纳米计算机断层扫描(nano-CT)对于推动科技发展和生产技术进步具有极其重要的意义,在生物医学前沿研究及新材料特性研究中的作用尤为突出。概述了纳米CT成像的基本原理、分类,以及纳米CT系统的实现方式和优缺点。在具体技术细节上,重点分析实现纳米CT成像的光学元件的原理、性能、加工制造的瓶颈和应用现状。在此基础上,提出纳米CT成像系统和应用方面存在的问题,并对未来纳米CT成像的发展进行了展望。

在不改变现有硬件条件的情况下, 开展超分辨扫描重建方法, 可以在不增加系统成本的基础上提高高分辨X射线显微镜的成像性能.设计了基于亚像素扫描的超分辨扫描模式, 按照设计的调制方式进行亚像素位移的移动, 采集多幅具有互补信息的低分辨率图像; 然后基于系统的点扩散函数, 对高分辨率图像进行复原; 最后结合POCS超分辨重建算法重建出高分辨图像.实验结果表明, 10倍光耦探测器下的衬度噪声比提高了20%左右, 空间分辨力提高了0.2 μm(约15%), 细节分辨能力超过探测器像素尺寸1.35 μm的限制, 可以看到在低分辨率图像中看不到的细节.实验说明用超分辨技术提高高分辨X射线显微镜的分辨率是有意义的.

针对由少量角度的投影数据重建CT图像的问题, 提出了一种改进的基于图像总变差最小的迭代重建算法。该算法采用共轭梯度法求图像总变差最小, 并在迭代过程中采用了多分辨迭代技术。用模拟的投影数据和实际扫描数据进行了重建数值实验。实验结果表明该算法不但提高了重建图像质量, 也同时显著提高了迭代图像的收敛速度。

为研究Nd∶GdVO₄晶体在激光二极管(LD)端面抽运固体激光器中的热效应，给出了一种测量激光器稳态运转时腔内激活介质热透镜焦距的简便方法。采用CCD光束分析仪直接测量输出光束的M²因子及束腰大小，根据混合模类高斯光束传输理论推导出相应的基模高斯光束束腰大小，由此利用稳定谐振腔的传输矩阵理论可得到相应的激光介质的热焦距。实验结果表明，抽运功率越高，热焦距越小，热效应对输出光束质量影响越严重。基于上述原理，对LD端面抽运的Nd∶GdVO₄固体激光器热透镜焦距进行了测量，实验结果和理论分析相符。