CN208171893U - 一种应用于微型ct的成像系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种应用于微型CT的成像系统，所述成像系统包括：旋转样品台，该旋转样品台上放置被测物体；微焦斑X射线源，该X射线源用于照射旋转样品台上的被测物体；X射线CCD，其接收从被测物体透射出的X射线并成像。本实用新型主要用于针对小的生物样品(大小一般为10mm见方)、生理切片或者小型半导体器件进行高分辨率断层成像，直至样品内部结构的三维重构。本实用新型提供的应用于微型CT的成像系统通过X射线CCD来成像，可实现实时监测，避免了传统探测器可能造成的噪声和伪影等问题，且成像效果十分理想，提高了探测效率及成像质量。

Description

一种应用于微型CT的成像系统

技术领域

本实用新型涉及X射线光学透镜成像技术领域，特别涉及一种应用于微型CT的成像系统。

背景技术

微型CT，又称显微CT，即微计算机断层扫描技术，是一种非破坏性的3D成像技术，它可以在不破坏样本的情况下，清楚地了解样本的内部显微结构。与普通临床的CT不同，医用普通临床的CT分辨率一般为1-2mm，微型CT的分辨率极高，可以达到微米级别，因此具有良好的“显微”作用。

其工作原理是利用X-射线照射样品时，样品的不同部位对X-射线的吸收率不同。X射线管发射X射线，穿透样品，最终在X射线检测器上成像。对样品进行不同角度照射并成像。通过计算机软件，将每个角度的图像进行重构，还原成在电脑中可分析的3D图像。

其中为了得到具有较高质量的图像，对接受X射线并成像的探测器的要求非常高，需要在所测量的能量范围内具有较高的探测效率，具有良好的能量线性和能量分辨率，具有良好的高技术特性，稳定性、响应性以及准确性，还需具有较高的信噪比。目前的CT图像质量已经得到了极大的改善，分辨率也有了明显提高，但这是以提高X射线能量为代价的。

因此，需要一种在得到高质量的图像的同时降低测量物体对X射线的吸收量的成像系统。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种在得到高质量的图像的同时降低测量物体对X射线的吸收量的成像系统，以解决现有微型CT扫描技术中X射线能量过高的问题。

本实用新型提供了一种应用于微型CT的成像系统，所述成像系统包括：

旋转样品台，该旋转样品台上放置被测物体；

微焦斑X射线源，该X射线源用于发出X射线，照射旋转样品台上的被测物体；

X射线CCD，其接收从被测物体透射出的X射线并成像。

优选地，所述微焦斑X射线源的焦斑小于10μm。

优选地，所述旋转样品台为可平移、可绕水平轴和竖直轴转动的平台，可使得被测样品能够被多角度全方位照射。

优选地，所述X射线CCD的分辨率为2μm-20μm。

优选地，所述X射线CCD前侧具有可见光增感屏。

根据本实用新型所提供的应用于微型CT的成像系统，可获得的有益效果至少在于：

本实用新型提供的应用于微型CT的成像系统可代替传统的微型CT中的探测器，具有成像质量高的优点，且不必以提高样品X射线吸收量为代价。扫描时，通过X射线CCD来成像，可实现实时监测，避免了传统探测器可能造成的噪声和伪影等问题，且成像效果十分理想，提高了探测效率及成像质量。

应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当用作对本实用新型所要求保护内容的限制。

附图说明

参考随附的附图，本实用新型更多的目的、功能和优点将通过本实用新型实施方式的如下描述得以阐明，其中：

图1为本实用新型实施例中应用于微型CT的成像系统的俯视图；

图2为本实用新型实施例中应用于微型CT的成像系统的正视图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

在下文中，将参考附图描述本实用新型的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件。

图1和图2分别为本实用新型实施例中应用于微型CT的成像系统的俯视图和正视图，图中各部分并非按照比例绘制，而仅用于示意。本实用新型中成像系统主要包括微焦斑X射线源1、旋转样品台2以及X射线CCD 4，旋转样品台2置于微焦斑X射线源1和X射线CCD 4之间，使得微焦斑X射线源1发射出的X射线照射到样品台2上的被测物体3，X射线从被测物体3透射后由X射线CCD 4接收。本实用新型实施例中，旋转样品台2被设计为具有转动机构，可以绕竖直轴转动，以便调节样品被照射的角度；此外旋转样品台2还可被设计为具有平动机构，以能够在竖直方向以及水平方向上移动，以便于调节成像。

为了得到更好的成像效果，本实用新型所采用的微焦斑X射线的焦斑小于10μm，在此，数值10μm仅为示例，可以根据对精度的需求选取其它合理的数值。

将被测物体3放入到旋转样品台2之后，可先利用旋转样品台2调整被测物体3的位置，使得微焦斑X射线源1发射出的光线能够照射到被测物体3后，从被测物体透射出的X光线能够被X射线CCD 4接收到并在X射线CCD 4中观察到清晰、完整的像。至此调节过程结束，可以开始成像。

旋转样品台2优选地为可平移、可绕水平轴和竖直轴旋转的平台，能够进行三维方向上的平移以及旋转和俯仰等操作，可以使被测物体得到多角度、全方位的照射，从而在X射线CCD 4中呈现出被测物体各个角度的像，由此能够更容易得到期望的图像。图1中的旋转箭头表示样品台可转动，图2中的水平箭头表示样品台可平移。

本实用新型所采用的X射线CCD的分辨率为2μm-20μm。X射线CCD能够将接受到的X射线转换图像信息，并在屏幕上显示出扫描物体的像。

传统的微型CT扫描中常用的探测器为正比计数器、闪烁计数器和半导体计数器等。正比计数器是以某种气体(如氙、氦、氩或者甲烷等)在X射线或者其他射线照射下产生电离而形成电脉冲为依据的核辐射探测器：X射线进入探测器后，在正比计数区与所充气体会发生四种类型的相互作用，而其中只需要X射线光子使探测气体原子发生外层电子光电离并最终形成雪崩式放电而形成一个输出脉冲这一类型，会导致入射光能量的损失。闪烁计数器由闪烁体、光导、光电倍增管及相关电路组成，其利用X射线引起闪烁体发光并通过光电器件记录射线强度和能量，但每20～30个可见光子中只有一个光子能使光电倍增管的光阴极表面发射一个电子，因此，由每个X射线光子所引起的有效可见光子数实际上低于所产生的离子对的数目，相对统计误差比较大。半导体探测器是利用带电粒子在半导体探测器的灵敏体积内产生电子－空穴对，电子－空穴对在外电场的作用下漂移而输出信号，X射线入射到半导体材料后，会产生平均电离能，所产生信息载流子数目会变少，其计数的相对统计涨落变大，能量分辨率会变低。因此这些常规的X射线探测器需要大的X射线能量才能达到高分辨率。

本实用新型采用的探测器是X射线CCD图像传感器，X射线CCD图像传感器与常规光学CCD相机不同的是，其在前面增加了一个能够将X射线转换为可见光的增感屏，也就是说先把X射线的信号，转换为可见光的图像，然后通过透镜把这个可见光的图像投影到CCD表面得到X光的CCD图像。典型的CCD单元由一个PN结构成核心，工作时在其上加反向偏压入射高能粒子在约几微米厚的耗尽层所激发出的载流子(一般为电子)，在电场作用下传输到靠近耗尽层的N区一侧保存直至被读出。若单个CCD单元同时被多个高能粒子击中，所收集的激发电子可多达数百个，而根据半导体材料的物理性质，CCD本身可以达到的最小电荷噪声仅为几个电子。X射线CCD拥有很好的信噪比，是一种高度敏感的探测器，而且其成像质量高，且不必以物体吸收X射线量的提高为代价。扫描时，通过CCD系统来成像，可实现实时成像以及实时监测，弥补传统探测器可能造成的噪声和伪影等问题，且成像效果十分理想，提高探测效率及成像质量。

本实用新型所提供的应用于微型CT的CCD成像系统主要用于对小的生物样品(大小一般为10mm见方)、生理切片或者小型半导体器件进行高分辨率断层成像，直至样品内部结构的三维重构。

本实用新型所提供的CCD成像系统可用于在CT中接受透过物体的X射线并成像。

本实用新型提供的应用于微型CT的成像系统可代替传统的探测器，具有成像质量高的优点，且不必以提高样品X射线吸收量为代价。扫描时，通过X射线CCD来成像，可实现实时监测，避免了传统探测器可能造成的噪声和伪影等问题，且成像效果十分理想，提高了探测效率及成像质量。

结合这里披露的本实用新型的说明和实践，本实用新型的其他实施例对于本领域技术人员都是易于想到和理解的。说明和实施例仅被认为是示例性的，本实用新型的真正范围和主旨均由权利要求所限定。

Claims (5)

1.一种应用于微型CT的成像系统，其特征在于，所述成像系统包括：

旋转样品台，该旋转样品台上放置被测物体；

微焦斑X射线源，该X射线源用于发出X射线，照射旋转样品台上的被测物体；

X射线CCD，其接收从被测物体透射出的X射线并成像。

2.根据权利要求1所述的应用于微型CT的成像系统，其特征在于：

所述微焦斑X射线源的焦斑小于10μm。

3.根据权利要求1所述的应用于微型CT的成像系统，其特征在于：

所述旋转样品台为可平移、可绕水平轴和竖直轴旋转的平台。

4.根据权利要求1所述的应用于微型CT的成像系统，其特征在于：

所述X射线CCD的分辨率为2μm-20μm。

5.根据权利要求1所述的应用于微型CT的成像系统，其特征在于：

所述X射线CCD前侧具有可见光增感屏。