衍射增强成像原理

研究了衍射增强成像过程中X射线与样品和晶体的相互作用,重点分析了小角散射对衍射增强成像的影响,为衍射增强成像方程补充了小角散射噪声项,建立了更普遍的衍射增强成像方程.根据新的衍射增强成像方程,推导出峰位像和腰位像的吸收衬度,消光衬度和折射衬度的数学表达,并讨论了两种合成像(表观吸收像和折射像)的衬度问题. 关键词： 相位衬度成像 同步辐射 晶体衍射 X射线照相术     

同轴X射线相位衬度计算机X射线断层摄影术研究

基于北京同步辐射装置(BSRF)开展了同轴X射线相位衬度计算机X射线断层摄影术(CT)研究.利用北京同步辐射的14 keV单色X射线作为光源,以高分辨能力的X射线胶片作为探测器,分别开展吸收衬度和同轴相位衬度成像的比较研究以及相位衬度计算机X射线断层摄影术研究.相位衬度计算机X射线断层摄影术重建采用Bronnikov提出的算法.结果显示,与传统的吸收衬度图像相比,相位衬度图像具有更好的衬度和更高的空间分辨力;实验获得人工样品和蝗虫的相位衬度计算机X射线断层摄影术重建图像.重建图像中可见样品的一些结构细节.实验结果表明,相位衬度X射线成像更适合于研究弱吸收或吸收差异很小的材料;利用北京同步辐射开展同轴X射线相位衬度计算机X射线断层摄影术研究是可行的.     

衍射增强成像方法在计算机断层成像中的应用

衍射增强成像是X射线相位衬度成像方法之一，这种方法具有较高的衬度和空间分辨率. 利用它对由轻元素组成的生物、医学样品成像可以观察到常规吸收成像无法观察到的内部微细结构. 这种方法在生物、医学、材料科学等无损检测领域中的应用研究，已成为当前国际上X射线成像领域中的研究热点. 讨论衍射增强成像方法和该方法在计算机断层成像中的应用. 实验结果表明，使用衍射增强成像方法获得的数据源能够重建出微米级的生物组织结构，这些组织结构信息在常规X射线断层成像中是难以得到的. 关键词： 衍射增强成像 CT重建 同步辐射 微细结构     

两块晶体衍射增强成像方法研究

在北京同步辐射装置4W1A光束线形貌学实验站用两块晶体开展了衍射增强成像方法的实验和理论研究.研究了晶体热膨胀对两块晶体衍射增强成像的影响,分析的结论表明,晶体转轴垂直于同步辐射偏振面能基本避免晶体热膨胀的影响,获得较好的成像质量.实验结果证实了分析的正确性. 关键词： 相位衬度成像 同步辐射 晶体衍射     

同步辐射相位衬度成像医学应用初探

近年来,相位衬度成像技术医学领域应用的发展引人瞩目.同步辐射相位衬度成像无须使用对比剂就能显示传统X射线无法显示的肌腱、软骨、韧带、脂肪、血管及神经等软组织.文章作者应用包括类同轴相衬成像和衍射增强成像在内的相位衬度成像技术进行了肝胆、肺脏、肾脏、胃肠道、心脏、血管、骨关节组织与肿瘤成像,证实了同步辐射相位衬度成像较传统X射线成像图像清晰,分辩率明显提高,特别适用于软组织、血管等的成像.     

X射线衍射增强成像中的定量测量

提出了一种基于X射线衍射增强成像(DEI)断层计算机X射线层析术(CT)图像的物体尺寸精确测量方法.X射线衍射增强成像是一种基于相位衬度的成像技术.通过建立DEI的简化模型,研究衍射成像过程中品体转角、投影图像谷点位置、成像系统等效模糊等因素之间关系,由此具体探讨了系统模糊效应对圆物体边界成像带来的位置偏移,并以圆形被测样品为例.提出可精确测定直径的简单有效算法.通过理论仿真模型数据和北京同步辐射装置上的实测数据验证了该算法的精度.该方法实现了利用DEI图像对被测物体几何尺寸的精确测量,可用于对牛物组织样品等物体内部微小结构的尺寸的精确测量.     

封面说明

近几年 ,X射线位相衬度成像技术引起国际上材料、生物、医学等领域的广泛关注 ,也是国际同步辐射装置上研究的热点之一 .该方法建立在X射线折射效应基础上 ,可用于以轻元素为基的材料内部结构的成像研究 ,弥补传统X射线吸收成像的不足 .其独特优势是 :空间分辨率在 μm量级 ,增强弱吸收特征衬度 ,具有对细胞成像能力 ;在硬X射线范围内 ,辐射剂量远小于吸收衬度成像 .它为材料科学、生物医学等领域提供了一个新的重要手段 .北京同步辐射装置 (BSRF)于 2 0 0 1年 6月在国内首次开展了该方面研究 ,发展了同步辐射相位衬度X射线照相术 (成像…     

代数迭代重建算法在折射衬度CT中的应用

X射线折射衬度CT是一种基于相位衬度的断层成像技术,特别适合对由轻元素组成的生物、医学样品进行成像,可以观察到常规吸收衬度CT无法观察到的软组织内部微细结构,是一种具有巨大发展潜力的新成像方法.迭代重建算法和解析重建算法是计算机断层成像技术中并行发展的两种算法,虽然已经提出了几种X射线折射衬度CT的解析重建算法,可是还未见X射线折射衬度CT迭代重建算法的报道.研究了代数迭代重建算法在X射线折射衬度CT中的应用,比较分析了不同的投影数据排列方式对于折射衬度CT重建图像的影响,并对实验数据进行了图像重建,获得了满意的CT图像.研究结果表明,在相位衬度CT中,迭代重建算法相对于解析重建算法而言,能减少投影次数,降低曝光剂量,减少对生物样品的辐射损伤,在生物样品成像和投影数据不完整的情况下具有明显的优势. 关键词： 衍射增强成像 代数迭代算法 CT重建 同步辐射     

X射线衍射增强成像中吸收、折射以及散射衬度的计算层析

X射线相位衬度成像是一种新型的X射线成像技术,通过记录射线穿过物体后相位的改变对物体进行成像,可以提供比传统的X射线吸收成像更高的图像衬度以及空间分辨力。衍射增强成像方法(Diffraction enhancedimaging,DEI)是X射线相位衬度成像方法之一,利用一块放置在物体和探测器之间的分析晶体提取物体的吸收、折射以及散射信息并进行成像。将衍射增强成像方法与计算机断层成像技术(Computerized Tomography)进行结合,利用吸收、散射以及折射信息,分别采用滤波反投影以及雷登(Radon)变换,对昆虫样品——蜜蜂进行计算层析重建,获得了好于X射线吸收计算层析的重建结果,验证了衍射增强成像信息分离计算层析的优越性。     

衍射增强成像提取多种信息的简便方法研究

衍射增强相位衬度成像中的信息分离研究一直以来都是相关研究人员重点关注的方向之一. 本文在利用余弦函数拟合衍射增强成像中的摇摆曲线的基础上, 推导出了峰位像、左腰像和右腰像的余弦函数表达式以及吸收像、折射角像和散射角方差像的解析表达式, 形成了一种基于衍射增强成像的简便信息分离方法. 该方法只需利用摇摆曲线左腰、右腰和峰位三幅图像, 就能提取出样品的吸收、折射和散射信息, 具有方法简便、样品所受辐射剂量低等优点. 对模型样品和真实样品的实验结果表明, 本文所提方法可成功对样品进行信息分离, 并且所获得的信息分离结果可以和目前常用的多图统计方法(至少需要7张图像)获得的实验结果相比较. 关键词： 衍射增强成像 相位衬度成像 样品信息提取     

硬x射线同轴相衬成像的相位恢复

基于角谱的概念，分析了硬x射线同轴相衬成像过程，在传统相位恢复算法GS算法的基础上 ，提出了基于角谱传播的相位恢复算法——迭代角谱法（IASA），并利用数值法模拟研究了 相衬成像和相位恢复过程，从理论上验证了这一相位恢复算法. 关键词： 相位恢复 相位衬度 角谱 硬x射线     

PED沉积La-Sr-Cu-O薄膜表面的有序纳米结构

采用脉冲电子束沉积(PED)技术在Si(100)衬底上生长La_Sr_Cu_O薄膜，在750℃生长温度下获得具有有序纳米结构的表面形貌.采用聚集离子束(FIB)技术对获得的纳米结构进行表征，结果表明，这种有序的纳米结构是由于Si衬底和La_Sr_Cu_O薄膜之间的热膨胀系数和晶格的 失配引起的纳米裂纹.在这些纳米裂纹处，La_Sr_Cu_O成核生长获得独立的纳米线.通过控制 这种有序的纳米结构的生长，这种有序的纳米结构可以用来构造弱连接形成的器件. 关键词： 脉冲电子束沉积 La_Sr_Cu_O薄膜 纳米结构     

x射线激光传输过程中的折射和饱和效应

以类镍银139nm(4d→4p，J=0→1)的x射线激光为例，采用二维光线追踪的方法，研究了x射线激光在等离子体介质中的折射及增益饱和效应，计算了x射线激光输出强度随焦线长度的变化和饱和输出光强.计算结果表明折射对光线在等离子体中的传输和放大有重要影响.利用实验参数对类镍银x射线激光的输出强度和增益系数进行了模拟，得到与实验相符的结果. 关键词： x射线激光 光线追踪 折射和饱和效应 激光等离子体     

三氨基三硝基苯材料微孔结构的小角x射线散射实验研究

应用同步辐射x射线小角散射技术研究了不同工艺制备的三氨基三硝基苯样品中的微孔状况 ，得到了样品材料有关微结构参数，包括微孔平均孔径及孔径分布、分形特征、Porod常数 及界面参数等，并分析了微孔结构参数的变化规律.结果表明，不同工艺制备的TATB样品材 料其微孔结构有较大差别，都有较显著的特征. 关键词： 小角x射线散射 TATB材料微孔分布     

氧化铬外延薄膜的x射线研究

采用分子束外延技术(MBE)在MgO(001)基板上沉积了氧化铬薄膜，并利用x射线衍射 (XRD)和x射线反射谱(XRR)对薄膜的晶体结构进行了表征.θ—2θ扫描和倒易空间图(R SM)揭示出薄膜为单相c轴外延生长，晶体结构为体心正交，晶胞常数a，b，c分别为0.8940±0.0003，0.298±0.0002和0.3897±0.0002nm.扫描表明薄膜在面内具有90°孪晶，取向关系为a∥MgO〈110〉,c∥MgO(001).XRR谱测得薄膜的电子 密度为1350±20nm-3，与由晶胞体积 计算得 关键词： 一氧化铬薄膜 x射线衍射 倒易空间图 x射线反射谱     

毛细管放电激励软x射线激光的产生时间

利用x射线二极管(XRD)，实验上测量了毛细管放电激励下类氖氩469nm软x射线激光的尖 峰信号. 改变毛细管的充气气压和主脉冲放电电流，研究了激光尖峰的产生时间随实验参数 的变化情况. 实验结果表明，激光产生于主脉冲电流波形的前沿，此时的主脉冲电流是其峰 值的65%—75%. 增加毛细管充气气压或者减小主脉冲峰值电流，激光的产生时间将会稍有延 迟. 同时改变毛细管充气气压时，激光尖峰信号在42Pa存在最大值. 关键词： 毛细管放电 软x射线激光 激光产生时间     

Al-Zn-Mg-Cu合金时效过程的小角度x射线散射研究

通过同步辐射小角度x射线散射方法（SAXS），研究了三种Al_Zn_ Mg_Cu合金沉淀析出过程显微结构参数（析出相尺寸和体积分数），随时效温度和时效时间 的演化，同时分析了Zn含量对合金沉淀析出过程的影响.结果表明，三种合金（A，B，C） 在实验条件下析出相均属于纳米尺度，析出相的最大体积分数随Zn含量的增加而增加，最大体积分数分别为0.023—0.028，0.052—0.054和0.04.在一定时效温度下，体积分数随时效时间的变化规律，符合析出相的形核、核长大和粗化动力学过程.  关键词： 小角度x射线散射 Al_Zn_Mg_Cu合金 时效 析出相尺寸 析出相体积分数     

高阻隔碳氢膜的制备及性能研究

利用射频等离子体化学气象沉积法（r.f.PECVD），在12μm厚的聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET)上制备了碳氢膜. 用原子力显微镜（AFM），x射线光电子能谱（XPS），激光拉曼光谱，傅里叶红外光谱等仪器，对碳氢膜的表面形貌和内部结构特性进行了较详细研究. 镀碳氢膜PET的阻隔性能在标准透水蒸气测试仪上进行检测. 实验结果证明：沉积工艺参数对碳氢膜的生长速率及结构性能有重要影响；在PET上沉积的是纳米碳氢膜，该膜主要由sp2和sp3杂化的碳氢化合物组成；当PET上碳氢膜厚度为900nm时，阻水蒸气性能可提高7倍. 关键词： 碳氢膜 射频等离子体化学气象沉积法 聚对苯二甲酸乙二醇酯 阻隔性能     

Co:BaTiO3纳米复合薄膜的制备及其结构

用脉冲激光沉积技术(PLD)在MgO(100)基底上生长了嵌埋Co纳米晶的BaTiO3复合薄膜. 分别利用x射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)以及拉曼光谱(Raman)对薄膜的微观结构、表面 形貌进行了表征. 结果表明该薄膜为c轴取向的四方晶体结构，薄膜表面均匀、致密、 具有原子尺度的光滑性，其均方根表面粗糙度(RMS)达到015nmCo以纳米晶形式嵌埋BaTi O3基体中，呈单分散性均匀分布，其粒径随激光脉冲数的增加而增大. Co：BaTiO3纳米 复合薄膜拉曼峰的强度随钴纳米晶粒径的增加明显减弱，但是峰的宽度逐渐增加. 关键词： Co：BaTiO3 纳米复合薄膜 脉冲激光沉积