同步辐射CT：突破常规X射线源的性能瓶颈

在追求亚十微米级高分辨率成像的道路上，传统的透射靶X射线管技术正面临着固有的物理限制。尽管我们可以将焦点尺寸压缩至1-5μm，从而实现优于10μm的空间分辨率，但这一过程并非没有代价。电子散射和靶材发热是两个难以回避的问题，前者限制了射线强度，后者则可能导致靶材熔化。其直接后果是，为了获得足够的信号，测量时间常常被延长到数小时甚至更久，这在许多应用场景下是无法接受的。

此时，同步辐射光源（Synchrotron Radiation Sources）便作为一种性能卓越的替代方案进入了视野。它提供的光子通量密度比常规实验室X射线管高出数个数量级。这种“暴力”提升的背后，还隐藏着一个对断层扫描成像至关重要的附加优势：同步辐射光束具有高度的单色性。这意味着我们可以获得能量单一的X射线，从根本上消除了由多色谱X射线穿透不同物质时引发的束流硬化伪影（beam-hardening artefacts），确保了图像重建的精准性。

为了将这一先进光源应用于更广泛的材料科学研究，柏林电子同步加速器储存环公司（BESSY）对其设施进行了关键升级。通过在储存环中安装一台7特斯拉（7-T）的波长漂移器，其临界能量达到13.5keV，成功建立了BESSY的第一条硬X射线束线站——BAMline。

BAMline的光学系统设计是其高性能的核心。它主要由两部分构成：双晶单色器（DCM）和首次应用于成像领域的双多层膜单色器（DMM）。这台DMM由320个钨（W）/硅（Si）双层膜堆叠而成，单层厚度分别为1.2nm和1.6nm。在实际的CT扫描应用中，研究人员更倾向于使用DMM。原因在于其更宽的能带带宽（2%），相比DCM的窄带（0.01%），能够将光子通量提升整整100倍。这本质上是在能量纯度与成像效率之间做出的一个精妙取舍，对于耗时较长的CT实验而言，通量的提升意味着测量效率的巨大飞跃。

在探测端，系统配备了2048×2048像素的科研级相机，并耦合一块硫氧化钆（GdOS）闪烁体屏，用于将X射线信号转化为可见光。通过调整不同的透镜组合，该系统能够实现1.5μm至7.2μm的名义体素尺寸，为精细的微观结构三维表征提供了强大的技术支撑。要实现如此高精度的三维重构，不仅需要顶尖的设备，更对实验设计、参数优化和数据处理提出了极高的要求。

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