[发明专利]一种超分辨率显微CT成像系统

权利要求书

1.一种超分辨率显微CT成像系统，其特征在于，包括X射线源(1)、X射线转换可见光装置(10)、显微成像装置(2)、中继成像装置(3)、科学级相机(4)、多轴载物运动装置(5)和控制装置(6)，其中：

所述X射线源(1)向放置在所述多轴载物运动装置(5)上的被测目标投射锥形光束，用于完全辐照所述被测目标与所述X射线源(1)相对的侧面；

所述X射线转换可见光装置(10)和所述X射线源(1)分别布置在所述被测目标的两侧，所述X射线转换可见光装置(10)的出射面布置在所述显微成像装置(2)的物面上，所述中继成像装置(3)设在所述显微成像装置(2)与所述科学级相机(4)之间，所述科学级相机(4)的探测面位于所述中继成像装置(3)的成像面上，经由所述中继成像装置(3)第二次中继放大成像的二维图像，最后由所述科学级相机(4)的探测面探测到；所述科学级相机(4)的探测面(41)的中心位于超分辨率显微CT成像系统的光轴上，通过微量旋转所述科学级相机(4)，使得所述科学级相机(4)的探测面(41)上的像素排列方向和所述中继成像装置(3)的成像面的平移方向尽可能平行；

所述X射线源(1)发射出的X射线穿透所述被测目标投射到所述X射线转换可见光装置(10)的入射面，经由所述X射线转换可见光装置(10)线性转换成二维可见光光场分布，该二维可见光光场分布从所述X射线转换可见光装置(10)的出射面向后传播，并作为物方投射到所述显微成像装置(2)，经由所述显微成像装置(2)第一次显微放大成像，经由所述显微成像装置(2)第一次显微放大成像的二维图像投射到所述中继成像装置(3)，经由所述中继成像装置(3)第二次中继放大成像；

所述中继成像装置(3)包括中继透镜(32)、扫描物镜(33)以及位于所述中继成像装置(3)的平行光路上的亚像素扫描件，所述亚像素扫描件用于控制所述中继成像装置(3)的成像面上的整体二维图像在垂轴面内进行亚像素二维平移，以在所述科学级相机(4)的探测面(41)上获得一系列像元细分的二维图像，“像元细分”和“亚像素”为所述科学级相机(4)的像元尺寸更小的数量级；

所述亚像素扫描件包括二轴倾斜镜(31)，所述二轴倾斜镜(31)的反射面与所述显微成像装置(2)的出射光束相对，且法线与所述出射光束的光轴的夹角小于90度，所述控制装置(6)通过转动所述二轴倾斜镜(31)来调节所述夹角大小，以控制所述中继成像装置(3)的成像面上的整体二维图像在垂轴面内进行亚像素二维平移；

所述二轴倾斜镜(31)的最大偏摆角的范围为1～20mrad，角度定位精度为0.02～1μrad，时间带宽不超过3kHZ，所述中继成像装置(3)成像面在其所在的平面内的步进量范围为1/10～1/2的所述科学级相机(4)的像元尺寸，该像元尺寸范围为3μm～26μm；

所述显微成像装置(2)还包括会聚透镜(21)和显微物镜组件(22)，其中：所述显微物镜组件(22)和会聚透镜(21)依序布置在所述X射线转换可见光装置(10)的出射面的一侧；所述二轴倾斜镜(31)设在所述会聚透镜(21)与所述科学级相机(4)之间，且位于所述显微物镜组件(22)的出瞳共轭面，所述二维图像先后依序由所述显微物镜组件(22)和会聚透镜(21)投射到所述二轴倾斜镜(31)的反射面，再在所述二轴倾斜镜(31)的反射作用下投射到所述科学级相机(4)的探测面(41)上；

所述中继透镜(32)位于所述会聚透镜(21)的焦平面之外，所述中继透镜(32)设在所述会聚透镜(21)和所述二轴倾斜镜(31)的反射面之间；所述二轴倾斜镜(31)布置在所述中继透镜(32)和扫描物镜(33)之间的平行光路上；通过转动所述二轴倾斜镜(31)来调节所述二轴倾斜镜(31)的反射面与所述显微成像装置(2)的光轴的夹角大小，以控制所述扫描物镜(33)的会聚焦面上二维图像产生垂轴面内的整体二轴平移，以实现所述中继成像装置(3)成像面在其所在的平面内进行亚像素二维平移；所述扫描物镜(33)为f镜头，所述扫描物镜(33)能够将经由所述二轴倾斜镜(31)产生了附加倾斜量的不同视角平行光束会聚成像在后续的所述科学级相机(4)的探测面(41)上。

2.如权利要求1所述的超分辨率显微CT成像系统，其特征在于，所述会聚透镜(21)设在能够沿光轴方向平移的调焦装置(8)上。