同軸和微分相襯成像理論與數(shù)值分析研究.pdf

1、X射線相襯成像是近年來(lái)X射線成像發(fā)展的一個(gè)焦點(diǎn)，這種成像方法彌補(bǔ)了傳統(tǒng)X射線成像不能對(duì)弱吸收物體成像的不足，在醫(yī)學(xué)、生物學(xué)及材料學(xué)等領(lǐng)域有著極大的應(yīng)用潛力。目前已有多種相襯成像方法相繼被提出，相襯成像方法大致可分為以下幾類：類Zernike 方法、干涉相襯、衍射增強(qiáng)、同軸相襯和基于Talbot 干涉儀的微分相襯。類Zernike 方法對(duì)光源的單色性要去較高，同時(shí)光學(xué)聚焦的器件制作也是一個(gè)挑戰(zhàn)。但是這類方法的空間分辨率可以達(dá)到很高，適合應(yīng)

2、用于顯微成像。干涉的方法對(duì)光源相干性、設(shè)備的機(jī)械穩(wěn)定性及光學(xué)器件的精度要求很高。衍射增強(qiáng)目前只同步輻射源上開(kāi)展過(guò)，適用性差。同其他方法相比，同軸相襯及微分相襯對(duì)光源要求低，更具有應(yīng)用的潛力。
　　 同軸相襯類似于Gabor 全息成像原理，在X射線傳播的過(guò)程中遇到相位物體時(shí)，其波前相位發(fā)生變化，進(jìn)一步傳播時(shí)，這種變化會(huì)以強(qiáng)度的形式表現(xiàn)出來(lái)，即光強(qiáng)中包含相位信息。這種方法不需要其他的光學(xué)器件，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊促，容易實(shí)施。對(duì)光源

3、的時(shí)間相干性要求低，較寬光譜也可以成像。同時(shí)放大率的存在降低了對(duì)探測(cè)器分辨率的要求。對(duì)弱吸收物體，低空間頻率物體成像強(qiáng)度同其相位分布的二階微分成正比，某些頻率處的強(qiáng)度正比于相位分布。其它情況下對(duì)應(yīng)關(guān)系不明確。影響成像的因素有：光源到物體的距離R，物體到成像距離z，成像的波長(zhǎng)，光源的焦斑。
　　 Z 影響系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，不同的物體空間頻率有一個(gè)最佳的成像距離。R 同z的比值會(huì)影響圖像的放大率和源的空間相干性，較大的放大率時(shí)，光源有

4、較低的空間相干性，要根據(jù)成像的要求及探測(cè)器的性能來(lái)確定R和z 值的選擇。較短的波長(zhǎng)有利于圖像的銳度，但會(huì)降低襯度。小焦斑的源有利于成像。
　　 基于Talbot 干涉儀微分相襯利用周期性的物體自成像形成干涉條紋，相位物體引起條紋的變形，從畸變的條紋中計(jì)算出相位的分布。條紋的強(qiáng)度的相位分布同物體相位的一階微成正比，所以稱為微分相襯。對(duì)光柵來(lái)說(shuō)，要求有高衍射效率和能形成對(duì)比度好的干涉條紋。衍射效率受光柵材料、凹槽厚度、占空比和所使用