基于动量编码的X射线衍射成像装置及方法与流程

技术特征：
1.一种基于动量编码的x射线衍射成像装置，包括同光轴的x射线源(1)和x射线面阵探测器(4)，其特征在于：还包括动量编码模块(2)和数据处理模块(5)；所述的x射线源(1)发出的发散的x射线经过动量编码模块(2)汇聚后，通过待测物体(3)射入x射线面阵探测器(4)；所述的数据处理模块(5)与x射线面阵探测器(4)相连，具有对记录的光强空间分布进行待测物体实空间分布恢复的程序；所述的动量编码模块(2)是一个多衍射体结构，各个衍射体的衍射周期、中心位置与指向的编码会对发散的x射线的动量产生编码作用。2.根据权利要求1所述的基于动量编码的x射线衍射成像装置，其特征在于，各个衍射体在动量编码模块(2)排列，且不存在靠近与重叠交叉。3.根据权利要求1或2所述的基于动量编码的x射线衍射成像装置，其特征在于，每个衍射体满足衍射体同侧衍射，公式如下：d[sin(θ
in
) sin(θ
out
)]＝mλ其中，d为衍射周期，θ
in
为入射衍射体的x射线和衍射体平面法线的夹角，θ
out
为出射衍射体的x射线和衍射体平面法线的夹角，m为衍射级次，λ为x射线的波长；每个衍射体中心位置满足如下公式：其中，ρ为单个衍射体中心在动量编码模块(2)的径向位置，ρ
′
为单个衍射体相对于物平面的径向位置，d
forward
为x射线源(1)和动量编码模块(2)的距离，d
backward
为动量编码模块(2)和x射线面阵探测器(4)的距离；d
ccd
为待测物体(3)和x射线面阵探测器(4)的距离；每一个衍射体的指向满足如下公式：其中，x,y是单个衍射体中心在动量编码模块(2)的相对位置,且满足多衍射体结构满足如下公式：4.根据权利要求3所述的基于动量编码的x射线衍射成像装置，其特征在于，单个衍射体结构是光栅、晶体或多层膜结构。5.根据权利要求1所述的基于动量编码的x射线衍射成像装置，其特征在于所述的数据处理模块(5)是计算机，或具有计算和存储能力的处理器。6.根据权利要求5所述的基于动量编码的x射线衍射成像装置及方法，其特征在于所述的数据处理模块(5)包含程序有进行空间强度关联计算的数值计算程序与相位恢复算法程序，或深度学习训练的端对端的图像恢复神经网络程序。7.利用权利要求1
‑
6任一所述的基于动量编码的x射线衍射成像装置的成像方法，其特
征在，该方法包括如下步骤：<1>调节x射线源(1)、动量编码模块(2)、x射线面阵探测器(4)同轴，其中，x射线源(1)和动量编码模块(2)的距离为d
forward
，动量编码模块(2)和x射线面阵探测器(4)的距离为d
backward
；<2>将待测物体(3)放入此光路中，其距x射线面阵探测器(4)距离为d
ccd
，调节其与光路同轴；<3>在x射线源(1)的一个相干时间内，x射线面阵探测器(4)曝光一次，获得空间光强分布图像i(x,y)，其中，x,y为x射线面阵探测器的空间坐标；<4>数据处理模块(5)对空间光强分布图像i(x,y)进行处理，得到待测物体(3)的实空间分布信息。8.根据权利要求7所述的基于动量编码的x射线衍射成像方法，其特征在于每一个衍射体的一级次衍射x射线通过待测物体(3)中心，需满足以下式子：9.根据权利要求7所述的基于动量编码的x射线衍射成像方法，其特征在于单个衍射体的出射x射线的编码为：

技术总结
一种基于动量编码的X射线衍射成像装置及方法，包括X射线源、动量编码模块、待测物体、X射线面阵探测器和数据处理模块，动量编码模块为一个多衍射体结构，各个衍射体具有不同的衍射周期、中心位置与指向。X射线源发出的发散的X射线经过动量编码模块，各个不同衍射周期、中心位置与指向的衍射体对发散的X射线的动量进行编码，出射的X射线会沿着不同的动量方向传播，并汇聚通过待测物体。本发明光学传递过程、装置特性和数据处理过程不同于传统的衍射成像方法。本发明应用于X射线衍射成像中，能极大地提高成像质量和成像速度，并减少待测物体的辐射损伤。辐射损伤。辐射损伤。


技术研发人员：喻虹 杨海瑞 谈志杰
受保护的技术使用者：中国科学院上海光学精密机械研究所
技术研发日：2021.08.20
技术公布日：2021/12/6