Rentgenové zobrazovací metody

P. Mikulík

Ústav fyziky kondenzovaných látek a CEITEC, Masarykova univerzita, Kotlářská 2, CZ-61137 Brno

mikulik@physics.muni.cz

Přednáška bude věnována přehledu rentgenových zobrazovacích metod, což zahrnuje především transmisní metody absorpčního a fázového kontrastu, v druhé řadě též difrakčního kontrastu. Absorpční metody jsou základem nedestruktivního testování (NDT) objektů či předmětů, které nesmí být poškozeny či zničeny, ať už se jedná o slitiny, strojní součásti nebo předměty kulturního dědictví.

Od dob prvního zaznamenaného radiogramu při objevu rentgenového záření došlo k rozvoji radiografie od kvalitativní metody se záznamem na fluorescenční stínítko nebo na film ke kvantitativnímu vyhodnocení díky digitalizaci a počítačovému zpracování obrazu. Pokrok v technologiích vede neustále k velkému rozvoji v této oblasti. Digitální detektory s malým šumem a velkým počtem pixelů vedou k velkému toku dat, která jsou zpracovávána rychlými počítači. V dnes již rutinním využití počítačové (mikro)tomografie (CT, μCT) a zpracování dat paralelními výpočty na grafických kartách dostává uživatel rekonstruovaný objem efektivního absorpčního koeficientu vzorku již chvíli po skončeném měření. Vyšší rozlišení a menší velikost pixelů na detektoru vyžadují jednak pevné mechanické díly manipulátoru, aby nedocházelo k rozmazání obrazu chvěním rotační osy, a též vyžadují menší efektivní ohnisko rentgenového zdroje. Na synchrotronu lze zkoumat vzorky monochromatickým zářením, čímž se eliminují artefakty způsobené spektrální závislostí indexu lomu. Následně se tak objevují další efekty na zaznamenaném absorpčním obrazu, způsobené reálnou částí indexu lomu vzorku a šířením prošlé vlny prostorem – a metoda fázového kontrastu je tak naopak velmi užitečná pro málo absorbující vzorky. Pro vzorky o mnoho větší než je zorné pole detektoru se uplatňují metody jako je například digitální laminografie, aby se co nejvíce eliminovaly artefakty způsobené extrémní absorpcí v některých směrech průchodu svazku. Metody rekonstrukce objemu se nyní využívají i v dalších aplikacích zobrazovacích metod, jako jsou difrakční metody (tedy digitální topografie) při současné rotaci vzorku kolem vhodné osy. Původně paralelní svazek synchrotronového záření, na rozdíl od konického z laboratorních zdrojů, eliminoval některé typy artefaktů, nicméně i zde se již pomocí fokuzačních optických prvků využívá konický svazek, a tedy je možné rekonstruovat voxely objektu o velikostech daleko menších než je velikost pixelu detektoru. A v laboratorních zdrojích je možné získat lepší (submikrometrové) rozlišení, ač s menší intenzitou, pomocí transmisních místo reflexních rentgenových trubic.