[发明专利]一种X射线显微成像本底缺陷图像修正采样系统

说明书

技术领域

本发明涉及显微CT扫描成像技术领域，尤其是涉及一种X射线显微成像本底缺陷图像修正方法和采样系统。

背景技术

X射线显微镜可以在不破坏样品的情况下，对被测样品内部信息进行超高分辨的成像。X射线显微镜关键成像器件包括：X射线源、高分辨的探测器（主要包括：物镜、闪烁体、CCD等)和旋转台，其成像原理是：射线源发射出的X射线穿透待测样品后投射至探测器上，获取不同角度的透视投影图像，结合计算机三维数字成像技术，构建出待测物体的三维立体图像，清晰准确直观地展现被检测物体内部结构特征。

探测器是X射线显微镜成像的核心器件，直接影响着X射线显微镜的成像质量。探测器的同一个探测单元在不同角度下的信息在重建过程中将转变为以旋转中心为圆心的一族切线，而某个探测单元的异常都将在重建图像中引起伪影。高分辨X射线显微镜投影图像采集过程中，穿透样品的X射线至探测器并完成投影图像采集的过程中需要经过探测器的多个光学成像器件（物镜、闪烁体、CCD），致使光学器件引起的缺陷信息与样品的投影信息同时被CCD采集，导致X射线投影图像出现不同形状的伪影和形变。进一步地，直接利用包含本底缺陷的样品投影信息进行图像重构，即将本底缺陷图像看作有效信息进行重构，导致被测样品内部重构的失真，影响样品成像与重构的真实性。

目前，光学器件在加工制作过程中会难免产生一定的加工缺陷，如晶体生长以及封装过程中会出现裂缝、气泡、云层等缺陷等，但通过硬件精密加工技术仍无法消除成像本底缺陷。在ICT系统中主要采用的减轻探测器本底缺陷的方法主要为：一、基于特征识别的修复方法；二、基于样条曲线拟合的修复方法；三、基于纹理合成的修复方法。由于ICT系统中的探测器与高分辨X射线显微镜中的探测不同，ICT中的本底校正方法无法直接应用于X射线显微镜中。

通过调研，并未见过与本发明申请的本底缺陷校正相似的技术应用于高分辨X射线显微镜中。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，提出一种X射线显微成像本底缺陷图像修正方法和采样系统，在X射线显微镜中，可分别使用镜头抖动系统、样品抖动系统及探测器抖动系统将样品信息与光学器件引起的缺陷信息进行标记，同时，将其引入到重建方法中将能够有效抑制本底缺陷对重建图像的影响。

本发明实现目的的技术方案是：

一种X射线显微成像本底缺陷图像修正采样系统，包括用于发射X射线的射线源、用于承载待测样品的样品台及用于成像的探测器，样品台安装有样品抖动系统，其特征在于：所述探测器和所述射线源在纵向上位于所述样品台的两侧，所述射线源发射出的X射线穿透所述待测样品后投射至所述探测器上，完成一幅投影图像的采集，通过在一定角度范围内的系列采样，并利用相应的重建算法即可获取三维立体图像。

而且，所述探测器上安装有一镜头抖动系统，该镜头抖动系统与成像零部件相连，实现成像过程中对镜头的抖动。

而且，所述镜头抖动系统包括抖动导向机构、压电陶瓷、固定、遮光板、预紧弹簧，其中所述抖动导向机构内部设计加工为一个柔性铰链位移机构；

所述压电陶瓷安装在所述抖动导向机构内部，当所述压电陶瓷通电时膨胀，对抖动导向机构产生一个推力，使所述抖动导向机构产生弹性变形；

所述固定螺钉用于固定所述压电陶瓷，将所述压电陶瓷固定在所述抖动导向机构内；

所述遮光板安装在抖动导向机构上，防止可见光通过柔性铰链切缝进入物镜光学系统箱体内；

所述预紧弹簧安装在所述抖动导向机构内部，当所述压电陶瓷断电时，预紧弹簧可产生一个反向推力，将移动导向机构复位。

而且，所述样品台安装有样品抖动系统，该样品抖动系统提供纵向、横向及上下方向三个自由度的平动。

而且，所述探测器上安装在一探测器抖动系统，该探测器抖动系统即控制探测器的横向移动，在本底缺陷修正过程中完成光学器件的抖动。

而且，所述探测器抖动系统的底座安装在电机驱动的导轨直线平台上，或者安装在压电陶瓷驱动的柔性铰链机构平台上。

本发明的优点和积极效果是：