要描述图像的形成,必须从单个X射线光子的相互作用过程,到考虑到吸收和散射的X射线光束的定量衰减。一般来说,X射线成像背后的机制可以用样品的复折射率来解释。在宏观层面上,均质材料(即密度和原子序数Z一致)对单能量入射X射线光束的吸收可以用以下公式描述其中,I 为光束穿过物质后的强度,I0为入射强度;Δx为材料厚度。μ称为线性衰减系数,由光电效应、康普顿效应和相干散射效应的线性组合给出。
以上公式被称为比尔-朗伯定律。显然,μ值高物体比μ值低的物体更能衰减X射线。例如,在医学成像中,骨骼(高μ值)比软组织(低μ值)对X射线光子的衰减更大。在处理非均匀物体(即由多个具有不同吸收系数的较小均匀元素组成的物体)时,单个元素的入射强度由个元素的出射强度给出。将这一概念以级联的方式重复应用于每一个元素
成像光束线由用于光束、聚焦/离焦、过滤和单色化的多个组件组成。硬X射线成像光束线的实验站一般距离光源较远,通常是根据研究的样品设计和配备的,以处理特定的实验,同时考虑到光子通量、能量范围、聚焦和X射线准直。SR光束的特点是高度的空间相干性;这就允许利用传输X射线波产生的相移(phase shift )效应作为形成图像的进一步机制。
与X射线管相反,同步本身具有层状、邻行的几何形状,因此探测器上的物体放大率很低,散射对图像形成的影响可以忽略不计。单色X射线的使用使光束硬化假象变得可以忽略不计,是提取样品定量信息(如成分、密度、形态等)的基础。

为了获取物体对光束的吸收和相移的定量信息,小动物双能X射线,人们研究了一系列算法。通常是通过耦合一组在不同距离z处记录的菲涅尔衍射图样来解决这一逆向问题。
一种基于强度传递方程 (TIE) 并使用单一PB 距离的简化算法被广泛应用于均匀样品的近场机制,以将相位与吸收效应解耦。这种算法还可用于提高图像衬度度,促进基于传播的图像分析,其中获得的边缘增果提高了结构细节的可见度,但却阻碍了依靠基于阈值的数据集分割进行的进一步定量分析。
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