Hoog-resolutie 3D röntgenimaging voor nauwkeurige objectherwinning

Het verkrijgen van driedimensionale structurele informatie binnen objecten op een niet-destructieve manier is uitdagend geweest. De meest voorkomende aanpak is conventionele gecomputeriseerde tomografie (CT) waar het object om één as wordt geroteerd, of de röntgenbron en detector worden om het object geroteerd. Vervolgens wordt de objectstructuur bepaald met een berekeningsalgoritme. Dit beperkt de toepassing tot gevallen waar het object en de structuur binnen het object niet veranderen over de tijdsperiode die nodig is om de scan uit te voeren. Bovendien wordt de resolutie bepaald door de röntgenbron- en detectorkarakteristieken.

Een nieuwe 3D röntgenimager combineert twee verschillende hardware-onderdelen. Het eerste is een röntgenoptiek met een diepgang die klein is vergeleken met het onderzochte object. Reflectieve Wolter-type röntgenoptieken zijn een dergelijk ontwerp. Deze holle optieken hebben een relatief grote verzamelingsefficiëntie en kunnen ontworpen worden met een groot zichtsveld. Diepgang van focus, wat de afstand is waarover een kenmerk langs de beeldrichting opgelost kan worden, is relatief klein voor deze optieken — typisch klein vergeleken met het zichtsveld. Deze optieken zijn uitgebreid gebruikt in röntgenastronomie en in sommige gevallen voor röntgenmicroscopie.

De korte diepgang wordt vaak als nadeel van het ontwerp beschouwd; echter, gecombineerd met een driedimensionale röntgendetector, is het mogelijk om voordeel te halen uit de korte diepgang om additionele informatie over de 3D-structuur van een object te verkrijgen. Een eenvoudige versie van de 3D-detector gebruikt film. De röntgenstralen worden deels getransmitteerd en deels geabsorbeerd door een stuk röntgenfilm. Dit stelt de opname van meerdere beelden langs één zichtlijn en simultaan toe.

Deze technologie overkomt de beperking van het verkrijgen van driedimensionale structurele informatie door meerdere zichten met één blootstelling te bieden zonder bewegende delen. Het vertrouwt op een 3D-detector, wat zo simpel kan zijn als een stapel filmplaten, en een focusserende röntgenoptiek. De röntgenoptiek stelt verzameling van röntgenstralen uit een gelokaliseerde volume toe, net als een gewone optische lens, en de gestapelde filmplaat of ander 3D-detectorontwerp stelt verzameling van de meerdere focale vlak informatie vanuit één zichtlijn toe. Het simultaan verkrijgen van beelden vanuit één zichtlijn vermindert bewegingsverwarping en reconstructie-artefacten door systeembeweging.