Разработка метода высокоразрешающей стереорентгенографии и рентгеновской стереомикроскопии слабопоглощающих рентгеновское излучение объектов и материалов с использованием лабораторных источников рентгеновского излучения (заключительный)

Рентгеновские методы визуализации обычно делятся на две категории: одна представляет собой метод трехмерной визуализации, основанный на рентгеновской компьютерной томографии (КТ), а другая представляет собой двумерную рентгенографию, которую можно выполнять в реальном времени. За последние десятилетия методы высокоразрешающей рентгеновской визуализации были перенесены с синхротронных на лабораторные источники рентгеновского излучения [1-2]. Тенденции переноса высокоразрешающих методов рентгеновской визуализации обусловлены развитием непосредственно лабораторных источников, а также систем регистрации изображений. Проведение исследований в лабораторных условиях позволяет не только правильно спланировать эксперимент, выполнить пробоподготовку и оценить параметры оптических схем для выполнения исследований на источниках синхротронного излучения, но также и развивать новые подходы и методы. Очевидно, что трехмерные изображения объектов более информативны, чем двумерные. Для случая рентгеновской КТ съемка объекта (просвечивание) производится при различных углах наблюдения, а затем - с помощью компьютерных программ строится трехмерное изображение объекта, которое может быть проанализировано послойно. Однако следует отметить, что получение информации о внутренней структуре исследуемых объектов с помощью метода КТ наряду с высокой информативностью, подразумевает высокую дозу РИ ввиду большого количества необходимых для реконструкции двумерных проекций [3]. Еще одним методом получения объемных изображений объектов является стереофотография, когда для построения трехмерного изображения используется два плоских изображения объекта, полученные под различными углами съемки. Метод стереофотографии хорошо известен для излучения видимого диапазона спектра, для рентгеновского излучения он описан в значительно меньшей степени. В рентгеновском диапазоне основной вклад в формирование контраста получаемых изображений обусловлен поглощением, что создает некоторые ограничения для наблюдения, например биологических образцов, а также объектов, состоящих из легких материалов, имеющих небольшую плотность. Такие образцы почти полностью прозрачны для жесткого рентгеновского излучения, и являются практически невидимыми, ввиду того что для получения контрастных двумерных изображений необходимо, чтобы их различные участки по-разному поглощали излучение. Поэтому получение изображения объектов, из материалов с малым порядковым номером, и которые слабо поглощают рентгеновские лучи, является актуальной задачей. В данном отчете показано, что применение известного из оптики метода стереофотографии в рентгеновском диапазоне длин волн позволяет относительно просто получать изображения слабо поглощающих рентгеновские лучи объектов с высоким контрастом. Применение разработанных методов позволяет снизить поглощенную дозу РИ, так как для получения рентгеновских стереоизображений необходимо только два изображения исследуемого объекта. Поэтому с точки зрения уменьшения повреждения, например, биологических образцов, разработанные методы являются перспективными для ряда научно-исследовательских задач. Целью данного проекта является разработка метода высокоразрешающей стереорентгенографии и рентгеновской стереомикроскопии слабопоглощающих рентгеновское излучение объектов и материалов с использованием лабораторных источников рентгеновского излучения. Для достижения поставленной цели в рамках проекта решаются следующие задачи: 1. Проведение в приближении волновой и геометрической оптики теоретических исследований по определению рентгенооптических параметров оптических систем, состоящих из нескольких преломляющих линз. 2. Разработка метода высокоразрешающей стереорентгенографии и рентгеновской стереомикроскопии слабопоглощающих рентгеновское излучение объектов и материалов с использованием лабораторных источников рентгеновского излучения. 3. Определение рентгенооптических параметров многоэлементной оптической системы на основе микрофокусного лабораторного источника рентгеновского излучения для разрабатываемого метода рентгеновской стереомикроскопии 4. Разработка макета оптической системы для реализации метода стереомикроскопии, состоящий из источника рентгеновского излучения, системы монохроматизации и фокусировки рентгеновского пучка, устройства для удержания и перемещения образца, цифровой рентгеновской камеры. 5. Тестирование разрабатываемого метода стереорентгенографии и рентгеновской стереомикроскопии с использованием различных реальных объектов.