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（1.中国工程物理研究院应用电子学研究所；2.中国科学院高能物理研究所；
3.中国科学院福建物质结构研究所；
4.中国工程物理研究院总体工程研究所；
5.中国工程物理研究院材料研究所；
6.湖北三江航天江河化工科技有限公司；
7.中国工程物理研究院）
（通信作者：刘清华 wildwest@126.com；吴岱，wudai04@163.com。）
高能CT（Computed Tomography）作为最有效的无损检测手段之一，在国防、航空航天、核能核电、高铁交通等行业的大型构件和大型装备精密检测方面具备重要应用价值。常规高能CT系统普遍采用工业加速器产生的mm量级电子束打靶产生焦斑尺寸1~2 mm的轫致辐射X射线源，空间分辨率限制在3.5 lp/mm（线阵探测器）和2 lp/mm（面阵探测器），阻碍了其在高端装备上的进一步应用。高能CT空间分辨率的提升亟需更先进的电子源，即一定流强下更低发射度、更低能散的高亮度电子束；辅以强聚焦透镜电子光学系统，产生高能、微焦点电子束团，进而打靶产生高能、微焦点X射线束。
基于光阴极直线加速器技术路线，中国工程物理研究院应用电子学研究所建造了一台高能微焦点CT系统（取名为“精卫”）。“精卫”采用半导体光阴极和射频直线加速器实现能量9 MeV、均方根能散度优于0.3%、发射度约2 mm·mrad的高品质电子束，平均电流1~120 μA可调，光阴极工作状态寿命大于3个月，剂量率设计指标为1500 rad·min-1·m-1，实际可工作在3000 rad·min-1·m-1。电子束通过磁透镜聚焦至横向尺寸小于100 μm，轰击高速旋转钨靶转化为微焦点X射线，探测器采用自研闪烁体荧光屏和CCD光学探测器。
图1为“精卫”CT系统初步实验结果。使用双丝像质计开展DR成像测试（放大比约1.9），表明系统可清晰分辨13D号丝（丝直径0.05 mm）。采用自研分辨率测试卡开展CT成像测试（放大比约1.9），表明系统可清晰分辨10 lp/mm (50 μm)。由于荧光屏探测效率与数据读取时间限制，CT成像时间约7 h，系统长时剂量稳定性1.6%（标准差/平均值），测试前后焦斑尺寸和位置未见显著改变，至今“精卫”已稳定工作超300 h。
图1 “精卫”CT系统初步实验结果
采用国产平板探测器时，“精卫”系统的采样时间可缩短至15~30 min，相比于公开报道的世界最高空间分辨率的CoLoSSIS系统，“精卫”将9 MeV射线CT成像空间分辨率提高了2~3倍，最短扫描时间缩短至1/5~1/10。由于直线加速器可通过调节微波功率调节电子束能量，目前“精卫”系统能量可在6~18 MeV之间快速调节切换。此外，能量越高时电子束的几何发射度越低，因此更高能量的焦斑将更小，下一步，“精卫”将开展合作，尝试线阵探测器配合15 MeV输出，以实现15 lp/mm以上的超高分辨率，并进一步开展系统小型化优化。
致谢：感谢国家自然科学基金项目(11975218，12005211，11805192，11905210，12035012)、中国工程物理研究院创新发展基金项目(CX2019036, CX2019037)对本项目的支持。
