Demonstration of X (Gamma) ray Fourier imaging without refraction, diffraction and interference

无折射、衍射、干涉的X（伽马）射线傅立叶成像演示

基本信息

批准号：
22K18714
负责人：
志村考功
金额：
$ 4.16万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18714/
关键词：
X線ガンマ線イメージング放射線フーリエイメージング Γ線

项目摘要

本研究では屈折・回折・干渉を用いないＸ線（Γ線）フーリエイメージング法の実証を目的とする。通常のイメージングでは屈折・回折・干渉などの光の基本的性質が利用される。しかし、10keVを越えMeVクラスのＸ線（Γ線）ではこれらの基本的性質を利用することが困難なため、感度の良いイメージング技術がない。この領域のイメージング技術としてコンプトンカメラが用いられているが、一般には装置が重く、携行に不便、感度が低く、撮影に時間がかかる、非常に高額などの課題がある。本研究では同心円状のフィルタを２次元検出器の前方に配置する光学系を用いる。この光学系を用いると点光源からの画像は２次元平面波の画像に変換でき、フーリエ変換により周波数空間上の１点に対応させることができる。異なる光源による平面波画像はお互いに直交関係にあり、どんなに重なっていても、また信号強度が弱くてもフーリエ変換により分離でき、光源分布を再構成することができる。本手法は屈折・回折・干渉などの性質を利用しないため、Ｘ（Γ）線イメージングに展開でき、その方向性を大きく変革・進展させる可能性を有しており、飛躍的に発展する潜在性を有する技術である。2022年度は高エネルギー対応のフレネルゾーン開口の作製と放射光X線を用いた散乱X線イメージングの有効性の検証を行った。厚さ２mm厚のタングステン板に位相の異なる４種類のフレネルゾーン開口を作製することができた。また、散乱X線イメージングを用いることによりComputer Tomographyにはない利点を有する３次元計測手法が可能であることがわかった。

本研究的目的是展示一种不使用折射、衍射或干涉的 X 射线（γ 射线）傅里叶成像方法。正常成像利用光的基本特性，例如折射、衍射和干涉。然而，超过10 keV的MeV级X射线（γ射线）很难利用这些基本特性，因此没有灵敏的成像技术。康普顿相机作为该领域的成像技术，但普遍存在笨重、携带不便、灵敏度低、拍照耗时、价格昂贵等问题。在这项研究中，我们使用了一个光学系统，其中同心滤光片放置在二维探测器前面。利用该光学系统，可以将来自点光源的图像转换为二维平面波图像，并可以通过傅里叶变换使其对应于频率空间上的一个点。来自不同光源的平面波图像彼此正交，无论它们重叠多少或信号强度有多弱，都可以通过傅里叶变换将它们分开并重建光源分布。由于该方法不利用折射、衍射或干涉等性质，因此可以应用于X(Γ)射线成像，并有可能显着改变和推进X(Γ)射线成像的方向，并且这是一项具有巨大发展潜力的技术。 2022年度，我们制作了与高能量兼容的菲涅耳带孔径，并验证了使用同步加速器辐射X射线的散射X射线成像的有效性。我们能够在 2 毫米厚的钨板上制造四种不同相位的菲涅尔区开口。人们还发现，使用散射X射线成像可以实现三维测量方法，具有计算机断层扫描所不具备的优点。