光耦合显微CT系统优化理论与技术研究

OCD-based micro-CT system is urgently demanded and widely used in the detection with sub-micron resolution, such as the interior detection and imaging of core samples, electronic packaging, composite material, and so on. So far, the domestic and foreign imaging algorithm of OCD-based micro-CT still depends on the conventional imaging model, which reduces the imaging efficiency with high-resolution and influences the widespread use of the equipment. This scientific research project bases on the imaging principle of the OCD-based micro-CT and studies the corresponding mathematical optimization model. By designing the fast and stable algorithm, the relationship of the key component of imaging, the resolution and the efficiency is revealed. This accounts for the improvement of the imaging system theoretically and technologically and leads to the efficiency promotion of the high-resolution imaging of the OCD-based micro-CT. The achievements of this research project will be employed to the development of our country’s Nano-CT equipment and advance the development of our imaging theory and practical application of the micro-CT system.

基于光耦合探测(OCD)的显微CT在亚微米分辨率的检测中有着广泛而重要的应用需求，如数字岩芯、电子封装、复合材料的内部检测和成像等。目前国内外OCD的显微CT成像算法仍基于传统的成像模型，使得高分辨成像效率较低，限制了设备的推广应用。本项目拟从OCD显微CT的成像机理出发，研究新的成像数学最优化模型，设计快速稳定的求解算法，揭示成像关键元件与分辨率和成像效率的关系，从理论和技术上为成像系统优化提供依据，从而提高OCD显微CT高分辨成像的效率。本项目研究成果将用于我国微纳米X射线显微CT设备研制，促进我国显微CT成像理论和应用发展。

基于光耦合的显微CT是对微小结构和成分三维成像的重要技术，在石油、地质、材料、微电子、生物等诸多领域以及国防工业中有重要应用需求。本项目主要研究了基于光耦合显微CT的成像理论与优化设计关键技术，在OCD显微CT成像原理、多领域正则化成像、能谱成像、内问题成像以及光学参数设计和闪烁体加工等关键理论和技术问题方面取得了一批重要成果。项目围绕光耦合显微CT的成像能力，包括空间分辨率、物质分辨率以及成像效率等方面展开，其中成像空间分辨率能高于500nm，实现了高信噪比的能谱成像，即更好的物质分辨能力以及改进了成像光路设计，成像效率提升近30%。此外，项目还进一步地研发了多种具备新功能的光耦合显微CT成像装置，包括超分辨成像、高效率的级联成像以及空间&能谱分辨的成像。这些成果目前正在与项目组合作的显微CT生产厂家进行联合测试，有望应用到商业化微纳米CT设备中，为促进我国显微CT设备的性能指标提供有利的帮助。