3D X-Ray Imager voor het ophalen van 3D-objecten

Het was een uitdaging om op een niet-destructieve manier driedimensionale structurele informatie in objecten te verkrijgen. De meest gebruikelijke benadering is conventionele computertomografie (CT), waarbij ofwel het object rond één as wordt geroteerd, of de röntgenbron en detector rond het object worden geroteerd. Vervolgens wordt de objectstructuur bepaald met behulp van een rekenalgoritme. Dit beperkt de toepassing tot gevallen waarin het object en de structuur in het object niet veranderen gedurende de tijdsperiode die nodig is om de scan uit te voeren. Verder wordt de resolutie bepaald door de röntgenbron en detectorkarakteristieken.

Een nieuwe 3D-röntgenimager combineert twee verschillende hardwareonderdelen. De eerste is een röntgenoptiek met een scherptediepte die klein is in vergelijking met het onderzochte object. Reflecterende röntgenoptica van het type Wolter is zo'n ontwerp. Deze holle optieken hebben een relatief groot opvangrendement en kunnen met een groot gezichtsveld worden ontworpen. De scherptediepte, de afstand waarover een kenmerk kan worden opgelost langs de beeldrichting, is relatief klein voor deze optica - meestal klein in vergelijking met het gezichtsveld. Deze optica is veelvuldig gebruikt in röntgenastronomie en in sommige gevallen voor röntgenmicroscopie.

De korte scherptediepte wordt vaak als een nadeel van het ontwerp beschouwd; in combinatie met een driedimensionale röntgendetector is het echter mogelijk om te profiteren van de korte scherptediepte om aanvullende informatie over de 3D-structuur van een object te verkrijgen. Een eenvoudige versie van de 3D-detector maakt gebruik van film. De röntgenstralen worden gedeeltelijk doorgelaten en gedeeltelijk geabsorbeerd door een stuk röntgenfilm. Hierdoor kunnen meerdere beelden langs één zichtlijn en tegelijkertijd worden opgenomen.

Deze technologie overwint de beperking van het verkrijgen van driedimensionale structurele informatie door meerdere weergaven te bieden met één belichting zonder bewegende delen. Het vertrouwt op een 3D-detector, die zo simpel kan zijn als een stapel filmplaten, en een focusserende röntgenstraaloptiek. De röntgenoptiek maakt het mogelijk röntgenstralen te verzamelen van een gelokaliseerd volume, net als een gewone optische lens, en de gestapelde filmplaat of een ander 3D-detectorontwerp maakt het mogelijk om de informatie over meerdere brandvlakken vanuit één zichtlijn te verzamelen. Door gelijktijdig beelden op te halen vanuit een enkele zichtlijn, worden de bewegingsonscherpte en reconstructie-artefacten als gevolg van de systeembeweging verminderd.