Высокоразрешающая 3D рентгеновская визуализация для точного извлечения объектов

Получение трехмерной структурной информации внутри объектов неразрушающим способом было сложной задачей. Наиболее распространенный подход — обычная компьютерная томография (CT), где либо объект вращается вокруг одной оси, либо рентгеновский источник и детектор вращаются вокруг объекта. Затем структура объекта определяется с использованием вычислительного алгоритма. Это ограничивает применение случаями, где объект и структура внутри объекта не меняются за период времени, необходимый для выполнения сканирования. Кроме того, разрешение определяется характеристиками рентгеновского источника и детектора.

Новый 3D рентгеновский имажер объединяет два разных аппаратных компонента. Первый — рентгеновская оптика с глубиной поля, которая мала по сравнению с исследуемым объектом. Рефлективные рентгеновские оптические системы типа Wolter — один такой дизайн. Эти полые оптические системы имеют относительно большую сборную эффективность и могут быть спроектированы с большим полем зрения. Глубина фокуса, которая является расстоянием, на котором особенность может быть разрешена вдоль направления визуализации, относительно мала для этих оптик — обычно мала по сравнению с полем зрения. Эти оптические системы широко использовались в рентгеновской астрономии и в некоторых случаях для рентгеновской микроскопии.

Короткое расстояние глубины поля часто считается недостатком дизайна; однако, когда оно объединено с трехмерным рентгеновским детектором, возможно использовать преимущество короткой глубины поля для получения дополнительной информации о 3D-структуре объекта. Одна простая версия 3D-детектора использует пленку. Рентгеновские лучи частично передаются и частично поглощаются через кусок рентгеновской пленки. Это позволяет записывать множественные изображения вдоль одной линии зрения и одновременно.

Эта технология преодолевает ограничение получения трехмерной структурной информации, предоставляя множественные виды с одной экспозиции без движущихся частей. Она опирается на 3D-детектор, который может быть таким простым, как стопка фото-пластинок, и фокусирующую рентгеновскую оптику. Рентгеновская оптика позволяет сбор рентгеновских лучей из локализованного объема, как обычный оптический объектив, и набор фото-пластинок или другой дизайн 3D-детектора позволяет сбор информации множественных фокальных плоскостей от одной линии зрения. Приобретение изображений одновременно с одной линии зрения уменьшает размытие движением и артефакты реконструкции из-за движения системы.