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高分辨率3D X射线成像实现精准物体检索

以非破坏方式获取物体内部三维结构信息极具挑战。最常用方法是常规计算机断层扫描(CT),物体绕单轴旋转,或X射线源和探测器绕物体旋转。再用计算算法确定物体结构。这限制应用于物体及内部结构在扫描所需时间段内不变的情况。此外,分辨率由X射线源和探测器特性决定。

一种新型3D X射线成像仪结合两种不同硬件。第一是景深远小于被测物体的X射线光学器件。反射型Wolter X射线光学是此类设计之一。这些中空光学器件集光效率相对高,可设计大视场。景深——即沿成像方向特征可分辨的距离——对这些光学器件相对较小,通常远小于视场。这些光学器件广泛用于X射线天文学,部分用于X射线显微镜。

短景深常被视为设计缺点;但结合三维X射线探测器,可利用短景深获取物体3D结构额外信息。简单版3D探测器用胶片。X射线部分透过、部分被胶片吸收。这允许沿单一视线同时记录多幅图像。

该技术通过单次曝光、无移动部件提供多视角,克服获取三维结构信息的限制。依赖3D探测器(可简单如胶片堆叠)和聚焦X射线光学。X射线光学像普通光学透镜一样从局部体积收集X射线,堆叠胶片或其他3D探测器设计允许从单一视线收集多焦平面信息。从单一视线同时获取图像减少因系统运动产生的运动模糊和重建伪影。

传感器

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