[发明专利]镀膜样品膜层形态三维可视化定量CT检测方法

权利要求书

1.镀膜样品膜层形态三维可视化定量CT检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

第一步、镀膜样品X射线CT实验滤波片选择：首先测量镀膜样品沿X射线出射方向的最大厚度h，并计算当镀膜样品基底材料在厚度为2h，X射线对其穿透率为50％时，该基底材料等效X射线线性吸收系数μ^(*)；再根据该基底材料分子式和密度，结合计算得到的μ^(*)值，预估X射线能量E'；然后计算所需滤波片厚度d；

第二步、镀膜样品X射线CT成像实验：在微焦点CT成像设备X射线管出光口加置厚度为d的滤波片；调节X射线管加速电压U，调节X射线管电流和单张投影图曝光时间；在上述实验参数设置好后，样品旋转360度，采集多张样品投影图并重构CT切片，重构CT切片单个像元尺寸为a×a，每张CT切片的像素为c×d；

第三步、确定CT切片等效X射线能量：在重构后的CT切片中选择图像伪影少的CT切片，在所选择的每张CT切片上选择相同大小的基底材料区域，计算所选择的所有基底材料区域的各像素点X射线线性吸收系数实验值的平均值得到平均实验X射线吸收系数，根据计算所得平均实验X射线吸收系数，结合基底材料分子式和密度，查数据库可得实验所用X射线管加速电压下等效单能X射线实验能量E；

第四步、建立数学模型，对CT切片进行数值分析：在建立的数学模型中，样品由N个简立方格子构成，其中N＝c×d×k，k是CT切片的层数，不同层数对应样品不同位置，每个简立方格子对应一个CT体元，其大小等于CT切片体元的尺寸，其尺寸为a×a×a，对于处于位置n处的简立方格子，其中n＝1,2,...,N，建立如下目标函数(3)：

其中c＝0，1，2，c的不同值分别对应不同的材料，c＝0对应孔隙，c＝1对应膜层材料，c＝2对应基底材料；表示第n个简立方格子中材料c的体积分数；μ^(c)表示材料c在等效单能X射线实验能量E下的X射线线性吸收系数；表示实验得到的第n个简立方格子的X射线线性吸收系数；l表示格子之间的距离，l＝0表示在单个格子内部，l＝1表示最近邻格子，j^(l)表示在距离l时，与第n个格子相邻的格子个数，j⁽⁰⁾＝0,j⁽¹⁾＝6，调整每个简立方格子n中不同材料的体积分数使得目标函数(3)式获得最小值，同时计算结果中膜层材料、基底材料、孔隙的体积分数必须满足约束条件(4)

求得CT切片上各简立方格子中各分组的体积分数；

第五步、膜层形态三维定量显示：设定膜层材料的显示颜色，颜色的显示强度与膜层材料在简立方格子中的体积分数成正比，基于膜层材料在各简立方格子中的体积分数比例，利用相应的颜色强度于所有简立方格子上显示膜层材料，即可实现膜层的形态结构三维可视化定量表征；

所述第一步的镀膜样品X射线CT实验滤波片选择中，测量镀膜样品沿X射线出射方向的最大厚度h，并计算当镀膜样品基底材料在厚度为2h，X射线对其穿透率为50％时，该基底材料等效X射线线性吸收系数μ^(*)；所述基底材料等效X射线线性吸收系数μ^(*)按照公式(1)进行计算：

其中，h为镀膜样品沿X射线出射方向的最大厚度；

所述第一步的镀膜样品X射线CT实验滤波片选择中，根据该基底材料分子式和密度，结合计算得到的μ^(*)值，预估X射线能量E'；然后计算所需滤波片厚度d；其中，所需滤波片厚度d按照公式(2)进行计算：

其中，μ^(*)和分别表示基底材料和滤波片在等效X射线能量E'时的X射线线性吸收系数；

所述第二步的镀膜样品X射线CT成像实验中，在微焦点CT成像设备X射线管出光口加置厚度为d的滤波片，所述滤波片紧贴射线管出光口，以保证到达样品的X射线均预先经过滤波片；调节X射线管加速电压U的原则为：保证X射线对样品的穿透率介于50％-70％之间；调节X射线管电流和单张投影图曝光时间的原则为：保证投影图上最大值大于或等于探测器最大响应值的30％。