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ラウエ結晶多波近似を用いたＸ線２次元位相コントラスト撮影システムの開発とその検証

采用劳厄晶体多波近似的X射线二维相衬成像系统的开发和验证

基本信息

批准号：
14J01634
负责人：
呉彦霖
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

X線位相イメージングでは、被写体を透過したX線の位相変化を画像上のコントラストに変更する必要があり、アナライザーを用いて位相回復することが多数である。従って、アナライザーの性能向上が改質改善のキーポイントとなる。2次元のX線位相情報を求めるには、少なくとも横と縦方向に結晶アナライザーを設置し、被写体を透過したX線の屈折角度を計測し、位相を求める必要がある。本研究では、従来縦と横方向に設置した2枚のアナライザーの替わりに、X線多波回折を利用した結晶アナライザーを用いて2次元X線微分位相イメージング法の開発を行った。初年度に多波回折理論を用いて設計・製作した太鼓型非対称ラウエ結晶アナライザーは、製作段階及び運搬、移動中に太鼓中心の薄い部分にX線だけ観察できる亀裂が入りやすいことがわかった。結晶に亀裂が入ることにより多波回折の条件に満たさず、位相測定が不可能になった。上記の不具合を防ぐため、ホルダー・結晶・ホルダーの三層構造の一体化になった結晶の設計・製作を行った。X線エネルギー20 keVに対して、145ミクロンと156ミクロンの厚さが多波回折の条件に満たすが、製作条件、縦、横方向の空間分解能を考慮した上、145ミクロンの厚さの3インチSiウェーハを選択し製作を行った。ホルダーはアルミニューム製で厚さは10 mmとした。結晶アナライザーを用いたX線位相イメージング法では、1枚画像あたり秒オーダーで測定を行う。位相CTを取得するには2時間程度かかり、CTを取得中X線ビームの揺らぎ、結晶アナライザーの動きにより取得データの正確度が低くなる。上記の問題を克服するため、回折波の強度変化を測定することによって、システム全体の安定性を測定可能となるフィードバック方式を用意した。フィードバック補正することにより、取得データの精確度を4倍向上できることがわかった。

X-ray phase change is necessary to change the phase of the image, and the majority of the phase change is required to change the phase of the image.従って、アナライザーの性能向上が改质改善のキーポイントとなる。2-D X-ray phase information is required to be calculated. In this study, the development of X-ray multi-wave reflection method was carried out by setting up two X-ray crystals in the horizontal direction and using two-dimensional X-ray differential phase transformation method. In the early years, the theory of multi-wave folding was applied to design, manufacture, and production of Taigu type asymmetric crystals. X-ray observation was carried out in the thin part of the center of Taigu during production and transportation. Crystal splitting is impossible due to the condition of multi-wave reflection and phase measurement. In addition, the three-layer structure is designed and manufactured in an integrated manner. X-ray radiation of 20 keV, 145 ° C, 156 ° C, 156 ° C, 145 ° C, 156 ° C, 156 ° C, The thickness of the film is 10 mm. The X-ray phase of the crystal is measured in seconds. Phase CT acquisition time is 2 minutes, CT acquisition time is 2 minutes. To overcome this problem, we must determine the strength of the echo and the stability of the whole system. The accuracy of the correction is 4 times higher.