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上海光源软X光谱学显微光束线站采用扫描透射X射线显微技术(STXM)工作模式,能够实现30nm高空间分辨,自2009年5月份对用户开放以来,得到了一些优秀的科研成果的。但是STXM技术只能观测样品的二维结构,无法满足用户对样品三维精细结构的迫切需求,特别是一些研究很热的细胞内部结构以及细胞体内微量元素的空间分布。而计算机断层扫描技术(CT)能在无损条件下探测到样品的三维结构信息。普通CT设备的分辨率不足以观测纳米材料、生物细胞等微小样品,因此基于同步辐射光源的纳米CT技术被提出,其结合了CT技术与高分辨STXM技术的特点。为了满足广大用户对样品几十个纳米高空间分辨三维精细结构的强烈需求,基于上海光源软X射线谱学显微光束线站,研制了一套满足实验要求的常温纳米CT系统。本文的主要工作是将纳米CT技术在上海光源BL08USTXM线站上初步实现,解决了在线站进行纳米CT研究时样品产生漂移的相关问题,在本线站初步完成等角度纳米CT实验,主要包括以下几个方面:
1、为了解决纳米CT扫描中样品漂移问题,从软件角度上深度探讨了在纳米CT系统中,样品在转动过程中产生的位置漂移在线自动校正方法,同时根据系统现有条件从硬件角度给出了改进方案,包括新的样品架和添加新的二维滑台的设计方案。自校正实验结果表明,通过在线自校正后,样品漂移控制在约1μm范围内,极大的提高了纳米CT扫描的效率和精度。
2、通过MATLAB编写的CT断层图像重建软件与Amira软件相结合的方式,对样品原始投影数据进行CT三维重建及显示。上海光源STXM线站的用户在做纳米CT实验后,可以立即对采集的原始投影数据进行断层图像重建及三维重构显示,从而满足了用户对实验数据及时有效处理的需求。
3、选择添加了锑化镉量子点作为样品放进毛细玻璃管容器中,通过采集等间距多角度的二维吸收衬度图,并对实验数据进行图像重建,结果表明纳米CT等角度扫描实验已经达到100nm数量级的分辨率,初步完成纳米CT等角度扫描实验方法实验,不仅进一步验证了自校正算法的可靠性和准确性,而且为纳米CT的发展打下了坚实的基础。