中科院物理所實(shí)現(xiàn)超低輻射X射線鬼成像
X射線成像作為一種有效的診斷方法被廣泛應(yīng)用于人類社會(huì)生活和科學(xué)研究的方方面面。從普通便攜式X射線管到實(shí)驗(yàn)室臺(tái)面激光等離子體X射線源,再到大型同步輻射以及自由電子激光,現(xiàn)如今人們已經(jīng)可以將X射線的脈寬、源尺寸、亮度等參數(shù)提升到一個(gè)前所未有的高度。但是,現(xiàn)有的成像方式如透視成像和相襯成像等,其本質(zhì)都是通過累計(jì)光子信號(hào)以達(dá)到一定的圖像襯度,因此高劑量導(dǎo)致的輻射傷害始終不可避免,在人體影像學(xué)上甚至有誘發(fā)癌變的風(fēng)險(xiǎn)。因此一直以來人們都在致力于尋找降低使用X射線過程中輻射劑量的方法,但是成像質(zhì)量和輻射損傷的瓶頸始終無法突破。而“鬼”成像由于其獨(dú)特的成像特性,很早就實(shí)現(xiàn)了可見光波段的弱光成像,帶來了實(shí)現(xiàn)超低輻射的X射線成像的可能! 鬼成像最早稱為量子關(guān)聯(lián)成像,也稱為單像素相機(jī)成像。作為一種間接成像的方式,通過分束測(cè)定或預(yù)設(shè)置照射在物體上的光場(chǎng)分布,將其與經(jīng)過物體的投射(或反射)總光強(qiáng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)關(guān)聯(lián)運(yùn)算便可復(fù)原物體的圖像。在計(jì)算鬼成像中,用空間調(diào)制的光照射物體,只需要一個(gè)沒有空間分辨的單像素探測(cè)器(即“桶”探測(cè)器)測(cè)量物光的一系列光強(qiáng)度值即可得到圖像信號(hào)。這樣不僅可以大大降低對(duì)探測(cè)器的要求,而且避免光能量分配在面陣式CCD的每個(gè)像素上,從而提高物光信號(hào)的強(qiáng)度,降低散粒噪聲的影響,提高信噪比。成像原理上的不同使得鬼成像的方法比起傳統(tǒng)成像而言不僅可以實(shí)現(xiàn)超分辨率的成像,還可實(shí)現(xiàn)極弱光照下的成像。可見、近紅外光波段的鬼成像可以通過分光的方式測(cè)量照射在物體平面的光場(chǎng)分布,或者用空間光調(diào)制器制造可控的散斑場(chǎng)。但是在X射線波段沒有合適的分束器件或功能類似于空間光調(diào)制器的器件,所以一直以來X射線鬼成像(XGI)難以實(shí)現(xiàn)。在原理上,如果采用傳統(tǒng)的基于衍射的X光分光,則需要超強(qiáng)的X射線源及超穩(wěn)定的平臺(tái),而基于相位調(diào)制的XGI對(duì)于源的相干性提出了較高的要求。目前已報(bào)道的實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本上都是基于大型同步加速器輻射源對(duì)簡(jiǎn)單的一維物體進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間測(cè)量,且成像效果較差。 |