[发明专利]一种同步辐射的衍射增强成像方法

说明书

本发明公开了一种同步辐射的衍射增强成像方法。本方法为：选取两块斜切晶体，一块作为单色器、一块作为分析器；将X射线掠入射到单色器表面上产生的衍射光束入射到待测样品；然后将该单色器绕晶格面法线方向旋转，根据测量光斑尺寸推测斜切因子b值，当其与理论值相当时固定该单色器的旋转角度φ；将X射线透过样品后的光线入射到分析器表面上；然后将分析器绕其晶格面法线旋转角度φ；以衍射面的法线为轴旋转分析器，利用光强探测器检测出射光强度随着角度的变化曲线，记录下该分析器在该变化曲线的峰位、半峰位和峰底对应的角度位置；将该分析器分别调整到步骤4)记录的角度位置上，利用成像探测器分别接收该分析器出射的信号。

技术领域

本发明涉及一种成像方法，尤其涉及一种同步辐射的衍射增强成像方法。

背景技术

X射线成像技术被广泛应用在从医学到材料科学等多个科研领域，其成像主要有吸收衬度和相位衬度两种方法。吸收衬度成像对含重元素的材料有很好的成像效果，但在面对主要由轻元素组成的样品时，吸收成像不能提供很好的衬度，需要采用相位衬度成像的技术。

相位衬度成像是通过将X线穿过物体时相位的变化转换为光强变化的技术，主要有干涉法、类同轴成像法、衍射增强成像法、光栅相位法等。其中衍射增强成像法(Diffraction Enhanced Imaging，DEI)的原理是利用晶体衍射对入射角度的选择性，将物体中折射率变化带来的光束的角度变化筛选出来记录其光强的空间分布。由于DEI方法具有高空间分辨率、高衬度分辨率、低辐射损伤等优点，自从这项技术被再发现以来，已经有大批相关的研究和应用。同步辐射X光束有亮度高、准直性好、能谱覆盖区域宽、波长连续可调等优点，在X射线成像实验中有信噪比高、实验周期短、数据采集快等优势。因此,利用同步辐射的衍射增强成像应用范围很广、用户众多。

DEI技术的常规实验排置如图1所示。两块衍射指数相同的完美单晶按照(+，—)方式排列，样品位于两块晶体之间。第一晶作为单色/准直器产生平行度良好的单色光，第二晶为分析器，用于对穿透样品的出射光做角度分析，探测器位于第二晶之后。完美晶体的动力学衍射具有非常窄的接收角，只有当入射光进入分析器接收角的窗口时，入射光才会从分析器里被反射出来。其成像原理为，同步辐射白光经过第一晶后变成角度分布很窄(发散度ω₀：晶体动力学衍射的本征宽度，其大小一般在微弧度的量级)的单色准直光束，照射在样品上。样品中密度不同或者结构不同的交界区域会对X射线有不同折射效果，使x线的行进方向发生微小的角度变化。可通过旋转第二晶接收角的方向，选择某个方向出射的X射线。因此，DEI是一种对样品微小折射率很敏感的成像方法，并且准直器出来的单色准直光束角度分布越窄、分析器的接收角宽度越小，其灵敏度就越高，角度分辨率越小。

但是目前用于DEI成像的基本都是对称晶体衍射，在确定的x线能量时一对晶体只能提供一种或者两种(高次谐波)角度分辨率。在需要调制改变角度分辨率时，必须更换另外衍射指数的晶体。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种同步辐射的衍射增强成像方法。

本发明通过引入一个新的变量，利用斜切晶体的特性，通过一块晶体就可以简单高效地连续改变光束的角发散度，进而测试不同角度分辨率条件下的成像效果。

本发明的技术方案为：

一种同步辐射的衍射增强成像方法，其步骤包括：

1)选取两块斜切晶体，其中一块作为单色器、一块作为分析器；将待测样品放置在该单色器与该分析器之间；

2)将X射线掠入射到该单色器表面上产生的一束衍射单色准直化光束入射到待测样品；然后将该单色器绕晶格面法线方向旋转，利用光斑探测器测量当前旋转角度时入射到待测样品的衍射单色准直化光束的光斑尺寸，根据光斑尺寸推算当前旋转角度该单色器的斜切因子b值，当其与对应角度时该单色器的斜切因子理论值相当时固定该单色器的旋转角度φ；