● 摘要
X射线显微ICL(Industrial Computed Laminography)系统主要用于薄板结构的内部层析，例如大规模集成电路（IC）、多层印刷电路板（PCB）、球栅阵列（BGA）、集成芯片等的制造缺陷或者反向逆求以指导CAD设计，在电子工业领域有着广泛的应用前景。本文从实际工程需要出发，对显微ICL系统的机械结构、电气控制、软件等部分进行了详细分析与设计；分析了CL（Computed Laminography）重建算法及重建质量的影响因素，从最终图像质量出发，结合实际扫描数据实现对扫描系统几何参数的测量与标定。另外，利用GPU(Graphics Processing Unit)强大的并行计算能力来实现重建算法的加速，以满足实际工程检测对于检测速度的需求，获得了良好的效果。本文的主要研究成果如下：(1) 对CL重建算法进行了推导，通过计算机模拟定量分析了扫描几何参数误差对重建图像精度的影响。提出了关键扫描几何参数的标定方法，包括坐标系原点、焦点距离、转台旋转中心和锥束倾斜角度。标定方法具有实现简单、抗噪性强和精度高的优点。(2) 综合考虑成像质量、检测效率和系统成本，按照实际工程需要，对该ICL系统的各个组成部分进行了分析和设计，包括机械结构、电气、控制系统和软件等。特别是机械和电气控制部分，严格按照ICL重建精度要求，重点控制影响重建图像质量的一些参数，尽量从硬件系统上保证显微成像的空间分辨率和密度分辨率。(3) 在对CL重建算法优化的基础上，利用GPU基于CUDA架构对滤波和重建过程进行加速，在不损失重建图像精度的前提下，使重建速度相对于CPU重建获得了几十倍速度的提升。