[发明专利]基于曲率传感技术的X射线单次曝光成像装置及方法

说明书

一种基于曲率传感技术的X射线单次曝光成像装置及方法，包括X射线源、扩束器、第一三维平移台、被测物体、聚焦透镜Ⅰ、三焦点聚焦透镜、聚焦透镜Ⅱ、第二三维平移台、探测器和计算机，本发明可用于X射线波段的成像；成像装置简洁易操作，对X射线源相干性要求低，只需记录单幅强度图，可以避免多次操作提高成像装置的鲁棒性；成像方法可实时快速地实现被测物体复振幅图像的准确再现，特别适用于生物样品和动态物体的成像和检测。

技术领域

本发明涉及波前曲率传感，特别是一种基于曲率传感技术的X射线单次曝光成像装置及成像方法。

背景技术

曲率传感技术是相位恢复和波前测量方法中的一个重要技术，该技术在自适应光学和波前测量等方面有着广泛的应用前景。在自适应光学系统中，波前曲率传感技术的相位分布可视化配合一组可变形反射镜补偿相差可以达到光学系统自适应调整的效果；在波前测量中，波前曲率传感技术可以用于测量人眼第一光学表面动态和静态相貌。曲率传感技术在各个领域的应用日益增加，对曲率传感技术的研究也日趋重要。

1988年提出的曲率传感思想是根据菲尼耳衍射理论，用两个离焦面代替传输途径上的两个物平面，在小几何尺寸内实现了远距离物平面上的波前测量。一般情况下，曲率传感的波前测量技术需要在实验过程中对光强进行多次测量，以采集被测物体在成像平面上离焦面和聚焦面的强度信息，从而重建被测物体的波前信息。多次曝光操作带来了系统振动、空气湍流等误差，重构误差往往随着曝光次数的增加而增加，且限制了实时波前测量的应用。为了突破这一限制，本发明专利提出了一种基于曲率传感技术的单次曝光成像装置及方法。该装置可以避免多次操作带来的误差，可以抑制空气湍流和系统振动，大大提高成像装置的鲁棒性。

X射线是波长介于0.01到范围内的电磁波，在医学诊断、结构分析、无损检测等方面有着巨大的应用价值。在X射线波段，由于X射线对材料的强吸收致使该波段缺乏有效的折射光学元件用于聚焦成像，而菲涅尔波带片作为一种衍射光学元件，可以实现X射线波段的聚集成像。在波带片的基础上，2001年光子筛概念由德国科学家首次提出，光子筛相对波带片可以实现更高的分辨率，可用于从软X射线到太赫兹波段。在光子筛概念提出的基础上，我们提出了三维阵列聚焦特性的光子筛结构，该元件能够产生三维阵列焦点：m×n×p，其中,p代表焦平面个数，m×n代表某个焦平面上阵列焦点的数目。本装置所使用的所有元件均为振幅型元件，且具体实施例中使用了具有三维阵列聚焦特性元件——三焦点光子筛聚焦透镜和三焦点波带片聚焦透镜，因此该装置可作为一种基于曲率传感技术的X射线单次曝光成像装置。

发明内容

本发明提供一种基于曲率传感技术的X射线单次曝光成像装置及方法，以实现快速、实时、在线地重构被测物体的波前信息，该方法通过简单地记录一副强度图像再利用曲率传感技术快速重构被测物体复振幅分布。该方法能够避免多次测量操作带来的误差，能够有效抑制系统振动和空气湍流，大大提高成像装置的鲁棒性；并且该装置所使用的元件均为振幅型元件，因此该装置可作为一种基于曲率传感技术的X射线单次曝光成像装置。

本发明的技术解决方案

一种基于曲率传感技术的X射线单次曝光成像装置，其特点在于,包括X射线源、扩束器、供被测物体放置的第一三维平移台、聚焦透镜Ⅰ、三焦点聚焦透镜、聚焦透镜Ⅱ、探测器、供该探测器放置的第二三维平移台和计算机；

所述的X射线源发出的光脉冲经过所述的扩束器进行扩束，扩束后的光束作为入射光束；

所述的入射光束入射到所述的被测物体，经该被测物体透射后，依次经过所述的聚焦透镜Ⅰ、三焦点聚焦透镜和聚焦透镜Ⅱ到达所述的探测器；