同步輻射X射線成像及應(yīng)用

相比常規(guī)的x射線光源，同步輻射光源具有：極高的光通量波長可調(diào)諧高度準(zhǔn)直多種實(shí)驗(yàn)手段同步輻射光源的優(yōu)勢：當(dāng)前第1頁\共有21頁\編于星期三\21點(diǎn)同步輻射X射線相襯成像當(dāng)前第2頁\共有21頁\編于星期三\21點(diǎn)1896年2月8日，X射線在美國首次用于臨床診斷1895年11月8日（星期五），倫琴給他妻子Bertha拍的左手透視片，手上戴有戒指第一張X射線成象照片吸收反襯當(dāng)前第3頁\共有21頁\編于星期三\21點(diǎn)傳統(tǒng)的X射線成象系統(tǒng)都是基于樣品不同部位對X射線吸收不同進(jìn)行的，即所謂的吸收反襯成象。從1895年倫琴發(fā)現(xiàn)X射線開始，該方法在眾多領(lǐng)域特別是臨床醫(yī)學(xué)領(lǐng)域獲得了巨大的成功。然而，受原理的限制它很難對密度相差不大的輕元素材料、生物軟組織如血管、腫瘤等成清晰象。當(dāng)前第4頁\共有21頁\編于星期三\21點(diǎn)襯度產(chǎn)生機(jī)理吸收反襯樣品的厚度或密度元素的吸收X射線透射成象機(jī)理：樣品改變了入射光場的分布，探測器接收的光強(qiáng)分布包含了樣品內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息當(dāng)前第5頁\共有21頁\編于星期三\21點(diǎn)X射線相襯成象X-rayphasecontrastimaging(XPCI)就是利用X射線透過樣品后攜帶的位相信息對樣品內(nèi)部結(jié)構(gòu)成清晰象，它克服傳統(tǒng)成象方法的不足，是一種全新的成象方法，也是目前X射線應(yīng)用領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，國際上大多數(shù)的同步輻射裝置都有光束線開展相襯成象研究。RealTimeUltraHighResolutionRadiologyonLiveSpecimens另一特點(diǎn)——活樣品的高分辨率實(shí)時(shí)成象當(dāng)前第6頁\共有21頁\編于星期三\21點(diǎn)硬X射線相襯成象對光源的要求空間相干性：原則上應(yīng)大于待分辨細(xì)節(jié)的最大尺寸，不要求整個(gè)照明范圍全空間相干對平行光空間相干長度：ls=2l/a時(shí)間相干性：根據(jù)OTF分析，Dl~l0不會造成對比度過分降低，一般取Dl-l0/4。分辨率越高要求時(shí)間相干性越好合適的光源

同步輻射或微聚焦X射線管普通X射線源無法滿足要求，必須具備較高的相干性當(dāng)前第7頁\共有21頁\編于星期三\21點(diǎn)衍射增強(qiáng)成像(DEI)Humanbreastcancerspecimen.Specimenimagedinvitrowithconventionalabsorption(top)anddiffraction-enhancedtechniques(bottom).ESRF當(dāng)前第8頁\共有21頁\編于星期三\21點(diǎn)ConventionalimagePeakofanalyzerimageApparentrefractionimageattheSYRMEPbeamlineatELETTRAHumanFinger

當(dāng)前第9頁\共有21頁\編于星期三\21點(diǎn)Mouseheartradiograph

MouseheartapparentabsorptionimageMouseheartapparentrefractionimageattheSYRMEPbeamlineatELETTRA當(dāng)前第10頁\共有21頁\編于星期三\21點(diǎn)MouselungsradiographMouselungspeakofreflectionimage

MouselungsapparentrefractionimageattheSYRMEPbeamlineatELETTRA當(dāng)前第11頁\共有21頁\編于星期三\21點(diǎn)無造影劑血管造影術(shù)?當(dāng)前第12頁\共有21頁\編于星期三\21點(diǎn)300μm蜜蜂微血管當(dāng)前第13頁\共有21頁\編于星期三\21點(diǎn)材料力學(xué)ForceForceX-raysOriginallineofdetectDevelopedlineofdetect當(dāng)前第14頁\共有21頁\編于星期三\21點(diǎn)電化學(xué)反應(yīng)過程成象250μmélectrodeCuivreZincZinc當(dāng)前第15頁\共有21頁\編于星期三\21點(diǎn)200μm金屬材料的元素?cái)U(kuò)散過程成象Al11ZngalliumgalliumDiffusiondegalliumfissuration當(dāng)前第16頁\共有21頁\編于星期三\21點(diǎn)聚合物材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)研究——顆粒邊界PP當(dāng)前第17頁\共有21頁\編于星期三\21點(diǎn)相襯CT--

昆蟲當(dāng)前第18頁\共有21頁\編于星期三\21點(diǎn)相襯CT--鋅鋁合金內(nèi)部結(jié)構(gòu)注意觀察其中內(nèi)含物

當(dāng)前第19頁\共有21頁\編于星期三\21點(diǎn)同步輻射X射線醫(yī)學(xué)應(yīng)用

－雙色減影成像當(dāng)前第20頁\共有21頁\編于星期三\21點(diǎn)I造影——K吸收邊（33.17KeV）吸收強(qiáng)度是骨、肉吸收的10000倍