Untersuchungen zur gitterbasierten Phasenkontrast-Röntgenbildgebung in polychromatischen Strahlungsfeldern:
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INHALTSVERZEICHNIS
EINLEITUNG 1
I GRUNDLAGEN 5
1 KONTRASTVERFAHREN IN DER LICHTMIKROSKOPIE 7
1.1 AUFBAU U N D FUNKTIONSWEISE EINES LICHTMIKROSKOPS 7
1.2 DUNKELFELDKONTRAST 8
1.3 PHASENKONTRAST 9
2 ERZEUGUNG UND DETEKTION VON ROENTGENSTRAHLUNG 13
2.1 ERZEUGUNG VON ROENTGENSTRAHLUNG 13
2.1.1 CHARAKTERISTISCHE STRAHLUNG 14
2.1.2 BREMSSTRAHLUNG 14
2.1.3 AUFBAU EINER MEDIZINISCHEN ROENTGENSTRAHLUNGSQUELLE 15 2.2
WECHSELWIRKUNGEN VON ROENTGENSTRAHLUNG MIT MATERIE 16
2.2.1 PHOTOELEKTRISCHER EFFEKT 16
2.2.2 COMPTONSTREUUNG 17
3 PHYSIKALISCHE GRUNDLAGEN DER PHASENKONTRASTBILDGEBUNG 19
3.1 ROENTGENSTRAHLUNG AUS SICHT DER KLASSISCHEN ELEKTRODYNAMIK 20 3.1.1
WELLENAUSBREITUNG IM MEDIUM 20
3.1.2 SKALARE BEUGUNGSTHEORIE UND FRESNELBEUGUNG 23
3.2 TALBOT-LAU GITTERINTERFEROMETRIE 24
3.2.1 DER TALBOT-EFFEKT 25
3.2.2 DER LAU-EFFEKT 26
3.2.3 ENTWICKLUNG DER TALBOT-LAU GITTERINTERFEROMETRIE 28
III
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IMAGE 2
INHALTSVERZEICHNIS
II METHODEN 31
4 SIMULATIONSWERKZEUGE FUER DIE PHASENKONTRASTBILDGEBUNG 33
4.1 TEILCHENSIMULATION 33
4.2 WELLENFELDSIMULATION 34
5 VERWENDETE ROENTGENDETEKTOREN 35
5.1 DER TIMEPIX-DETEKTOR 35
5.1.1 AUFBAU UND ARBEITSWEISE 35
5.1.2 FUNKTIONSMODI 36
5.1.3 ENERGIEKAIIBRA TION 37
5.2 DER VARIAN PAXSCAN 2520D DETEKTOR 38
6 SPEKTRUMSREKONSTRUKTION 41
6.1 GRUNDLAGEN 41
6.2 VERFAHREN 43
6.2.1 PSEUDOMATRIXINVERSION 43
6.2.2 SPECTRUM STRIPPING 44
6.2.3 BAYESSCHES VERFAHREN 44
7 AUFBAU DES TALBOT-LAU-GITTERINTERFEROMETERS 47
7.1 ROENTGENKABINE 47
7.2 ROENTGENSTRAHLER 49
7.3 GITTER 49
7.4 DAS GITTERINTERFEROMETER 50
7.5 MESSABLAUF 53
7.6 REKONSTRUKTION DER BILDINFORMATIONEN 54
7.6.1 FOURIERTRANSFORMATION 55
7.6.2 ANALYTISCHE FUNKTIONSANPASSUNG 56
7.6.3 ENTFALTUNG 56
III ERGEBNISSE 59
8 PHASENREKONSTRUKTION MITTELS ENTFALTUNG 61
8.1 EVALUATION DER BILDQUALITAET 63
8.2 VERGLEICH DER RAUSCHLEISTUNGSSPEKTREN (NPS) 65
9 OPTIMIERUNG DES TALBOT-LAU INTERFEROMETERS 69
9.1 SIMULATIONSABLAUF 69
IV
IMAGE 3
INHALTSVERZEICHNIS
9.2 SPEKTRUMSOPTIMIERUNG 71
9.3 GEOMETRIEOPTIMIERUNG 74
9.4 WEITERGEHENDE OPTIMIERUNGSMOEGLICHKEITEN 76
9.5 ZUSAMMENFASSUNG 77
10 ANALYSE DES SPEKTRALEN VERHALTENS DES DUNKELFELDBILDES 79
10.1 ENERGIEABHAENGIGKEIT DES DUNKELFELDBILDES 79
10.2 SIGNALUEBERHOEHUNGEN IM DUNKELFELD 83
10.2.1 MESSUNGEN MIT DEM TIMEPIX-DETEKTOR 83
10.2.2 UNTERSUCHUNGEN MITTELS SIMULATIONEN 87
10.3 ZUSAMMENFASSUNG 91
11 EVALUATION POTENTIELLER ANWENDUNGSFELDER 93
11.1 TECHNISCHE ANWENDUNGSFELDER 94
11.1.1 LUFTFAHRTSICHERHEIT 94
11.1.2 ZERSTOERUNGSFREIE MATERIALPRUEFUNG 95
11.2 MEDIZINISCHE ANWENDUNGSFELDER 100
11.2.1 THORAXRADIOGRAPHIE 100
11.2.2 MAMMOGRAPHIE 106
ZUSAMMENFASSUNG 113
SUMMARY 115
I V A N H A N G 117
A TECHNISCHE DATEN 119
LITERATURVERZEICHNIS 121
DANKSAGUNG 129
V
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