CN102272861A - X射线成像装置和x射线成像的方法 - Google Patents

Abstract

一种尺寸减小的X射线成像装置和方法，能够获得考虑被检物的X射线吸收效果的微分相位图像或相位图像。X射线在空间上被分离，并且，使用其中X射线的透过量根据X射线穿过被检物时的位移而连续变化的第一衰减元件。通过使用第一衰减元件和第二衰减元件来计算透过率，第二衰减元件关于X射线的透过量在X射线的位移方向上的变化量或变化特性与第一衰减元件不同。使用透过率来计算被检物的微分相位图像等。

Description

X射线成像装置和X射线成像的方法

技术领域

本发明涉及X射线成像装置和X射线成像的方法。

背景技术

使用电磁辐射的非破坏性测试被用于各种工业应用和医疗应用。X射线是具有例如约1pm～10nm(10^-12～10^-8m)范围内的波长的电磁波。具有短波长(约2keV或更大的能量)的X射线被称为硬X射线，并且具有长波长(约0.1keV～约2keV范围内的能量)的X射线被称为软X射线。

例如，吸收衬度方法通过使用穿过被检物的X射线的透过率的差异来获得被检物的吸收图像。由于X射线很容易透过被检物，因此，吸收图像被用于钢材的内部裂纹检测并且用于诸如行李检查的安全目的。

另一方面，X射线相位成像方法检测由被检物引起的X射线相移。X射线相位成像方法对于由具有小的密度差的材料制成的被检物是有效的，因为X射线的吸收衬度对于这种材料是不明显的。例如，X射线相位成像方法可被用于聚合物共混物的成像或用于医疗应用。

专利文献1公开了利用由于由被检物引起的X射线相移引起的折射效果的X射线相位成像的非常方便和有效的方法。具体而言，该方法使用微小焦点的X射线源，并且利用这样一种效果，即，当被检物和检测器之间的距离较大时，由于被检物所引起的X射线的折射效果，以增强的方式检测被检物的边缘。由于该方法使用折射效果，因此，不必使用诸如同步加速器辐射的高度相干的X射线，这使得该方法与许多其它的X射线相位成像方法不同。

专利文献2公开了在检测器的像素的边缘部分具有阻挡X射线的掩模的成像装置。通过设置掩模，使得当不存在被检物时通过X射线照射掩模的一部分，可以作为强度变化来检测由于被检物所引起的折射效果引起的X射线的位移。

引文列表

专利文献

PTL1日本专利公开No.2002-102215

PTL2国际公开No.WO2008/029107

发明内容

技术问题

然而，在专利文献1所描述的方法中，因为由于被检物所引起的X射线的折射效果引起的折射角度非常小，为了获得被检物的边缘增强图像，考虑到检测器的像素的尺寸，被检物和检测器之间的距离必须足够大。因此，在专利文献1中描述的方法需要大的装置。

与之相对照，在专利文献2所描述的方法中，被检物和检测器之间的距离可以较小，使得可以使用小的装置。然而，由于设置了阻挡X射线的掩模，入射到阻挡掩模上的X射线的位移不能被检测到。即，由于存在不敏感的区域，难以实现高精度的分析。

并且，在专利文献1和专利文献2中描述的方法具有这样一种问题，即，如果被检物吸收大量的X射线，那么X射线的吸收效果和X射线的相位效果不能被相互分离。

本发明提供一种X射线成像装置和X射线成像的方法，用于获得考虑由被检物引起的X射线吸收效果的微分相位图像或相位图像，其中，与在专利文献1中描述的方法相比，能够减小装置的尺寸，并且能够执行精度高于在专利文献2中描述的方法的分析。

问题的解决方案

根据本发明的一个方面的X射线成像装置包括：分离元件，在空间上分离由X射线生成器生成的X射线；第一衰减元件，被分离元件分离的X射线入射到该第一衰减元件上；第二衰减元件，被分离元件分离的X射线入射到该第二衰减元件上，第二衰减元件被设置成与第一衰减元件相邻；以及检测单元，被配置成检测已穿过第一衰减元件和第二衰减元件的X射线的强度，其中，第一衰减元件和第二衰减元件被配置成使得X射线的透过量根据X射线的入射位置而连续地变化，并且其中，第一衰减元件和第二衰减元件关于X射线的透过量在X射线的位移方向上的变化量或变化特性相互不同。

根据本发明的一个方面的在X射线成像装置中使用的X射线成像的方法包括：生成X射线；在空间上分离X射线；使得已在空间上分离的X射线入射到第一衰减元件和第二衰减元件上，第二衰减元件被设置成与第一衰减元件相邻；检测已穿过第一衰减元件和第二衰减元件的X射线的强度；以及使用从检测的X射线的强度计算的X射线透过率来计算被检物的微分相位图像或相位图像，其中，第一衰减元件和第二衰减元件被配置成使得X射线的透过量根据X射线的入射位置而连续地变化，并且，第一衰减元件和第二衰减元件关于X射线的透过量在X射线的位移方向上的变化量或变化特性相互不同。

本发明的有利效果

本发明提供能够获得考虑由被检物引起的X射线吸收效果的微分相位图像或相位图像的X射线成像装置和X射线成像的方法，与在专利文献1中描述的方法相比，能够减小装置的尺寸，并且能够执行精度高于专利文献2的分析。

附图说明

图1是根据第一和第二实施例的装置的示意图。

图2是包括在根据第一实施例的装置中的衰减单元的示意图。

图3是由包括在根据第一实施例的装置中的计算单元执行的处理的流程图。

图4是包括在根据第二实施例的装置中的衰减单元的示意图。

图5是根据第三实施例的CT装置的示意图。

图6是由包括在根据第三实施例的装置中的计算单元执行的处理的流程图。

图7是作为例子描述的装置的示意图。

具体实施方式

以下，描述根据本发明实施例的X射线成像装置。装置中的每一个使用由被检物引起的X射线相移，并且，即使被检物具有较高的X射线吸收率，也能够获得该被检物的更精确的微分相位图像和更精确的相位图像。

具体而言，装置将由于被检物所引起的X射线折射效果引起的X射线的入射位置的位移转换成X射线的强度信息并由此检测位移。此时，使用分别具有吸收率梯度(透过率梯度)的第一衰减元件和被设置成与第一衰减元件相邻的第二衰减元件。

具有吸收率梯度(透过率梯度)的衰减元件指的是吸收(透过)的X射线的量根据X射线的入射位置而连续变化的元件。可通过连续或逐步地改变形状来制成衰减元件。作为替代方案，可通过连续或逐步地改变每单位体积吸收(透过)的X射线的量来制成衰减元件。在本说明书中，术语“连续”可包括“逐步”的含义。

第一衰减元件和第二衰减元件关于X射线的透过量在X射线的位移方向上的变化量和变化特性相互不同。例如，如果X射线的入射位置在存在被检物的状态和不存在被检物的状态之间改变，那么第一衰减元件被配置成使得X射线的透过量减少，并且第二衰减元件被配置成使得X射线的透过量增加。

通过使用这些元件，可以独立地获得吸收信息和相位信息。使用吸收信息，能够获得更精确的微分相位图像和更精确的相位图像。以下给出具体的描述。

第一实施例

根据第一实施例的X射线成像装置从X射线的吸收的变化，即从X射线的透过率的变化，获得透过率图像。并且，X射线成像装置从X射线的相移获得微分相位图像和相位图像。

图1是根据第一实施例的X射线成像装置的示意图。X射线源101生成X射线。在X射线的光路上，设置分离元件103、被检物104、衰减单元105和检测器106。可以另外设置使用步进电机等的移动单元109、110和111以便移动分离元件103、被检物104和衰减单元105。可以适当地移动被检物104，使得能够获得被检物104的特定位置的图像。由分离元件103在空间上分离由X射线源101生成的X射线。即，分离元件103用作在专利文献2中描述的具有多个孔径的采样掩模，并且，穿过分离元件103的X射线变成X射线束。分离元件103可具有线和空间图案的狭缝阵列，或者，可具有二维配置的孔。

只要X射线能够穿过分离元件103中的狭缝即可，狭缝不必贯穿光学元件的基板。分离元件103的材料可选自诸如Pt、Au、Pb、Ta和W的具有高的X射线吸收率的物质。

检测器106位置处的被分离元件103分离的X射线的线和空间之间的间隔大于等于检测器106的像素尺寸。即，构成X射线强度检测单元的像素的尺寸小于等于检测器106位置处的X射线的空间周期。

被检物104吸收已被分离元件103在空间上分离的片状X射线，改变X射线的相位，并且折射X射线。被折射的X射线入射到衰减单元105上。检测器106检测已穿过衰减单元105的X射线的强度。计算单元107在数值上处理由检测器106获得的关于X射线的信息，并且将处理的结果输出到显示单元108。

被检物104的例子包括人体、无机材料和无机-有机复合材料。

检测器106可选自例如X射线平板检测器、X射线CCD照相机和直接转换型二维X射线检测器。检测器106可被设置成与衰减单元105相邻，或者被设置成离开衰减单元105一段距离。作为替代方案，衰减单元105可被并入检测器106。

为了使用单色X射线，单色化单元102可被设置在X射线源101和分离元件103之间。单色化单元102可以是单色器和狭缝的组合或X射线多层镜。为了减少由来自衰减单元105的散射X射线导致的图像模糊，可以在衰减单元105和检测器106之间设置用于射线照相的格栅。

图2是衰减单元105的部分示意图。基准X射线201是当不存在被检物104时被分离的X射线。X射线202是被被检物104折射的X射线。

如图2的右侧所示，衰减单元105包括彼此相邻地交替布置的衰减元件204(第一衰减元件)和衰减元件207(第二衰减元件)。衰减元件204中的每一个具有相对于X方向(与入射的X射线垂直的方向)的线性密度分布。即，衰减元件204中的每一个具有改变X射线的吸收程度的密度变化。密度越高，衰减元件204对于X射线越不透明。换言之，衰减元件204具有根据X射线的位移来改变X射线的吸收量(透过量)的吸收率梯度。基准X射线201和205可分别入射到衰减元件204和207相对于X方向的中间位置上。穿过衰减元件204的基准X射线201的强度I₁由式(1)来表示。

[式1]

$I_1=I_0{e}^{-\left(\frac{\mathrm{\μ}}{\mathrm{\ρ}}\right){\mathrm{\ρ}}_{1}L}$

I₀是已被分离元件103在空间上分离的X射线的强度，μ/ρ是衰减元件204的有效质量吸收系数，ρ₁是衰减元件204在基准X射线201所穿过的部分处的密度，L是衰减元件204的厚度。被被检物104折射并且穿过衰减元件204的X射线202的强度I₂由式(2)来表示。

[式2]

$I_2=I_{0}A{e}^{-\left(\frac{\mathrm{\μ}}{\mathrm{\ρ}}\right){\mathrm{\ρ}}_{2}L}$

A是被检物104的X射线透过率，并且ρ₂是衰减元件204在X射线202所穿过的部分处的衰减元件204密度。根据式(1)和(2)，衰减元件204的关于基准X射线201和X射线202的密度差由式(3)来表示。

[式3]

${\mathrm{\ρ}}_1-{\mathrm{\ρ}}_2=\frac{1}{\left(\frac{\mathrm{\μ}}{\mathrm{\ρ}}\right)L}\ln \left(\frac{I_2}{I_{1}A}\right)$

衰减元件207(第二衰减元件)被设置成与衰减元件204(第一衰减元件)相邻。衰减元件207具有与衰减元件204的密度分布对称的密度分布。

与式(3)同样，衰减元件207(第二衰减元件)的关于基准X射线205和X射线206的密度差由式(4)来表示。

[式4]

${\mathrm{\ρ}}_1^{\′}-{\mathrm{\ρ}}_2^{\′}=\frac{1}{\left(\frac{\mathrm{\μ}}{\mathrm{\ρ}}\right)L}\ln \left(\frac{I_2^{\′}}{I_1^{\′}A}\right)$

ρ′₁是衰减元件207在基准X射线205所穿过的部分处的密度，ρ′₂是衰减元件207在X射线206所穿过的部分处的密度。I′₁是穿过衰减元件207的基准X射线205的强度，I′₂是穿过衰减元件207的X射线206的强度。

考虑衰减元件204和衰减元件207具有相互对称的密度分布，并且假定基准X射线201和205之间的距离等于折射的X射线202和206之间的距离，获得式(5)。

[式5]

ρ₁-ρ₂＝-(ρ′₁-ρ′₂)

可使用从式(3)、式(4)和式(5)导出的式(6)来计算被检物104的X射线透过率A。

[式6]

$A=\sqrt{\frac{I_2{I}_2^{\′}}{I_1{I}_1^{\′}}}$

即，可从穿过衰减元件204的基准X射线201的强度I₁和X射线202的强度I₂以及从穿过衰减元件207的基准X射线205的强度I′₁和X射线206的强度I′₂，获得X射线透过率A。

通过将X射线透过率A代入式(3)或(4)中，可以获得ρ₁-ρ₂或ρ′₁-ρ′₂。由于衰减元件的密度分布是已知的，因此，可从密度差获得X射线在衰减单元105上的位移d。另外，透过的X射线强度和位移d之间的对应关系的表格可被存储在计算单元107或存储器等中。可使用该数据表从测量的强度估计位移d。可通过移动衰减单元105或分离元件103并且检测每个位置处的透过X射线强度，对于各个衰减元件204准备该数据表。并且，在准备数据表时，可以使用具有与分离元件103相同的狭缝宽度的单个狭缝，并在衰减元件204的各个位置处检测透过的X射线强度。

即，可从检测的强度获得由于被检物104所引起的折射引起的位移。

在上述的例子中，衰减元件204和207具有相互对称的密度分布。但是，密度分布不必相互对称。如式(5)所示，可从两个衰减元件的密度分布之间的关系来获得X射线透过率和位移。即，衰减元件204和207的透过量在X射线的位移方向上不同地变化就足以。

该方法使用两个衰减元件来计算透过率，然后获得位移。因此，即使被检物吸收大量的X射线，也可获得精确的微分相位图像或精确的相位图像。

在这种情况下，因为通过使用关于穿过衰减元件240和衰减元件207的两个区域的X射线的强度的信息来形成微分相位图像等，空间分辨率减半。

为了抑制空间分辨率的降低，除了上述测量以外，可以在在X方向上将衰减单元105或被检物104移动衰减元件204的长度的同时，执行测量。因此，可以获得关于与之前测量X射线的位移的被检物104的位置相对应的X射线透过率A的信息。

通过使用衰减单元105，能够独立地获得关于X射线的吸收效果的信息和关于X射线的折射效果的信息。并且，通过使用衰减单元105，能够检测小于等于检测器106的像素尺寸的X射线位移，由此能够减小被检物和检测器之间的距离，使得能够减小装置的尺寸。

图3是由计算单元107执行的处理的流程图。首先，获得关于穿过衰减单元105的每个X射线的强度的信息(S100)。然后，根据关于每个X射线的强度的信息，计算X射线透过率A和相对于基准X射线201的位移d(S101)。通过使用位移d和被检物104和衰减单元105之间的距离z，由式(7)来表示每个X射线的折射角Δθ。

[式7]

$\mathrm{\Δ\θ}={\tan }^{-1}\left(\frac{d}{Z}\right)$

使用式(7)来计算每个X射线的折射角Δθ(S102)。折射角Δθ和微分相位dφ/dx具有由式(8)表示的关系。

[式8]

$\frac{\mathrm{d\φ}}{\mathrm{dx}}=\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}\mathrm{\Δ\θ}$

λ是X射线的波长。对于连续的X射线，波长指的是有效波长。使用式(8)来计算每个X射线的微分相位dφ/dx(S103)。在x方向上积分微分相位dφ/dx以计算相位φ(S104)。

可在显示单元108上显示如上所述计算的透过率图像、微分相位dφ/dx和相位φ(S105)。

通过该结构，能够检测检测器106的小像素内的轻微位移。因此，被检物104和检测器106之间的距离不必较大，并且，能够减小装置的尺寸。并且，由于衰减单元105是不具有阻挡X射线的区域的穿过型，因此不存在不敏感区域。

通过增加被检物104和检测器106之间的距离，能够测量由于折射引起的X射线的更小位移。

通过上述结构，由于通过使用X射线的折射效果来检测相移，能够在不必使用高度相干的X射线的情况下，获得考虑吸收效果的微分相位图像或X射线相位图像。

上述装置获得微分相位图像或相位图像。然而，可在显示单元108上显示从吸收信息获得的透过率图像。

在图2中，衰减元件具有连续改变的密度。然而，衰减元件可具有逐步改变的密度。

第二实施例

作为包括在第一实施例中的衰减单元的替代，根据第二实施例的装置包括图4所示的衰减单元。装置的结构与第一实施例相同。被检物104被通过分离元件103在空间上分离的X射线照射，并且，穿过被检物104的X射线入射到衰减单元105上。图4是衰减单元105的部分示意图。

基准X射线501是当不存在被检物104时分离的X射线，并且，X射线502是被被检物104折射的X射线。具有三角棱柱形状的衰减元件504(第一衰减元件)和衰减元件507(第二衰减元件)被对称地设置。可通过加工板状部件来制成类似的衰减元件。

由于衰减元件504具有三角棱柱形状，因此穿过衰减元件504的X射线的光路长度在X方向上变化。穿过衰减元件504的基准X射线501的强度由式(9)来表示。

[式9]

$I_1=I_0{e}^{-\mathrm{\μ}{l}_0}$

I₀是通过分离元件103在空间上分离的X射线的强度，μ是衰减元件504的有效线性吸收系数，l₀是基准X射线501在衰减元件504中的光路长度。被被检物104折射并穿过衰减元件504的X射线502的强度由式(10)表示。

[式10]

I₂＝I₀Ae^-μl

A是被检物104的X射线透过率，并且，l是X射线502在衰减元件504中的光路长度。通过使用式(9)和(10)以及衰减元件504的顶角α，衰减单元105上的位移d可由式(11)来表示。

[式11]

$d=\frac{1}{\mathrm{\μ}}\ln \left(\frac{I_2}{I_{1}A}\right)\tan \mathrm{\α}$

与上述的情况同样，通过关于衰减元件507(第二衰减元件)考虑位移d，可使用式(12)来计算被检物104的X射线透过率A。

[式12]

$A=\sqrt{\frac{I_2{I}_2^{\′}}{I_1{I}_1^{\′}}}$

即，可从穿过衰减元件504的基准X射线501的强度I₁和X射线502的强度I₂以及从穿过衰减元件507的基准X射线505的强度I′₁和X射线506的强度I′₂，获得X射线透过率A。

通过将X射线透过率A代入式(11)，可获得位移d。在没有式(11)的情况下，如第一实施例描述的那样，可从表格估计位移d。在上述情况下，两个衰减元件的顶角相同，并且，衰减元件被对称地设置。然而，当衰减元件不被对称地设置并且两个衰减元件的顶角不相同时，能够获得X射线透过率A和位移d。

该方法使用两个衰减元件来计算透过率，然后获得位移。因此，即使被检物吸收大量的X射线，也能够获得精确的微分相位图像或精确的相位图像。

在这种情况下，由于通过使用关于穿过衰减元件504和衰减元件507的两个区域的X射线的强度的信息来形成微分相位图像等，空间分辨率减半。

为了抑制空间分辨率的降低，除了上述的测量，可在将衰减单元105或被检物104在X方向上移动衰减元件504的长度的同时，执行测量。因此，能够获得关于与先前测量X射线的位移的被检物104的位置相对应的X射线透过率A的信息。

由于衰减元件504具有三角棱柱形状，因此，能够根据基准X射线501的强度与衰减元件504上的任何位置处的X射线502的强度的比来确定位移d。穿过衰减单元105的X射线由X射线检测器106检测。

如图3所示，使用检测的数据，与第一实施例类似的计算单元107计算透过率A、微分相位dφ/dx和相位φ。可在显示单元108上显示计算的结果。

通过该结构，能够检测检测器106的小像素内的X射线轻微位移。因此，被检物104和检测器106之间的距离不必较大，并且能够减小装置的尺寸。并且，由于衰减单元105是不具有阻挡X射线的区域的通过型，因此不存在死区。

通过增加被检物104和检测器106之间的距离，能够检测由于折射引起的X射线的更小位移。

通过上述结构，由于通过使用X射线的折射效果来检测相移，因此能够在不必使用高度相干X射线的情况下，测量考虑吸收效果的微分相位图像或X射线相位图像。

上述的装置获得微分相位图像或相位图像。然而，可在显示单元108上显示从吸收信息获得的透过率图像。

在图4中，衰减元件具有连续改变的形状。然而，衰减元件可具有逐步改变的形状。

第三实施例

根据第三实施例的装置通过利用计算断层法(CT)的原理来获得三维吸收分布和相位分布。

图5例示根据第三实施例的装置。X射线源401、分离元件403、衰减单元405和X射线检测器406能够以同步的方式通过移动单元围绕被检物404旋转。分离元件403在空间上分离X射线，被检物404被X射线照射，并且，穿过被检物404的X射线入射到衰减单元405上。

由于衰减单元405，能够获得被分离并被被检物404吸收的X射线的量和由于折射引起的X射线的小位移。由X射线检测器406来检测穿过衰减单元405的X射线。与第一和第二实施例同样，能够在移动被检物404或衰减单元405的同时执行成像。能够通过在X射线源401、分离元件403、衰减单元405和X射线检测器406以同步的方式围绕被检物404旋转的同时执行成像，获得被检物404的投影数据。作为旋转分离元件403、衰减单元405和X射线检测器406的替代，可以旋转被检物404以获得投影数据。

图6是由计算单元107执行的处理的流程图。首先，获得关于穿过衰减单元405的每个X射线的强度的信息(S200)。

然后，从关于每个X射线的强度的信息获得X射线透过率A，并且计算相对于基准X射线501的位移d(S201)。使用位移d以及被检物404和衰减单元405之间的距离z，来计算每个X射线的折射角(Δθ)(S202)。根据折射角Δθ来计算每个X射线的微分相位dφ/dx(S203)。

在X方向上积分所述微分相位dφ/dx以便计算相位φ(S204)。

对于所有的投影数据执行操作系列(S201～S204)。通过将计算断层法的图像重构方法(例如，过滤逆投影方法)应用于所有投影数据的吸收图像和相位图像，获得断层图像(S206)。可在显示单元408上显示所述断层图像(S205)。

通过该结构，能够减小CT装置的尺寸。并且，由于装置使用X射线的折射效果，因此CT装置能够在不使用高度相干X射线的情况下，非破坏性地获得被检物的三维线性吸收系数图像和相位图像。

其它实施例

上述实施例中的每一个包括分别在一个方向上具有吸收率梯度(透过率梯度)的衰减元件。然而，衰减元件可在多于一个的方向上具有吸收率梯度(透过率梯度)。例如，通过使衰减元件在X方向和Y方向上具有吸收率梯度，能够测量二维相位梯度。在X方向和Y方向上具有梯度的形状的例子包括棱锥形状和圆锥形状。

作为替代方案，可通过使用包括排列在一个平面内的两种类型的衰减元件的衰减单元来检测二维相位梯度，一种类型的衰减元件的每一个在X方向上具有梯度，并且，另一种类型的衰减元件的每一个在Y方向上具有梯度。

作为另一替代方案，可相互在顶部层叠每一个在X方向和Y方向上具有梯度的衰减元件。

如上所述，根据本发明实施例的X射线成像装置包括被配置成获得第一强度数据的第一元件和被配置成获得第二强度数据的第二元件，第二元件被配置成与第一元件相邻。X射线成像装置还包括使用第一和第二强度数据来计算X射线的相移量的计算单元。计算单元基于计算单元所获得的X射线透过率，使用第一或第二强度数据来获得由被检物引起的X射线相移的量。

根据本发明实施例的X射线成像方法包括使用第一元件来获得第一强度数据、使用被设置成与第一元件相邻的第二元件来获得第二强度数据、以及通过使用第一和第二强度数据来获得被检物的X射线透过率。该方法还包括基于获得的X射线透过率，使用第一或第二强度数据来获得X射线的相移量。

例子

图7是作为例子描述的装置的示意图。

作为X射线生成器，使用为Mo靶旋转阴极型X射线生成装置的X射线源701。使用由高取向热解石墨(HOPG)制成的单色器702作为X射线的单色化单元以便提取Mo的特征X射线。

在离开X射线源100cm的位置上设置分离元件703。由分离元件703在空间上分离已被单色器702单色化的X射线。作为分离元件703，使用厚度为100μm并在其中配置狭缝的钨(W)板，每个狭缝的宽度为40μm。狭缝之间的间隔在衰减单元705上为150μm。除了W以外，还可使用诸如Au、Pb、Ta和Pt的材料。

被检物704被由分离元件703分离的X射线照射。衰减单元705被设置在离开被检物70450cm的位置上。穿过被检物704的X射线入射到衰减单元705上。分别对于分离元件703、被检物704和衰减单元705设置使用步进电机的移动单元709、710和711。

衰减单元705具有其中在厚度为1mm的碳基板上配置由Ni制成的三角棱柱的结构。作为每个三角棱柱的截面的三角形的边长为300μm，并且，三角棱柱的高度为75μm。使用用作检测单元并被设置在衰减单元705正后方的X射线检测器706，检测穿过衰减单元705的X射线的强度。随后，在配置三角棱柱的方向上，利用移动单元711将衰减单元705移动150μm，并且，执行类似的测量。作为X射线检测器706，使用像素尺寸为50μm×50μm的平板检测器。使用在配置三角棱柱的方向上配置的三个像素的X射线强度之和作为一个衰减元件的X射线强度。

使用每个X射线的强度与在没有被检物704的情况下执行类似成像时获得的强度的变化，计算单元707计算被检物704的X射线透过率A，使得获得透过率图像。计算单元707还使用式(8)来计算位移d并且使用式(4)来计算折射角Δθ。

使用式(5)根据折射角Δθ来计算微分相位的量，并且，通过空间积分微分相位的量来获得相位分布图像。

在用作显示单元708的PC监视器上显示由计算单元707计算的X射线透过率图像、X射线微分相位图像和X射线相位图像。

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括所有的变更方式和等同的结构和功能。

本申请要求在2009年1月15日提交的日本专利申请No.2009-006862和在2009年11月19日提交的日本专利申请No.2009-264411的权益，在此通过引用并入它们的全部内容。

附图标记列表

101 X射线源

102 单色化单元

103 分离元件

104 被检物

105 衰减单元

106 检测器

107 计算单元

108 显示单元

109 移动单元

110 移动单元

111 移动单元

201 基准X射线

202 X射线

203 衰减单元

204 衰减元件

205 基准X射线

206 X射线

207 衰减元件

Claims (11)

1.一种X射线成像装置，包括：

分离元件，在空间上分离由X射线生成器生成的X射线；

第一衰减元件，被分离元件分离的X射线入射到该第一衰减元件上；

第二衰减元件，被分离元件分离的X射线入射到该第二衰减元件上，第二衰减元件被设置成与第一衰减元件相邻；以及

检测单元，被配置成检测已穿过第一衰减元件和第二衰减元件的X射线的强度，

其中，第一衰减元件和第二衰减元件被配置成使得X射线的透过量根据X射线的入射位置而连续变化，以及，

其中，第一衰减元件和第二衰减元件关于X射线的透过量在X射线的位移方向上的变化量或变化特性相互不同。

2.根据权利要求1的X射线成像装置，进一步包括：

计算单元，被配置成使用根据检测单元所检测的X射线的强度计算的X射线透过率，来计算被检物的微分相位图像或相位图像。

3.根据权利要求2的X射线成像装置，

其中，计算单元根据检测单元所检测的X射线的强度来计算被检物的透过率图像。

4.根据权利要求1～3中的任一项的X射线成像装置，

其中，第一或第二衰减元件的厚度在与X射线入射到第一或第二衰减元件上的方向垂直的方向上连续变化。

5.根据权利要求4的X射线成像装置，

其中，第一或第二衰减元件是具有三角棱柱形状的结构。

6.根据权利要求1～5中的任一项的X射线成像装置，

其中，第一或第二衰减元件的密度在与X射线入射到第一或第二衰减元件上的方向垂直的方向上连续变化。

7.一种在X射线成像装置中使用的X射线成像的方法，该方法包括：

生成X射线；

在空间上分离X射线；

使得已被在空间上分离的X射线入射到第一衰减元件和第二衰减元件上，第二衰减元件被设置成与第一衰减元件相邻；

检测已穿过第一衰减元件和第二衰减元件的X射线的强度；以及

使用X射线透过率来计算被检物的微分相位图像或相位图像，X射线透过率是根据检测到的X射线的强度计算的，

其中，第一衰减元件和第二衰减元件被配置成使得X射线的透过量根据X射线的入射位置而连续变化，并且，

其中，第一衰减元件和第二衰减元件关于X射线的透过量在X射线的位移方向上的变化量或变化特性相互不同。

8.一种X射线成像装置，包括：

第一元件，被配置成获得第一强度数据；

第二元件，被配置成获得第二强度数据，第二元件被设置成与第一元件相邻；以及

计算单元，被配置成使用第一和第二强度数据来计算被检物的X射线透过率。

9.根据权利要求8的X射线成像装置，

其中，计算单元被配置成基于计算单元所计算的X射线透过率，使用第一或第二强度数据来计算X射线的相移的量，X射线的所述相移是由被检物引起的。

10.一种X射线成像方法，包括：

使用第一元件来获得第一强度数据；

使用第二元件来获得第二强度数据，第二元件被设置成与第一元件相邻；以及

使用第一和第二强度数据来获得被检物的X射线透过率。

11.根据权利要求10的X射线成像方法，进一步包括：

基于X射线透过率，使用第一或第二强度数据来获得X射线的相移的量，所述相移是由被检物引起的。

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