[发明专利]基于光场高阶关联的非局域调制X射线衍射成像装置和方法

权利要求书

1.一种基于光场高阶关联的非局域调制X射线衍射成像装置，特征在于其构成包括X射线源(1)、分束片(2)、待测物体(3)、非局域调制器(4)、X射线面探测器(5)、X射线点探测器(6)和计算机(7)，非局域调制器包括mask调制器(401)和透镜调制器(402)，所述的X射线源(1)发出的光经过分束片(2)分为透射光和反射光，沿透射光方向依次是非局域调制器(4)和X射线面探测器(5)，沿反射光方向是待测物体(3)和X射线点探测器(6)，所述的X射线源(1)到所述的X射线面探测器(5)的距离与所述的X射线源(1)到所述的X射线点探测器(6)的距离相等，所述的计算机(7)的输入端与所述的X射线面探测器(5)和点探测器(6)的输出端相连，所述的计算机(7)具有对采集到的光强序列进行关联运算的程序。

2.根据权利要求1所述的基于光场高阶关联的非局域调制X射线衍射成像装置，其特征在于所述的X射线源(1)是真实热X射线源，或赝热X射线源。

3.根据权利要求1所述的基于光场高阶关联的非局域调制X射线衍射成像装置，其特征在于所述的非局域调制器(4)的尺寸大于待测物体(3)，主要有两种调制类型：

<1>mask调制：mask调制器与待测物体(3)距所述的X射线源(1)距离相同，在一次实验中可以存在多个随机mask调制器，其大小一致，结构分布不同，一种结构分布为一种非局域调制；

<2>透镜调制：具有固定的焦距。

4.利用权利要求1所诉的基于光场高阶关联的非局域调制X射线衍射成像技术，其特征在于该成像方法包括以下步骤：

<1>调节X射线源(1)与分束片(2)、X射线面探测器(5)、X射线点探测器(6)同轴，且两个探测器距离X射线源(1)的距离相等，距离为d，将待测物体(3)放入光路中，其距X射线点探测器(6)的距离为d₂，调节待测物体(3)与光路同轴；

<2>在X射线源(1)的一个相干时间内，所述的X射线面探测器(5)和X射线点探测器(6)曝光一次，获得无调制参考图像和探测光强，分别为和

<3>在X射线源(1)的相干时间之内，将所述的透镜调制器(402)放入光路中，其焦距为f，与透镜调制器(402)距离X射线面探测器(5)的距离d₂′满足以下关系：

X射线面探测器(5)曝光一次，获得透镜调制参考图像

<4>在X射线源(1)的相干时间之内，将透镜调制器(402)移出光路，将mask调制器(401)移入光路，X射线面探测器(5)曝光一次，获得mask调制参考图像

<5>采用移进移出的方式更换不同的mask调制器(401)，在X射线面探测器(5)上获得mask调制参考图像，其中的N为全部的mask调制器(401)的数量，N为3以上的正整数；

<6>多次重复步骤<2>、<3>、<4>、<5>，获得关联成像序列和其中n＝1,…,N，k＝1,…,K，K为总的测量次数；

<7>对关联成像序列进行关联运算，其具体做法是：

①将某一组关联成像序列无调制参考图像上的不同位置x_r处的光强值和探测光强进行关联运算，得到关联成像序列中某一时刻无调制的强度关联分布再将不同时刻的强度关联分布进行统计平均，得到

②计算探测光强序列k＝1,…,K的平均值计算无调制参考图像序列k＝1,…,K的平均值最后计算得到无调制下的待测物体的信息，即待测物体的傅里叶信息；

③将某一组关联成像序列透镜调制参考图像上的不同位置x_r处的光强值和探测光强进行关联运算，得到关联成像序列中某一时刻无调制的强度关联分布再将不同时刻的强度关联分布进行统计平均，得到

④计算透镜参考图像序列k＝1,…,K的平均值最后计算得到透镜调制下的待测物体的信息，即待测物体的低分辨实空间信息。

⑤将某一组关联成像序列某种结构的mask调制参考图像上的不同位置x_r处的光强值和探测光强进行关联运算，得到关联成像序列中某一时刻无调制的强度关联分布再将不同时刻的强度关联分布进行统计平均，得到

⑥计算某种结构的mask调制参考图像序列k＝1,…,K的平均值最后计算得到某种结构的mask 调制下的待测物体的信息，即调制后待测物体的傅里叶信息。

<8>利用<7>中得到的待测物体的傅里叶信息、待测物体的低分辨实空间信息以及N种不同mask调制后待测物体的傅里叶信息进行相位恢复，得到待测物体的高分辨实空间分布。