[发明专利]一种多级联分布式显微CT成像系统

说明书

本发明公开了一种多级联分布式显微CT成像系统，该系统包括X射线光源、显微CT成像模块，显微CT成像模块均包括显微物镜、镜筒透镜、成像相机和闪烁体，X射线光源布置在样品的一侧，显微CT成像模块的闪烁体按照先后顺序依次布置在X射线光源出射的X射线穿过样品之后的直线传播光路上；显微物镜、镜筒透镜、成像相机依次位于闪烁体出射的可见光光路上，成像相机采集样品每一个位置的图像。本发明能够实现多次X射线‑可见光转换，使得X射线出射能量可以被充分转换，分别成像在各级显微CT成像模块的成像相机的图像探测面上，并使用多张图像跨尺度合成技术，最终获得高空间分辨率、高时间分辨率、高信噪比的图像，显著提升成像效率。

技术领域

本发明涉及显微成像技术领域，特别是涉及一种多级联分布式显微CT成像系统。

背景技术

基于光耦和可见光探测器的显微CT系统是目前国际领先的高分辨率X射线成像技术。其基本原理是利用闪烁体54将X射线转换成可见光，然后利用显微物镜51组将可见光分布放大成像在相机芯片上。该方法通过显微物镜51的光学放大可实现高分辨率的X射线成像，然而传统的基于光耦和可见光探测器的显微CT系统通常只能完成一次X射线-可见光转换。受限于显微物镜51的景深很小(几个微米)，闪烁体54通常很薄，这导致X射线通过闪烁体54的可见光转换效率很低，大部分X射线直接穿透了闪烁体54而被浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多级联分布式显微CT成像系统来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷中的至少一个。

为实现上述目的，本发明提供一种多级联分布式显微CT成像系统，多级联分布式显微CT成像系统包括X射线光源、至少两级显微CT成像模块、控制器和运动驱动装置，每一级的所述显微CT成像模块均包括显微物镜、镜筒透镜、成像相机和闪烁体，所述X射线光源布置在样品的一侧，每一级的所述显微CT成像模块的闪烁体按照先后顺序依次布置在所述X射线光源出射的X射线穿过所述样品之后的直线传播光路上；每一级的所述显微CT成像模块的显微物镜、镜筒透镜、成像相机依次位于所述闪烁体出射的可见光光路上，所述成像相机将采集到的所述样品每一个位置的图像均输送给所述控制器；所述控制器通过运动驱动装置驱动所述样品旋转和平移，以采集射线以不同角度穿过所述样品的成像结果，所述控制器根据输入的成像结果完成CT重建。

进一步地，每一级的所述显微CT成像模块均还包括反射镜，所述反射镜布置在所述闪烁体与所述显微物镜之间的可见光光路上。

进一步地，到达所述反射镜的入射光和反射光的夹角为90度。

进一步地，每一级的所述显微CT成像模块的所述反射镜的厚度相同。

进一步地，第2至n级所述显微CT成像模块的所述闪烁体的前表面贴附有滤波片。

进一步地，所述X射线光源为微焦点锥束射线，所述显微物镜的放大倍率匹配所述成像相机的图像探测面上的图像放大率，使得各级所述显微CT成像模块的成像相机的图像探测面上获取到的图像放大率相同。

进一步地，所述显微物镜为长工作距离显微物镜，放大倍率的范围是2倍～50倍。

进一步地，所述X射线光源为微焦点锥束射线，所述控制器包括：缩放量标定模块，其用于对标准尺寸样品成像，并利用如下公式计算相邻级显微CT成像模块的闪烁体之间的距离，完成缩放量标定：

式中，S₁为X射线光源到标准尺寸样品的垂直距离，为X射线光源到第i级显微CT成像模块的闪烁体的垂直距离，t为标定过程中控制标准尺寸样品向X射线光源平移的距离，q_i为第i级显微CT成像模块的显微物镜的放大倍率，p₂为成像相机的像素尺寸，为测量得到的每张标准尺寸样品的图像对应物方的像素尺寸，m_i,j为像方与物方之间的放大比；