显微ct系统的分辨率测试方法及探测器仿真研究

《显微ct系统的分辨率测试方法及探测器仿真研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、显微CT系统的分辨率测试方法及探测器仿真研究StudyofSpatialResolutionMeasurementMethodsandSimulationofDetectorforMicro-CTSystem学科专业：仪器科学与技术研究生：崔芳芳指导教师：陈津平副教授天津大学精密仪器与光电子工程学院二零一五年十二月摘要显微CT技术能够在无损条件下对被检测对象内部结构实现微米细节分辨能力的三维成像，因而在MEMS技术、电子科学、新材料、生物医学等领域得到了广泛的应用。显微CT的成像指标，尤其是空间分辨率和密度分辨率，是人们比较关注的问题，目前还没有针对显微CT成像指标的统一测

2、量标准。如何进一步题高显微CT的分辨率也是当前研究的热点问题，探测器是显微CT的重要组成部分，对分辨率的提高有重要影响。闪烁体是探测器的关键部件，Ｘ射线与闪烁体相互作用时，由于散射、像差和焦深的影响，导致图像质量下降，而这些都与闪烁体厚度有关，因此研究闪烁体厚度和图像质量的关系就变得非常重要。本文围绕显微CT的分辨率测量和探测器仿真，开展了以下工作：1、回顾了CT的起源和发展历史，介绍了显微CT的组成结构，对显微CT的主要评价指标空间分辨率和密度分辨率进行简要说明，指出本课题的研究意义和研究内容。2、提出用直边ESF和圆边ESF测量MTF的改进算法，通过改进的算法可以修正模

3、体的放置误差，降低噪声的影响，提高分辨率测量精度，通过对改进算法前后的分辨率计算结果和分辨率测试卡的直观观测结果进行对比，说明改进算法是切实可行的。进一步在VisualStudio2010环境下将MTF改进算法整合为空间分辨率测量模块。3、基于现有的分辨率测试方法，设计了一个新型的显微CT三维空间分辨率测试模体，模体利用用线对法和MTF法同时测量x-y平面和z向的分辨率，并可以探究分辨率的空间变化规律。用准分子激光加工技术加工了一个简化的模体，利用扫描重建后的CT图像获得MTF曲线，通过对比两种方法的分辨率计算结果，验证了模体的可行性。4、通过对显微CT的各种密度分辨率测试

4、方法进行分析比较，采用密度差法测量密度分辨率。用氯化钠溶液制作了两个密度差试件，对显微CT的密度分辨率进行测量。5、对高分辨光耦探测器开展了探索性的光学仿真，在ZEMAX下用薄透镜代替物镜和透镜搭建简化的光路，根据点扩散函数来计算景深，并与景深的理论计算结果进行对比分析。在非序列模式下搭建实际的光路，并设计光源模拟闪烁体内每一层的发光，把光源放在不同的位置观察探测器的成像效果，对于研究闪烁体厚度对成像效果的影响有重要意义。关键词：显微CT，空间分辨率，密度分辨率，景深，数值孔径AbstractMicro-CTtechnologyrealizesthreedimensiona

5、limagingoftheinnerstructureoftestingobjectswithmicrospatialresolutionundernondestructiveconditions,soitiswidelyusedinMEMStechnology,newmaterials,electronicscience,newmaterials,biologicalmedicine,andotherfields.ThespecificationsofMicro-CT,especiallythespatialresolutionanddensityresolutionha

6、vebecomeissuesofconcernforresearchers,buttherearenouniformstandardsformeasurementmethodsathomeandabroad.Besides,howtoimprovetheresolutionofMicro-CTisaresearchfocuscurrently.ThedetectorisakeydeviceofMicro-CT,thushasimportantinfluencefortheimprovementofthesystemresolution.Scintillatorisanimp

7、ortantpartofthedetector.WhenXrayinteractswiththescintillator,scattering,aberrationanddepthoffocusdegradetheimagequality,andtheabovefactorsrelatetothethicknessofthescintillator,soitisvitaltostudytherelationshipbetweenthethicknessofscintillatorandtheimagequality