双波带板X射线微分干涉成像与相位还原研究

摘要

在惯性约束聚变(ICF)过程中发生的流体不稳定性会对靶丸的压缩壳层以及中心热斑的形成造成很大影响。而发展高空间分辨率诊断方法，一方面可以帮助研究流体不稳定性的机制，另一方面可用于检测冷靶，探测作为不稳定性源头的靶缺陷，因此对于ICF研究十分重要。
　　X射线具有的短波长和高穿透性的特点使它能够以高分辨率探测物体内部，因而广泛的使用在ICF诊断中。传统的X射线主动式诊断方案完全依赖物体对X射线的吸收形成对比度，而ICF靶丸的主要构成元素为氘氚(DT)，这类低原子序数物质对X射线的吸收远小于它们对X射线的折射效应。因此在形成对比度上，利用物体对X射线相移产生强度调制相衬成像方案优于传统的吸收式成像方案。
　　本文将波带板结构与X射线相衬技术结合，提出了一种使用双波带板与正反投影法的X射线物体相位还原方案，还原方法的理论分辨率为使用波带板的极限分辨率。后续数值模拟结果与理论相符，提出方案可以准确的还原原始物体的相位分布，而对于最外环宽为80nm的波带板，相位还原结果分辨率达到97.7nm。
　　本文最后初步分析了通过多角度投影成像，将提出方案扩展而实现三维还原物体折射率的可能性。模拟使用滤波反投影算法，结果表明提出方案能够准确的三维还原物体折射率的实数部分。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 聚变靶的X射线成像诊断

1．1．1 惯性约束聚变背景

1．1．2 聚变靶结构

1．1．3 X射线诊断

1．2 X射线在物质中的传播

1．3 X射线相衬成像方法

1．3．1 自由传播式相衬成像

1．3．2 Zernike相衬成像

1．3．3 剪切干涉式微分相衬成像

1．4 论文内容安排

第二章 双波带板相衬成像与相移还原

2．1 标量衍射理论

2．2 双波带板成像原理

2．3 正反投影法

2．4 相位还原过程的模拟与讨论

2．4．1 数值计算方法

2．4．2 计算参数设置

2．4．3 计算结果与讨论

2．5 本章小结

第三章 高分辨率折射率三维还原

3．1 滤波反投影算法

3．2 数值模拟与结果讨论

3．2．1 模拟过程与计算方法

3．2．2 计算参数设置

3．2．3 计算结果与讨论

3．3 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢

在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果