[发明专利]新型X射线成像技术

说明书

本发明涉及一种使用X射线成像装置对样品进行成像的方法，包括以下步骤：

—在样品保持器上提供样品；

—引导来自源的一定通量的X射线通过样品且到X射线照相机上。

本发明还涉及一种可以在执行此类方法中使用的X射线成像装置。

本发明进一步涉及提供有此类X射线成像装置的带电粒子显微镜。

X射线成像在例如医学科学、法医学、冶金/材料科学、结构性能/完整性研究、地质学/岩石学、平版印刷术、安全屏蔽等中具有各种重要应用。传统上，采用的X射线源通过用高能电子束轰击金属源来产生韧致辐射（和特性/元素特定）X射线。这些X射线被指引从而穿过正在讨论中的样品（其例如可以是较大主体的一部分），并且然后着陆于例如诸如CCD图像传感器的X射线成像设备（照相机、检测器）上。这样配准的图像在许多情况下将被“照原样”使用；然而，在其它情况下，将沿着相对于样品而言不同的视线获取此类图像的集合（collection），并且这些然后将被用来构造X射线断层照片（tomogram）。

在断层成像（也称为计算机断层成像（CT））中，存在用以实现如上文所述的一系列不同视线的各种方式。例如，一个人可以选择：

（a）保持源和检测器静态并相对于它们移动样品；

（b）保持样品静态并相对于该样品移动源。在这种情况下，一个人可以选择：

—与源同步地移动检测器；或者

—将检测器具体实施为子检测器的（静态）阵列，其中位置被匹配而对应于源将采取的不同位置。

无论源或样品是否被移动，使用（例如）样品中心坐标系/参考系来描述其相对运动是可能的。穿过样品的辐射通量可以例如被视为是类似圆锥的（因此提供所谓的圆锥射束断层成像）或类似于圆盘的一段（因此提供所谓的扇形射束断层成像），其取决于检测器向源“呈现”的几何结构/形状；平行/准直通量也是可能的。

关于为了实现不同的视线而采用的样品/源相对运动[数据获取步骤]，按照惯例使用以下各项：

—圆形扫描，其中，源遵循围绕着样品的平面轨道，并且沿着此轨道以相对高的采样率（即准连续地）捕捉图像。在其中仅必须对相对薄的“一片”样品进行成像的情况下（例如当进行人类齿列的圆锥射束CT扫描时）可以应用这个类型的扫描。参见例如以下的参考：

https://en.wikipedia.org/wiki/Cone_beam_computed_tomography

—螺旋扫描，其中源遵循围绕着样品的（纵向）轴的类似线圈的（螺旋）路径，并且再次地沿着此路径以相对高的采样率（即准连续地）捕捉图像。在其中必须对样品的相对细长部分进行成像的情况下（例如当进行人类脊柱（的一部分）的CT扫描时）可以应用这个类型的扫描。其通常是通过将（例如源的）圆形运动和同时的（例如样品的）平移运动组合而实现的。参见例如以下参考：

https://en.wikipedia.org/wiki/Spiral_computed_tomography

—作为常规曲线扫描轨迹—诸如刚刚提到的圆形/螺旋扫描路径—的替换，一个人例如还可以利用类似点阵的数据获取轨迹，例如，如在共同待决欧洲专利申请EP15181202.1（FNL1515）中所阐述的。

在数据获取步骤中获得的“原始”成像数据随后可以被用作用于断层照片构造[数据处理步骤]的基础。例如：

—在断层重构中使用的常见技术是所谓的反向投影（BP）。BP是由此沿着给定视线获取的样品的图像被沿着那个视线通过样品反向投影（涂抹（smear out））的程序。当针对多个适当地选择的视线完成这个时，各种反向投影图像将交叉（intersect）并在样品的位置处形成模糊图像，该模糊图像然后形成用于后续处理的基础。如果期望的话，可以通过在反向投影之前对图像数据应用适当滤波[滤波反向投影（FBP）]或在反向投影之后对图像数据应用适当滤波[反向投影滤波（BPF）]来修改此基本BP技术。

—作为BP使用的替换和/或补充，一个人可以替代地利用迭代重构技术来产生断层图像。此类迭代技术的示例包括SIRT（同时重复重构技术）、ART（代数重构技术）、DART（离散ART）、SART（同时ART）等。 此类迭代技术（一般地）具有不那么噪声敏感以及允许对重构过程施加（物理）约束的优点；然而，由于其采用多次迭代，所以其趋向于更加耗时，并且相对缓慢地收敛。