基于EST的X射线全场纳米CT方法研究

基本信息
批准号:U1532118
项目类别:联合基金项目
资助金额:60.00
负责人:邓彪
学科分类:
依托单位:中国科学院上海应用物理研究所
批准年份:2015
结题年份:2018
起止时间:2016-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:任玉琦,王玉丹,许良,杨一鸣,孙鹏飞
关键词:
X射线全场纳米CT同步辐射等斜率层析
结项摘要

X-ray full-field nano-CT is one of the most powerful tools for in-situ, non-destructive observation of the inner structure of objects with high resolution. A X-ray nano-CT system has been constructed at the Beijing Synchrotron Radiation Facility(BSRF). As a parasitic facility, the beam time of BSRF is not able to meet the users' demand. Based on the user operation experiences of years at SSRF X-ray imaging beamline, we get to know that lots of user experiments will rely on X-ray full-field nano-CT with 100nm scale resolution. In this project, combining equally sloped tomography, a typical nano-CT system with 100nm resolution is to be developed independently at SSRF. The successful development of such a user oriented full-field X-ray nanoscope would provide a powerful imaging tool for numerous research fields.

X射线全场纳米CT是原位、无损、高分辨获取物质内部三维结构信息的最有效手段之一,北京光源已经建立X射线全场纳米CT系统,由于是兼用模式,机时无法满足大量用户的需求。国家大科学装置上海光源X射线成像线站多年的用户开放经验表明,大量的科学研究对百纳米级分辨的X射线纳米成像系统需求迫切。本项目拟基于上海光源成像线站自行设计、整体集成X射线全场纳米成像系统,结合等斜率层析(equally sloped tomography,EST)技术,探索基于EST算法实现X射线全场纳米CT的实验技术,针对提高纳米CT实验效率、改善重建图像质量和有限角度投影数据的精确重建开展研究,在上海光源建立空间分辨为100纳米的X射线全场纳米CT方法,拓展相关线站的综合研究能力,为材料、能源等众多学科领域提供先进的纳米结构表征手段,发挥大科学装置在自主创新中的作用。

项目摘要

X射线全场纳米CT是原位、无损、高分辨获取物质内部三维结构信息的最有效手段之一,大量的科学研究对百纳米级分辨的X射线纳米成像系统需求迫切,本项目针对提高纳米CT实验效率、改善重建图像质量和有限角度投影数据的精确重建开展研究。在项目的资助下,在上海光源成像线站自行设计、整体集成了X射线全场纳米成像系统。1)为满足X射线全场纳米成像系统建设的需要,实现关键光学元件的国产化,设计并成功研制了单毛细管椭球镜,基于研制的椭球镜,在上海光源X射线成像线站搭建X射线纳米成像系统并实现成像,表明该椭球镜可满足X射线纳米成像的需求。2)基于自行设计、整体集成的的全场X射线纳米成像装置,以特征尺寸为100nm的分辨率靶作为样品开展了验证试验研究,采用等斜率的方法采集投影,采用EST算法重建图像,得到了测试样品的三维结构。系统旋转中心与重建中心偏离会使重建图像边缘模糊,系统的空间分辨率及测量精度下降的问题,研究了高精度图像配准方法,实现了亚像素级的定位精度,提高了图形重构质量。项目的研究拓展了上海光源成像线站的综合研究能力,为建设专用全场纳米成线站打下来良好的基础。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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