[发明专利]一种超分辨率显微CT成像系统

说明书

本发明公开了一种超分辨率显微CT成像系统，该系统包括X射线源、X射线转换可见光装置、显微成像装置、中继成像装置、科学级相机、多轴载物运动装置和控制装置，X射线源发射出的X射线穿透被测目标，经由X射线转换可见光装置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X射线转换可见光装置的出射面向后传播，并作为物方投射到显微成像装置，经由显微成像装置第一次显微放大成像，然后投射到中继成像装置，经由中继成像装置第二次中继放大成像；中继成像装置包括位于中继成像装置的平行光路上的亚像素扫描件，亚像素扫描件用于控制中继成像装置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，以获得一系列像元细分的二维图像。本发明能够突破系统原有成像硬件造成的限制，实现超分辨率成像。

技术领域

本发明涉及显微CT(英文全称为“computed tomography”)技术领域，特别是涉及一种超分辨率显微CT成像系统。

背景技术

基于光耦和可见光科学级相机的显微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将X射线转换成可见光，然后利用显微镜组将可见光分布放大成像在科学级相机芯片上。与常规的基于平板科学级相机的X射线成像相比，该类成像方法除了在X射线部分可进行几何投影放大之外，还能利用光学显微系统进行二次放大，从而实现更高分辨率的X射线成像。在该类系统中，最终成像分辨率是由显微物镜的放大倍率、数值孔径(NA)以及相机芯片的像元尺寸共同决定。考虑到实际的应用需求和硬件限制，例如视野、科学级相机芯片的像元尺寸等因素，已有的此类系统在给定成像视场的情况下，分辨率均存在上限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超分辨率显微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，本发明提供一种超分辨率显微CT成像系统，所述超分辨率显微CT成像系统包括X射线源、X射线转换可见光装置、显微成像装置、中继成像装置、科学级相机、多轴载物运动装置和控制装置，其中：所述X射线源向放置在所述多轴载物运动装置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射线源相对的侧面；所述X射线转换可见光装置和所述X射线源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的出射面布置在所述显微成像装置的物面上，所述中继成像装置设在所述显微成像装置与所述科学级相机之间，所述科学级相机探测面位于所述中继成像装置的成像面上；所述X射线源发射出的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的入射面，经由所述X射线转换可见光装置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的出射面向后传播，并作为物方投射到所述显微成像装置，经由所述显微成像装置第一次显微放大成像，然后投射到所述中继成像装置，经由所述中继成像装置第二次中继放大成像；所述中继成像装置包括位于所述中继成像装置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，以获得一系列像元细分的二维图像。

进一步地，所述亚像素扫描件包括二轴倾斜镜，所述二轴倾斜镜的反射面与所述显微成像装置的出射光束相对，且所述法线与所述出射光束的光轴的夹角小于90度，所述控制装置通过转动所述二轴倾斜镜来调节所述夹角大小，以控制所述中继成像装置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。

进一步地，所述二轴倾斜镜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的所述科学级相机的像元尺寸，该像元尺寸范围为3μm～26μm。