为了获得高能X射线、α射线、γ射线和中子等粒子源的边缘增强图像,提出一种以螺旋波带片编码成像(ZPCI)技术。螺旋波带片同时具备径向希尔伯特变换和菲涅耳波带片聚焦的特点,因此,该技术相当于在采用菲涅耳ZPCI技术获得解码图像的基础上再进行一次径向希尔伯特变换。对该技术产生的边缘增强图像进行模拟计算和实验诊断,结果显示具有可行性。该技术在天文学、核医学和激光惯性约束聚变研究等领域具有广泛的应用前景。

为了提高螺旋波带片用于相衬成像的分辨率和成像对比度，因此本文将螺旋波带片的透光环带替换为透光微孔，以类-贝塞尔函数作为螺旋光子筛透过率的振幅调制窗函数设计了一种螺旋光子筛.在相同的特征尺寸下，螺旋光子筛比螺旋波带片具有更大的数值孔径，因此分辨率更高.同时基于光瞳切趾原理，经过类-贝塞尔振幅调制窗函数对螺旋光子筛透光微孔的分布进行调制，螺旋光子筛的成像对比度将高于螺旋波带片.通过数值计算和仿真分析表明：螺旋光子筛的点扩展函数主瓣宽度相对于螺旋波带片更窄，旁瓣幅值也相对更低.在相衬成像中，螺旋光子筛不仅能够消除螺旋波带片对圆盘状位相物体成像时图像的“浮雕”效应而且能够更为清晰地分辨出位相跳变更为密集的周期矩形条状物体.因此，螺旋光子筛用于相衬成像中将具有更高的成像分辨率和成像对比度，其在医学领域将具有广阔的运用前景.

We present a spiral phase filtering system with a large tolerance for edge enhancement of both phase and amplitude objects in optical microscopy. The method is based on a Fourier 4-f spatial filtering system. A phase mismatched spiral phase plate (SPP) fabricated by electron beam lithography is employed as the radial Hilbert transform for image edge enhancement. Compared with holography, SPP is simple, economical, reliable, and easy to integrate.

为了提高对等离子体内界面区域的诊断精度，研究了利用螺旋型波带片实现边缘增强成像的技术。制作了用于可见光波段的一阶螺旋型波带片，最外环宽度3 μm。利用螺旋型波带片对振幅式物体进行了边缘增强成像，实验获得了成像物体内边界区域的清晰图像，界面区域的成像强度得到很大增强。通过实验测量发现，当物距在菲涅耳衍射区域内时，螺旋型波带片也能够获取较好的成像质量，表明螺旋型波带片具有较大的视场角，能够对大尺度物体进行边缘成像。基于螺旋型波带片的边缘增强成像可以弥补传统成像方式对界面区域成像的不足，提高对等离子体内界面区域的诊断能力。