CN106198589B - 一种x射线荧光ct设备、数据采集和图像重建方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种X射线荧光CT设备、数据采集和图像重建方法，所述CT设备包括：片光产生装置，用于产生照射被测样品的片形X射线束；样品转台，用于带动被测样品绕第一坐标轴或第二坐标轴步进转动，沿第一方向步进平动；数据采集器，用于在被测样品每次步进转动或步进平动时，采集被测样品受片形X射线束照射激发产生的X射线荧光面积分数据、透射X射线面积分数据和/或一维X射线衍射图数据；数据处理模块，用于根据X射线荧光面积分数据重建被测样品特定元素的三维分布，根据透射X射线面积分数据和/或一维X射线衍射图数据重建被测样品密度的三维分布。本发明提高了激发荧光的效率，在提高空间分辨率的同时保持信噪比不变或者提高。

Description

一种X射线荧光CT设备、数据采集和图像重建方法
技术领域
本发明涉及一种重建被测样品内部三维结构的技术，特别是一种X射线荧光CT设备、数据采集和图像重建方法。
背景技术
X射线荧光分析是最敏感和应用最广的非破坏性的元素分析方法，可定量或半定量分析样品的元素种类、分布和化学价态，在生物医学、材料科学、环境科学、地质科学、考古等关键学科领域有着广泛不可替代的应用。将X射线微束荧光分析技术和计算机三维成像技术相结合，可利用荧光数据对样品内部元素进行三维成像，形成高分辨高灵敏观察样品内部痕量元素的技术。
目前，国际上普遍采用基于二维Radon变换的X射线荧光CT技术，如图1所示。具体方法可以简述为：通过光源11和狭缝13生成笔形X射线束，照射样品，探测器采集笔形X射线束在路径上激发产生的X射线荧光线积分数据，样品在垂直于笔形X射线束方向进行二维扫描，探测器每完成一个方向的X射线荧光线积分数据采集，样品围绕定轴转动一个角度，当样品从0°逐步转动到180°，探测器完成一套X射线荧光CT数据采集。根据二维Radon逆变换的反投影重建算法可以重建被测样品特定元素的三维分布。二维Radon变换X射线荧光CT的空间分辨率由笔形X射线束直径决定。
追求高空间分辨率是X射线荧光CT发展的趋势。然而，二维Radon变换X射线荧光CT在减小笔形X射线束直径、提高空间分辨率的过程中遇到难以克服的困难：减小笔形X射线束直径必然减小笔形X射线束的光通量，继而减小激发产生X射线荧光的光通量，导致X射线荧光信噪比的降低。换言之，在二维Radon变换X射线荧光CT中，提高分辨率必然降低信噪比，分辨率和信噪比是一对不可调和的矛盾。
发明内容
在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
本发明的一个主要目的在于提供一种X射线荧光CT设备、数据采集和图像重建方法，提高激发荧光的概率，并进一步解决现有技术中提高分辨率必然导致信噪比降低的问题。
本发明提供一种X射线荧光CT设备，包括：
片光产生装置，用于产生照射被测样品的片形X射线束；
样品转台，用于放置并固定所述被测样品，带动所述被测样品绕第一坐标轴或第二坐标轴步进转动，以及沿第一方向步进平动；
数据采集器，用于在所述被测样品每次步进转动或步进平动时，采集所述被测样品受所述片形X射线束照射激发产生的X射线荧光面积分数据、所述片形X射线束经过所述被测样品的透射X射线面积分数据和/或一维X射线衍射图数据；
数据处理模块，用于根据所述X射线荧光面积分数据重建所述被测样品特定元素的三维分布，根据透射X射线面积分数据和/或一维X射线衍射图数据重建所述被测样品密度的三维分布。
其中，
所述第一方向为所述片形X射线束的法线方向；
所述第一坐标轴为固定在所述数据采集器上的三维直角坐标系中与所述片形X射线束传播方向平行的坐标轴；所述第二坐标轴为固定在所述被测样品上的三维直角坐标系中与所述第一坐标轴垂直的坐标轴。
本发明还提供一种X射线荧光CT数据采集方法，包括：
片形X射线束照射所述被测样品；
样品转台带动所述被测样品绕第一坐标轴或第二坐标轴步进转动，并沿第一方向步进平动；
数据采集器在所述被测样品每次步进转动或步进平动时，采集所述被测样品受所述片形X射线束照射激发产生的X射线荧光面积分数据、所述片形X射线束经过所述被测样品的透射X射线面积分数据和/或一维X射线衍射图数据。
其中，
所述被测样品固定在所述样品转台上；
所述第一方向为所述片形X射线束的法线方向；
所述第一坐标轴为固定在所述数据采集器上的三维直角坐标系中与所述片形X射线束传播方向平行的坐标轴；所述第二坐标轴为固定在所述被测样品上的三维直角坐标系中与所述第一坐标轴垂直的坐标轴。
本发明还提供一种基于上述数据采集方法所采集数据的图像重建方法，包括：
元素分布计算模块根据所述X射线荧光面积分数据和三维Radon逆变换重建所述被测样品内部特定元素的三维分布；
密度分布计算模块根据所述透射X射线面积分数据和/或所述一维X射线衍射图数据以及三维Radon逆变换重建所述被测样品密度的三维分布。
采用本发明的X射线荧光CT设备、数据采集和图像重建方法，激发荧光的效率高，在提高空间分辨率的同时保持信噪比不变，在获得被测样品元素三维分布的同时能获得被测样品密度的三维分布。
附图说明
参照下面结合附图对本发明实施例的说明，会更加容易地理解本发明的以上和其它目的、优点和特点。附图中的部件只是为了示出本发明的原理。在附图中，相同的或类似的技术特征或部件将采用相同或类似的附图标记来表示。
图1为现有的基于二维Radon变换的X射线荧光CT设备的结构图；
图2为本发明一实施例中X射线荧光CT设备的结构示意图；
图3为本发明的X射线荧光CT设备的光路示意图；
图4为图2中的样品坐标系和测量坐标系的位置关系示意图；
图5为本发明一实施例中X射线荧光CT数据采集方法的流程图；
图6为图5所示X射线荧光CT数据采集方法中步骤S10的流程图；
图7为图5所示X射线荧光CT数据采集方法中步骤S50一种实施方式的流程图；
图8为本发明一实施例中基于数据采集方法的图像重建方法的流程图；
图9为图8所示图像重建方法中步骤S90的流程图。
具体实施方式
下面参照附图来说明本发明的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。
图2为本发明一实施例中X射线荧光CT设备的结构示意图。
参见图2所示，为本发明的CT设备的一种实施方式的结构图。
在本实施方式中，CT设备包括片光产生装置、样品转台、数据采集器和数据处理模块。
所述片光产生装置用于产生照射所述被测样品的片形X射线束。具体地，在本实施例中，所述片光产生装置包括光源21、单色器22、狭缝23和一维聚焦镜24，在更多实施例中，所述片光产生装置可根据实际需求采用不同的设备组合。
样品转台25用于放置并固定被测样品26，带动被测样品26绕第一坐标轴或第二坐标轴步进转动，以及沿第一方向步进平动。
所述数据采集器用于在所述被测样品每次步进转动或步进平动时，采集所述被测样品受所述片形X射线束照射激发产生的X射线荧光面积分数据、所述片形X射线束经过所述被测样品的透射X射线面积分数据和/或一维X射线衍射图数据。
具体地，在本实施例中，所述数据采集器包括用于在所述被测样品每次步进转动或步进平动时，采集所述被测样品受所述片形X射线束照射激发产生的X射线荧光面积分数据的荧光探测器27，以及，采集所述片形X射线束经过所述被测样品的透射X射线面积分数据和/或一维X射线衍射图数据的阵列探测器28。在更多实施例中，所述数据采集器可根据实际需求采用不同的设备组合。
所述数据处理模块用于根据所述X射线荧光面积分数据重建所述被测样品特定元素的三维分布，根据透射X射线面积分数据和/或一维X射线衍射图数据重建所述被测样品密度的三维分布。
其中，所述第一方向为所述片形X射线束的法线方向。
所述第一坐标轴为固定在所述数据采集器上的三维直角坐标系中与所述片形X射线束传播方向平行的坐标轴；所述第二坐标轴为固定在所述被测样品上的三维直角坐标系中与所述第一坐标轴垂直的坐标轴。
图3为本发明的X射线荧光CT设备的光路示意图。
参见图3所示，坐标系xyz为所述固定在所述数据采集器上的三维直角坐标系，以下简称为测量坐标系；坐标系x’y’z’为所述固定在所述被测样品上的三维直角坐标系，以下简称为样品坐标系。
由于数据采集器的位置固定，可想而知，测量坐标系是空间固定的。相反的，由于所述被测样品被样品转台带动平动和转动，其上固定的样品坐标系也随之运动。
样品转台带动所述被测样品绕测量坐标系或样品坐标系的一轴步进转动，并在每次步进转动后沿第一方向步进平动，从而采集从样品的底面到顶面之间的多个片形X射线束所照射的截面受激产生的X射线荧光面积分数据，所述片形X射线束经过所述被测样品的透射X射线面积分数据和/或一维X射线衍射图数据。
在一优选实施例中，所述样品转台在每次绕所述第一坐标轴或第二坐标轴步进转动一步后，沿所述第一方向步进平动直至完整扫描所述被测样品。
在一优选实施例中，所述步进转动的角度区间为[-π/2，π/2]，所述被测样品转动的空间立体角为2π。
例如，在样品转台带动被测样品沿图2中的Z方向向上运动的同时，带动被测样品绕y轴和z’轴在[-π/2，π/2]区间内转动，从而使得数据采集器完成被测样品的2π空间立体角的转动扫描和每个位置的平动扫描。
在一优选实施例中，所述片光产生装置包括X射线光源、一维聚焦镜和狭缝。
所述一维聚焦镜设置在所述X射线光源和所述被测样品之间，用于将X射线聚焦为厚度为微米量级的所述片形X射线束。
所述狭缝设置在所述一维聚焦镜和所述被测样品之间，用于滤除杂散光。
由此，X射线光源、一维聚焦镜和狭缝相配合产生照射向被测样品的片形X射线束。
在一优选实施例中，所述数据采集器包括荧光数据采集模块、透射数据采集模块和衍射数据采集模块。
其中，所述荧光数据采集模块用于采集所述被测样品受所述片形X射线束照射激发产生的X射线荧光面积分数据；
所述透射数据采集模块用于采集所述片形X射线束经过所述被测样品的透射X射线面积分数据；
所述衍射数据采集模块用于采集所述片形X射线束经过所述被测样品的一维X射线衍射图数据。
在一优选实施例中，所述数据处理模块包括元素分布计算模块和密度分布计算模块。
所述元素分布计算模块用于根据所述X射线荧光面积分数据和三维Radon逆变换重建所述被测样品内部特定元素的三维分布；
所述密度分布计算模块用于根据所述透射X射线面积分数据和/或所述一维X射线衍射图数据以及三维Radon逆变换重建所述被测样品密度的三维分布。
具体地，所述密度分布计算模块先根据所述透射X射线面积分数据和/或所述一维X射线衍射图数据获取所述被测样品的密度面积分数据；再根据所述密度面积分数据和三维Radon逆变换重建所述被测样品密度的三维分布。
以下是三维Radon逆变换的具体计算方法。
设δ表示狄拉克函数，表示元素三维分布，则探测器采集到的三维Radon变换数据的矢量表达式为
其中R3表示三维Radon变换算符，是片形光束面的法线单位矢量，表示三维Radon变换结果。三维Radon变换的坐标表达式取决于片形X射线束对样品的扫描方式，即取决于在样品坐标系(x′,y′,z′)中的表达。根据图4所示的几何关系，(x,y,z)和(x′,y′,z′)分别构成测量坐标系和样品坐标系，是片形光束面的法线矢量，在样品坐标系(x′,y′,z′)中围绕原点做单位球运动，其表达式为因为元素分布函数为所以三维Radon变换的坐标表达式为
其中，θ为所述被测样品围绕y轴(即第一坐标轴，)的转动角度，也是所述样品坐标系中z’轴与所述测量坐标系中z轴之间的夹角，为所述被测样品围绕z′轴(即第二坐标轴)的转动角度，z为所述被测样品沿着第一方向的平动位置。
根据式(2)，显而易见，三维Radon变换的作用是把三维空间坐标函数变换成二维角度坐标和一维空间坐标的函数。根据傅里叶中心切片定理，沿z轴对进行一维傅里叶变换，可以在空间频域获得ε(x′,y′,z′)三维傅里叶变换的一个切片，当样品分别围绕y轴和z′轴转动，完成2π空间立体角的扫描后，各个方位的一维傅里叶变换切片便构成ε(x′,y′,z′)的三维傅里叶变换。简言之，对式(2)进行一维傅里叶变换，等价于对ε(x′,y′,z′)进行三维傅里叶变换，有
其中为与对应的空间频率，(u′,v′,w′)为与(x′,y′,z′)对应的空间频率，为ε(x′,y′,z′)的三维傅里叶变换。式(3)就是基于三维Radon变换的傅里叶中心切片定理。
根据样品空间频谱和样品空间分布之间的傅里叶变换关系，对(3)式进行三维傅里叶逆变换，并根据傅里叶变换中的微分定理，推导出ε(x′,y′,z′)的重建算法公式，有
图5为本发明一实施例中X射线荧光CT数据采集方法的流程图。
如图5所示，在本实施例中，本发明提供的X射线荧光CT数据采集方法包括：
S10：片形X射线束照射被测样品。
S30：样品转台带动所述被测样品绕第一坐标轴或第二坐标轴步进转动，并沿第一方向步进平动。
S50：数据采集器在所述被测样品每次步进转动或步进平动时，采集所述被测样品受所述片形X射线束照射激发产生的X射线荧光面积分数据、所述片形X射线束经过所述被测样品的透射X射线面积分数据和/或一维X射线衍射图数据。
其中，
所述被测样品固定在所述样品转台上。
所述第一方向为所述片形X射线束的法线方向。
所述第一坐标轴为固定在所述数据采集器上的三维直角坐标系中与所述片形X射线束传播方向平行的坐标轴；所述第二坐标轴为固定在所述被测样品上的三维直角坐标系中与所述第一坐标轴垂直的坐标轴。
参见图3所示，坐标系xyz为测量坐标系，而坐标系x’y’z’为样品坐标系。
由于数据采集器的位置固定，可想而知，测量坐标系是空间固定的。相反的，由于被测样品被样品转台带动平动和转动，其上固定的样品坐标系也随之运动。
样品转台带动被测样品在该方向步进平动，并绕测量坐标系和样品坐标系步进转动，从而采集从样品的底面到顶面之间的多个片形X射线束所照射的截面受激产生的面积分数据和/或一维X射线衍射图数据。
在一优选实施例中，所述样品转台在每次绕所述第一坐标轴或第二坐标轴步进转动一步后，沿所述第一方向步进平动直至完整扫描所述被测样品。
在一优选实施例中，所述步进转动的角度区间为[-π/2，π/2]，所述被测样品转动的空间立体角为2π。
例如，在样品转台每带动被测样品绕y轴和z’轴在[-π/2，π/2]区间内转动一次后，带动被测样品沿图4中的z方向步进平动直至完整扫描所述被测样品，从而使得数据采集器完成被测样品的2π空间立体角的转动扫描和每个位置的平动扫描。
图6为图5所示X射线荧光CT数据采集方法中步骤S10的流程图。
如图6所示，在一优选实施例中，步骤S10包括：
S11：X射线光源产生X射线。
S13：一维聚焦镜将所述X射线聚焦为照射向所述被测样品、厚度为微米量级的所述片形X射线束。
S15：狭缝滤除所述片形X射线束的杂散光。
在各个优选实施例中，步骤S50包括：
S51：荧光数据采集模块采集所述被测样品受所述片形X射线束照射激发产生的X射线荧光面积分数据。
S53：透射数据采集模块采集所述片形X射线束经过所述被测样品的透射X射线面积分数据；和/或，
S55：衍射数据采集模块采集所述片形X射线束经过所述被测样品的一维X射线衍射图数据。
即S50在不同实施例中可能分别包括步骤S51+S53、步骤S51+S55、步骤S51+S53+S55三种情况。图7为图5所示X射线荧光CT数据采集方法中步骤S50包括步骤S51+S53+S55的流程图。
图8为本发明一实施例中基于上述数据采集方法的图像重建方法的流程图。
如图8所示，在本实施例中，基于上述任一数据采集方法的图像重建方法包括：
S70：元素分布计算模块根据所述X射线荧光面积分数据和三维Radon逆变换重建所述被测样品内部特定元素的三维分布。
S90：密度分布计算模块根据所述透射X射线面积分数据和/或所述一维X射线衍射图数据以及三维Radon逆变换重建所述被测样品密度的三维分布。
在一优选实施例中，步骤S90包括：
S91：所述密度分布计算模块根据所述透射X射线面积分数据和/或所述一维X射线衍射图数据获取所述被测样品的密度面积分数据。
S93：所述密度分布计算模块根据所述密度面积分数据和三维Radon逆变换重建所述被测样品密度的三维分布。
具体的三维Radon变换算法可参见如上所述的各个公式。
采用本发明的X射线荧光CT设备、数据采集和图像重建方法，激发荧光的效率高，在提高空间分辨率的同时保持信噪比不变，在获得被测样品元素三维分布的同时能获得被测样品密度的三维分布。
上面对本发明的一些实施方式进行了详细的描述。如本领域的普通技术人员所能理解的，本发明的方法和装置的全部或者任何步骤或者部件，可以在任何计算设备(包括处理器、存储介质等)或者计算设备的网络中，以硬件、固件、软件或者它们的组合加以实现，这是本领域普通技术人员在了解本发明的内容的情况下运用他们的基本编程技能就能实现的，因此不需在此具体说明。
此外，显而易见的是，在上面的说明中涉及到可能的外部操作的时候，无疑要使用与任何计算设备相连的任何显示设备和任何输入设备、相应的接口和控制程序。总而言之，计算机、计算机系统或者计算机网络中的相关硬件、软件和实现本发明的前述方法中的各种操作的硬件、固件、软件或者它们的组合，即构成本发明的设备及其各组成部件。
因此，基于上述理解，本发明的目的还可以通过在任何信息处理设备上运行一个程序或者一组程序来实现。所述信息处理设备可以是公知的通用设备。因此，本发明的目的也可以仅仅通过提供包含实现所述方法或者设备的程序代码的程序产品来实现。也就是说，这样的程序产品也构成本发明，并且存储或者传输这样的程序产品的介质也构成本发明。显然，所述存储或者传输介质可以是本领域技术人员已知的，或者将来所开发出来的任何类型的存储或者传输介质，因此也没有必要在此对各种存储或者传输介质一一列举。
在本发明的设备和方法中，显然，各部件或各步骤是可以分解、组合和/或分解后重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本发明的等效方案。还需要指出的是，执行上述系列处理的步骤可以自然地按照说明的顺序按时间顺序执行，但是并不需要一定按照时间顺序执行。某些步骤可以并行或彼此独立地执行。同时，在上面对本发明具体实施例的描述中，针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。
虽然已经详细说明了本发明及其优点，但是应当理解在不超出由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本申请的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域内的普通技术人员从本发明的公开内容将容易理解，根据本发明可以使用执行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在在它们的范围内包括这样的过程、设备、手段、方法或者步骤。

Claims (14)

1.一种X射线荧光CT设备，其特征在于，包括：
片光产生装置，用于产生照射被测样品的片形X射线束；
样品转台，用于放置并固定所述被测样品，带动所述被测样品绕第一坐标轴或第二坐标轴步进转动，以及沿第一方向步进平动；
数据采集器，用于在所述被测样品每次步进转动或步进平动时，采集所述被测样品受所述片形X射线束照射激发产生的X射线荧光面积分数据、所述片形X射线束经过被测样品的透射X射线面积分数据和/或一维X射线衍射图数据；
数据处理模块，用于根据所述X射线荧光面积分数据重建被测样品特定元素的三维分布，根据透射X射线面积分数据和/或一维X射线衍射图数据重建所述被测样品密度的三维分布；
其中，
所述第一方向为所述片形X射线束的法线方向；
所述第一坐标轴为固定在所述数据采集器上的三维直角坐标系中与所述片形X射线束传播方向平行的坐标轴；所述第二坐标轴为固定在所述被测样品上的三维直角坐标系中与所述第一坐标轴垂直的坐标轴。
2.根据权利要求1所述的X射线荧光CT设备，其特征在于，所述样品转台在每次绕所述第一坐标轴或第二坐标轴步进转动一步后，沿所述第一方向步进平动直至完整扫描所述被测样品。
3.根据权利要求2所述的X射线荧光CT设备，其特征在于，所述步进转动的角度区间为[-π/2，π/2]，所述被测样品转动的空间立体角为2π。
4.根据权利要求1-3任一项所述的X射线荧光CT设备，其特征在于，所述片光产生装置包括X射线光源、一维聚焦镜和狭缝；
所述一维聚焦镜设置在所述X射线光源和所述被测样品之间，用于将X射线聚焦为厚度为微米量级的所述片形X射线束；
所述狭缝设置在所述一维聚焦镜和所述被测样品之间，用于滤除杂散光。
5.根据权利要求4所述的X射线荧光CT设备，其特征在于，所述X射线光源为同步辐射X射线光源或实验室X射线光源。
6.根据权利要求1-3任一项所述的X射线荧光CT设备，其特征在于：
所述数据采集器包括荧光数据采集模块、透射数据采集模块和衍射数据采集模块；
所述荧光数据采集模块用于采集所述被测样品受所述片形X射线束照射激发产生的X射线荧光面积分数据；
所述透射数据采集模块用于采集所述片形X射线束经过所述被测样品的透射X射线面积分数据；
所述衍射数据采集模块用于采集所述片形X射线束经过所述被测样品的一维X射线衍射图数据。
7.根据权利要求1-3任一项所述的X射线荧光CT设备，其特征在于，所述数据处理模块包括元素分布计算模块和密度分布计算模块；
所述元素分布计算模块用于根据所述X射线荧光面积分数据和三维Radon逆变换重建所述被测样品内部特定元素的三维分布；
所述密度分布计算模块用于根据所述透射X射线面积分数据和/或所述一维X射线衍射图数据以及三维Radon逆变换重建所述被测样品密度的三维分布。
8.一种X射线荧光CT数据采集方法，其特征在于，包括：
片形X射线束照射被测样品；
样品转台带动所述被测样品绕第一坐标轴或第二坐标轴步进转动，并沿第一方向步进平动；
数据采集器在所述被测样品每次步进转动或步进平动时，采集所述被测样品受所述片形X射线束照射激发产生的X射线荧光面积分数据、所述片形X射线束经过所述被测样品的透射X射线面积分数据和/或一维X射线衍射图数据；
其中，
所述被测样品固定在所述样品转台上；
所述第一方向为所述片形X射线束的法线方向；
所述第一坐标轴为固定在所述数据采集器上的三维直角坐标系中与所述片形X射线束传播方向平行的坐标轴；所述第二坐标轴为固定在所述被测样品上的三维直角坐标系中与所述第一坐标轴垂直的坐标轴。
9.根据权利要求8所述的X射线荧光CT数据采集方法，其特征在于，所述样品转台在每次绕所述第一坐标轴或第二坐标轴步进转动一步后，沿所述第一方向步进平动直至完整扫描所述被测样品。
10.根据权利要求9所述的X射线荧光CT数据采集方法，其特征在于，所述步进转动的角度区间为[-π/2，π/2]，所述被测样品转动的空间立体角为2π。
11.根据权利要求8所述的X射线荧光CT数据采集方法，其特征在于，所述片形X射线束照射所述被测样品包括：
X射线光源产生X射线；
一维聚焦镜将所述X射线聚焦为照射向所述被测样品、厚度为微米量级的所述片形X射线束；
狭缝滤除所述片形X射线束的杂散光。
12.根据权利要求8所述的X射线荧光CT数据采集方法，其特征在于，所述数据采集器在所述被测样品每次步进转动或步进平动时，采集所述被测样品受所述片形X射线束照射激发产生的X射线荧光面积分数据、所述片形X射线束经过所述被测样品的透射X射线面积分数据和/或一维X射线衍射图数据具体包括：
荧光数据采集模块采集所述被测样品受所述片形X射线束照射激发产生的X射线荧光面积分数据；
透射数据采集模块采集所述片形X射线束经过所述被测样品的透射X射线面积分数据；和/或，
衍射数据采集模块采集所述片形X射线束经过所述被测样品的一维X射线衍射图数据。
13.一种基于权利要求8-权利要求12任一项所述数据采集方法所采集数据的图像重建方法，其特征在于，包括：
元素分布计算模块根据所述X射线荧光面积分数据和三维Radon逆变换重建所述被测样品内部特定元素的三维分布；
密度分布计算模块根据所述透射X射线面积分数据和/或所述一维X射线衍射图数据以及三维Radon逆变换重建所述被测样品密度的三维分布。
14.根据权利要求13所述的图像重建方法，其特征在于，所述密度分布计算模块根据所述透射X射线面积分数据和/或所述一维X射线衍射图数据以及三维Radon逆变换重建所述被测样品密度的三维分布包括：
所述密度分布计算模块根据所述透射X射线面积分数据和/或所述一维X射线衍射图数据获取所述被测样品的密度面积分数据；
所述密度分布计算模块根据所述密度面积分数据和三维Radon逆变换重建所述被测样品密度的三维分布。
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