张 园 谢红兰 杜国浩 许明伟 薛艳玲 肖体乔

1（中国科学院上海应用物理研究所 上海201800）

2（中国科学院大学 北京100049）

3（中国科学院上海高等研究院上海同步辐射光源 上海201204）

X射线动态显微CT成像具有较高穿透性、高空间分辨和快时间分辨的特点，为开展不透明样品三维微观结构演变动力学机制的探究提供了研究平台［1-3］，在生物医学、材料科学、考古等领域已有大量应用，如科学家们利用X射线动态显微CT原位观察载荷下材料和结构的动力学过程［4-6］、原位研究昆虫马蛉呼吸过程中的气囊收缩特性［7］、原位分析基拉韦厄峰火山碎屑在不同压力下气泡产生的复杂变化［8］、原位观察超声热浪导致的组织根部断裂和枝晶的断裂和增殖过程［9］等。近年来，随着第三代同步辐射光源的广泛使用，光源通量得到了极大的改善，为实现X射线动态显微CT成像提供了条件［2］。上海光源X射线成像组基于长工作距离显微透镜系统和互补金属氧化物半导体（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，CMOS）数字高速相机开发了快速X射线成像探测器，在弯铁白光下，动态显微CT成像时间分辨率可达25 Hz（每秒采集25套CT数据）［1］。目前X射线成像线站的CT重构采用基于CPU串行重构程序。对于一套800个投影的CT数据，每帧投影大小为1 024×1 024，按目前的重构程序重构需要24 min，一天的用户实验产生的CT数据量（约500套CT）则需要重构200 h，CT重构速度远比原始数据的产生速度要慢。因此，CT重构速度慢造成的原始数据积压问题成为上海光源X射线成像线站遇到的瓶颈，如何实现快速显微CT重构是本文研究的重点。……