許明偉 薛艷玲 陳榮昌 李 可 杜國浩鄧 彪 謝紅蘭 肖體喬

1（中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所 上海201800）

2（上海光源科學(xué)中心中國科學(xué)院上海高等研究院 上海201204）

3（中國科學(xué)院大學(xué) 北京100049）

國家生物安全對于瀕危物種的保護、防止外來生物入侵和維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定至關(guān)重要［1-2］，而海關(guān)是維護生物安全的第一道防線。X射線因具有強穿透性的特點被海關(guān)部門廣泛用于安全檢測工作中［3］，2008年誕生的直線加速器Linatron Mi6能產(chǎn)生3.5 MeV和6 MeV兩種能量的X射線對貨物進行透視檢測［4］；為了穿透厚度超過300 mm的集裝箱鋼板，2012年誕生了能產(chǎn)生6 MeV和9 MeV高能X射線的IDK-6/9 MeV線性電子加速器［5］；2017年又出現(xiàn)了可產(chǎn)生光子能量5 MeV、6 MeV和9 MeV，焦點尺寸2 mm的X射線直線加速器，并且通過人工智能算法自動標注X射線圖像中的目標物［6-7］。以上這些裝置基于吸收襯度和雙能成像透視貨物，大幅提高了工作效率［8-9］。但是生物樣品主要由C、H、O、N等輕元素組成，不同組織之間密度差異很小［10-14］，通過上述高能量、大焦點X射線光源和基于吸收襯度的成像方法無法對弱吸收生物組織清晰成像，很難用于生物樣品的品種和產(chǎn)地鑒別，現(xiàn)有的基于吸收襯度成像的安檢設(shè)備也無法滿足海關(guān)生物安全檢測的需求。

近年來基于高亮度同步輻射光源發(fā)展起來的X射線相位襯度成像方法，利用空間相干X射線在樣品內(nèi)部傳播時的相位變化成像，對于硬X射線來說，它的復(fù)折射率中代表相位的虛部比代表吸收的實部高兩個量級以上，因而相位襯度成像的靈敏度遠高于吸收襯度成像，特別適合于弱吸收樣品成像。研發(fā)基于相位襯度成像的X射線生物特征識別儀，可以解決現(xiàn)有X射線成像安檢儀無法實現(xiàn)弱吸收樣品成像的難點問題。X射線相位襯度成像主要是基于高亮度、空間相干性好的同步輻射光源發(fā)展起來的［15］，其實現(xiàn)成像的方式主要包括干涉法［16］、衍射增強法［17］、光柵微分法［18］和同軸法［19］等實現(xiàn)方式，其中干涉法和衍射增強法對X射線光子的利用效率較低［20-22］。光柵微分法可降低對X射線光源空間相干性的要求，但需要復(fù)雜、精密的光柵及調(diào)節(jié)機構(gòu)［18］，且光子利用效率低、數(shù)據(jù)采集時間長。同軸輪廓法基于準相干X射線在自由空間的傳播實現(xiàn)相位襯度成像，具有光子利用效率高和光路簡單的特點［19，23］，特別適用于高效率和高性價比X射線成像檢測儀的研發(fā)。

本文報道了一種基于相位襯度成像的X射線生物特征識別儀。針對海關(guān)檢測要求成像速度快的特點，采用光子利用效率高的X射線同軸輪廓相襯成像方法實現(xiàn)高效數(shù)據(jù)采集。海關(guān)檢測樣品種類多、尺寸和形狀不統(tǒng)一，儀器結(jié)構(gòu)設(shè)計中通過調(diào)節(jié)射線源、樣品和探測器三者之間的距離，可選擇合適的成像放大倍率，適應(yīng)不同樣品檢測的需求。為保證檢測環(huán)境的輻射安全、樣品的切換及調(diào)整方便，采用防護棚屋屏蔽、門禁安全聯(lián)鎖和樣品臺自動控制的系統(tǒng)設(shè)計。此外，為解決二維投影像存在的信號堆疊和很難用于生物特征識別的問題，發(fā)展基于相襯成像的顯微電子計算機斷層掃描（Computed Tomography，CT）及其三維顯微結(jié)構(gòu)定量分析方法，以實現(xiàn)不同產(chǎn)地生物樣品的識別。

1 成像原理及系統(tǒng)設(shè)計

1.1 X射線相襯成像原理

當X射線穿過物質(zhì)時，除了會發(fā)生X射線的吸收外，還會伴隨著X射線的折射現(xiàn)象，通常使用復(fù)折射率表示X射線與物質(zhì)的相互作用［22，24-25］：

式中：δ、β?1，當X射線在物質(zhì)中傳播時，其位相因子中呈現(xiàn)出一個衰減因子：

式中：n為X射線的復(fù)折射率；k=2πλ為波矢；λ為入射X射線的波長；z為沿光軸的傳輸距離。復(fù)折射率表達式中的δ項為相位項，β項為吸收項，相位項通常比吸收項高兩個量級以上。這意味著物體對X射線相位的調(diào)制作用比吸收更加明顯，利用X射線透過樣品后攜帶的相位信息可以得到弱吸收樣品精細結(jié)構(gòu)的高靈敏成像［16，26-27］。

由于相位的記錄是通過局域光干涉實現(xiàn)的，因此相位襯度成像對X射線光源的空間相干性要求較高［16］。理想的平行光或點光源是完全空間相干的，但實際上任何光源均有一定的相干空間尺度［28］。在非點源照明的情況下，物平面上的相干長度可表示為［19，29］：

式中：λ為光源波長；R1為光源到樣品的距離；σ為光源點尺寸。光源尺寸越小，產(chǎn)生的X射線空間相干性越好。生物樣品檢測成像所需的光子能量通常為20 keV，對應(yīng)的波長為λ=0.062 nm。當光源點尺寸σ=2μm、R1=0.1m時，相干長度d=3.1μm，相干長度d還會隨著R1的增大而增大。

樣品厚度和成分的變化導(dǎo)致X射線波前在通過樣品后的形狀發(fā)生變化。X射線透過樣品后的相位變化φ可表示為［29］：

同軸相襯成像原理可由菲涅爾衍射來解釋，根據(jù)菲涅耳衍射基爾霍夫公式的一階近似，對于點光源照射純相位樣品的情況下，像平面的光強分布為［19，29］：

式中：z為近似光軸；k=2πλ為波矢；re為經(jīng)典電子半徑；ρ為樣品的電子密度；R1為樣品到光源的距離；R2為樣品到探測器的距離；M=(R1+R2)R1為成像系統(tǒng)的幾何放大倍率。像平面上的光強分布正比于電子密度的二階微分，與光子能量無關(guān)［19］，這意味著可以實現(xiàn)多色光相襯成像。成像的空間分辨率很大程度上取決于光源的尺寸［29-30］，因此為同時保證相位襯度和高空間分辨，本儀器研發(fā)采用微焦點X光管作為成像系統(tǒng)的射線源。

歸因于空間相干X射線的局域干涉，同軸相襯成像只能直接獲得樣品密度突變界面的邊緣增強輪廓像。要獲得樣品的密度分布，還需發(fā)展相應(yīng)的相位恢復(fù)算法。目前相位恢復(fù)算法主要有：基于Born近似和Rytov近似的算法［31］、強度傳播方程（Transport of Intensity Equation，TIE）算法［32-33］和襯度傳遞函數(shù)（Contrast Transfer Function，CTF）算法［34］等。由于這些算法引入了一系列近似和假設(shè)，使得相位恢復(fù)結(jié)果不穩(wěn)定。此外，其它一些相位恢復(fù) 算 法：如GSF（Gerchberg-Saxton-Fienup）算法［35-36］、Yang-Gu算 法［37］、Input-Output算 法［38］、Steepest-Descent算法［35］、Conjugate-Gradient算法［35］以及Wu等提出的迭代算法［39-40］，雖然穩(wěn)定性更好，但運算量大，效率低?；谙辔?吸收二元性（Phase-Attenuation Duality，PAD）的算法，因其單距、非迭代和穩(wěn)定性好等優(yōu)點，被廣泛用于提取同軸相襯像的相位信息［30，41-42］?；谝陨戏治?，采用PAD算法實現(xiàn)同軸相襯像的重構(gòu)是X射線生物特征識別儀研發(fā)的最佳選擇。

像平面的光強分布是經(jīng)樣品調(diào)制后的X射線波前在像平面干涉的結(jié)果，為了從單張投影圖的光強分布中提取相位信息，假設(shè)樣品為均質(zhì)的，從平行光照明的強度輸運方程（Transport-of-Intensity Equation，TIE）出發(fā)，結(jié)合菲涅爾衍射積分公式可以得到適用于提取X光管成像系統(tǒng)相位信息的PAD算法公式［30，43］：

式中：位置矢量r⊥垂直于光軸方向z；T(r⊥)為均勻物體在像平面上的投影厚度；Iin為入射光的平均強度；F{}和F-1{}分別代表傅里葉變換和傅里葉逆變換。

由式（5）可知：成像襯度隨著R2的增大而增大［29］，考慮到該系統(tǒng)為基于錐形束的投影成像方式，成像的幾何放大率M受R1和R2的共同影響。因此，在實際成像過程中應(yīng)在保證所需放大倍率M的情況下盡可能增大R2以獲得最佳襯度。

1.2 X射線成像系統(tǒng)

為提供同軸相襯成像所要求的準相干X射線，該系統(tǒng)采用微焦點透射式鎢靶X光管（X-ray WorX GmbH，XWT-225-THE Plus），管 電 壓 范 圍20~225 kV，管電流范圍20~1 000μA，焦點尺寸2μm，最大靶功率50 W，X射線張角160°，射線源可連續(xù)4 h提供穩(wěn)定的X射線束。

為滿足海關(guān)生物安全識別工作中樣品尺寸差異大的問題，該系統(tǒng)采用基于GdOS閃爍體的互補金屬氧化物半導(dǎo)體（Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS）X射 線 平 板 探 測 器（Teledyne DALSA，Rad-icon 2329）實現(xiàn)大視場高分辨成像［44］，探測器單像素尺寸49.5μm，像素陣列4 608×5 890，成像面積228 mm×291mm。

圖1為研制的X射線生物特征識別儀，其中圖1（a）為成像光路示意圖。該系統(tǒng)中X射線源、樣品臺和探測器同軸放置，其中X射線源固定，樣品臺可實現(xiàn)X、Y、Z三維平動和W一維旋轉(zhuǎn)的四維運動。同時，樣品臺和探測器可沿X方向移動，以調(diào)節(jié)光源到樣品的距離（Source-Object Distance，SOD）和光源到探測器的距離（Source-Detector Distance，SDD）來任意調(diào)節(jié)成像系統(tǒng)的幾何放大倍率。SOD最小為10 mm，SDD最大為1 570 mm，此時為最大幾何放大倍率157×，對應(yīng)的有效像素尺寸0.32μm。根據(jù)成像條件的不同，曝光時間在數(shù)百毫秒到十幾秒之間。圖1（b）為儀器外觀照片，輻射防護棚屋將整個X射線成像系統(tǒng)封閉起來，并配有相應(yīng)的安全聯(lián)鎖系統(tǒng)，以保證測試過程中的輻射安全。配置了一臺高性能計算機，可實現(xiàn)光源、樣品臺與及探測器的棚屋外控制及數(shù)據(jù)采集和處理。圖1（c）為識別儀器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)照片，儀器門可完全打開，以方便維護。前門配鉛玻璃觀察窗，以方便測試過程中實時觀察樣品及部件狀態(tài)。該系統(tǒng)通過以太網(wǎng)（Ethernet）進行硬件控制與數(shù)據(jù)傳輸，整套軟件運行于Windows操作系統(tǒng)，操作簡單，便于海關(guān)部門對采集到的數(shù)據(jù)進行管理和對硬件的升級改造。此外，制定發(fā)展了完整的數(shù)據(jù)處理、設(shè)備維護和操作的使用規(guī)范，方便相關(guān)人員的使用。

圖1 儀器的成像光路圖(a)、儀器外觀(b)及儀器內(nèi)部照片(c)Fig.1 Diagram of the imaging optical path in the instrument(a),an appearance photo of the instrument(b),a photo inside the instrument(c)

由于二維投影成像存在信號堆疊問題，僅從二維投影圖難以獲取生物樣品的特征結(jié)構(gòu)信息。針對生物樣品三維空間結(jié)構(gòu)信息獲取和分析的需求，將CT成像技術(shù)引入到海關(guān)生物特征識別中，通過對生物樣品相位襯度三維信息的定量分析，實現(xiàn)同種、不同產(chǎn)地生物樣品的識別。為此，在DALSA GigE軟件開發(fā)包（Software Development Kit，SDK）的基礎(chǔ)上，結(jié)合KOHZU電機軟件控制接口，開發(fā)出具有自定義曝光時間、單張拍攝、單張保存、實時預(yù)覽、電機控制以及CT掃描功能的軟件（圖2），使該儀器具備拍攝CT的能力。通過該軟件對樣品進行CT掃描，可快速無損獲取被檢測樣品的微米級三維空間結(jié)構(gòu)，有效提高生物安全檢測的準確率。

圖2 儀器CT掃描程序流程圖Fig.2 Flow chart of the CT scanning program of the instrument

2 測試結(jié)果與分析

2.1 投影成像測試

首先對該系統(tǒng)進行了二維投影成像測試，采用分辨率靶（JIMART RC-02）測試該系統(tǒng)的空間分辨率，采用小魚和香樟葉測試生物樣品成像效果，實驗條件見表1。成像時有效像素尺寸的選擇取決于成像所需的分辨率和視場大小：為了測試該系統(tǒng)的空間分辨率，采用0.50μm的有效像素對分辨率靶成像；考慮到樣品較大，采用8.15μm的有效像素對小魚成像，4.95μm的有效像素對香樟葉成像。曝光時間的選擇取決于成像信噪比，成像信噪比與到達像素點的光子數(shù)成正比，而到達像素點的光子數(shù)與光源靶功率、有效像素尺寸的平方、探測器閃爍體對不同能量X射線的響應(yīng)系數(shù)成正比，與SDD的平方成反比，且與樣品材質(zhì)和厚度相關(guān)，因此實際的曝光時間要從以上幾個方面來綜合考慮。分辨率靶成像測試采用的靶功率小、SDD大、有效像素尺寸小，需要5 s的曝光時間才能得到高信噪比圖像；小魚成像測試采用的靶功率大、SDD小、有效像素尺寸大，小魚對X射線的調(diào)制能力強，0.7 s的曝光時間即可得到高信噪比圖像；香樟葉成像測試采用的管電壓小、靶功率小，探測器閃爍體對低能X射線的響應(yīng)系數(shù)小、樣品薄，需要10 s的曝光時間才能得到高信噪比圖像。測試結(jié)果如圖3所示。綜合圖3（a）的投影像及圖3（b）的強度分布輪廓圖，可以認為該成像系統(tǒng)的空間分辨率為3μm。圖3（c）小魚二維投影像說明該系統(tǒng)可清晰分辨小魚體內(nèi)不同層次的骨骼、魚腸內(nèi)食物和魚鰭，考慮到樣本已脫水，這應(yīng)該是相位襯度和吸收襯度共同作用的混合襯度成像。根據(jù)得到的樣本內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息，可以用來推斷小魚樣本的種類及相關(guān)信息，從而用于樣本識別。圖3（d）所示香樟葉二維投影像表明該系統(tǒng)可清晰分辨葉片上的各級葉脈，這屬于相位襯度占主導(dǎo)地位的成像，從而驗證了所研制的X射線生物特征識別儀具備較好的相位襯度成像能力。上述投影成像測試結(jié)果表明，該系統(tǒng)可用于簡單結(jié)構(gòu)生物樣品或薄樣本的生物特征識別。

表1 二維成像測試條件Table 1 Test conditions of the two dimensional imaging

圖3 分辨率靶投影像(a)，分辨率靶投影像標記處的強度分布輪廓圖(b)，小魚投影像(c)，香樟葉投影像(d)Fig.3 Projection image of the resolution target(a),intensity profile at the mark in Fig.3a(b),projection image of the tiddler(c),projection image of the cinnamomum camphora leaves(d)

2.2 CT成像測試

相襯CT功能主要用于弱吸收樣品的三維顯微結(jié)構(gòu)成像，適用于厚樣品原位無損測試及定量分析識別。為測試其相位襯度成像效果，主要采用不含水樣品測試，以降低吸收襯度的影響。采用小魚樣品和藥物微丸進行三維成像測試，脫水小魚樣品屬相襯與吸收的混合襯度成像，藥物微丸由于均為低Z元素組成且尺度小，可看成純相位樣品。測試過程中，通過CT掃描軟件采集不同角度下的投影圖像，使用PAD算法進行相位恢復(fù)，采用基于極坐標變換的方法去除切片的環(huán)狀偽影［45］，使用Avizo 9.7.0（Thermo Fisher）軟件對切片進行三維渲染。小魚測試結(jié)果見圖4，其測試條件為管電壓50 kV、管電流700μA、靶功率21.3 W、曝光時間700 ms、有效像素尺寸8.15μm。圖4（a、b）是小魚吸收襯度成像結(jié)果，圖4（a）為小魚骨骼及腸道內(nèi)食物殘渣的三維結(jié)構(gòu)，圖4（b）給出了小魚腹部方向的視圖，可清晰觀察到尾椎骨的整體顯微結(jié)構(gòu)，且可明顯看出側(cè)部魚骨斷裂和錯位的情況，應(yīng)該是樣品干燥后擠壓所致。圖4（c、d）是小魚樣品的相位襯度成像結(jié)果，圖4（c）為小魚體表的相位襯度成像三維結(jié)構(gòu)，可觀察到小魚體表魚鱗的排列結(jié)構(gòu)，圖4（d）給出小魚腹部方向的剖視圖，可清晰觀察到魚腸的形狀、空間位置以及魚腸內(nèi)食物殘渣的具體分布情況。圖4表明該系統(tǒng)具有較高的密度分辨能力，適用于對生物樣品進行高襯度成像。圖5是純相位樣品藥物微丸的三維顯微結(jié)構(gòu)，測試條件為管電壓50 kV、管電流500μA、靶功率16 W、曝光時間3 s、有效像素尺寸3 μm。樣品準備過程中將含微丸的藥片壓碎，挑選出藥物微丸，為CT成像方便，將微丸粘在塑料吸管上。圖5（a）是吸管上藥物微丸的三維空間分布以及表面形貌結(jié)構(gòu)，圖5（b）為微丸及吸管的橫截面三維視圖，可清晰觀察到藥物微丸及吸管內(nèi)部存在多層復(fù)雜空腔結(jié)構(gòu)。圖5（c）為單個微丸的三維顯微結(jié)構(gòu)，可見微丸從內(nèi)到外依次由空腔、藥物層、隔離層、腸衣層組成，各層之間存在一定的間隙。由于微丸及吸管樣品在管電壓50 kV的X射線照射下可看做純相位物體，從而驗證了所研制的儀器具有較高的相位襯度成像分辨能力。

圖4 小魚骨骼及腸道內(nèi)食物殘渣的三維結(jié)構(gòu)(a)，腹部方向視圖(b)，體表結(jié)構(gòu)(c)，縱向剖視圖(d)Fig.4 Three-dimensional structure of the skeleton and food residues of the tiddler(a),orientation view of the abdomen(b),surface structure(c),longitudinal cutaway view(d)

圖5 藥物微丸粘附于塑料吸管的三維空間分布及表面形貌結(jié)構(gòu)(a)，微丸及吸管截面三維視圖(b)，單個微丸三維顯微結(jié)構(gòu)(c)Fig.5 Three-dimensional spatial distribution and surface morphology of pellets adhered to a pipette(a),three-dimensional crosssection view of pellets and pipette(b),three-dimensional microstructure of a single pellet(c)

2.3 生物樣本識別測試

對于較難根據(jù)外觀鑒別的生物樣本，采用顯微CT實現(xiàn)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的無損成像，并進一步定量分析，可以實現(xiàn)同種、不同產(chǎn)地生物樣本的識別。選取不同產(chǎn)地的核桃作為測試樣本，對X射線而言這是一個混合襯度樣品，核桃衣可以作為純相位物體。由于核桃被堅硬的外殼包裹，常規(guī)的檢測方法很難區(qū)分不同產(chǎn)地的核桃，通過研制的X射線生物特征識別儀對核桃進行CT掃描，再對切片進行定量分析可達到無損鑒別核桃產(chǎn)地的目的。測試樣本分別為產(chǎn)自云南省楚雄彝族自治州（Chuxiong）、浙江省杭州市（Hangzhou）和河南省洛陽市（Luoyang）三地的核桃，每個產(chǎn)地各取3個樣本，測試條件均為管電壓80 kV、管電流100μA、靶功率6.6 W、曝光時間500 ms、有效像素尺寸19.09μm。三維成像結(jié)果見圖6，圖6（a、b）為核桃的三維體積渲染圖，從圖6（b）核桃的橫截面視圖可以看出，識別儀可以實現(xiàn)核桃殼、核桃衣和核桃肉的清晰成像。圖6（c）為核桃衣相襯CT成像結(jié)果，其中淺色部分為核桃衣，深色實體部分為核桃殼，說明識別儀可以對核桃衣這類純相位物體進行成像。圖6（d）為核桃仁的三維渲染圖，表明該識別儀可無損獲取樣本內(nèi)部復(fù)雜的三維顯微結(jié)構(gòu)，通過對切片進行閾值分割實現(xiàn)核桃殼和核桃肉的結(jié)構(gòu)信息提取，并對核桃樣品進行進一步的圖像定量分析。

圖6 核桃的三維成像體積渲染圖，核桃整體(a)，核桃橫截面(b)，核桃衣(c)，核桃仁(d)Fig.6 3D volume renderings of the walnut,the whole body(a),a cross-section view(b),walnut coat(c),walnut kernel(d)

通常僅從形態(tài)差異較難實現(xiàn)不同產(chǎn)地樣本的識別，依據(jù)三維圖像的定量分析可以獲取更多的樣品特征信息。對核桃樣品特征作了定量分析（圖7），結(jié)果表明：云南省楚雄彝族自治州所產(chǎn)核桃的平均外殼厚度為914.5μm，果仁平均體積占比為36.0%；浙江省杭州市所產(chǎn)核桃的平均外殼厚度為1 114.9μm，果仁平均體積占比為29.7%；河南省洛陽市所產(chǎn)核桃的平均外殼厚度為1 543.2μm，果仁平均體積占比為33.9%。結(jié)合各產(chǎn)地的經(jīng)緯度：楚雄（101°30′E，25°02′N），杭州（120o10′E，30o15′N），洛陽（112°26′E，34°43′N），從圖7（b）可知，核桃殼厚度與產(chǎn)地的緯度存在明顯的正相關(guān)性。通過對CT掃描產(chǎn)生的三維數(shù)據(jù)進行定量分析可以看出，不同產(chǎn)地的核桃外殼平均厚度和果仁體積占比有明顯差異，因此能以此來無損鑒定核桃的產(chǎn)地。盡管實際物種鑒別中還需要更多的檢測樣品，但初步的測試結(jié)果表明，研制的生物特征識別儀可為生物樣本鑒別提供更多有用的信息。基于該儀器建立的檢測方法，可推廣到其它生物物種的識別或顯微鑒定中，從而提高海關(guān)生物安全檢測的準確率。

圖7 核桃樣品特征的定量分析結(jié)果 (a)果仁體積占比，(b)外殼平均厚度Fig.7 Quantitative analysis results of characteristics of walnut samples(a)Proportion of kernel volume,(b)Average shell thickness

3 結(jié)語

根據(jù)海關(guān)生物安全檢測對于數(shù)據(jù)采集效率高、成像速度快的需求，成功研發(fā)了一臺基于同軸輪廓相襯成像的X射線生物特征識別儀。為了解決海關(guān)檢測樣品種類復(fù)雜、尺寸和形狀差異大的問題，將微焦點X光管與CMOS大面陣X射線平板探測器相結(jié)合，利用錐形X射線束投影成像的幾何放大作用，通過調(diào)整樣品、探測器與光源的相對距離，實現(xiàn)成像系統(tǒng)放大倍率的調(diào)節(jié)以適應(yīng)實際應(yīng)用場景。此外，該方法也降低了高分辨成像對探測器像素尺寸的要求。結(jié)合相襯顯微CT成像技術(shù)，該識別儀可用于定量分析生物樣品的三維結(jié)構(gòu)特征，實現(xiàn)不同產(chǎn)地生物樣品的識別，從而提升海關(guān)生物安全檢測工作的準確率。分辨率靶測試結(jié)果表明：采用單像素尺寸49.5μm的大面積平板探測器，實現(xiàn)了3μm的空間分辨率。生物樣品測試結(jié)果表明：相比目前海關(guān)通用的基于吸收襯度成像的X射線檢測手段，新研發(fā)的基于相位襯度成像的X射線生物特征識別儀具有更高的空間分辨和密度分辨能力，更適合用于弱吸收樣品的成像。此外，研發(fā)的識別儀通過以太網(wǎng)進行硬件控制、數(shù)據(jù)采集與處理，便于海關(guān)部門對采集到的數(shù)據(jù)進行管理和對硬件的升級改造。該系統(tǒng)還可用于中藥材顯微鑒定、結(jié)構(gòu)藥劑學(xué)、聚合物材料等領(lǐng)域的研究，為相關(guān)學(xué)科的發(fā)展提供一個有效的相襯成像顯微CT檢測平臺。

致謝 感謝中國科學(xué)院上海藥物研究所張繼穩(wěn)研究員課題組提供的藥物微丸樣品以及中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所駱鈞堯在CT掃描軟件編寫過程中提供的幫助。