Виявлення структурних особливостей об’єктів методом рентґенівського фазового контрасту
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe69.5.293Ключові слова:
рентґенiвський фазовий контраст, хвильовий фронт, дифракцiя рентґенiвського випромiнювання, когерентнiсть, теорiя дифракцiї Френеля–КiрхгофаАнотація
Фазовий контраст знаходить широке застосування в усiх галузях, де потрiбна вiзуалiзацiя внутрiшньої структури об’єктiв за допомогою рентґенiвського випромiнювання. У роботi запропоновано новий пiдхiд моделювання фазоконтрастного рентґенiвського зображення методом вiльного поширення на основi теорiї Френеля–Кiрхгофа. Розроблена проста розрахункова модель дозволяє визначити значення змiни iнтенсивностi на тривимiрних моделях об’єктiв макроскопiчних розмiрiв довiльної форми i, вiдповiдно, умови спостереження контрастного зображення при вiдомих характеристиках детекторної системи та iнтенсивностi джерела випромiнювання. Була показана можливiсть одержання чiтких зображень об’єктiв з малими показниками заломлення, визначення їх геометричних розмiрiв та товщини. Викладенi у роботi пiдходи можуть бути кориснi розробникам компактних пристроїв для виявлення структурних неоднорiдностей всерединi дослiджуваних об’єктiв неруйнiвним методом.
Посилання
M.Endrizzi. X-ray phase-contrast imaging. Nucl. Instrum. Methods A 878, 88 (2018).
https://doi.org/10.1016/j.nima.2017.07.036
Y.S. Kashyap, P.S. Yadav, T. Roy, P.S. Sarkar, M. Shukla, A. Sinha. Laboratory-based X-ray phase-contrast imaging technique for material and medical science applications. Appl. Radiat. Isot. 66, 1083 (2008.
https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2007.12.008
A. Bravin, P. Coan, P. Suortti. X-ray phase-contrast imaging: from pre-clinical applications towards clinics. Phys. Med. Biol. 58, R1 (2012).
https://doi.org/10.1088/0031-9155/58/1/R1
T. Tuohimaa, M. Otendal, H.M. Hertz. Phase-contrast x-ray imaging with a liquid-metal-jet-anode microfocus source. Appl. Phys. Lett. 91, 074104 (2007).
https://doi.org/10.1063/1.2769760
A. Snigirev, I. Snigireva, V. Kohn, S. Kuznetsov, I. Schelokov. On the possibilities of x-ray phase contrast microimaging by coherent high-energy synchrotron radiatio. Rev. Sci. Instrum. 66, 5486 (1995).
https://doi.org/10.1063/1.1146073
K.A. Nugent, T.E. Gureyev, D.F. Cookson, D. Paganin, Z. Barnea. Quantitative phase imaging using hard X-rays. Phys. Rev. Lett. 77, 2961 (1996).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.77.2961
R.A. Lewis. Medical phase contrast x-ray imaging: Current status and future prospects. Phys. Med. Biol. 49, 3573 (2004).
https://doi.org/10.1088/0031-9155/49/16/005
F. Arfelli, M. Assante, V. Bonvicini, A. Bravin, G. Cantatore, E. Castelli, L.D. Palma, M.D. Michiel, R. Longo, A. Olivo, S. Pani, D. Pontoni, P. Poropat, M. Prest, A. Rashevsky et al. Low-dose phase contrast X-ray medical imaging. Phys. Med. Biol. 43, 2845 (1998).
https://doi.org/10.1088/0031-9155/43/10/013
S. Tao, C. He, X. Hao, C. Kuang, X. Liu. Principles of different X-ray phase-contrast imaging: A Review. Appl. Sci. 11, 2971 (2021).
https://doi.org/10.3390/app11072971
A. Momose. X-ray phase imaging reaching clinical uses. Phys. Medica 79, 93 (2020).
https://doi.org/10.1016/j.ejmp.2020.11.003
D. Gabor. A new microscopic principle. Nature 161, 777 (1948).
https://doi.org/10.1038/161777a0
S.W. Wilkins, T.E. Gureyev, D. Gao, A. Pogany, A.W. Stevenson, Phase-contrast imaging using polychromatic hard X-rays. Nature 384, 335 (1996).
https://doi.org/10.1038/384335a0
A. Pogany, D. Gao, S.W. Wilkins. Contrast and resolution in imaging with a microfocus X-ray source. Rev. Sci. Instrum. 68, 2774 (1997).
https://doi.org/10.1063/1.1148194
A. Peterzol, A. Olivo, L. Rigon, S. Pani, D. Dreossi. The effects of the imaging system on the validity limits of the rayoptical approach to phase contrast imaging. Med. Phys. 32, 3617 (2005).
https://doi.org/10.1118/1.2126207
A. Burvall, U. Lundstrom, P. Takman, D. Larsson, H. Hertz. Phase retrieval in X-ray phase-contrast imaging suitable for tomography. Opt. Express 19, 10359 (2011).
https://doi.org/10.1364/OE.19.010359
S.C. Mayo, A.W. Stevenson, S.W. Wilkins. In-line phasecontrast X-ray imaging and tomography for materials science. Materials 5, 937 (2012).
https://doi.org/10.3390/ma5050937
A.J. Carroll, G.A. van Riessen, E. Balaur, I.P. Dolbnya, G.N. Tran, A.G. Peele. An iterative method for nearfield Fresnel region polychromatic phase contrast imaging. J. Opt. 19, 075003 (2017).
https://doi.org/10.1088/2040-8986/aa72c4
D.Paganin. Coherent X-Ray Optics (Oxford University Press, 2013).
D.M. Paganin, D. Pelliccia. Tutorials on x-ray phase contrast imaging: Some fundamentals and some conjectures on future developments, arXiv:1902.00364.
D. Paganin, S.C. Mayo, T.E. Gureyev, P.R. Miller, S.W. Wilkins. Simultaneous phase and amplitude extraction from a single defocused image of a homogeneous object. J. Microsc. 206, 33 (2002).
https://doi.org/10.1046/j.1365-2818.2002.01010.x
S.W. Wilkins, T.E. Gureyev, D. Gao, A. Pogany, A.W. Stevenson. Phase-contrast imaging using polychromatic hard X-rays, Nature 384, 335 (1996).
https://doi.org/10.1038/384335a0
D. Paganin, K.A. Nugent. Noninterferometric phase imaging with partially coherent light. Phys. Rev. Lett. 80, 2586 (1998).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.80.2586
P.C. Diemoz, A. Bravin, P. Coan. Theoretical comparison of three X-ray phase-contrast imaging techniques: Propagation-based imaging, analyzer-based imaging and grating interferometry. Opt. Express 20, 2789 (2012).
https://doi.org/10.1364/OE.20.002789
A. Olivo, E. Castelli. X-ray phase contrast imaging: From synchrotrons to conventional sources, Riv. Nuovo Cimento 37, 467 (2014).
O.M. Buhay, A.A. Drozdenko, M.I. Zakharets, I.G. Ignat'ev, A.B. Kramchenkov, V.I. Miroshnichenko, A.G. Ponomarev, V.E. Storizhko. Current status of the IAP NASU accelerator-based analytical facility. Phys. Procedia 66, 166 (2015).
https://doi.org/10.1016/j.phpro.2015.05.022
K. Dupraz et al. The ThomX ICS source. Physics Open 5, 100051 (2020).
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
