[发明专利]一种三维太赫兹层析成像系统及扫描和图像重建方法

摘要

本发明公开了一种三维太赫兹层析成像系统及扫描和图像重建方法，三维太赫兹层析成像系统包括太赫兹发射源、斩波器、旋转平移样品台、光束传输单元、太赫兹探测器以及锁相放大器；成像方法包含获取投影数据的扫描方法和图像重建方法，在使用该成像系统对样品进行扫描的过程中，只需记录每个探测点的单频透射光强，不仅成像时间相对减少，而且功率较大，可以对较厚物体的进行成像；根据投影数据进行图像重建的过程中，首先由每个角度下的投影数据得到该角度下的样品的吸收率分布，将其与太赫兹光束光强分布去卷积，获得实际样品吸收率分布；本发明提供的成像方法及系统可有效解决现有的成像技术中对太赫兹光束进行光线近似引起的图像模糊的问题。

主权项

1.一种基于三维太赫兹层析成像系统的扫描方法，所述三维太赫兹层析成像系统包括：太赫兹发射源、斩波器、样品台、光束传输单元、太赫兹探测器以及锁相放大器；所述太赫兹发射源与太赫兹探测器分别固定于两个步进电机上，且太赫兹发射源和太赫兹探测器始终处于同一直线上；所述太赫兹发射源用于提供连续的太赫兹光束；斩波器用于对所述连续太赫兹光束进行调制，获得时域矩形波信号；所述样品台用于放置样品，并实现样品的平移和旋转；所述光束传输单元用于对时域矩形波信号进行准直和聚焦处理，聚焦的光束入射至位于样品台上的样品，从样品透射出来的光经过光束传输单元的再次准直、聚焦处理，形成聚焦的透射光束；太赫兹探测器用于探测所述透射光束的光强，并将光强转换为电流信号；锁相放大器用于将所述电流信号转换为电压信号并放大；外部计算机根据放大的电压信号获得样品的投影信息；其特征在于，包括如下步骤：/n(1)将太赫兹发射源发射的连续太赫兹光束调制成时域矩形波；/n(2)对时域矩形波进行聚焦处理，形成第一聚焦光束，采用第一聚焦光束对样品进行扫描；/n(3)对样品的出射光进行聚焦处理，形成第二聚焦光束；/n(4)探测第二聚焦光束的光强，并将光强转换为电流信号；/n(5)将电流信号转换成电压信号并放大；/n(6)根据放大的电压信号得到样品的二维投影矩阵g(θ,nx)；其中，θ是指样品的旋转角度；nx是指样品在水平方向上平移的点数；/n(7)控制样品在水平方向平移并绕竖直方向旋转，并控制太赫兹发射源与太赫兹探测器在竖直方向上同步平移，重复步骤(1)～(6)，获得样品在不同高度的二维投影矩阵，将所有二维投影矩阵沿竖直方向叠加，获得样品的三维投影矩阵g(ny,θ,nx)；ny指样品在竖直方向上平移的点数。/n