实验室X射线相衬成像技术—核心调制和探测器件技术分析（下）

周期：3±0.1μm；占空比：0.5±0.05；光栅面积：50mm x 50mm；光栅厚度：25-29μm

不同厚度金箔的 X 射线能量透过率 

结合实际应用场景，选择合适的技术路线和技术参数，将微结构尺度控制在15-30μm 范围，深宽比甚至可以达到30；那么无论是从技术实行难度还是成本方面，都是非常有意义的。这些能力也完全能够支撑边缘照明技术路线的微结构制作。可以看到，400μm 的厚度，完全可以支撑 60-80keV 的高能应用。

高纵横比针孔

光栅法相衬成像

但这种方式牺牲了一维方向上的视场。既然光栅这条路不好走，那么我们可能需要转换思路。

对于光源来说，100KV 以上的微焦点光源是可以获得的，但是其光通量必然较低。在高投影放大倍数的情况下，落到每一个像素的光子数极其有限。显然，如果要用同轴法来实现高能的宽视场相衬成像，对探测器的要求有：小像素、低串扰以保证高空间分辨、高能高灵敏响应以保证实验效率、视场大小则制约样品尺寸。

可以看到：无论是 8μm 的高分辨线对卡，还是 15-30μm 的低分辨卡，强度调制都非常明显。说明 BrillianSe™ 的空间分辨能力非常优秀。

接下来通过刀边成像，提取线分布函数：

可以看到：其半高全宽为 9.7μm，仅为像素尺寸的1.1倍。而同样是 9μm 像素的间接探测 CCD 相机参数：其点扩散（FWHM = 27μm），一般是像素尺寸的 3 倍。所以，这个数据再次说明，直接探测型 a-Se CMOS 探测器的空间分辨能力是非常优越的。

同时，这款探测器是直接探测，具有天然的灵敏度优势，其采用100μm 厚的 a-Se 传感器，高能响应可以覆盖100keV。所以，该款探测器为高能宽视场同轴相衬成像的实现提供了可能。

a-Se CMOS 探测器 BrillianSe™ 测试结果：

6. Pil-Ali, Abdollah, et al. "Direct Conversion X-ray Detector with Micron-Scale Pixel Pitch for Edge-Illumination and Propagation-Based X-ray Phase-Contrast Imaging." Sensors 22.15 (2022): 5890.

7.Li, Xinbin, et al. "A preclinical large-field-of-view x-ray multi-contrast lung imaging prototype." Medical Imaging 2020: Physics of Medical Imaging. Vol. 11312. SPIE, 2020.

8. Thüring, Thomas, et al. "X-ray phase-contrast imaging at 100 keV on a conventional source." Scientific reports 4.1 (2014): 1-4.

9. Scott, Christopher C., et al. "High-energy micrometre-scale pixel direct conversion X-ray detector." Journal of Synchrotron Radiation 28.4 (2021): 1081-1089.