X射線相位襯度成像方法中的信息提取方法研究.pdf

1、X射線相位襯度成像技術(shù)的物理基礎(chǔ)是利用X射線在透過物體后的相位變化，將X射線的相移轉(zhuǎn)換為可以被探測的強度變化來進行成像。目前存在的X射線相位襯度成像方法有:X射線澤尼克相位襯度顯微鏡、X射線光柵相位襯度成像、X射線晶體干涉儀、相位傳播成像、衍射增強成像。依托于同步輻射光源，這幾種相位襯度成像技術(shù)都取得了很好的發(fā)展和應(yīng)用，特別是X射線澤尼克相襯顯微鏡和X射線光柵相位襯度成像。前者在硬X射線波段應(yīng)用比較廣泛，比如:生命科學的研究、材料科學等

2、，后者憑借于與常規(guī)X射線光源的結(jié)合有望在臨床醫(yī)學上實現(xiàn)相位襯度成像。在X射線相位襯度成像中，探測器記錄的強度信息中同時包含物體的吸收信息、相移信息和散射信息。因此，必須發(fā)展合適的信息提取方法來提取相應(yīng)的信息。本論文的研究重點就是樣品信息的定量提取方法。
　　本論文系統(tǒng)的總結(jié)了X射線相位襯度成像方法的原理，重點研究了:X射線澤尼克相位襯度顯微鏡中樣品相移信息的定量提取方法，和X射線光柵相位襯度成像中如何實現(xiàn)單次曝光下樣品信息的快速提

3、取。
　　本論文開展的主要研究工作如下:
　　1，X射線澤尼克相位襯度顯微鏡中樣品相移信息的定量提取。本研究通過改變波帶片物鏡后焦平面的相移環(huán)（先后采用π/2相移環(huán)和3π/2相移環(huán)），先后得到兩幅攜帶樣品信息的相襯圖像，利用提出的信息提取方法對這兩幅圖像進行處理，就能夠定量的得到樣品的相移信息。并對一系列不同樣品開展數(shù)值實驗研究，實驗結(jié)果證實了該信息提取方法的可行性。
　　2，針對X射線澤尼克相位襯度顯微鏡中的相移信息

4、定量提取公式，進行普適性（能量、樣品厚度）的研究。本研究通過改變?nèi)肷鋁射線的能量對標準樣品進行澤尼克相位襯度成像的數(shù)值實驗，并研究信息提取結(jié)果。實驗結(jié)果表明在不同的X射線能量下，通過定量提取方法得到的結(jié)果都是準確和可靠的。通過對實驗結(jié)果的分析得到如下結(jié)論:該定量提取相移信息的方法適用于不同的入射能量;當入射能量為2.5keV的時候，能夠得到比較好的的相襯圖像，即2.5keV是對弱吸收物質(zhì)進行相襯成像的理想能量;另一方面，對于強吸收物質(zhì)，

5、可通過改變?nèi)肷鋁射線能量來實現(xiàn)定量相移信息的提取。
　　3，單次曝光X射線光柵相位襯度成像信息提取方法研究。本研究從目前存在的單次曝光信息提取方法——傅里葉變換方法和加窗傅里葉變換方法入手，針對傅里葉變換方法的空間分辨率低，和加窗傅里葉變換方法盡管有效的改善了空間分辨率，但對高頻信息處理不理想的局限性，提出基于小波變換的信息提取方法研究。將小波變換理論和光強變化規(guī)律結(jié)合起來，完成了信息提取方法的公式推導(dǎo)，開展了數(shù)值模擬驗證實驗研究