實驗室X射線相襯成像技術—核心調制和探測器件技術分析(下)
上篇我們談到了使用毛細管調制來提高光源利用率以及采用單光柵/掩模法來降低系統(tǒng)復雜度的兩種思路,下面我們來談談關于光柵/微結構技術指標權衡、高能大視場器件選擇的其他思路。
2.1
大視場光柵/微結構—成本vs指標

不同厚度金箔的X射線能量透過率

透過率對邊緣增強效果的影響
周期:3±0.1μm;占空比:0.5±0.05;光柵面積:50mm x 50mm;光柵厚度:25-29μm




2.2
二維光柵/微結構—成本vs指標

不同厚度金箔的 X 射線能量透過率
結合實際應用場景,選擇合適的技術路線和技術參數(shù),將微結構尺度控制在15-30μm 范圍,深寬比甚至可以達到30;那么無論是從技術實行難度還是成本方面,都是非常有意義的。這些能力也完全能夠支撐邊緣照明技術路線的微結構制作??梢钥吹?,400μm 的厚度,完全可以支撐 60-80keV 的高能應用。
高縱橫比針孔


3.1
高能大視場相襯的技術路線和器件簡析
光柵法相襯成像


但這種方式犧牲了一維方向上的視場。既然光柵這條路不好走,那么我們可能需要轉換思路。
對于光源來說,100KV 以上的微焦點光源是可以獲得的,但是其光通量必然較低。在高投影放大倍數(shù)的情況下,落到每一個像素的光子數(shù)極其有限。顯然,如果要用同軸法來實現(xiàn)高能的寬視場相襯成像,對探測器的要求有:小像素、低串擾以保證高空間分辨、高能高靈敏響應以保證實驗效率、視場大小則制約樣品尺寸。

8μm 像素的直接探測型4K芯片

a-Se CMOS 探測器 BrillianSe?
APS 線站上進行分辨率測試的裝置照片及測試結果:


APS Beamline 1-BM;21keV, 250ms, 100幀平均;JIMA RT RC-05分辨率測試卡
可以看到:無論是 8μm 的高分辨線對卡,還是 15-30μm 的低分辨卡,強度調制都非常明顯。說明 BrillianSe? 的空間分辨能力非常優(yōu)秀。
接下來通過刀邊成像,提取線分布函數(shù):

146pixels x 274-pixels ROI

可以看到:其半高全寬為 9.7μm,僅為像素尺寸的1.1倍。而同樣是 9μm 像素的間接探測 CCD 相機參數(shù):其點擴散(FWHM = 27μm),一般是像素尺寸的 3 倍。所以,這個數(shù)據(jù)再次說明,直接探測型 a-Se CMOS 探測器的空間分辨能力是非常優(yōu)越的。

同時,這款探測器是直接探測,具有天然的靈敏度優(yōu)勢,其采用100μm 厚的 a-Se 傳感器,高能響應可以覆蓋100keV。所以,該款探測器為高能寬視場同軸相襯成像的實現(xiàn)提供了可能。
a-Se CMOS 探測器 BrillianSe? 測試結果:

陶瓷封裝的內(nèi)部 IC 直徑為 24μm 的金屬線

直徑為 8μm 的軟排線
6. Pil-Ali, Abdollah, et al. "Direct Conversion X-ray Detector with Micron-Scale Pixel Pitch for Edge-Illumination and Propagation-Based X-ray Phase-Contrast Imaging." Sensors 22.15 (2022): 5890.
7.Li, Xinbin, et al. "A preclinical large-field-of-view x-ray multi-contrast lung imaging prototype." Medical Imaging 2020: Physics of Medical Imaging. Vol. 11312. SPIE, 2020.
8. Thüring, Thomas, et al. "X-ray phase-contrast imaging at 100 keV on a conventional source." Scientific reports 4.1 (2014): 1-4.
9. Scott, Christopher C., et al. "High-energy micrometre-scale pixel direct conversion X-ray detector." Journal of Synchrotron Radiation 28.4 (2021): 1081-1089.

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