X射線顯微鏡（XRM）

01什么是X射線？

X射線是一種電磁輻射，波長介于紫外線和伽馬射線之間。由德國物理學家威廉·康拉德·倫琴在1895年發(fā)現(xiàn)并拍出了張X光片，因其未知性質(zhì)而被命名為“X射線”（X代表未知）。

X射線為不可見光，具有波長短、穿透性強等特性，因此人們可以用來探索物體內(nèi)部結(jié)構(gòu) (x-ray 成像)。

02X射線成像的基本原理

X射線之所以能使物質(zhì)在熒屏或膠片上形成影像，一方面是基于X射線的穿透性、熒光效應(yīng)和感光效應(yīng)；另一方面是基于物質(zhì)成分之間密度和厚度的差異。當X射線透過物質(zhì)不同組織結(jié)構(gòu)時，由于被吸收的程度不同，到達熒屏或膠片上的X射線量就會有差異。這樣，在熒屏或膠片上就形成了明暗或黑白對比不同的影像。具體來說，X射線是一種波長極短、能量很大的電磁波。它穿透物質(zhì)的能力與射線光子的能量有關(guān)，即X射線的波長越短，光子的能量越大，穿透力越強。另外，X射線的穿透力也與物質(zhì)密度有關(guān)，密度大的物質(zhì)對X射線的吸收多，透過少；密度小則吸收少，透過多。利用這種差別吸收的性質(zhì)可以把密度不同的組織成分區(qū)分開來，從而實現(xiàn)X射線透視和攝影。

03X射線顯微鏡成像過程

X射線顯微技術(shù)是一種非破壞性透視技術(shù)，將待測物體做360°自轉(zhuǎn)，通過單一軸面的X射線穿透被測物體，根據(jù)被測物體各部分對X射線的吸收與透射率不同，收集每個角度的穿透圖像，之后利用電腦運算重構(gòu)出待測物體的實體圖像。

采集圖像：利用平板探測器對樣品進行大范圍整體觀察，找到特征目標區(qū)域。再通過光耦探測器對目標區(qū)域進行高分辨成像。三維重構(gòu)：利用三維可視化軟件對采集到的投影圖像進行重構(gòu)，通過一系列數(shù)學重建算法得到的三維數(shù)據(jù)。定量分析：通過三維圖像分析軟件對重構(gòu)后的數(shù)據(jù)進行濾波、閾值分割、圖像渲染、網(wǎng)格化處理、動畫制作、定量分析計算等，以便更好地觀察和分析樣品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和特征。