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高解像度3D X線イメージングで物体内部構造を正確に取得

物体内部の三次元構造情報を非破壊で取得することは長年の課題でした。最も一般的なアプローチは従来型CT(コンピュータ断層撮影)で、物体を一軸周りに回転させるか、X線源と検出器を物体周りに回転させます。その後、計算アルゴリズムで物体構造を決定します。この方法では、スキャンに必要な時間内に物体と内部構造が変化しないケースに限定されます。さらに、分解能はX線源と検出器特性で決まります。

新しい3D X線イメージャーは、2つの異なるハードウェアを組み合わせます。第1は、対象物体に比べて小さい被写界深度を持つX線光学系。反射型ウォルターエックス線光学系がその一例です。これら中空光学系は比較的大きな集光効率を持ち、広視野で設計可能です。被写界深度(画像方向に沿って特徴が解像可能な距離)はこれら光学系で比較的小さく、典型的に視野に比べて小さいです。これら光学系はX線天文学で広く使用され、一部X線顕微鏡でも用いられています。

短い被写界深度はしばしば設計上の欠点と見なされますが、三次元X線検出器と組み合わせると、この短い被写写界深度を利用して物体の3D構造に関する追加情報を得ることが可能になります。シンプルな3D検出器の一つはフィルムを使用します。X線がX線フィルムを部分的に透過・吸収し、一回の視線方向で複数の像を同時に記録可能です。

この技術は、可動部なしで一回の露光で複数視点を提供することで、三次元構造情報取得の制限を克服します。スタックフィルムプレートのようにシンプルな3D検出器と、集光X線光学系に依存します。X線光学系が通常の光学レンズ同様に局所体積からX線を集光し、スタックフィルムプレートや他の3D検出器設計が一視線から複数焦点面情報を収集します。単一視線から同時に画像を取得することで、システム動作によるモーションブラーと再構築アーティファクトを低減します。

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