[发明专利]用于ICF靶三维重建的三轴CT成像装置及方法

权利要求书

1.一种用于ICF靶三维重建的三轴CT成像装置，其特征在于：包括用于放置ICF靶目标的ICF靶放置腔体、用于带动ICF靶放置腔体绕Z轴转动的Z轴转台、沿水平方向分布在ICF靶放置腔体两侧的XY轴X光源和XY轴探测器以及沿竖直方向分布在ICF靶放置腔体两侧的Z轴X光源和Z轴探测器，所述ICF靶放置腔体上开设有两个沿X轴方向对称分布在ICF靶目标两侧的X轴过孔、两个沿Y轴方向对称分布在ICF靶目标两侧的Y轴过孔和两个沿Z轴方向对称分布在ICF靶目标两侧的Z轴过孔，所述Z轴转台上沿其转动轴线方向开设有转台通孔，该转台通孔与两个Z轴过孔在空间上呈直线排布，所述XY轴X光源能够发出沿水平方向射向X轴过孔或Y轴过孔的X光，所述Z轴X光源能够发出沿竖直方向射向Z轴过孔的X光。

2.根据权利要求1所述的用于ICF靶三维重建的三轴CT成像装置，其特征在于：所述ICF靶放置腔体为中空正方体结构，所述ICF靶目标固定在ICF靶放置腔体的中心位置，两个X轴过孔、两个Y轴过孔和两个Z轴过孔分别开设在ICF靶放置腔体六侧表面的中心位置。

3.根据权利要求1所述的用于ICF靶三维重建的三轴CT成像装置，其特征在于：所述XY轴X光源和Z轴X光源均能同时发出至少两束对准ICF靶目标、且具有不同特征能量的X射线。

4.根据权利要求1所述的用于ICF靶三维重建的三轴CT成像装置，其特征在于：所述Z轴转台置于XY轴平移台上，所述XY轴平移台开设有正对转台通孔的平移台通孔。

5.一种用于ICF靶三维重建的方法，其特征在于，包括权利要求1-4中任一项所述的用于ICF靶三维重建的三轴CT成像装置，所述用于ICF靶三维重建的方法包括以下步骤：

S1、XY轴X光源发射X光，X光从X轴过孔或Y轴过孔进入ICF靶放置腔体后透射ICF靶目标，XY轴探测器记录从另一X轴过孔或Y轴过孔出射的X光；

S2、Z轴转台带动ICF靶放置腔体旋转90°，XY轴X光源发射X光，X光从Y轴过孔或X轴过孔进入ICF靶放置腔体后透射ICF靶目标，XY轴探测器记录从另一Y轴过孔或X轴过孔出射的X光；

S3、Z轴X光源发射X光，X光从Z轴过孔后透射ICF靶目标，Z轴探测器记录从另一Z轴过孔出射的X光；

S4、通过反演完成靶的三维重建。

6.根据权利要求5所述的用于ICF靶三维重建的方法，其特征在于，所述步骤S4按照以下步骤进行：

S41、确定X轴、Y轴和Z轴方向的三幅二维透射图像与光源强度之间的关系：

式(1)中，I₀为XY轴X光源和Z轴X光源发射的X光的强度，E₀代表XY轴X光源和Z轴X光源发射的特征线的中心能量，μ(x,y,z,E₀)代表的是ICF靶目标的对应于X光能量为E₀的吸收系数，x,y,z代表ICF靶目标所在区域的坐标，X,Y,Z代表XY轴探测器与Z轴探测器所在平面的坐标，和分别代表ICF靶目标在X轴、Y轴和Z轴方向的透射强度分布，dl代表X射线穿过ICF靶目标的长度单元；

S42、基于式(1)得出ICF靶目标的三维吸收系数分布的积分：

S43、基于CT成像技术重建算法中的最大似然算法，对式(2)求解，重建ICF靶目标的三维结构：

式(3)中，x是ICF靶目标待测变量的集合，y_i是测量获得的第i个方向的透射强度，λ_i是利用式(1)计算获得的其中一个方向的透射强度，a_ij是投影射线束与源区的某个位置的相关长度，μ_j是靶目标某个空间位置的吸收系数，P(x|y)代表条件概率，D代表X光源透射成像的方向的数目，M是靶目标区空间离散的总数，i和j分别代表靶区域的离散编号和探测面离散编号，argmax(ln(g(x)))是使得似然函数ln(g(x))区得最小值时的x的值，即求最大似然取极小值的自变量。