一种基于激光的高能CT成像装置和方法与流程

本发明涉及激光成像，具体而言，涉及一种基于激光的高能ct成像装置和方法。

背景技术：

1、计算机断层成像技术（ct）是通过对物体进行不同角度的射线投影测量获取物体横截面信息的成像技术。现有高能ct（射线能量为数个mev）基于小型电子加速器产生高能x射线，x射线光斑通常在1-2mm，限制了空间分辨率。高能ct成像装置通过利用激光产生高能x射线，光斑可以控制到100μm以下，从而大幅提升高能ct的空间分辨率。然而，现有基于激光的高能x射线ct主要用于试验研究，尚未形成可靠的成像装置，在电子束调试、光斑控制、长时间稳定工作和图像校正方面存在诸多不足。

2、有鉴于此，本说明书提出了一种基于激光的高能ct成像装置和方法，以根据成像需求调整高能ct成像装置的能谱，并且进一步减小束斑的大小，以得到更清晰的样品图像。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于激光的高能ct成像装置，包括激光发射器、激光传输系统、气体靶、真空室、前准直器、样品台、后准直器和成像记录系统，还包括转换靶、金属薄膜磁带系统、能谱测量系统、束斑测量系统和定位标记；所述气体靶采用倾斜方式，斜向着对所述转换靶的旋转靶盘片喷气，以产生高能电子束；所述转换靶用于在成像时供所述高能电子束穿过，产生高能x射线；所述金属薄膜磁带系统用于在调试时阻挡剩余的激光；所述能谱测量系统用于在调试时获取所述高能电子束的能谱；所述束斑测量系统用于在调试时获取所述高能电子束的束斑大小；所述定位标记固定在样品台周围，不随样品运动，以对成像数据进行校正。

2、进一步的，所述气体靶包括气体靶喷口和屏蔽片；所述转换靶包括旋转靶盘片；所述屏蔽片上设置有开孔，所述激光束通过所述屏蔽片上的开孔，打到所述旋转靶盘片上；所述倾斜方式为所述气体靶喷口朝所述旋转靶盘片倾斜。

3、进一步的，所述转换靶包括旋转靶盘片和运动伺服机构；所述旋转靶盘片与所述运动伺服机构相连接，通过所述运动伺服机构调整所述旋转靶盘片，以使每一个高能电子束脉冲在所述旋转靶盘片上的落点不重叠；所述运动伺服机构还用于在调试所述高能电子束时，将所述旋转靶盘片移出所述高能电子束的落点范围。

4、进一步的，所述金属薄膜磁带系统包括轮组和金属薄膜卷；所述轮组用于移动所述金属薄膜卷，以使用所述金属薄膜卷未被照射的区域接收剩余的激光。

5、进一步的，所述束斑测量系统包括束斑荧光屏、束斑反射镜和束斑相机；在调试所述高能电子束的束斑时，将所述束斑测量系统移动到所述高能电子束的传输轴线上；所述高能电子束直接穿过所述束斑荧光屏，形成发光点；所述束斑反射镜将所述束斑荧光屏上的发光点的图像和强度反射至所述束斑相机。

6、进一步的，所述能谱测量系统包括能谱磁铁、能谱荧光屏、能谱反射镜和能谱相机；在调试所述高能电子束的能谱时，将所述能谱测量系统移动到所述高能电子束的传输轴线上；所述能谱磁体用于在调试时偏转所述高能电子束，以使所述高能电子束穿过所述能谱荧光屏，形成发光点；所述能谱反射镜将所述能谱荧光屏上的发光点的图像和强度反射至所述能谱相机。

7、进一步的，在对样品进行成像时，将所述能谱测量系统移动到高能x射线的传输轴线上，以偏转成像过程中产生的剩余电子。

8、进一步的，所述定位标记有多个，分别设置在所述样品台处的所述高能x射线的四周。

9、进一步的，所述成像记录系统包括成像荧光屏、成像反射镜和成像相机；所述成像荧光屏用于接收从所述后准直器发射出来的高能x射线；所述成像反射镜用于将所述成像荧光屏上的图像反射至所述成像相机。

10、本发明的目的在于提供一种基于激光的高能ct成像方法，包括：将旋转靶盘片移出高能电子束的落点范围；将束斑测量系统移动到高能电子束的传输轴线上，对所述高能电子束的束斑进行调试；将能谱测量系统移到高能电子束的传输轴线上，对所述高能电子束的能谱进行调试；将所述旋转靶盘片移动至所述高能电子束的落点范围内；将样品放置在样品台上，并对所述样品进行成像；基于定位标记对所述成像进行处理，得到样品图像；在调试能谱、调试束斑和样品成像的过程中，气体靶斜向着对转换靶的旋转靶盘片喷气。

11、本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：

12、本说明书中的一些实施例，通过将气体靶倾斜放置，斜向着对所述转换靶的旋转靶盘片喷气，可以减小气体靶的后表面与旋转靶盘片的前表面的距离，获得更小束斑的x射线。

13、本说明书中的一些实施例，通过设置金属薄膜磁带系统，可以用于阻挡激光，避免激光对真空窗口的破坏。

14、本说明书中的一些实施例，通过在样品透射时，将能谱测量系统移动到高能x射线的传输轴线上，以使能谱磁铁可以对剩余电子进行偏转。

15、本说明书中的一些实施例，通过设置能谱测量系统和束斑测量系统，可以对高能电子束进行能谱测量和束斑测量，以在对样品透射前对高能电子束进行参数测量，实现对电子束参数的直接调控。

16、本说明书中的一些实施例，通过定位标记，使本装置具备对ct测量数据的位置校正功能，可以克服激光产生高能x射线源的位置波动，提高了ct系统空间分辨率。

17、本说明书中的一些实施例，通过将能谱测量系统、束斑测量系统、成像记录系统采用离轴成像设计，通过反射镜反射荧光屏上的发光点的图片，使得相机可以避免被高能电子束或高能x射线直接照射。

技术特征：

1.一种基于激光的高能ct成像装置，包括激光发射器、激光传输系统、气体靶、真空室、前准直器、样品台、后准直器和成像记录系统，其特征在于，还包括转换靶、金属薄膜磁带系统、能谱测量系统、束斑测量系统和定位标记；

2.根据权利要求1所述的基于激光的高能ct成像装置，其特征在于，所述气体靶包括气体靶喷口和屏蔽片；所述转换靶包括旋转靶盘片；

3.根据权利要求1所述的基于激光的高能ct成像装置，其特征在于，所述转换靶包括旋转靶盘片和运动伺服机构；

4.根据权利要求1所述的基于激光的高能ct成像装置，其特征在于，所述金属薄膜磁带系统包括轮组和金属薄膜卷；

5.根据权利要求1所述的基于激光的高能ct成像装置，其特征在于，所述束斑测量系统包括束斑荧光屏、束斑反射镜和束斑相机；在调试所述高能电子束的束斑时，将所述束斑测量系统移动到所述高能电子束的传输轴线上；

6.根据权利要求1所述的基于激光的高能ct成像装置，其特征在于，所述能谱测量系统包括能谱磁铁、能谱荧光屏、能谱反射镜和能谱相机；在调试所述高能电子束的能谱时，将所述能谱测量系统移动到所述高能电子束的传输轴线上；

7.根据权利要求6所述的基于激光的高能ct成像装置，其特征在于，在对样品进行成像时，将所述能谱测量系统移动到高能x射线的传输轴线上，以偏转成像过程中产生的剩余电子。

8.根据权利要求1所述的基于激光的高能ct成像装置，其特征在于，所述定位标记有多个，分别设置在所述样品台处的所述高能x射线的四周。

9.根据权利要求1所述的基于激光的高能ct成像装置，其特征在于，所述成像记录系统包括成像荧光屏、成像反射镜和成像相机；

10.一种基于激光的高能ct成像方法，其特征在于，包括：

技术总结
本发明提供了一种基于激光的高能CT成像装置和方法，包括激光发射器、激光传输系统、气体靶、真空室、前准直器、样品台、后准直器和成像记录系统，还包括转换靶、金属薄膜磁带系统、能谱测量系统、束斑测量系统和定位标记；气体靶采用倾斜方式，斜向着对转换靶的旋转靶盘片喷气；转换靶用于在成像时供高能电子束穿过；金属薄膜磁带系统用于在调试时阻挡剩余的激光；能谱测量系统用于在调试时获取高能电子束的能谱；束斑测量系统用于在调试时获取高能电子束的束斑大小；定位标记固定在样品台周围，不随样品运动；以根据成像需求调整高能CT成像装置的能谱，并且进一步减小束斑的大小，以得到更清晰的样品图像。

技术研发人员：吴玉迟,谷渝秋,王少义,张天奎,朱斌,杨月,于明海,闫永宏,董克攻,谭放,毕碧,何卫华,李纲,张晓辉,张杰,温家星,赵宗清,周维民
受保护的技术使用者：中国工程物理研究院激光聚变研究中心
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12