3D-Röntgenbildgerät für die 3D-Objektsuche

Die zerstörungsfreie Gewinnung dreidimensionaler Strukturinformationen innerhalb von Objekten war eine Herausforderung. Der gebräuchlichste Ansatz ist die konventionelle Computertomographie (CT), bei der entweder das Objekt um eine Achse gedreht wird oder die Röntgenquelle und der Detektor um das Objekt gedreht werden. Dann wird die Objektstruktur unter Verwendung eines Berechnungsalgorithmus bestimmt. Dies beschränkt die Anwendung auf Fälle, in denen sich das Objekt und die Struktur innerhalb des Objekts über den Zeitraum, der zum Durchführen des Scans benötigt wird, nicht ändern. Darüber hinaus wird die Auflösung durch die Eigenschaften der Röntgenquelle und des Detektors bestimmt.

Ein neuer 3D-Röntgen-Imager kombiniert zwei verschiedene Hardwarekomponenten. Das erste ist eine Röntgenoptik mit einer im Vergleich zum Untersuchungsobjekt geringen Schärfentiefe. Reflektierende Röntgenoptiken vom Wolter-Typ sind eine solche Konstruktion. Diese Hohloptiken haben eine relativ große Sammeleffizienz und können mit einem großen Sichtfeld gestaltet werden. Die Schärfentiefe, d. h. die Entfernung, über die ein Merkmal entlang der Abbildungsrichtung aufgelöst werden kann, ist für diese Optiken relativ klein – typischerweise klein im Vergleich zum Sichtfeld. Diese Optiken wurden in großem Umfang in der Röntgenastronomie und in einigen Fällen für die Röntgenmikroskopie verwendet.

Die kurze Schärfentiefe wird oft als Nachteil des Designs angesehen; In Kombination mit einem dreidimensionalen Röntgendetektor ist es jedoch möglich, die geringe Schärfentiefe zu nutzen, um zusätzliche Informationen über die 3D-Struktur eines Objekts zu erhalten. Eine einfache Version des 3D-Detektors verwendet Film. Die Röntgenstrahlen werden durch einen Röntgenfilm teilweise durchgelassen und teilweise absorbiert. Dies ermöglicht die Aufnahme mehrerer Bilder entlang einer Sichtlinie und gleichzeitig.

Diese Technologie überwindet die Einschränkung, dreidimensionale Strukturinformationen zu erhalten, indem mehrere Ansichten mit einer Belichtung ohne bewegliche Teile bereitgestellt werden. Es basiert auf einem 3D-Detektor, der so einfach wie ein Stapel Filmplatten sein kann, und einer fokussierenden Röntgenoptik. Die Röntgenoptik ermöglicht das Sammeln von Röntgenstrahlen aus einem lokalisierten Volumen, genau wie eine gewöhnliche optische Linse, und die gestapelte Filmplatte oder ein anderes 3D-Detektordesign ermöglicht das Sammeln der Informationen über mehrere Brennebenen aus einer Sichtlinie. Das gleichzeitige Erfassen von Bildern aus einer einzigen Sichtlinie reduziert Bewegungsunschärfe und Rekonstruktionsartefakte aufgrund der Systembewegung.