X射线相衬、暗场成像光栅

高纵横比和精度可以远低于1µm。

  • 产地: 德国
  • 型号: 定制
  • 品牌: Microworks

公司介绍:

德国Microworks 公司成立于 2007年, 是卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)微技术研究所 (IMT) 衍生的子公司。通过使用X 射线和激光LIGA技术,Microworks为客户提供高精度微结构的产品。在微纳米技术领域,Microworks代表着高精度。在一个晶片内或者从一个晶片到另一个晶片,其高纵横比和精度可以远低于1µm。其产品涵盖相衬成像光栅、微齿轮、双曲型电极、精密筛、近红外滤波器(选频滤波器)、微弹簧,RF等。

产品介绍:

X射线光栅的制作流程

北京众星联恒科技有限公司


吸收光栅

(a)准备光栅胶层

(b)掩膜光刻胶层在X射线下曝光

(c)形成精细的光刻胶结构

(d)电镀金形成X射线光栅结构


产品特点:

  • 高纵横比结构

  北京众星联恒科技有限公司



  • 极小周期

  北京众星联恒科技有限公司

  • 大面积X射线


北京众星联恒科技有限公司

标准结构面积

4英寸基板: 70~90mm的直径

6英寸基板:高达110mm(在某些情况有限制)

更大尺寸选项

拼接多个光栅面板

在单个制作工艺上扩大结构面积(研发)



  • 弯曲光栅

    椎束照射高纵横比光栅,为了避免影像影响,可采用弯曲光栅,可使用特殊的夹具来运输

北京众星联恒科技有限公司




加工能力

材质

金( Au)、镍( Ni)(其它材质请咨询我们)

周期

低至亚微米量级

高度

可达数百微米甚至毫米级

尺寸

Φ10- 70mm (典型)

160 x 90 mm²(最大)

衬底

硅、聚酰亚胺、石墨


标准光栅组:


设计能量

40KeV

光栅周期

6.0 µm

G2光栅布局

Φ70 mm

吸收材料及高度

金:120 - 160 µm

G0和G2光栅占空比

0.55

G1光栅占空比

0.5

G0和G2光栅衬底

400µm厚、 4英寸石墨

G1光栅衬底

200µm厚、4英寸、双面抛光硅晶圆


其他对称光栅组:

• 8 keV, 2.4 µm period, 50 mm x 50 mm

• 20 keV, 4.8 µm period, diameter: 70 mm

• 55 keV, 8.0 µm period, diameter: 100 mm

主要应用:

  • 用于Talbot干涉仪的X射线光栅

北京众星联恒科技有限公司
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微焦源Talbot干涉成像仪

光源:微焦X射线管

E=25keV

加速电压:40KV

电流:120 μA

G1:周期4.37 μm(Ni)

G2: 周期2.4μm(Au)

北京众星联恒科技有限公司

在SR装置BL-14C线站的Talbot干涉实验

E=17.8 keV

Al 滤片 2.0 mm


G1:周期 2.4 μm (Ni)

G2:周期 2.4 μm (Au)




北京众星联恒科技有限公司德国 Microworks X射线光栅、微结构-Flyer.pdf


如下是选取的2021年部分使用Microworks光栅进行光栅法相衬成像方法及应用研究所发表的文章及简介:

1. Andrejewski, Jana, et al. "Whole-body x-ray dark-field radiography of a human cadaver." European Radiology Experimental 5.1 (2021): 1-9.

背景:基于光栅的 X 射线暗场和相衬成像允许提取关于折射和小角度散射的信息,超出常规衰减成像的能力。最近实现了临床转化的一小步,允许对人类进行进一步研究。

方法:在伦理委员会批准后,我们以前后方向扫描了人类尸体的全身。六个测量值拼接在一起形成全身图像。所有射线照片均在三光栅、大物体、X射线暗场扫描仪上拍摄,每次持续约40秒。评估了不同解剖区域的信号强度。使用不同的体模材料分析了由光束硬化而不是小角度散射引起的能见度降低的幅度。腹部的最大有效剂量为0.3 mSv。

结果:在整个人体中结合吸收和暗场射线照相在技术上是可能的。在几个骨结构、异物和肺中发现了高信号水平。肺的信号水平为 0.25 ± 0.13(平均值 ± 标准偏差),骨骼为 0.08 ± 0.06,软组织为 0.023 ± 0.019,抗生素珠链为 0.30 ± 0.02。我们发现不会产生小角度散射的模体材料可以产生强烈的能见度降低信号。

结论:我们在几分钟内获得了人体的全身X线暗场图像,且有效剂量在临床可接受的范围内。我们的研究结果表明,观察到的骨骼和金属的能见度降低主要是由光束硬化引起的,因此肺中的真实暗场信号要比骨头高得多。

2. Massimi, Lorenzo, et al. "Detection of involved margins in breast specimens with X-ray phase-contrast computed tomography." Scientific reports 11.1 (2021): 1-9.

摘要:在保乳手术中,通过组织学测试广泛的局部切缘,这会使结果延迟数天并导致第二次手术。在术中检测切缘将允许在同一介入期间去除额外的组织。X射线相衬成像 (XPCI) 提供优于传统X 射线的软组织灵敏度:我们建议使用它来检测术中切缘。我们开发了一个系统,可以在几分钟内执行基于相位衬度的计算机断层扫描 (CT) 扫描,使用它对101个样本进行成像,其中大约一半包含肿瘤病变,并将结果与商业系统的结果进行比较。对所有标本进行组织学分析并用作黄金标准。对于检测边缘病,XPCI-CT 显示出比传统标本成像(32%、95% CI 20-49%)具有更高的灵敏度(83%、95% CI 69-92%),并且具有可比的特异性(83%、95% CI 70–92% 与 86%、95% CI 73–93%)。在本研究的范围内,特别是从剩余组织中获得的通常包含小病灶的样本,这使得两种方法的检测都更加困难,我们认为,观察到的灵敏度增加可能会导致手术次数的相应减少。

3. Clayton, Daniel J., et al. X-Ray Phase Contrast Imaging for Dynamic Material Mix Experiments, LAO-003-17, Year 3 of 3. No. DOE/NV/03624-1009. Nevada National Security Site (NNSS), North Las Vegas, NV (United States), 2021.

摘要:用于密度分布测量的基于透射光栅的射线相衬成像已经开发并测试用于动态实验应用。Talbot-Lau X射线偏转测量法是一种除衰减和超小角度散射之外的测量 X 射线折射的新方法,最近已开发用于静态成像,主要用于医疗和工业应用。为了从快速演化的系统中获得密度分布,我们必须使用光斑尺寸远大于使用连续微聚焦源的静态成像系统的闪光X射线源,而且我们只能获得一次曝光。解决了从单幅图像、低空间分辨率系统测量两种混合元素的电子密度分布的挑战,并在 2018 财年末到2019年财年初,在气体发射器上进行了首次动态实验并得到了初步结果。在2019 财年,我们设计并建造了一款专为雷管实验设计的新型偏转计,以测试新技术以提高诊断的灵敏度和可靠性。

4. Nelson, Brandon J., et al. "Empirical beam hardening and ring artifact correction for x‐ray grating interferometry (EBHC‐GI)." Medical physics 48.3 (2021): 1327-1340.

目的: Talbot-Lau光栅干涉测量法能够使用多色X射线源,从而扩展了适用于相衬成像的潜在应用范围。然而,这些源不仅从样品而且从光栅引入了射束硬化效应。当于多色光源一起使用时,由于制造缺陷造成的光栅不均匀性会导致光谱不均匀性伪影。因此,吸收、相位和可见度对比度的不同能量依赖性带来了迄今为止限制可实现的图像质量的挑战。这项工作的目的是为基于光栅的 X 射线成像开发和验证一种校正策略,该策略解决了从成像对象和光栅产生的射束硬化。

方法: 所提出的双变量多项式扩展策略的灵感来自于为解决来主动调制器的光束硬化而执行的工作。考虑到光栅干涉测量的多重对比度特性,这种方法被扩展到每个对比度以获得三组校正系数,这些系数是从校准扫描凭经验确定的。使用桌面 Talbot-Lau 光栅干涉仪微计算机断层扫描 (CT) 系统采集带表低和高原子序数材料的水样和硅样品的CT结果,证明了该方法的可行性。使用来自无束硬化目标图像的均方误差 (MSE) 和样本重建图像内的标准偏差对诸如杯突和环形伪影之类的光谱伪影进行量化。最后,将使用水样开发的模型应用于固定的鼠肺样本,以证明对类似材料的稳健性。

结果: 水样的吸收 CT 图像受光谱伪影的影响最大,但经过校正以减少环形伪影后,观察到均方误差(MSE) 降低了 80%,标准偏差降低了57%。硅样品在所有对比度中都产生了严重的伪影,但经过校正,吸收的均方误差(MSE)的降低了 94%,相位降低了 96%,可见度图像降低了 90%。这些改进是由于消除了所有对比度的环形伪影,减少了吸收和相位图像中的杯突以及减少了可见性图像中的覆盖问题。当水校准系数应用于肺样本时,吸收对比度中最突出的环形伪影被消除。

结论: 所描述的方法是为了消除由于系统光栅和成像对象中的射束硬化而导致的吸收、相位和归一化可见性显微CT图像中的伪影,将均方误差(MSE) 降低了96%。该方法依赖于可以在任何系统上执行的校准,并且不需要详细了解X射线光谱、探测器能量响应、光栅衰减特性和缺陷,或成像对象的几何形状和成分。



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