CN101960298A - X射线成像装置、x射线成像方法和x射线成像装置的控制方法 - Google Patents

Abstract

一种简化的X射线成像装置即使对于轻元素也能够以小的误差因数计算确定有效原子序数。X射线成像装置具有用于产生X射线的X射线产生单元101(400)和用于检测透过被检体104(403)的X射线的检测器105(405)。计算单元106(406)从由检测器检测的数据计算确定可归因于被检体的X射线相位的量和被检体的X射线透射率。计算单元还从由X射线相位的量确定的ρet和由X射线透射率确定的μt计算确定被检体的有效原子序数。

Description

X射线成像装置、X射线成像方法和X射线成像装置的控制方法

技术领域

本发明涉及使用X射线的成像装置、成像方法和成像装置的控制方法。

背景技术

使用X射线的无损检查方法被普遍用于从工业领域到医疗领域的各种领域。X射线是具有在约0.01～

(10^-12～10^-8m)的范围内的波长的电磁波。具有相对较短的波长(

)的X射线被称为硬X射线，而具有相对较长的波长(

)的X射线被称为软X射线。

例如，利用X射线吸收能力的差异的X射线吸收对比方法在诸如钢材料的内部裂纹的检查和手提包的检查的安全性检查的领域中获得应用以利用X射线的高透射能力。

另一方面，虽然X射线吸收对比方法对于检查低密度物体仅相对较差地执行，但是基于X射线的相位偏移的X射线相位对比成像的技术对于检查低密度物体是有效的。因此，X射线相位对比成像技术在聚合物材料的相位分离结构的成像的领域中获得应用。

同时，当在为粒子束癌症治疗制订计划时确定体内的粒子的穿透深度时，需要电子密度分布。

日本专利申请公开No.2007-082663描述了通过使用X射线计算确定用于制备电子密度分布的图像的数据和有效原子序数的方法。更具体而言，上面引用的专利文献描述了用于通过利用具有两种或更多种能量的单色X射线从吸收对比图像获取用于制备电子密度分布的图像的数据和有效原子序数的方法。

发明内容

但是，在日本专利申请公开No.2007-082663描述的方法中伴随有这样的问题：由于需要不可缺少地使用具有两个或更多个波长的X射线，因此对于该方法需要使用复杂的装置。

另外，由于在上面引用的专利文献描述的方法仅利用吸收对比图像，因此对于轻元素(light element)不能获得足够的对比度，使得它会引起误差。

鉴于上述情况，因此，本发明的一个目的是，提供可简化装置并且以小的误差因数计算确定轻元素的有效原子序数的X射线成像装置、X射线成像方法和这种X射线成像装置的控制方法。

根据本发明，通过提供一种X射线成像装置实现以上的目的，该X射线成像装置包括：用于产生X射线的X射线产生单元；用于检测从X射线产生单元发射的并透过被检体的X射线的检测器；和用于从由检测器检测到的数据计算确定可归因于被检体的X射线相位的量和被检体的X射线透射率，并进一步从由X射线相位的量确定的ρ_et(ρ_e：电子密度，t：被检体的厚度)和由X射线透射率确定的μt(μ：线性衰减系数)计算确定被检体的有效原子序数的计算单元。

在本发明的另一方面中，提供一种X射线成像方法，该X射线成像方法包括：检测透过被检体的X射线的步骤；和从在检测步骤中检测到的数据计算确定可归因于被检体的X射线相位的量和被检体的X射线透射率，并进一步从由X射线相位的量确定的ρ_et(ρ_e：电子密度，t：被检体的厚度)和由X射线透射率确定的μt(μ：线性衰减系数)计算确定被检体的有效原子序数的步骤。

因此，根据本发明，提供可简化装置并且即使对于轻元素仍以小的误差因数计算确定有效原子序数的X射线成像装置、X射线成像方法和这种X射线成像装置的控制方法。

参照附图阅读示例性实施例的以下说明，本发明的其它特征将变得十分清晰。

附图说明

图1是在第一实施例中描述的装置的示意性框图。

图2是被X射线照射的检测位置的示意图。

图3是在第一实施例中描述的计算单元的处理流程图。

图4是在第二实施例中描述的CT装置的示意图。

图5是在第二实施例中描述的计算单元的处理流程图。

图6是在例子中描述的装置的示意性框图。

图7是在第三实施例中描述的装置的示意性框图。

图8是示出通过旋转分光晶体(analyzer crystal)获得的X射线强度分布的示例性曲线图。

图9是在第三实施例中描述的计算单元的处理流程图。

具体实施方式

现在，参照示出可通过利用X射线吸收和X射线的相位偏移两者获得关于有效原子序数的信息的本发明的X射线成像装置和X射线成像方法的实施例的附图，更详细地描述本发明。有效原子序数是物质的平均原子序数。

第一实施例

这里描述通过利用X射线相位的量和X射线透射率获取有效原子序数分布的成像装置和图像拾取方法。

X射线对于物质的复折射率由下式(1)表达。

n＝1-δ-iβ    ...(1)

式(1)中的实部是与相位对应的项，虚部是与吸收对应的项。对于被检体的X射线吸收，可通过下式(2)定义线性衰减系数μ和式(1)的复折射率的虚部β：

$\mathrm{\μt}=\frac{4\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}\∫\mathrm{\βdt}...\left(2\right)$

这里，λ是X射线波长，当使用连续X射线时其是有效波长。符号t表示被检体的厚度。

当通过X射线检测器观察透射的X射线的强度时，并且，如果X射线的强度在不存在任何被检体的情况下为I₀并在存在被检体的情况下为I，那么这些强度与被检体的线性衰减系数μ的关系由下式(3)表达。

$1n\left(\frac{I_o}{I}\right)=\mathrm{\μt}...\left(3\right)$

上式(3)中的线性衰减系数μ可由下式(4)表达(参见Daphne F.Jackson and D.J.Hawkes，PHSICS REPORT 70，No.3(1981)169-233)：

$\mathrm{\μ}=\mathrm{\ρ}\frac{N_A}{A}({\mathrm{\σ}}_{\mathrm{el}}+{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{coh}}+{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{incoh}})...\left(4\right)$

这里，ρ是被检体的密度，N_A是阿伏加德罗常数，A是原子量，σ_el是光电吸收截面，σ_coh是相干散射截面，σ_incoh是非相干散射截面。式(4)中的光电吸收截面σ_el可由下式(5)表达。

${\mathrm{\σ}}_{\mathrm{el}}=4\sqrt{2}{Z}^5{\mathrm{\α}}^4{\left(\frac{{\mathrm{mc}}^2}{E}\right)}^{\frac{7}{2}}{\mathrm{\φ}}_{o}f...\left(5\right)$

这里，Z是被检体的有效原子序数，α是精细结构常数，E是X射线能量，

是Thomson散射截面，f是校正项。放在一起的式(4)中的相干散射截面σ_coh和非相干散射截面σ_incoh可由下式(6)表达。

${\mathrm{\σ}}_{\mathrm{coh}}+{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{incoh}}={\mathrm{Z\Φ}}_{\mathrm{KN}}+(1-Z^{b-1}){\left(\frac{Z}{Z^{\′}}\right)}^2{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{coh}}(Z^{\′},E^{\′})...\left(6\right)$

这里，Φ_KN是Klein-Nishina式，b是参数。如Daphne F.Jackson and D.J.Hawkes，PHSICS REPORT 70，No.3(1981)169-233所示，参数b一般使用0.5的值。

应指出，σ_coh(Z′、E′)是标准元素(standard element)的相干散射截面，Z′是标准元素的原子序数，E′是标准元素的基准能量。标准元素的基准能量E′可依据标准元素的原子序数Z′、被检体的有效原子序数Z和X射线能量E由如下示出的式(7)限定。

$E^{\′}={\left(\frac{Z^{\′}}{Z}\right)}^{\frac{1}{3}}E...\left(7\right)$

如Daphne F.Jackson and D.J.Hawkes，PHSICS REPORT 70，No.3(1981)169-233中所示，使用氧作为标准元素。

通过将式(5)～(7)引入式(4)来重新布置式(4)，如Y.Ohno，M.Torikoshi，T.Tsunoo，K.Hyodo，Nuclear Instruments & Methods in Physics Research A 548(2005)72～77所示的那样，线性衰减系数μ可由式(8)表达：

μ＝ρ_e(Z⁴F(Z，E)+G(Z，E))    ...(8)

这里，F是与光电吸收截面有关的项，G是与散射截面有关的项。

如式(8)所示，线性衰减系数可被解释为被检体的有效原子序数Z和电子密度ρ_e的函数。此外，从上式(8)可见，有效原子序数Z可由下式(9)表达。

$Z={\left\{\frac{\frac{\mathrm{\μ}}{{\mathrm{\ρ}}_e}-G(Z,E)}{F(Z,E)}\right\}}^{\frac{1}{4}}...\left(9\right)$

另一方面，与相位对应的δ示出与电子密度ρ_e的相关性，如下式(10)表示：

$\mathrm{\δ}=\frac{r_0{\mathrm{\λ}}^2}{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\ρ}}_e...\left(10\right)$

这里，r₀是经典电子半径。

如式(10)所示，可从与X射线的相位有关的信息计算确定电子密度。另外，如式(8)所示，可从与X射线的吸收有关的信息计算确定电子密度和有效原子序数两者。因此，可通过利用测量同时获得与X射线的相位有关的信息和关于X射线的吸收的信息获得μ/ρ_e的值。然后，可通过使用该μ/ρ_e执行对式(9)求解的计算过程，获得被检体的有效原子序数和电子密度作为图像。

图1是第一实施例中描述的装置的示意性框图，该框图示出其配置。在从X射线源101或X射线产生单元发射的X射线的光路上，布置X射线分割元件103、被检体104和检测器105。从X射线源101发射的X射线在空间上被X射线分割元件103分割。

从共同地拾取X射线的偏移量和偏移方向的图像的观点看，X射线分割元件103优选为具有二维布置的孔的元件，但它可替代地可具有狭缝状孔径。对于布置在X射线分割元件中的孔，假如它们具有允许X射线透过其中的形式，那么它们可以不贯穿该元件的基板。X射线分割元件103的材料选自显示高的X射线吸收率的Pt、Au、Pb、Ta和W等。

在空间上被X射线分割元件103分割的X射线照射到被检体104上，并被被检体104折射和吸收。通过检测器105检测其相位由于折射而偏移的X射线的位置和强度。通过检测器105获取的关于X射线的信息通过计算装置106被数值处理，并被输出到可典型地为监视器的显示单元107。

被检体104可以是人体，或者，如果它不是人体，那么可以是无机材料或无机/有机复合材料。可另外设置用于移动被检体104的物体移动机构(未示出)。当这种物体移动机构被设置以适当地移动被检体104时，可以获得被检体104的特定部位的图像。

检测器105典型地选自X射线CCD照相机或二维直接转换X射线检测器等。

当使用单色X射线时，可以在X射线源101和X射线分割元件103之间布置诸如单色器的单色设备或多层X射线反射镜。

图2是由检测器105检测的检测图像的示意图。应指出，检测图像的水平方向和垂直方向分别由X轴和Y轴限定。

由空心圆表示的检测位置110是在不存在被检体104的状态下获得的检测图像的检测位置。检测图像表示当计算确定偏移量时用作基准的信息。另一方面，由实心圆表示的检测位置120是在存在被检体104的状态下观察到的检测图像的检测位置。这两个图像中的每一个的检测位置可从X射线中的对应的X射线的强度分布的重心确定。

首先，通过计算装置106比较检测位置110和检测位置120，以获得沿X方向的位置偏移量(ΔX)和沿Y方向的位置偏移量(ΔY)。可通过使用位置偏移量(ΔX，ΔY)、被检体104和检测器105之间的距离L，由式(11)获得各折射的X射线的折射角度Δθx和Δθy。

可通过事先在存储器中存储在不存在任何被检体104的状态下观察到的检测图像并在各观察中参照它，计算确定位置偏移量。可通过使用被检体104的保持器的位置作为基准导出距离L。可利用通过观察其折射角度已知的标准物质并使用下式(11)来计算确定的距离L。

${\mathrm{\Δ\θ}}_x=\frac{\mathrm{\ΔX}}{L},{\mathrm{\Δ\θ}}_Y=\frac{\mathrm{\ΔY}}{L}...\left(11\right)$

可通过确定由X射线分割元件103分割原始X射线而获得的各X射线的折射角度并使用下式(12)，获得被检体的微分相位对比图像。然后，可通过对微分相位对比图像进行积分来重建透射的X射线的相位

$\frac{\∂\mathrm{\φ}}{\∂x}=\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}{\mathrm{\Δ\θ}}_x,\frac{\∂\mathrm{\φ}}{\∂y}=\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}{\mathrm{\Δ\θ}}_y...\left(12\right)$

另一方面，相位

和δ具有由下式(13)示出的关系：

$\mathrm{\φ}=\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}\mathrm{\δt}...\left(13\right)$

这里，t是X射线透过其中的被检体的厚度。换句话说，可从由X射线分割元件103分割原始X射线产生的各X射线的位置偏移确定透射的X射线的相位分布，并且，可从式(10)和(13)导出下式(14)。

${\mathrm{\ρ}}_{e}t=\frac{1}{r_0\mathrm{\λ}}\mathrm{\φ}...\left(14\right)$

现在，以下将参照图3描述由本实施例采用的有效原子序数分布图像重建方法。

首先，从透过被检体的X射线获取X射线强度数据和位置数据(S100)。

由于被检体和X射线分割元件之间的距离(L)是已知的，因此可从位置数据确定折射角度(Δθ)。另外，可从通过使用折射角度获得的微分相位对比图像确定相位

然后，可通过使用式(14)获得被检体的ρ_et分布图像(S101)。换句话说，可从X射线相位的量确定ρ_et。

然后，通过使用式(3)从被检体的X射线透射率确定μt分布图像(S102)。

因此，可从ρ_et分布图像和μt分布图像获得μ/ρ_e图像。μ/ρ_e和有效原子序数Z之间的关系可由式(9)表达。也可通过将式(4)修改为下式(15)来表达它。

$\frac{\mathrm{\μ}}{{\mathrm{\ρ}}_e}=\frac{1}{Z}({\mathrm{\σ}}_{\mathrm{el}}+{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{coh}}+{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{incoh}})...\left(15\right)$

换句话说，可通过给出临时的有效原子序数Z计算确定μ/ρ_e的值。可通过重复执行计算以便使μ/ρ_e的观察值和从临时的有效原子序数Z确定的计算值匹配，来获得有效原子序数Z的收敛值(S103)。可通过使用计算的残数是否满足转换要求的确定基准终止通过计算单元的重复计算。

可通过显示单元107显示作为与有效原子序数分布有关的信息被获得的重建的有效原子序数分布图像(S104)。显示单元107可显示数值信息作为与有效原子序数分布有关的信息。另外，可以显示X射线吸收图像、X射线微分相位对比图像、X射线相位对比图像和μ/ρ_e图像。另外，可以设置用于控制上述的单元和设备中的每一个的控制装置。

当X射线分割元件103具有狭缝状孔径时，以上的观察的描述也是适用的，并且，可从沿与狭缝的延伸方向垂直的方向的X射线位置数据确定折射角度(Δθ)以确定相位作为替代方案，它们可被如下地计算确定：观察被检体，将X射线分割元件103在元件的平面内旋转90°以获取X方向上的数据和Y方向上的数据。

由于本实施例利用上述的X射线的相位的量，因此可提供对于轻元素仅包含低程度的误差因数的X射线成像装置、X射线成像方法和控制这种成像装置的方法。另外，由于不必使用两个波长的X射线，因此装置可在结构上被简化。

第二实施例

由于被检体的厚度t是未知的，因此，如果如式(14)所示的那样获得相位

那么不能通过第一实施例直接获得电子密度分布图像。将在第二实施例中描述基于计算断层照相法(CT)的原理直接获得电子密度分布图像的技术。

图4是在本实施例中描述的CT装置的示意图，该示意图示出该CT装置的配置。X射线源201、X射线分割元件203和二维X射线检测器205被布置为通过移动机构被同步驱动以环绕被检体204移动。被X射线分割元件203空间分割的X射线照射到被检体204上，并且，透射的X射线被二维X射线检测器205检测。通过计算单元206处理通过以这种方式观察被检体204的部分而获得的数据，并且，通过显示单元207显示计算确定的电子密度分布图像。

现在，参照图5描述在本实施例中采用的电子密度分布的重建方法。

首先，从透过被检体的X射线获取X射线强度数据和位置数据(S200)。

由于被检体和X射线分割元件之间的距离(L)是已知的，因此，可从位置数据确定折射角度(Δθ)。另外，可从通过使用折射角度获得的微分相位对比图像确定相位

然后，可通过使用式(14)获得被检体的ρ_et分布图像(S201)。

然后，通过使用式(3)从透过被检体的X射线的强度的变化确定μt分布图像(S202)。

对通过CT装置获得的所有投影数据进行以上的处理操作，以获得各个ρ_et分布图像和μt分布图像。随后，从这些分布图像，通过可用于计算断层照相法的图像重建方法(例如，滤波反投影法)获得ρ_e和μ的断层图像(S205)。

因此，虽然通过第一实施例只能确定线性衰减系数μ与电子密度ρ_e的比，但是，在步骤S205中可获得电子密度ρ_e的分布图像和线性衰减系数μ的分布图像。

然后，从电子密度ρ_e和线性衰减系数μ的断层图像计算确定μ/ρ_e图像，并且，通过与在第一实施例中使用的方法类似的方法获得有效原子序数Z的收敛值(S203)。

可通过使用计算的残数(residual)是否满足转换要求的确定基准来终止通过计算单元的重复计算。

可通过显示单元107显示关于重建的有效原子序数分布的信息(S204)。

不仅可在显示单元107上显示关于有效原子序数分布的信息，而且可在其上面显示X射线吸收图像、X射线微分相位对比图像、X射线相位对比图像、电子密度分布图像、线性衰减系数分布图像和μ/ρ_e图像。

因此，可以以无损方式获得被检体的电子密度的三维断层图像以及有效原子序数的三维断层图像，作为被检体的物理性质的图像。

第三实施例

在第三实施例中描述与在第一实施例使用的技术不同的获取微分相位对比图像和吸收图像以获得有效原子序数分布的技术。

图7是在本实施例中描述的装置的示意性框图，该框图示出该装置的配置。从X射线源400发射的白色X射线401通过作为单色装置操作的单色器402被单色化，并且入射到被检体403上。透过被检体403的X射线被通过使用诸如Si的单晶材料形成的分光晶体404衍射，并且通过二维检测器405被检测。

图8的曲线图中的实线示出当在不存在被检体403的状态下分光晶体404被驱动以旋转满足X射线衍射条件的角度时获得的检测器的像素的强度分布(摇摆曲线)。在图8中，横轴表示分光晶体404的旋转角度，纵轴表示X射线的强度。

另一方面，图8的曲线图中的虚线表示在存在被检体403的状态下的摇摆曲线。

冲击分光晶体404的X射线的入射角度由于被检体403的折射效果而改变。换句话说，出现X射线强度光谱的从该实线向该虚线的变化，使得可从峰值位置偏移的偏移量确定X射线的折射角度。

该实线和该虚线之间的积分强度的差通过被检体403的X射线吸收效果产生。因此，在存在被检体403的状态下通过驱动分光晶体一次旋转非常小的角度以获得其图像，可从峰值偏移量和积分强度的变化获得被检体403的微分相位对比图像和吸收图像。另外，可通过对微分相位对比图像进行积分以获得相位对比图像。

从获得的相位对比图像计算确定ρ_et分布图像(S301)，并然后从吸收图像计算确定μt图像(S302)。然后，可从ρ_et分布图像和μt分布图像获得μ/ρ_e图像。换句话说，分别从X射线相位的量和X射线透射率确定ρ_et和μt。

另外，可通过给出临时的有效原子序数Z计算确定μ/ρ_e的值。通过重复执行计算以便使μ/ρ_e的观察值和从临时的有效原子序数Z确定的计算值匹配，可获得有效原子序数Z的收敛值(S303)。可通过显示单元407显示以上述的方式重建的有效原子序数分布图像(S304)。另外，可以显示X射线吸收图像、X射线微分相位对比图像、X射线相位对比图像和μ/ρ_e图像。

例子

图6是在例子中描述的装置的示意性框图，该示意性框图示出该装置的配置。

使用指示为X射线源301的具有Mo靶子的旋转阳极型X射线产生器作为X射线产生器。使用石墨单色器或Ni/C多层X射线反射镜作为X射线单色器302以仅提取Mo的特性线。

通过单色器302被单色化的X射线被X射线分割元件303二维分割。通过以150μm的间距通过100μm厚Pt板切割总共40×20个直径为50μm的孔，形成X射线分割元件303，但Pt可被Au、Pb、Ta、W或一些其它的类似的材料替代。

被X射线分割元件分割的X射线照射到被检体304上。通过布置在与被检体分开2m的位置上的X射线检测器305检测透过被检体304的X射线，以获得分割的X射线的位置和强度。X射线检测器305可以是X射线CCD照相机。

基于在不存在被检体的状态下观察的各X射线的位置和强度，对于各X射线的位置，通过计算单元306计算确定由式(11)限定的折射角度和由式(3)限定的μt的值。然后，通过式(12)从折射角度计算确定微分相位的量，并且，通过对微分相位的量进行积分获得相位对比图像。此外，通过式(14)获得ρ_et分布图像，并且，从ρ_et分布图像和μt分布图像获得μ/ρ_e分布图像。可通过给出临时的有效原子序数Z从式(9)和(15)计算确定μ/ρ_e的值。当获得μ/ρ_e的观察值和计算值时，可通过重复执行计算以便使它们匹配，来重建有效原子序数分布图像。

在作为显示单元307操作的PC监视器上显示通过计算单元306获得的有效原子序数分布图像。还可在PC监视器上显示X射线吸收图像、X射线微分相位对比图像、X射线相位对比图像和μ/ρ_e图像。

虽然已参照示例性实施例说明了本发明，但应理解，本发明不限于公开的示例性实施例。以下的权利要求的范围应被赋予最宽的解释以包含所有的变更方式和等同的结构和功能。

本申请要求在2008年3月12日提交的日本专利申请No.2008-062788的权益，在此以引用方式引入其全部内容。

Claims (20)

1.一种X射线成像装置，包括：

X射线产生单元，用于产生X射线；

X射线分割元件，用于空间分割从X射线产生单元发射的X射线；

检测器，用于检测由X射线分割元件分割的并透过被检体的X射线；和

计算单元，用于从由检测器检测的数据计算确定可归因于被检体的X射线偏移量和被检体的X射线透射率，并进一步从由X射线偏移量确定的ρ_et(ρ_e：电子密度，t：被检体的厚度)和由X射线透射率确定的μt(μ：线性衰减系数)计算确定被检体的有效原子序数。

2.根据权利要求1的X射线成像装置，其中，

计算单元基于从ρ_et和μt计算确定的μ/ρ_e计算确定有效原子序数。

3.根据权利要求1的X射线成像装置，还包括：

移动机构，用于同步移动X射线产生单元、X射线分割元件和检测器。

4.根据权利要求3的X射线成像装置，其中，

计算单元通过从ρ_et图像重建来计算确定被检体的电子密度。

5.根据权利要求4的X射线成像装置，其中，

图像重建通过滤波反投影法被实现。

6.根据权利要求1～5中的任一项的X射线成像装置，其中，

计算单元通过使用位置偏移量以及被检体和检测器之间的距离来计算确定被检体的微分相位对比图像，所述位置偏移量是通过比较在不存在被检体的状态下观察的X射线的检测位置和透过被检体的X射线的检测位置而获得的。

7.根据权利要求6的X射线成像装置，其中，

计算单元通过对微分相位对比图像进行积分获得被检体的X射线相位对比图像。

8.根据权利要求1～7中的任一项的X射线成像装置，其中，

X射线分割元件是具有二维布置的孔的元件。

9.根据权利要求1～8中的任一项的X射线成像装置，其中，

X射线分割元件是通过使用选自Pt、Au、Pb、Ta和W的材料形成的。

10.根据权利要求1～9中的任一项的X射线成像装置，还包括：

显示单元，用于显示关于由计算单元计算确定的被检体的有效原子序数的信息。

11.根据权利要求1～10中的任一项的X射线成像装置，还包括：

被检体移动机构，用于移动被检体。

12.根据权利要求1～11中的任一项的X射线成像装置，还包括：

单色器，被布置在X射线产生单元和X射线分割元件之间以将X射线单色化。

13.一种X射线成像方法，包括：

通过X射线产生单元产生X射线的步骤；

通过X射线分割元件空间分割X射线的步骤；

通过检测器检测被X射线分割元件分割的并透过被检体的X射线的步骤；

从由检测器检测的数据计算确定可归因于被检体的X射线偏移量和被检体的X射线透射率，并进一步从由X射线偏移量确定的ρ_et(ρ_e：电子密度，t：被检体的厚度)和由X射线透射率确定的μt(μ：线性衰减系数)计算确定被检体的有效原子序数的步骤。

14.一种控制X射线成像装置的方法，该方法包括：

控制X射线产生单元以产生X射线的步骤；

控制X射线检测器以检测被X射线分割元件分割并随后透过被检体的X射线的步骤；

控制计算单元以计算确定可归因于被检体的X射线偏移量和被检体的X射线透射率的步骤；和

从由X射线偏移量确定的ρ_et(ρ_e：电子密度，t：被检体的厚度)和由X射线透射率确定的μt(μ：线性衰减系数)计算确定被检体的有效原子序数的步骤。

15.一种X射线成像装置，包括：

X射线产生单元，用于产生X射线；

检测器，用于检测从X射线产生单元发射的并透过被检体的X射线；和

计算单元，用于从由检测器检测的数据计算确定可归因于被检体的X射线相位的量和被检体的X射线透射率，并进一步从由X射线相位的量确定的ρ_et(ρ_e：电子密度，t：被检体的厚度)和由X射线相位透射率确定的μt(μ：线性衰减系数)计算确定被检体的有效原子序数。

16.根据权利要求15的X射线成像装置，其中，所述X射线成像装置还包含

X射线分割元件，用于空间分割从X射线产生单元发射的X射线，并且

所述X射线成像装置从通过使用X射线分割元件获得的X射线偏移量获得X射线相位的量。

17.根据权利要求15的X射线成像装置，其中，X射线成像装置还包括

单色器，用于使从X射线产生单元发射的X射线单色化，和

分光晶体，被布置在被检体和检测器之间，并且

所述X射线成像装置从通过使用分光晶体获得的X射线的折射角度获得X射线相位的量。

18.一种X射线成像方法，包括：

检测透过被检体的X射线的步骤；

从在检测步骤中检测到的数据计算确定可归因于被检体的X射线相位的量和被检体的X射线透射率的步骤；和

从由X射线相位的量的量确定的ρ_et(ρ_e：电子密度，t：被检体的厚度)和由X射线透射率确定的μt(μ：线性衰减系数)计算确定被检体的有效原子序数的步骤。

19.根据权利要求18的X射线成像方法，其中，

从通过使用用于空间分割X射线的X射线分割元件获得的X射线偏移量确定可归因于被检体的X射线相位的量。

20.根据权利要求18的X射线成像方法，其中，

可归因于被检体的X射线相位的量由通过使用分光晶体获得的X射线的折射角度确定。

Images