一种柱形束大视场x射线ct成像系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及显微CT扫描成像技术领域，尤其是涉及一种柱形束大视场X射线CT成像系统。
【背景技术】
[0002]目前，通常的X射线CT成像的主流方式为圆轨迹锥形束，这样扫描的视野相对较大，能够较快地进行扫描成像。然而，利用这种锥束扫描成像，受扫描轨迹、重建算法的限制，所获取的数据往往不完备，重建的算法也是近似重建，加之物理降质因素如散射等影响，重建图像质量和效率往往会存在不同程度的下降；尤其在扩大成像视野方面，多组锥形束的扫描、拼接更为复杂，所对应的重建公式也需要进行特殊的设计。如何能够简单、有效的获取大视场X射线CT成像，备受关注。
[0003]通过公开专利文献检索，发现两篇相关专利文献:
[0004]1、一种X射线产生装置、静态CT成像系统及X射线产生方法(CN103426704A)，包括基极、栅极、聚焦极和X射线阳极靶，还包括至少一入射光源，照射所述基极中的基底部分，其中所述基底上设置有具有光敏电阻效应的涂层；第一光源调节装置，用于控制所述入射光源照射在在所述基底上的位置或移动。本发明提供的X射线产生装置通过控制光信号对电子源发射面积大小、空间位置、以及移动进行自由调控，并由此实现对于相应聚焦点大小、球管电流大小、以及X射线束产生位置的控制；包括该X射线产生装置的静态CT成像系统，可以通过相应的光信号扫描控制代替现有静态CT装置中基于传统电路单独控制和驱动多个X射线源的方法。
[0005]2、一种同步辐射X射线相位衬度CT成像系统及实验方法(CN1965760)。装置由单色器晶体、样品转台、分析晶体、电离室和成像探测器组成，样品转台由三个转动和两个平动来组成。同步辐射X射线相位衬度CT成像方法流程，其具体步骤如下:步骤SI，不同成像模式下相位衬度成像条件的确定；步骤S2，相位衬度CT成像实验数据的获取；步骤S3，相位衬度成像实验数据的重建。
[0006]通过技术特征的对比，上述公开专利文献与本发明申请差异较大，不会影响本发明申请的新颖性及创造性。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种柱形束大视场X射线CT成像系统以及相应的成像方法，该装置能够简单、精确的实现大视野的扫描、拼接、重建。
[0008]本发明的目的是通过如下技术方案实现的:
[0009]一种柱形束大视场X射线CT成像系统，由射线源系统、毛细管调制系统，样品台系统及探测器系统依次光学同轴组成，射线源系统和样品台系统的成像目标样品之间设置用于形成调制射线源使其形成柱形束X射线的毛细管装置，射线源系统的X射线源与毛细管调制系统的毛细管相连接，以获取柱形平行光束，探测器系统采用多通道信号处理器进行数据采集。
[0010]而且，所述射线源系统由X方向位移台、Y方向位移台、射线源垫板及射线源构成，X方向位移台上垂直水平位移Y方向位移台，Y方向位移台上固装射线源垫板，在射线源垫板上固装射线源，射线源提供初始X射线。
[0011]而且，所述毛细管调制系统由毛细管五轴运动平台、毛细管固定座、毛细管组件构成，该毛细管调节平台为五轴运动平台，在五轴运动平台上平面安装毛细管固定座，在该毛细管固定座上水平卡装毛细管组件，该毛细管组件由金属帽、毛细管、高密度海绵管及金属保护壳同轴构成，毛细管同轴安装在高密度海绵管内，高密度海绵管同轴穿装入金属保护管内并通过金属帽进行同轴封装锁死。
[0012]而且，所述样品台系统是由一个固定底座上的旋转台和在旋转台上固装的X、Y、Z三个方向的平移台构成。
[0013]而且，所述探测系统是由X，Y两个方向的线性平台、探测器支撑板及光耦探测器组成，探测器为高分辨的光耦探测器，光耦探测器实现2X，4X，10X，20X，40X倍的光学放大。
[0014]一种柱形束大视场X射线CT成像系统进行成像的方法，步骤是:
[0015]⑴大视野扫描之前，将射线源和样品调整到固定的位置，尽量使射线源和探测器之间的距离尽量小；
[0016]⑵开启射线源，样品台沿着Y向平移，每平移一次，获取一组数据，根据样品尺寸可以进行N次平移，获取N组数据；
[0017]⑶将样品沿着Z方向移动I次，同样，进行N次平移获取N组数据；
[0018]⑷根据样品高度，进行M次Z向移动，总计获取M*N组数据；
[0019](5)旋转一个固定角度，重复上述过程，直至完成180度范围的扫描。
[0020]而且，对于步骤(5)的每一个固定的角度，对于M*N组数据，无需重排，直接拼接。[0021 ] 本发明的优点和积极效果是:
[0022]1、本发明可以实现不同尺度样品的高分辨率CT成像，目前成像视野与分辨率一般为1000:1，即Imm的样品能够实现I微米的分辨；而本发明中能够对几个毫米甚至I厘米的样品实现I微米分辨率的成像，仅通过样品台平移、升降对大样品进行扫描，这种扫描方式通过机械控制，很容易实现，获取的数据可以直接利用平行束重建算法，无需拼接，重排、插值。
[0023]2、本发明所述的扫描方式无需通过几何放大来实现高的分辨率，因此射线源和探测器的距离可以很近，这样射线源的强度损失会大幅度减少，即亮度较高；此外，由于毛细管调制后获取的是柱形X射线，因此没有焦点尺寸引起的图像模糊，同时也能够避免焦斑漂移引起的图像伪影。
[0024]3、本发明所涉及的成像系统，其射线源系统和探测器系统固定不动，转台可以转动，射线源发出的是柱形束X射线，样品台只需要旋转180度即可完成一次常规扫描，这样可以获取的数据是完备的，利用平行束重建属于精确重建，与常规360度扫描相比，可以节省一半的扫描时间。
【附图说明】
[0025]图1为本发明的系统连接结构示意图；
[0026]图2为本发明毛细管调制系统中毛细管组件安装在毛细管固定座上的爆炸图。
【具体实施方式】
[0027]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0028]一种柱形束大视场X射线CT成像系统，由射线源系统、毛细管调制系统，样品台系统及探测器系统依次光学同轴组成，射线源系统和样品台系统的成像目标样品之间设置用于形成调制射线源使其形成柱形束X射线的毛细管装置，射线源系统的X射线源与毛细管调制系统的毛细管相连接，以获取柱形平行光束，探测器系统采用多通道信号处理器进行数据采集。
[0029]各构成系统的结构如下:
[0030]射线源系统由X方向位移台18、Y方向位移台17、射线源垫板2及射线源I构成，X方向位移台上垂直水平位移Y方向位移台，Y方向位移台上固装射线源垫板，在射线源垫板上固装射线源，由此实现射线源在X方向、Y方向的垂直二维位移，射线源提供初始X射线。
[0031]毛细管调制系统由毛细管五轴运动平台、毛细管固定座、毛细管组件构成，该毛细管调节平台为五轴运动平台，分别为X轴平台16、γ轴平台14、Ζ轴平台15、tip轴平台13、tilt轴平台3，可实现X、Y、Z、tip、tilt五个自由度的运动；在五轴运动平台上平面固装毛细管固定座4，在该毛细管固定座上水平卡装毛细管组件，该毛细管组件由金属帽22、毛细管21、高密度海绵管20及金属保护壳19同轴构成，毛细管同轴安装在高密度海绵管内，高密度海绵管同轴穿装入金属保护管内并通过金属帽进行同轴封装锁死；毛细管调制射线源系统发出的X射线，使其转化为柱形束，毛细管运动平台用于调整毛细管的位姿，保证毛细管与射线源的出射窗口对准，并且保证射线源靶点与毛细管入口距离为毛细管的焦距，还可以通过更换不同的毛细管实现不同能量的改变。
[0032