非結晶X光繞射在有限投影角度下的三維影像重建法

A New Method to Reconstruct Three-Dimensional Images under Limited Number of Angles on Non-Crystalline X-Ray Diffraction Microscopy

盧建宏(Chien-Hung Lu)

指導教授 ： 李定國

國立臺灣大學/理學院/物理研究所/碩士(2009年)

https://doi.org/10.6342/NTU.2009.02740

摘要

根據Radon的理論，假如能夠獲得各個角度的投影影像，那麼三維的結構就能夠完整地還原，這樣的技術又稱之為Tomography，例如CT和MRI，已經廣泛的運用在大腦、肌肉等人體器官上。然而，當對象是微米級甚至是奈米級的樣品時，為了足夠解析度，光源的能量就必須要提升至5kev上下，如此一來光源對於像生物樣品這類的輻射敏感物質所造成的傷害就不能忽略。在這樣的情況下，樣品不可能取得太多的投影角度。一般在日本Spring-8的非結晶X光繞射實驗中，取得的投影角度平均低於30個，與傳統CT、MRI動輒數百個投影角度差距甚大。另外一方面，受限於holder的設計，所能取得的投影角度僅介於-70到70度，這使得樣品一個特定方向的資訊永遠喪失。目前的三維影像還原演算法FBP(Filtered Back Projection)及EST( Equally Slop Tomography)在少投影角度以及高投影角度喪失的情況下，所做的還原結果都非常不理想，還原出的三維影像在特定方向上會扭曲失真。
本論文主要的部分就是提出一個新的演算法，針對少投影角度以及高投影角度喪失的情況，依舊能還原出高品質的三維結構。這樣全新的演算法適用於各類輻射敏感的物質，相信對於非結晶X光繞射領域或是其他需要做Tomography的領域會有很大的幫助。

關鍵字

非結晶繞射 ； 斷層掃瞄 ； 有限角度 ； 三維影像還原

並列摘要

A new method to reconstruct a three-dimensional image by using measured x-ray diffraction intensities is presented. The method is specially designed to study radiation-sensitive samples with data taken at a limited number of angles. The method combines the ideas of Pseudo-Polar Fourier transform and 3D Hybrid Input-Output method. For both theoretical models and experimental data, it is shown to provide a much improved accuracy for the reconstructed 3D images at all angles than previous methods.

並列關鍵字

Noncrystalline Diffraction ； Tomography ； Radon ； FBP ； HIO

參考文獻

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