化学反应动力学等领域有重要应用前景。     

基于X射线相衬显微断层成像的真皮纤维架构表征

越来越多的研究表明,皮肤中的组织液可以沿纤维轨道长程流动。这种以纤维丝为轨道的液体流动与真皮层和皮下组织层的纤维骨架有关,而其中的三维纤维骨架结构尚未得到表征。利用上海同步辐射光源BL13W1线站的X射线相衬显微断层成像技术,得到了真皮层和皮下组织层内部的三维纤维骨架结构,结合计算机图形处理技术,成功表征了人体皮肤中的三维纤维骨架结构,发现真皮层中的纤维骨架具有长程有序且与真皮深度紧密联系的分布特征。为理解皮肤中组织液的长程流动现象提供了一种高分辨率的表征方法。     

用于大尺寸样品的同步辐射硬X射线衍射增强成像方法研究

作为 X 射线相衬成像的方法之一,衍射增强成像方法由于能获得较高的信噪比及分辨率而引起了人们的研究兴趣。北京同步辐射装置(BSRF)形貌学实验站也开展了该方法的探索研究。此前的衍射增强成像方法中,当白光 X 射线光束横截面尺寸为 20 mm×10 mm 时,经过双晶单色器后最大只能获得横截面尺寸为20 mm×4 mm 的均匀单色 X 射线,从而造成成像区域减小。在对通常衍射增强成像光路排列分析的基础上,提出了一种新的光学排列几何并进行了衍射增强实验。应用新光学排列几何首次获得了与入射白光 X 射线尺寸相当的、大的成像光斑均匀区域,因而新光学排列几何更适合于大尺寸样品的研究工作。同时,该光学排列几何成像分辨率可以达到微米量级并且更方便于实验操作。     

微焦点X辐射密度解析成像方法及非线性校正

提出了一种利用不同能量的X射线束所获得的图像来实现分离物体内部不同密度成像图像的方法。从本质上对这种算法进行了探讨,证明了这种算法的可行性;讨论了产生误差的原因,给出了对误差进行非线性校正的数学模型;并以两种成分的图像分离为例进行了实验,给出了实验结果。     

中药显微结构的微聚焦管X射线相衬成像研究

采用基于微聚焦管的X射线相衬成像（XPCI）方法研究了多种中药材的显微结构,并与中药图谱及X射线吸收像相对照。实验结果表明,这种新的成像方法可以有效地对中药材的显微结构成像。与传统方法相比,其特点是不破坏样品结构且探测灵敏度较高。最后探讨了这种新的成像方法在中药显微鉴定领域的应用前景。     

X和γ射线成像阵列探测器——基本问题、发展和前瞻

对Ｘ和γ成像探测的基本问题及现况进行了综述,探讨了未来的发展方向。     

X射线源针孔成像方法可行性研究

为检验利用针孔成像对X射线源进行研究的可行性，对X射线针孔成像系统进行优化设计，搭建了1套X射线源针孔成像装置。从理论上对X射线源的位置和强度发生变化时图像的相应变化进行了计算和预估，并用实验加以验证。结果表明，像斑中心位置的移动和像斑灰度值的变化分别与X射线源位置和强度的变化在一定范围内存在线性关系，由此证明了利用针孔成像对X射线源进行空间定位及定量研究的可行性。本文结果对X射线源针孔成像的系统设计具有参考意义。     

微焦点X辐射图像分离非线性成像方法研究

实验验证了有机玻璃－铝系统的特性,在微焦点X光机上通过分析不同能量X光束对物体的多次成像,从而分离出物体不同成分的分布图像,以突出显示其中的某种材料。对管电压、管电流、有机玻璃－铝系统的材料尺寸以及误差进行了探讨,对快速图像分离方法提出了改进,给出了数学模型,并展了这种方法的应用前景。     

一种监测低能X射线的Si探测器

低能(50keV以下)光子探测器广泛应用于外大气层核爆监测,天体物理现象研究。采用半导体探测单元试制了低能X射线探测器模块。说明了配置多探测器系统的方法,并介绍了探测单元模块的设计、主要试验和技术指标。室温下噪声等效输入光子能量为2.1keV。     

HPGe测量连续硬X射线能谱的解谱方法研究

结合数值模拟得到的单能光子在HPGe探测器上能量响应函数，用改进的剥谱法对测量得到的连续硬X射线能谱进行解谱。扣除测量谱中康普顿、反散射等效应产生的计数对测量能谱的影响，得到了仅反映探测器对光电效应的能量响应的能谱。最后，通过效率修正，完成了测量谱到实际能谱的还原,为连续硬X射线能谱解析提供了可靠方法。     

X射线源针孔成像系统优化设计研究

为提高X射线源针孔成像系统的性能,对成像能区为10~100 keV的X射线源针孔成像系统进行了优化设计研究。综合应用了理论分析和蒙特卡罗模拟的方法,首先根据X射线波长、准直器角响应和X射线穿透效应对针孔成像的不同影响结果设计了可有效控制成像分辨率和成像面积变化的船底型准直器,随后用蒙特卡罗方法对使用该准直器的针孔成像系统进行了模拟验证。结果表明,对于100 keV以下的X射线,经船底型准直器后,成像的空间分辨率和亮斑亮度较稳定,能得到相对准确的X射线源定位、定量信息。     

X光机冷轧钢板测厚仪的散射校正

X光机测厚仪是钢厂轧钢生产线上对钢板厚度进行控制的关键设备,其测量精度要求很高,且射线的散射是影响其测量精度的重要因素。本工作根据对散射数据的测定和分析,用数学拟合的方法归纳射线散射的影响规律,根据这一规律进行散射校正,有效地消除了散射带来的偏差。     

X射线CT成像条状伪影校正

X射线CT成像过程中,由光子饥饿引起的CT图像中的条状伪影退化了CT图像的质量,增大了CT图像的数值统计误差,进而影响到材料探测结果。本文提出了一种基于自适应中值滤波的条状伪影校正方法,该方法依据投影数据的幅值自适应地设定滤波的窗口尺寸。针对多个相邻探元处于光子饥饿状态的情况,设定了阈值,判断中值滤波后的投影信号幅值是否处于阈值之下,否则继续扩大滤波窗口,直至满足阈值判断准则。本文通过实验验证了方法的有效性,该方法简单易行,适于实际工程应用。     

X射线工业CT散射修正

X射线工业CT（ICT）依赖准直器压低散射光子存在实际困难和不足。为解决这一问题，需采用相应的修正软件加以校正。文章从理想的模型出发，近似推导透射式ICT中散射X光子的理论计算公式，并把计算结果与实验结果进行比较。比较结果表明，两者吻合较好。据此，文章给出了散射光子软件修正的可行性方案。      

基于APV25读出电子学系统的GEM探测器的位置分辨与X射线成像研究

采用3层GEM膜制作了有效面积为10 cm×10 cm的GEM探测器,该探测器采用二维条读出方式,条间距为400 μm,每个维度有256个读出通道。探测器的读出采用APV25读出电子学系统,根据GEM探测器的需要,设计并改进了电子学系统使用的背板连接器。实验测得GEM探测器空间分辨为76 μm。进行了X射线二维成像研究,获得了清晰的二维图像,探测器与电子学运行稳定可靠。