一种多级联分布式显微CT成像系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种多级联分布式显微CT成像系统，该系统包括X射线光源、显微CT成像模块，显微CT成像模块均包括显微物镜、镜筒透镜、成像相机和闪烁体，X射线光源布置在样品的一侧，显微CT成像模块的闪烁体按照先后顺序依次布置在X射线光源出射的X射线穿过样品之后的直线传播光路上；显微物镜、镜筒透镜、成像相机依次位于闪烁体出射的可见光光路上，成像相机采集样品每一个位置的图像。本实用新型专利技术能够实现多次X射线‑可见光转换，使得X射线出射能量可以被充分转换，分别成像在各级显微CT成像模块的成像相机的图像探测面上，并使用多张图像跨尺度合成技术，最终获得高空间分辨率、高时间分辨率、高信噪比的图像，显著提升成像效率。

A Multi-Cascade Distributed Microscopic CT Imaging System

The utility model discloses a multi-cascade distributed micro-CT imaging system, which comprises an X-ray source and a micro-CT imaging module. The micro-CT imaging module includes a micro-objective lens, a barrel lens, an imaging camera and a scintillator. The X-ray source is arranged on one side of the sample, and the scintillators of the micro-CT imaging module are arranged sequentially in the X-ray penetration emitted by the X-ray source. After passing through the sample, the straight-line propagation light path; the microscopic objective lens, the barrel lens and the imaging camera are located in the visible light path emitted by the scintillator in turn, and the imaging camera collects the image of each position of the sample. The utility model can realize multiple X-ray and visible light conversion, so that the X-ray emission energy can be fully converted, and image detection surfaces of the imaging cameras of the micro-CT imaging modules at various levels are respectively imaged, and multi-image cross-scale synthesis technology is used to finally obtain high spatial resolution, high temporal resolution and high signal-to-noise ratio images, thus significantly improving the imaging efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种多级联分布式显微CT成像系统
本技术涉及显微成像
，特别是涉及一种多级联分布式显微CT成像系统。
技术介绍
基于光耦和可见光探测器的显微CT系统是目前国际领先的高分辨率X射线成像技术。其基本原理是利用闪烁体54将X射线转换成可见光，然后利用显微物镜51组将可见光分布放大成像在相机芯片上。该方法通过显微物镜51的光学放大可实现高分辨率的X射线成像，然而传统的基于光耦和可见光探测器的显微CT系统通常只能完成一次X射线-可见光转换。受限于显微物镜51的景深很小(几个微米)，闪烁体54通常很薄，这导致X射线通过闪烁体54的可见光转换效率很低，大部分X射线直接穿透了闪烁体54而被浪费。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种多级联分布式显微CT成像系统来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷中的至少一个。为实现上述目的，本技术提供一种多级联分布式显微CT成像系统，多级联分布式显微CT成像系统包括X射线光源、至少两级显微CT成像模块、控制器和运动驱动装置，每一级的所述显微CT成像模块均包括显微物镜、镜筒透镜、成像相机和闪烁体，所述X射线光源布置在样品的一侧，每一级的所述显微CT成像模块的闪烁体按照先后顺序依次布置在所述X射线光源出射的X射线穿过所述样品之后的直线传播光路上；每一级的所述显微CT成像模块的显微物镜、镜筒透镜、成像相机依次位于所述闪烁体出射的可见光光路上，所述成像相机将采集到的所述样品每一个位置的图像均输送给所述控制器；所述控制器通过运动驱动装置驱动所述样品旋转和平移，以采集射线以不同角度穿过所述样品的成像结果，所述控制器根据输入的成像结果完成CT重建。进一步地，每一级的所述显微CT成像模块均还包括反射镜，所述反射镜布置在所述闪烁体与所述显微物镜之间的可见光光路上。进一步地，到达所述反射镜的入射光和反射光的夹角为90度。进一步地，每一级的所述显微CT成像模块的所述反射镜的厚度相同。进一步地，第2至n级所述显微CT成像模块的所述闪烁体的前表面贴附有滤波片。进一步地，所述X射线光源为微焦点锥束射线，所述显微物镜的放大倍率匹配所述成像相机的图像探测面上的图像放大率，使得各级所述显微CT成像模块的成像相机的图像探测面上获取到的图像放大率相同。进一步地，所述显微物镜为长工作距离显微物镜，放大倍率的范围是2倍～50倍。本技术提出一种多级联分布式显微CT成像系统，在X射线穿过样品之后的光路上，实现多次X射线-可见光转换，使得X射线出射能量可以被充分转换，分别成像在各级显微CT成像模块的成像相机的图像探测面上，并使用多张图像跨尺度合成技术，最终获得高空间分辨率、高时间分辨率、高信噪比的图像，显著提升成像效率。附图说明图1是本技术所提供的多级联分布式显微CT成像系统的原理性示意图；图2是图1所示的多级联分布式显微CT成像系统的组成框图。具体实施方式在附图中，使用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。下面结合附图对本技术的实施例进行详细说明。在本技术的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术保护范围的限制。如图1和如图2所示，本实施例所提供的多级联分布式显微CT成像系统包括射线光源1、反射镜55、至少两级显微CT成像模块5、控制器3和运动驱动装置4。其中：X射线光源1可以是同步辐射光源，同步辐射光源为显微CT成像系统提供平行的x射线束。X射线光源1也可以是实验室光源，实验室光源可为显微CT成像系统提供微焦点锥束X射线。显微CT成像模块5均包括显微物镜51、镜筒透镜52、成像相机53和闪烁体54。X射线光源1布置在样品2的一侧，闪烁体54布置在X射线光源1出射的X射线穿过样品2之后的X光光路上。显微物镜51、镜筒透镜52、成像相机53先后依序位于闪烁体54出射的可见光光路上。显微物镜51可根据需要选择不同放大倍率显微物镜。镜筒透镜52可进行轴向一维平移微调，用以补偿显微物镜51的定焦误差带来像的轴向平移，使像面与成像相机53的成像相机53的图像探测面完全重合。成像相机53可做绕光轴旋转及二维平移微调，用以调整像在成像相机53的图像探测面上的位置及旋转角度。受限于显微物镜51的景深很小(几个微米)，基于光耦和可见光探测器的显微CT中用于X射线-可见光转换的闪烁体54通常很薄(厚的闪烁体54虽然提高了转换效率，但由于其超出显微物镜51景深的厚度会影响成像对比度及信噪比，会带来显微CT成像图像质量的大幅下降)，其X射线-可见光的转换效率很低，大部分X射线直接穿透了闪烁体54而被浪费。本实施例采用至少两级显微CT成像模块5。“至少两级显微CT成像模块5”中的“级”可以理解为“套”或“个”，“至少两级显微CT成像模块5”指的是两套或两个显微CT成像模块5以串联的方式连接，X射线光源1发出的光依次经由第1级显微CT成像模块5、第2级显微CT成像模块5、……第n级显微CT成像模块5。亦即，在X射线穿过样品2的光路上设置多级显微CT成像模块5，组成本实施例中的多级联分布式的显微CT成像系统。显微CT成像模块5的外壳的前端接口与后端接口的口径一致，因此可以在X射线的出射方向进行多级级联。每一级的显微CT成像模块5的成像过程如下：X射线光源1发出的X射线照射在样品2的表面，X射线穿过样品2后携带样品2内部吸收系数分布信息到达闪烁体54，经由闪烁体54实现X射线-可见光转换完成光耦。经由闪烁体54转换得到的可见光进入到显微CT成像模块5中，最后由成像相机53成像。至少两级显微CT成像模块5的成像过程如下：X射线光源1发出的X射线照射在样品2的表面，X射线穿过样品2后携带样品2内部吸收系数分布信息到达第一级显微CT成像模块5的闪烁体54，经由闪烁体54实现X射线-可见光转换完成光耦，并由第1级显微CT成像模块5的成像相机53完成第1级成像。此后X射线继续沿直线传播到达第2级显微CT成像模块5的闪烁体54，经由闪烁体54实现X射线-可见光转换完成光耦，并由第2级显微CT成像模块5的成像相机53完成第2级成像。……，依次类推，X射线光源1发出的X射线继续沿直线传播到达第n级显微CT成像模块5的闪烁体54，经由闪烁体54实现X射线-可见光转换完成光耦，并由第n级显微CT成像模块5的成像相机53完成第n级成像。因此，在X射线穿过样品2的光路上设置多级显微CT成像模块5，在X射线穿过多级显微CT成像模块5分别成像，进而增加了X射线的利用率，提高显微CT成像效率。在一个实施例中，当使用实验室光源时，X射线光源1为微焦点锥束射线，在X射线部分有几何放大能力，故使用级联式显微成像系统进行多级成像时，各级闪烁体54转换后的可见光图案放大率不相同。通过调整显微物镜51的放大倍率来匹配成像相机53的图像探测面上的图像放大率，使得各级显微CT成像模块5的成像相机53的图像探测面上获取到的图像放大率近似相同。本实施例还需要使用多张本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多级联分布式显微CT成像系统，其特征在于，包括X射线光源(1)、至少两级显微CT成像模块(5)、控制器(3)和运动驱动装置(4)，每一级的所述显微CT成像模块(5)均包括显微物镜(51)、镜筒透镜(52)、成像相机(53)和闪烁体(54)，所述X射线光源(1)布置在样品(2)的一侧，所述显微CT成像模块(5)的外壳的前端接口与后端接口的口径一致，每一级的所述显微CT成像模块(5)的闪烁体(54)按照先后顺序依次布置在所述X射线光源(1)出射的X射线穿过所述样品(2)之后的直线传播光路上；每一级的所述显微CT成像模块(5)的显微物镜(51)、镜筒透镜(52)、成像相机(53)依次位于所述闪烁体(54)出射的可见光光路上，所述成像相机(53)将采集到的所述样品(2)每一个位置的图像均输送给所述控制器(3)；所述控制器(3)通过运动驱动装置(4)驱动所述样品(2)旋转和平移，以采集射线以不同角度穿过所述样品(2)的成像结果，所述控制器(3)根据输入的成像结果完成CT重建。

【技术特征摘要】
1.一种多级联分布式显微CT成像系统，其特征在于，包括X射线光源(1)、至少两级显微CT成像模块(5)、控制器(3)和运动驱动装置(4)，每一级的所述显微CT成像模块(5)均包括显微物镜(51)、镜筒透镜(52)、成像相机(53)和闪烁体(54)，所述X射线光源(1)布置在样品(2)的一侧，所述显微CT成像模块(5)的外壳的前端接口与后端接口的口径一致，每一级的所述显微CT成像模块(5)的闪烁体(54)按照先后顺序依次布置在所述X射线光源(1)出射的X射线穿过所述样品(2)之后的直线传播光路上；每一级的所述显微CT成像模块(5)的显微物镜(51)、镜筒透镜(52)、成像相机(53)依次位于所述闪烁体(54)出射的可见光光路上，所述成像相机(53)将采集到的所述样品(2)每一个位置的图像均输送给所述控制器(3)；所述控制器(3)通过运动驱动装置(4)驱动所述样品(2)旋转和平移，以采集射线以不同角度穿过所述样品(2)的成像结果，所述控制器(3)根据输入的成像结果完成CT重建。2.如权利要求1所述的多级联分布式显微CT成像系统，其特征在于，每...

【专利技术属性】
技术研发人员：张慧滔，朱溢佞，张朋，毛珩，
申请(专利权)人：首都师范大学，
类型：新型
国别省市：北京,11