專(zhuān)利名稱(chēng)：X射線相襯成像的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及X射線無(wú)損成像領(lǐng)域，特別涉及一種X射線相襯成像的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
X射線相襯成像(XPCI)就是利用X射線透過(guò)樣品后攜帶的位相信息對(duì)樣品內(nèi)部結(jié)構(gòu)成清晰象，這是近幾年發(fā)展起來(lái)的一種新的X射線成像方法。傳統(tǒng)的X射線成像系統(tǒng)都是基于樣品不同部位對(duì)X射線吸收不同進(jìn)行的，即所謂的吸收反襯成像。從1895年倫琴發(fā)現(xiàn)X射線開(kāi)始，該方法在眾多領(lǐng)域特別是臨床醫(yī)學(xué)領(lǐng)域獲得了巨大的成功。然而，受原理的限制它很難對(duì)密度相差不大的軟組織如血管、腫瘤等成清晰象。XPCI技術(shù)原則上可分辨密度變化0.0003～0.002g/cm3的不同組織的邊界，空間分辨率可達(dá)1μm。而目前被認(rèn)為是軟組織檢查最好方法的傳統(tǒng)CT可分辨的密度變化為0.01g/cm3，空間分辨率僅為亞毫米量級(jí)。
較傳統(tǒng)的X射線成像方法而言，XPCI方法的優(yōu)勢(shì)是明顯的。它在生物軟組織內(nèi)部結(jié)構(gòu)研究中有其獨(dú)特的優(yōu)越性，其中包括1、血管系統(tǒng)。不用注射造影劑可清晰地觀察到動(dòng)、靜脈血管，如心血管系統(tǒng)、毛細(xì)血管微循環(huán)等；2、呼吸系統(tǒng)，包括氣管、支氣管和肺的精細(xì)結(jié)構(gòu)；3、神經(jīng)系統(tǒng)，包括傳出神經(jīng)末梢的精細(xì)結(jié)構(gòu)；4、包括肝、胃、腸等在內(nèi)的其他軟組織。因此，該方法在生物、醫(yī)學(xué)研究中有重要應(yīng)用，并很有可能發(fā)展成為一種新的臨床診斷方法。此外，XPCI在材料科學(xué)特別是低Z元素材料研究中有重要應(yīng)用，在化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究中的應(yīng)用也已取得突破性的進(jìn)展。
XPCI對(duì)光源性能有較高的要求，具備較好的空間相干性是實(shí)現(xiàn)高分辨率成像的必要條件。迄今為止，絕大部分研究都是基于同步輻射光源進(jìn)行的。由于同步輻射裝置是一個(gè)多學(xué)科的大型研究平臺(tái)，可供某一項(xiàng)研究的機(jī)時(shí)有限。這一點(diǎn)在國(guó)內(nèi)顯得尤為突出，目前國(guó)內(nèi)僅有北京同步輻射裝置能提供XPCI研究的硬X射線。由于它是第一代的兼用機(jī)，設(shè)計(jì)時(shí)并未優(yōu)化到同步輻射，其X射線輸出特性無(wú)法與國(guó)際上普遍采用的第三代同步輻射裝置相比，而且每年能提供給同步輻射用戶(hù)的機(jī)時(shí)也十分有限。因此，發(fā)展一套XPCI實(shí)驗(yàn)室成像系統(tǒng)是很有必要的。
XPCI對(duì)X射線源的空間相干性要求較高，而對(duì)時(shí)間相干性則要求不高。S.W.Wilkins等人首次采用微聚焦X射線管的多色輻射實(shí)現(xiàn)了相襯成像，這說(shuō)明建立一套XPCI實(shí)驗(yàn)室成像系統(tǒng)是可行的。但他們的微聚焦管X射線管產(chǎn)生的X射線光斑尺寸在10～20微米之間，這個(gè)直接影響最終的成像分辨率，同時(shí)光源和樣品之間的距離必須比較遠(yuǎn)(30厘米以上)，才能滿(mǎn)足成像的相干性要求，帶來(lái)的問(wèn)題是X射線光子通亮急劇下降，曝光時(shí)間延長(zhǎng)(他們使用X射線膠片)，因此干擾因素如震動(dòng)、溫度濕度變化等使得成像分辨率變差，從而嚴(yán)重影響了該類(lèi)相襯成像系統(tǒng)的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決上述課題，提供一套實(shí)驗(yàn)室使用的新型X射線位相襯度(相襯)成像系統(tǒng)和方法，用于生物軟組織、低Z材料樣品內(nèi)部結(jié)構(gòu)的無(wú)損成像研究。
本發(fā)明的設(shè)計(jì)原理為
如圖1所示，在常規(guī)的依次包括產(chǎn)生硬X射線光源的X射線管1、放置樣品2的掃描臺(tái)3和探測(cè)器4的X射線成像系統(tǒng)基礎(chǔ)上，為實(shí)現(xiàn)XPCI，空間相干性是必要條件，也是光源選擇時(shí)首先要考慮的問(wèn)題。理想的平行光或點(diǎn)光源是完全空間相干的，對(duì)于實(shí)際光源只要它的平行度足夠好或是點(diǎn)源尺寸足夠小，它就具備了一定的空間相干性。同步輻射輸出的X射線束呈一個(gè)很窄的錐狀，其張角與電子的能量成反比，是一個(gè)非常小的值。在微弧度量級(jí)的張角內(nèi)輻射出高強(qiáng)度的X射線光子，具有良好的空間相干性和相當(dāng)高的相干通量，是相襯成像的理想光源。而普通實(shí)驗(yàn)室X射線光源的性能則相距甚遠(yuǎn)，因此選擇合適的光源是保證系統(tǒng)成功的關(guān)鍵。
X射線管是最簡(jiǎn)單也是最通用的實(shí)驗(yàn)室X射線光源。普通的X射線管電子束在靶面上的投影呈線狀，尺寸一般為1×10mm2左右，這也就是X射線光源的實(shí)際尺寸。盡管通過(guò)選擇不同的引出角度可得到不同的有效光斑，如得到尺度為1mm的方形或圓形光斑。但很難進(jìn)一步減小光源點(diǎn)尺寸，因?yàn)檫@就意味著減少輸出光子數(shù)目，對(duì)成像來(lái)說(shuō)還減小了視場(chǎng)。因此，普通X射線管并不是XPCI實(shí)驗(yàn)室成像系統(tǒng)的理想光源。
目前的技術(shù)，X射線管的光源點(diǎn)尺寸已達(dá)亞微米，又稱(chēng)為納聚焦管。微聚焦管通常只采用一個(gè)電磁透鏡來(lái)聚焦電子束至靶，納聚焦管則在準(zhǔn)直單元附近增加了一個(gè)電磁聚焦鏡，其作用是在電子束到達(dá)物鏡前進(jìn)行預(yù)聚焦。另一不同之處就是在靠近靶子的位置增加一個(gè)光闌過(guò)濾雜散電子。采用納聚焦X射線管可實(shí)現(xiàn)更高的成像分辨率，對(duì)形成位相襯度而言還可以獲得更高的有效通量或相干通量。
但還需合適的成像方式。除X射線全息術(shù)以外，實(shí)現(xiàn)XPCI的途徑主要有1、X射線干涉。利用晶體對(duì)X射線的勞厄衍射和透射分束實(shí)現(xiàn)兩束X光的干涉來(lái)探測(cè)樣品的位相變化，其局限性a)視場(chǎng)小，很難用于臨床；b)穩(wěn)定性要求很高，達(dá)亞納弧度量級(jí)，易產(chǎn)生贗象；c)僅適于測(cè)量位相變化量小且緩變的樣品。2、X射線衍射增強(qiáng)。利用晶體布喇格衍射搖擺曲線隨角度變化很靈敏來(lái)分辨很小的位相變化梯度，相當(dāng)于一個(gè)帶通濾波器。該方法得到的襯度與工作點(diǎn)的選擇有關(guān)，極易產(chǎn)生贗象，得到的圖象較難解釋。3、同軸輪廓成像。成像光路與同軸全息一致，類(lèi)同通常的醫(yī)學(xué)透射成像，具有光路簡(jiǎn)單、視場(chǎng)大以及圖象直觀無(wú)贗象等特點(diǎn)。在上述各種XPCI成像方法中，全息、干涉和衍射增強(qiáng)方法除要求X射線源具有好的空間相干性外，對(duì)光源的時(shí)間相干性或單色性也有較高的要求，只有同軸輪廓法允許多色X射線成像。因此，要建立一套XPCI實(shí)驗(yàn)室成像系統(tǒng)，同軸輪廓成像方式是唯一的選擇。
同軸輪廓成像的襯度形成機(jī)理可由菲涅爾衍射來(lái)描述，對(duì)純位相物體和點(diǎn)光源的情形，在一階近似下像面上的光強(qiáng)分布可描述為I(Mx,My;d1+d2,k)=(I0/M2){1-2πrek2d2MΔx,y2∫ρ(x,y,z)dz}]]>其中M＝(d1+d2)/d1為放大倍數(shù)，d1，d2分別為樣品到光源點(diǎn)和探測(cè)平面的距離，k＝2π/λ，λ為波長(zhǎng)，re為經(jīng)典電子半徑，ρ為樣品內(nèi)電子密度，I0為物面上的光強(qiáng)值。由此可見(jiàn)，像面上的光強(qiáng)分布正比于電子密度的二階微分，且與光子能量(k)無(wú)關(guān)，其中對(duì)多色源而言1/k2可用譜分布權(quán)重因子替代。這就意味著，無(wú)需重構(gòu)即可直接獲得樣品內(nèi)部結(jié)構(gòu)的位相襯度像，而且對(duì)光源的單色性要求不高。由于只是在樣品內(nèi)電子密度有突變的位置形成襯度，該方法得到的實(shí)際上是一個(gè)密度變化的輪廓圖，故稱(chēng)為同軸輪廓成像。像面上的強(qiáng)度變化是由X射線通過(guò)樣品時(shí)的位相變化導(dǎo)致的，因而對(duì)電子密度變化的探測(cè)靈敏度很高。另一方面，只是在密度變化位置附近的X射線相干疊加對(duì)襯度的形成有貢獻(xiàn)，物平面上只需局域相干照明即可，因此對(duì)空間相干性的要求也不高?？臻g相干長(zhǎng)度可表達(dá)為Is＝d1λ/σ，其中σ光源尺寸，λ為波長(zhǎng)。
由上可見(jiàn)，樣品面上入射X射線的空間相干長(zhǎng)度ls與d1成正比，增大樣品到光源點(diǎn)的距離可改善空間相干性，而d1的增大又會(huì)迅速減小放大倍數(shù)M，從而提高對(duì)探測(cè)器空間分辨率的要求，因此，需根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)條件選擇一個(gè)合適的d1值；而選用的納聚焦管產(chǎn)生的X射線光斑尺寸可以很小，從而成像分辨率可以很高，但是受到其它因素如探測(cè)器等的制約，加之樣品與探測(cè)器之間的距離d2，與最后的像的分辨率和反襯度相關(guān)，故為使得分辨率和反襯度最佳，確定這個(gè)最佳距離及選擇合適的探測(cè)器也是至關(guān)重要的。
因此，為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為一種X射線相襯成像的方法，其利用依次包括產(chǎn)生硬X射線光源的X射線管，放置樣品的掃描臺(tái)和探測(cè)器的成像系統(tǒng)，其特征在于其選擇光斑尺寸為0.5-5微米的納聚焦管來(lái)產(chǎn)生X射線光源，所述X射線通過(guò)同軸輪廓成像方式將樣品成像于該探測(cè)器上。
其中，所述的同軸成像方式具體包括以下步驟1)調(diào)整該納聚焦管產(chǎn)生的光源點(diǎn)與掃描臺(tái)上的樣品之間的距離d1，其根據(jù)下式得出d1＝lsσ/λ，其中，ls為空間相干長(zhǎng)度，其值不少于1微米，σ為光源尺寸，λ為X射線波長(zhǎng)；2)調(diào)整該樣品與探測(cè)器之間的距離d2，其可根據(jù)下式估計(jì)2λd2Mf2≈1，其中，λ是X射線波長(zhǎng)，M是放大倍數(shù)，M＝(d1+d2)/d1，f是樣品需要分辨的空間頻率，f＝2π/δ，提樣品需要分辨的細(xì)節(jié)；3)選擇探測(cè)器進(jìn)行成像。
所述的距離d1至少為8毫米。
而該距離d2至少為5毫米，一般選取的范圍為5毫米至2米之間。
其中，該選擇的探測(cè)器的分辨率最好符合下式要求分辨率≤δ×M。
另外，本發(fā)明的一種X射線相襯成像的系統(tǒng)，依次包括產(chǎn)生硬X射線光源的X射線管，放置樣品的掃描臺(tái)和探測(cè)器，其特征在于該X射線管為光斑尺寸為0.5-5微米的納聚焦管。
其中，該納聚焦管選擇的電壓為40kV-200kV，電流強(qiáng)度不低于100μA，出射光錐張角為10-45度。
該探測(cè)器的分辨率符合下式要求分辨率≤δ×M，其中δ為樣品需要分辨的細(xì)節(jié)尺寸，M為需放大的倍數(shù)。
該探測(cè)器可為X射線工業(yè)底片或數(shù)字探測(cè)器。
而所說(shuō)的數(shù)字探測(cè)器是指X射線CCD(電荷耦合組件)或成像板。
本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于本發(fā)明使用納聚焦管作為X射線光源，在保證足夠的空間相干長(zhǎng)度的前提下，其調(diào)整樣品到光源點(diǎn)的距離最小可為d1＝8mm，樣品尺寸一定，入射通量與d1的平方成反比。與已有的S.W.Wilkins的系統(tǒng)相比(d1＝300mm)，僅考慮這一因素時(shí)有效通量要增大1400倍。綜上述，本發(fā)明的方法和系統(tǒng)在空間分辨率和有效通量上已有相當(dāng)大的提高，可以滿(mǎn)足一般實(shí)驗(yàn)室研究的需要，并且具備了利用數(shù)字探測(cè)器開(kāi)展實(shí)時(shí)相襯成像的潛力。
本發(fā)明的方法和系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于(1)采用光源點(diǎn)尺寸可達(dá)500nm的納聚焦X射線管，大大提高了X射線相襯成像的有效通量，從而當(dāng)選用X射線工業(yè)底片時(shí)可以降低曝光時(shí)間，最短可至30秒。當(dāng)然，具體視底片類(lèi)型、樣品的吸收、d1和d2的距離而定，可從30秒到2小時(shí)不等；并且可提高信噪比，為該類(lèi)成像系統(tǒng)的實(shí)用化打下了結(jié)實(shí)的基礎(chǔ)；(2)空間分辨率可達(dá)500nm亞微米量級(jí)，是生物軟組織內(nèi)部結(jié)構(gòu)高分辨率無(wú)損成像的有效手段；(3)采用X射線CCD探測(cè)器時(shí)，還可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)X射線相襯成像；(4)X射線管輸出錐形光束，系統(tǒng)本身具備放大作用，從而降低對(duì)探測(cè)器分辨率的要求。通過(guò)樣品臺(tái)調(diào)節(jié)樣品與光源點(diǎn)的距離，以適應(yīng)不同種類(lèi)、不同尺寸的樣品成像，適合于大尺寸樣品成像。
從而可使普通實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行生物軟組織、低Z材料樣品內(nèi)部結(jié)構(gòu)的無(wú)損成像研究。


圖1為本發(fā)明X射線相襯成像系統(tǒng)的配置示意圖。
圖2為應(yīng)用本發(fā)明的X射線相襯成像系統(tǒng)和方法攝制的氣墊薄膜中單個(gè)氣泡的X射線相襯像。
圖3為應(yīng)用本發(fā)明攝制的蚊子的X射線相襯像，其中右圖為蚊子腹部管道的顯微圖。
圖4(a)為應(yīng)用本發(fā)明一實(shí)施例攝制的新鮮蜻蜓的位相襯度圖；(b)應(yīng)用傳統(tǒng)的吸收成像原理攝制的新鮮蜻蜓的吸收襯度圖。
圖5(a)為應(yīng)用本發(fā)明一實(shí)施例攝制的新鮮蜻蜓樣品眼部的X射線相襯成像的放大圖；(b)應(yīng)用傳統(tǒng)的吸收成像原理攝制的新鮮蜻蜓樣品眼部的X射線吸收成像的放大圖。
圖6為應(yīng)用本發(fā)明攝制的小檗堿沉淀的位相襯度成像。
圖7為應(yīng)用本發(fā)明攝制的秋水仙堿沉淀的位相襯度成像。
具體實(shí)施例方式
為更好地說(shuō)明本發(fā)明系統(tǒng)的配置及本發(fā)明方法的實(shí)驗(yàn)操作步驟，以及其功能，下面舉幾個(gè)實(shí)施例來(lái)說(shuō)明之。其中樣品包括氣泡、蚊子、蜻蜓等，所有樣品都是新鮮、未經(jīng)任何處理的；選用納聚焦管(德國(guó)Pheonix公司phoenix|x-ray package|analyser 160NF)的光源點(diǎn)尺寸為500nm，并按常規(guī)根據(jù)樣品選擇其電壓、電流強(qiáng)度及出射光錐張角，下列實(shí)施例的出射光錐張角約為30°；采用高分辨率X光膠片(富士IX80或50系列，也可選用其它規(guī)格)作為探測(cè)器，并按常規(guī)視底片類(lèi)型、樣品的吸收、d1和d2的距離而定；掃描臺(tái)為常規(guī)的可以X、Y、Z軸三維平動(dòng)，還可以轉(zhuǎn)動(dòng)和扭動(dòng)掃描臺(tái)。
操作步驟打開(kāi)納聚焦管X射線光源，根據(jù)不同的樣品選擇合適的電壓和電流，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后X射線趨于穩(wěn)定，可以用于實(shí)驗(yàn)。選擇合適的樣品到光源的距離d1，通常情況下大于8毫米、尤其是1厘米以上就可以得到足夠的空間相干性；接著調(diào)整樣品與底片的距離d2，對(duì)于吸收非常小的樣品，即該樣品的吸收厚度ts遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于位相厚度tp(其中ts＝μ-1，μ是樣品的吸收率，tp＝2π/φ，φ是單位長(zhǎng)度的位相差)時(shí)，可直接根據(jù)上述公式估算，而對(duì)于吸收不是非常小的樣品，則根據(jù)上述公式估算一個(gè)距離后，再作些調(diào)整，從而找到一個(gè)最佳距離使得成像質(zhì)量最佳。
實(shí)施例1圖2給出了氣墊薄膜中單個(gè)氣泡的X射線相襯像，實(shí)驗(yàn)中工作電壓70kV，電流200μA，曝光時(shí)間100s，d1＝50mm，d2＝450mm。在該實(shí)驗(yàn)條件下，有機(jī)薄膜對(duì)X射線的吸收可以忽略，可以看成純位相物體。實(shí)驗(yàn)樣品是一種常用的合成緩沖包裝材料，在兩層塑料薄膜之間采用特殊的方法封入空氣，使薄膜之間連續(xù)均勻地形成氣泡。根據(jù)緩沖要求不同，也可制成三層的氣墊薄膜，它的緩沖效果比兩層更佳。圖中給出的是薄膜交疊處的邊界，可以看出，該樣品應(yīng)該是緩沖效果較好的三層氣墊薄膜。邊界四周沒(méi)有形成旁通，說(shuō)明它的質(zhì)量是合格的。
實(shí)施例2圖3給出了蚊子的X射線相襯像，實(shí)驗(yàn)中工作電壓70kV，電流100μA，曝光時(shí)間120s，d1為130mm，d2為400mm。從蚊子腹部管道的顯微圖可清晰地分辨出主管道、次級(jí)管道、毛細(xì)管及其分叉，分辨率可達(dá)幾個(gè)微米。
實(shí)施例3為了和吸收襯度像比較，選取蜻蜓樣品分別記錄了它的位相襯度像和吸收襯度像。圖4和圖5給出了蜻蜓樣品的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。圖4(a)是我們利用本發(fā)明納聚焦管硬X射線光源拍攝的位相襯度像(d1＝150mm，d2＝380mm)，除了吸收襯度外，還包含了明顯的位相襯度像，圖4(b)則主要是吸收襯度像(d1＝150mm，d2＝5mm)?？梢苑浅Ｃ黠@的看出，相比圖4(b)，圖4(a)顯示了蜻蜓的更為明顯的細(xì)微結(jié)構(gòu)。根據(jù)計(jì)算可以得到在該實(shí)驗(yàn)條件下，當(dāng)蜻蜓的空間周期為9μm-1時(shí)，可以得到比較好的反襯度，這與實(shí)驗(yàn)結(jié)果是比較一致的，見(jiàn)圖4(a)和圖5(a)。圖5(a)是利用本發(fā)明納聚焦管硬X射線光源拍攝的蜻蜓單個(gè)眼睛的位相襯度像(d1＝150mm，d2＝380mm)，包含了明顯的位相襯度像。作為比較，圖5(b)為相應(yīng)的吸收襯度像(d1＝150mm，d2＝5mm)。實(shí)驗(yàn)中X射線管的工作電壓70kV、電流150μA，曝光時(shí)間分別為15分鐘和2分鐘。由X射線衍射的光學(xué)傳遞函數(shù)(OTF)隨空間頻率變化曲線可知，探測(cè)器到樣品的距離d2值足夠小時(shí)，記錄的實(shí)際上只有吸收襯度。另外從現(xiàn)有技術(shù)可知，X射線管輻射連續(xù)譜強(qiáng)度最大的位置一般在最短波長(zhǎng)的1.5倍處，70kV工作電壓對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)應(yīng)為0.0266nm，樣品到光源點(diǎn)的距離d1＝150mm，樣品面上入射X射線空間相干長(zhǎng)度為8μm，這說(shuō)明本實(shí)施例實(shí)驗(yàn)中X射線光束已具有較高的空間相干性，從圖5(a)的位相襯度像中可觀察到蜻蜓眼睛內(nèi)部結(jié)構(gòu)更多的細(xì)節(jié)，其中的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)可能就是蜻蜓的復(fù)眼。
實(shí)施例4
圖6顯示小檗堿沉淀的位相襯度成像。選用的靶電壓90kV，流強(qiáng)150μA，光源到樣品的距離d1為130mm，樣品到底片的距離d2為250mm，曝光時(shí)間1800秒。從圖中可以看到小檗堿沉淀的花瓣?duì)罱Y(jié)構(gòu)。
實(shí)施例5圖7顯示秋水仙堿沉淀的位相襯度成像。其中選用的靶電壓45kV，流強(qiáng)150μA，光源到樣品的距離d1為130mm，樣品到底片的距離d2為200mm，曝光時(shí)間1500秒。從圖中可以看到針狀結(jié)構(gòu)清晰可辨，這樣的結(jié)果用現(xiàn)有的X射線成像方法和系統(tǒng)尚無(wú)法觀察到。
顯然，如果上述實(shí)施例中的探測(cè)器如換用X射線CCD，則可以進(jìn)行實(shí)時(shí)成像。而一些成像時(shí)按常規(guī)根據(jù)不同的樣品來(lái)調(diào)整的不同參數(shù)，如納聚焦管采用的其它光源尺寸、電壓、電流強(qiáng)度、出射光錐張角等在此不一一舉例說(shuō)明。
權(quán)利要求
1.一種X射線相襯成像的方法，其利用依次包括產(chǎn)生硬X射線光源的X射線管，放置樣品的掃描臺(tái)和探測(cè)器的成像系統(tǒng)，其特征在于其選擇光斑尺寸為0.5-5微米的納聚焦管來(lái)產(chǎn)生X射線光源，所述X射線通過(guò)同軸輪廓成像方式將樣品成像于該探測(cè)器上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的同軸成像方式具體包括以下步驟1)根據(jù)樣品，調(diào)整該納聚焦管產(chǎn)生的光源點(diǎn)與掃描臺(tái)上的樣品之間的距離d1，其根據(jù)下式得出d1＝lsσ/λ，其中，ls為空間相干長(zhǎng)度，其不少于1微米，σ為光源尺寸，λ為X射線波長(zhǎng)；2)調(diào)整該樣品與探測(cè)器之間的距離d2，其可根據(jù)下式估計(jì)2λd2Mf2≈1，其中，λ是X射線波長(zhǎng)，M是放大倍數(shù)，M＝(d1+d2)/d1，f是樣品需要分辨的空間頻率，f＝2π/δ，δ是樣品需要分辨的細(xì)節(jié)。3)選擇探測(cè)器進(jìn)行成像。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于該距離d1至少為8毫米。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于該距離d2至少為5毫米。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于該選擇的探測(cè)器的分辨率符合下式要求分辨率≤δ×M。
6.一種X射線相襯成像的系統(tǒng)，依次包括產(chǎn)生硬X射線光源的X射線管，放置樣品的掃描臺(tái)和探測(cè)器，其特征在于該X射線管為光斑尺寸為0.5-5微米的納聚焦管。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的X射線相襯成像的系統(tǒng)，其特征在于該納聚焦管選擇的電壓為40kV-200kV，電流強(qiáng)度不低于100μA，出射光錐張角為10-45度。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的X射線相襯成像的系統(tǒng)，其特征在于該探測(cè)器的分辨率符合下式要求分辨率≤δ×M，其中δ為樣品需要分辨的細(xì)節(jié)尺寸，M為需放大的倍數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的X射線相襯成像的系統(tǒng)，其特征在于該探測(cè)器為X射線工業(yè)底片或數(shù)字探測(cè)器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的X射線相襯成像的系統(tǒng)，其特征在于該數(shù)字探測(cè)器為X射線CCD或成像板。
全文摘要
本發(fā)明提供一種X射線相襯成像的系統(tǒng)，依次包括產(chǎn)生硬X射線光源的X射線管，放置樣品的掃描臺(tái)和探測(cè)器，其特征在于該X射線管為光斑尺寸為0.5－5微米的納聚焦管。本發(fā)明還提供一種X射線相襯成像的方法，其利用上述成像系統(tǒng)通過(guò)同軸輪廓成像方式將樣品成像于該探測(cè)器上，其主要包括以下步驟1)根據(jù)樣品，調(diào)整該納聚焦管產(chǎn)生的光源點(diǎn)與掃描臺(tái)上的樣品之間的距離d
文檔編號(hào)G01N23/04GK1725000SQ20041005301
公開(kāi)日2006年1月25日 申請(qǐng)日期2004年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月21日
發(fā)明者肖體喬, 陳敏, 徐洪杰, 杜國(guó)浩 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所