[发明专利]一种快速X射线荧光CT方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种X射线成像方法，特别涉及一种快速X射线荧光CT方法。

背景技术

X射线荧光计算机断层成像(CT)方法是X射线CT和X射线荧光分析两种技术有机结合的产物，是一种无损检测技术，通过测量特征X射线荧光，重构出非放射性元素(如钙、铁等)在样品内部的三维分布图像，可同时测量样品中多种元素的分布而不需要对样品进行破坏性的切片处理。主要实验设备如图1所示，主要包括单色器2、微束装置3、两个X射线强度探测器4、荧光探测器6、样品台5(可转动可平动)以及数据处理系统9、10、11。

在传统的X射线荧光CT方法中，同步光1经单色器2和微束装置3单色和限束后得到单色的X射线微束13，微束13照射到样品5′上，微束照射过程中样品5′被激发出的X射线荧光为荧光探测器6所记录，然后样品沿如图1中箭头7所示方向平移扫描，一次扫描过程结束后，样品沿如图1中箭头8所示方向转动一个角度(如每次旋转1°)，然后再重复平移扫描过程，直至在整个180°圆周上扫描一遍；这样我们就得到一组X射线荧光能谱9，通过解X射线荧光能谱得到一组某元素的荧光强度数据即X射线荧光CT的投影数据10；最后根据投影数据，计算机就可以按照设计好的图像重构程序11来重构出关于探测平面的二维元素分布图像12(图像的灰度值与元素浓度分布相对应)。

在传统的X射线荧光CT实验中，数据采集采用大面积的荧光探测器6，探测到的荧光强度为元素浓度沿X射线入射方向(如图2所示的AB)的积分，数据采集采用扫描加旋转样品的方法。由于数据采集时采用点扫描的方式，要获得一套二维或三维的实验数据要花费很长的时间，限制了该方法的广泛应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提出一种快速X射线荧光CT成像方法，提高X射线荧光CT的数据采集速度。

本发明所采用的技术方案是提供一种快速X射线荧光CT方法，包括：

(1)将单色光照射到样品上，所述样品被平移和转动，同时被激发出特征X射线荧光；

(2)利用荧光探测器采集所述X射线荧光，得到X射线荧光能谱；

(3)解析所述X射线荧光能谱，得到X射线荧光CT的投影数据；

(4)利用X射线强度探测器采集所述样品的透射CT的投影数据；

(5)根据所述X射线荧光CT的投影数据和所述透射CT的投影数据，重构出所述样品的元素分布图像。

其中，所述的单色光的光斑直径大于所述样品的宽度；所述的荧光探测器是加装铅准直器的阵列荧光探测器。所述平移是将所述样品沿所述单色光的入射方向平移一次，所述平移的距离为所述铅准直器的壁厚。所述转动是将所述样品绕垂直于所述单色光的入射方向和进入所述铅准直器的线方向的轴每次旋转1°，直至在整个180°圆周上扫描一遍。所述的荧光探测器是64×64或32×32或其他元数的阵列荧光探测器。所述的阵列荧光探测器采集垂直于所述单色光的入射方向的所述铅准直器区域内的所有X射线荧光。所述透射CT的投影数据进一步包括各荧光能量段的透射CT的投影数据，计算所述样品对荧光X射线的吸收系数，修正X射线自吸收。所述的修正是沿进入所述铅准直器的线方向进行。所述的元素分布图像的分辨率由所述铅准直器的水平开口决定。其中，所述的铅准直器是平行排列的正方孔的准直器，铅准直器的水平开口大小即是正方孔的边长，铅准直器的壁厚和正方孔的边长相等。

本发明的优点包括：用大光斑照射样品，不需要对大光斑进行聚焦或限束得到微束，简化了实验设备；同时采用加装铅准直器的阵列荧光探测器代替大面积荧光探测器，通过沿入射光方向平移一次样品代替对样品的逐点扫描步骤，可实现全场成像，大大提高了数据采集速度；重构出的元素分布图像的空间分辨率由探测器前的铅准直器的水平开口大小决定，而传统的元素分布图的空间分辨率由入射光斑的截面决定；另外由于数据采集的方法改变，对于X射线吸收的修正变的较容易。

附图说明

结合以下对当前优选实施例的具体描述和所附附图，本发明的这些和其它特征和优点将会被更容易理解，其中相似的特征用相似的数字表示，其中：

图1是传统X射线荧光CT实验装置和过程示意图；

图2是传统X射线荧光CT数据采集示意图；

图3是根据本发明的快速X射线荧光CT实验装置和数据采集示意图。

具体实施方式

下面结合附图3给出本发明的具体实施方式。