Overordnede kursusmål
Røntgen-billeddannelse og mikroskopi benyttes i et meget bredt
spektrum, fra hospitaler over materialeforskning til museer og
industri. I de sidste 30 år er der sket en hurtig udvikling ved
brug af både lab-kilder og synkrotron-kilder, med mange nye
modaliteter og anvendelsesområder. Der er stor variation, men alle
metoder deler de samme underlæggende principper, som vil blive
præsenteret i detaljer i dette kursus.
Kurset giver den studerende et omfattende blik på avancerede
Røntgen-billeddannelsesmetoder, såsom fase- og
diffraktions-kontrasttomografi og de nye kohærente
mikroskopimetoder. Kurset sigter mod at etablere en forbindelse
mellem en teoretisk beskrivelse af billeddannelse/
3D-rekonstruktion og anvendelser af metoderne på tværs af materials
science, biologi og andre domæner. Den studerende vil blive bekendt
med simuleringer af Røntgen-billeder og -film og selvstændigt kunne
fortolke komplekse 3D-data. Den viden der opnås via kurset er
relevant for at blive en ekspert indenfor F&U i området
indenfor den akademiske verden eller i den voksende
Røntgen-industri.
Læringsmål
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
- Beskrive egenskaberne bag kohærent og inkohærent
billeddannelse.
- Udføre simulationer af interaktionen af partiel kohærente
Røntgen bølger med materialer
- Udlede phase retreival metoder og anvende disse
- Forklare og anvende Fourier optik
- Forklare de matematiske principper bag 3D tomografi
- Udføre simulering af rekonstruktion metoder i Røntgen
tomografi
- Forklare grundlaget bag diffraktion kontrast tomografi
- Udføre diffraktion og fase kontrast tomografi forsøg og
analysere data
- Beskrive og anvende iterative rekonstruktions metoder der gør
brug af koherænte kilder.
- Evaluere teknikker inden for Røntgen imaging; identificere og
anvende den optimale metode eller kombination af metoder til
kvantificering af 3D-strukturen af materialer
Kursusindhold
Undervisningen omfatter kortere forelæsninger, diskussioner af
litteratur, som de studerende har læst, simuleringer og
eksperimentelle demoer. Kurset omfatter også 4 hjemmearbejdsopgaver
hver af 6 timers nominel varighed.
Kurset introdurer de studerende til moderne koncepter indenfor
imaging med Røntgenstråler genereret enten fra laboratorie baserede
kilder eller fra internationale forskningsinfrastrukturer
(synkrotroner). Udfra a priori viden om materialer/bio strukturer
lærer den studerende diffraktion kontrast metoder og nær-felts
billeddannelse. Matematikken bag tomografisk rekonstruktion og
praktisk erfaring med eksisterende værktøjer vil blive dækket.
Forelæsningerne vil blive fulgt op med hands-on øvelser med det mål
at etablere forbindelsen mellem teori og software implementering.
Forelæsninger og øvelser vil især fokusere på følgende emner:
• Fysikken bag udbredelsen af Røntgen stråling i medier.
• Foton-materiale interaktion, attenuering, spredning og
diffraktion i sammenhæng med imaging
• Billeddannelse i et Røntgen mikroskop.
• Diffraktions kontrast imaging (korn, defekter og spændinger i
3D).
• Simuleringer af udbredelsen af kohærente bølgefronter
• Rekonstruktion algoritmer og deres implementering
• Hands-on sessioner med simuleringer og 3D data rekonstruktioner
Litteraturhenvisninger
J. Als-Nielsen & D. F. McMorrow, Elements of Modern X-ray
Physics, John Wiley & Sons, Ltd (2011)
J. Goodman, Introduction to Fourier Optics, W. H. Freeman (2004)
P.C. Hansen, J.S. Jørgensen, and W. R. B. Lionheart, Computed
Tomography: Algorithms, Insight, and Just Enough Theory, SIAM(2021)
Sidst opdateret
02. maj, 2024