CN102639059A - X射线成像装置和x射线成像方法 - Google Patents

Abstract

X射线成像装置和X射线成像方法可减轻散射的X射线对于获得的图像的影响。通过使用分离元件和使X射线扫描速度与检测单元的图像获取速度同步化的曝光控制单元，计算检测物体的微分相位衬度图像或相位衬度图像。

Description

X射线成像装置和X射线成像方法

技术领域

本发明涉及X射线成像装置和X射线成像方法。

背景技术

使用放射线的非破坏性测试方法已经并且正被广泛用于从工业到医疗应用的各种领域中。X射线例如是具有约1pm到10nm（10^-12～10^-8m）的波长的电磁波。具有短波长（约2keV～）的X射线被称为硬X射线，而具有长波长（约0.1keV～约2keV）的X射线被称为软X射线。

被设计为通过使用X射线的高透射率利用相对于X射线的吸收功率的差异的吸收衬度技术可获得诸如钢材中的内部裂纹的检测和包括手提行李安全检查的安全措施的实际应用。另一方面，检测由检测物体导致的X射线的相位偏移的X射线相位衬度成像对于提供很小的可归因于X射线吸收的衬度并因此表现小的密度差异的物体是有效的。使用X射线相位衬度成像的技术正被研究，以发现诸如聚合物材料的聚合物混合物的成像和医疗应用的应用。

在各种X射线相位衬度成像技术中，下面列出的专利文献1提出利用由于由检测物体导致的相位偏移导致的折射效果的方法。在该方法中，X射线由X射线源产生，并且照射到检测物体上。然后，通过X射线光学部件，透过检测物体的X射线离散地聚焦于二维检测器上的覆盖两个或多于两个的像素的像素区域。在这种方法中，可从由聚焦的X射线覆盖的像素上的强度分布获得聚焦的X射线的重心位置。

虽然由于检测物体导致的X射线的折射量非常小，但是，可通过比较不存在任何检测物体的状态下的聚焦X射线的重心位置与存在检测物体的状态下的重心位置并确定这两个位置之间的差异量，获得折射角度。然后，作为结果，可以获得与由于检测物体导致的X射线的相位偏移有关的图像。

另外，由于上述的技术直接利用检测物体的对于X射线的折射影响，因此，与许多X射线相位衬度成像技术不同，它具有不需要诸如同步辐射的高度相干X射线的特征。

引文列表

专利文献

专利文献1：日本专利申请公开No.2008-200358公报

发明内容

但是，在专利文献1中描述的方法中，X射线被照射到检测物体的整个表面上以在大的程度上产生散射的X射线，这不利地影响通过测量获得的图像的质量。特别地，来自检测物体的这种散射X射线的影响在检测物体具有大的厚度时是明显的，并且变为医疗应用的严重问题。

因此，鉴于上述的问题，本发明的目的是，与在专利文献1中描述的方法相比，提供可消除散射X射线对于获得的图像的影响的X射线成像装置和X射线成像方法。

问题的解决方案

在本发明的一个方面中，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：在空间上分离从X射线产生单元产生的X射线的分离元件；检测通过分离元件分离的并透过检测物体的分离X射线的各强度的检测单元；移动X射线产生单元、分离元件、检测物体或检测单元的传输单元；通过传输单元控制照射到检测物体上的X射线的扫描时间的传输控制单元；使X射线的扫描时间与检测单元的图像获取时间同步化的曝光控制单元；和从通过检测单元获取的信息计算检测物体的微分相位衬度图像或相位衬度图像的计算单元。

在本发明的另一方面中，通过提供一种X射线成像方法实现以上的目的，该X射线成像方法包括：通过分离元件在空间上分离从X射线产生单元产生的X射线；将空间分离的X射线照射到检测物体上，在使将X射线照射到检测物体上的扫描时间与检测单元的图像获取时间同步化的同时，通过检测单元检测透过检测物体的X射线的强度；和从通过检测单元获取的信息计算检测物体的微分相位衬度图像或相位衬度图像。

本发明的有利效果

因此，根据本发明，提供与在专利文献1中描述的方法相比可减少散射的X射线对于获得的图像的影响的X射线成像装置和X射线成像方法。

参照附图阅读示例性实施例的以下描述，本发明的其它特征将变得清晰。

附图说明

图1是根据本发明的实施例1的X射线成像装置的配置例子的示意图。

图2是实施例1的分离元件的示意图。

图3是实施例1的检测器的一部分的示意图。

图4是实施例1的检测器的一部分的示意图。

图5是实施例1的计算处理方法的流程图。

图6是根据本发明的实施例2的分离元件的示意图。

图7是实施例2的检测器的一部分的示意图。

图8是实施例2的计算处理方法的流程图。

图9是根据本发明的实施例3的X射线成像装置的配置例子的示意图。

图10是实施例3的X射线成像装置的检测器的操作的模式的示意图。

图11是检测器的一部分的示意图。

图12是分离元件的示意图。

具体实施方式

根据本发明，从通过使用检测单元检测通过分离元件被分离的并透过检测物体的分离X射线的强度所获得的信息，获取检测物体的X射线透射率衬度图像、微分相位衬度图像或相位衬度图像。然后，进行布置，使得透过检测物体的X射线中的每一个离散地在与光轴方向垂直的方向区域中被照射到具有多个像素的检测单元的两个或多于两个的像素的像素区域上。另外，进行布置，使得照射到检测物体上的X射线的扫描时间和检测单元的图像获取时间可被同步化。

这里使用的X射线扫描时间的表达方式指的是扫描检测物体的与希望的图像获取区域（例如，1个像素）对应的区域所需要的时间。因此，当在刚性地固定检测物体的同时移动X射线源、分离元件和检测器时，X射线扫描时间是用于将X射线源101等移动例如1个像素的移动时间。另一方面，当在刚性地固定X射线源、分离元件和检测器的同时移动检测物体时，X射线扫描时间是将检测物体104移动例如1个像素所需要的时间。

这里使用的检测器的图像获取时间的表达方式指的是获取希望的图像获取区域（例如，1个像素）的图像所需要的时间。图像获取时间等于将希望的图像获取区域（例如，1个像素）曝光所需要的曝光时间。

因此，如果X射线扫描时间与检测器的图像获取时间同步化，那么可通过检测器的第一像素在时钟时间T1拾取检测物体的一部分的图像，并且，也可通过紧接于第一像素之后的第二像素在时钟时间T2拾取与通过第一像素拾取图像的部分相同的该部分的另一图像。

由于扫描微细分离的X射线，因此，上述的布置可减少检测物体104中的有助于散射的体积，以使得能够减少相对于获取的图像的散射X射线。

实施例1

作为实施例1，将描述通过使用分离元件和二维检测器从X射线的相位偏移获取图像的X射线成像装置的配置例子。

图1是实施例1的X射线成像装置的配置例子的示意图。如图1所示，本实施例的X射线成像装置包括作为用于产生X射线并将X射线照射到检测物体104上的X射线产生源的X射线源101。分离元件103和检测器105被布置于X射线的光轴上。

通过狭缝102等限制从作为X射线产生单元的X射线源101产生的X射线的发散。狭缝102可与X射线源101一体化形成。发散受限制的X射线通过分离元件103在空间上沿与和X射线的光轴方向一致的Z方向垂直的X方向和Y方向分离，并且，分离的X射线中的一些透过检测物体104的一部分。注意，图1表示在空间上沿Y方向分离产生的X射线的情况。

图2示意性地示出分离元件103。分离元件103的基材201提供阻挡X射线的效果，并由表现高的X射线吸收因子的Pt、Au、Pb、Ta或W等或它们中的任一个的化合物制成。作为替代方案，可通过考虑X射线的发散（扩展因子）在光轴上以不同的间隔布置不同尺寸的多个分离元件103。

狭缝102将X射线的照射限制到基材201内。允许X射线通过的孔202沿Y轴的方向周期性地穿透基材201，但是，孔202可不必穿透光学元件的基材，只要X射线可透过它们即可。虽然孔202被设置为狭缝的阵列以形成线和空间图案，但是它们可替代性地为圆孔。

当通过分离元件103分离产生的X射线时所产生的X射线通过检测物体104被折射。透过检测物体104的X射线然后被照射到具有空间分辨率的检测器105上。

图3示意性示出检测器105。通过多个像素301形成检测器105。当通过分离元件103分离产生的X射线时所产生的X射线302中的每一个离散地被照射到沿Y方向布置的像素301中的2个像素上。

检测器105在像素中的每一个处检测照射的X射线中的每一个的强度。X射线源101、分离元件103和检测器105具有各自的传输单元106、107和108。X射线检测器105具有用于控制图像获取速度的曝光控制单元109。

因此，为了使照射到检测物体上的X射线的扫描时间与检测器的图像获取时间同步化，传输控制单元110和曝光控制单元109被操作，以使用于各图像获取的检测器105的图像获取时间与沿X方向的X射线源101、分离元件103和检测器105的移动时间同步化。作为结果，能够获得关于整个检测物体104的信息。通过传输单元106、107和108导致的移动可以为沿以X射线源101为中心的各圆的圆形移动。

作为替代方案，检测物体104可具有传输单元，并且，X轴上的检测物体104的移动时间和检测器105的图像获取时间可被同步化，以获得关于整个检测物体104的信息。

并且，如果检测器105的视场覆盖检测物体104的观察区域，那么检测器105可被刚性保持，并且，可通过使X射线源101和分离元件103的移动时间与检测器105的图像获取时间同步化，获得关于整个检测物体104的信息。

关于通过检测器105获得的X射线的信息被计算单元111进行数值处理并被输出到可以是监视器的显示单元112。

检测物体104可以是人体或诸如无机材料或无机/有机复合材料的人体以外的物体。

对于检测器105，可以使用包括间接类型和直接类型的各种检测器中的任一个。出于本发明的目的可使用的检测器的例子包括X射线平板检测器、X射线CCD照相机和其它的直接转换型二维X射线检测器、X射线线传感器和X射线TDI（时间延迟积分）检测器。

X射线折射透镜阵列可被布置于检测物体104与检测器105之间。在X射线折射透镜阵列中以预定的周期循环地沿面内方向布置多个具有聚焦力的X射线折射透镜。可通过X射线折射透镜阵列减小检测器105上的X射线的斑点直径，以继而增加各X射线的相对于该X射线的入射位置的变化的强度变化。然后，作为结果，可以高的灵敏度测量X射线的折射量。

现在，将描述由检测物体104导致的X射线的相位偏移的检测。

图4是检测器105的一部分的示意图。图4表示沿图1中的X方向观察的检测器105的一部分。在图4中，基准X射线401是通过在不存在检测物体104的状态下进行分离产生的X射线。它们中的每一个被离散地照射到检测器105的像素403中的2个像素上。X射线402是在透过检测物体104时被折射的那些X射线。X射线402中的每一个相对于相应的基准X射线401被折射以改变X射线中的每一个入射到检测器105上并且表现出由于检测物体104的吸收而降低的积分强度的位置。

如果通过被基准X射线401照射的2个像素检测的X射线强度分别是I₀₁和I₀₂并且通过由相应的X射线402照射的该2个像素检测的X射线强度分别是I₁₁和I₁₂，那么X射线透射率A由如下数学式（1）表达。

数学式1

$A=\frac{I_{11}+I_{12}}{I_{01}+I_{02}}---\left(1\right)$

另一方面，关于位置变化量ΔY，分离元件103或X射线源101和分离元件103在不存在检测物体104的状态下相对于检测器105沿Y方向移动，并且，通过各像素检测的X射线强度被记录。

然后，制备如下这样的数据表，该数据表示出了关于检测器105上的沿Y方向的位置的变化量ΔY的由如下数学式（2）表达的代表通过各像素检测的强度与X射线的总强度的比的量B（ΔY）。

这样，可从由于在存在检测物体104的状态下发生的折射导致的X射线的位置变化量ΔY和通过相应的像素中的每一个检测的X射线的强度计算B（ΔY）的值。当制备数据表时，可以使用尺寸与分离元件103的孔径的尺寸相当的单个孔，并且，作为移动分离元件103的替代，可以在检测器105的各位置处检测透射的X射线的强度。

数学式2

$B\left(\mathrm{\ΔY}\right)=\frac{I_{01}\left(\mathrm{\ΔY}\right)}{I_{01}\left(\mathrm{\ΔY}\right)+I_{02}\left(\mathrm{\ΔY}\right)}---\left(2\right)$

或

$B\left(\mathrm{\ΔY}\right)=\frac{I_{02}\left(\mathrm{\ΔY}\right)}{I_{01}\left(\mathrm{\ΔY}\right)+I_{02}\left(\mathrm{\ΔY}\right)}$

现在将描述本实施例的计算处理方法。

图5是本实施例的计算处理的流程图。首先，在作为第一步骤的S100中，在在检测物体104上扫描X射线或者相对于X射线扫描检测物体104的同时，获得关于与检测物体104的各位置对应的透射X射线的强度的信息。

然后，在作为第二步骤的S101中，通过使用计算单元109，从相对于各X射线的沿Y方向的像素的强度的信息计算X射线透射率A，并且，计算确定代表由各像素检测的强度与相应的X射线的总强度的比的量B（ΔY）。

随后，通过使用相对于基准X射线401的X射线强度的变化和位置变化量（ΔY）的数据库计算位置变化量（ΔY）。

作为替代方案，可通过函数拟合从通过使用基准X射线观察的强度计算获得的B（ΔY）的数据，并且，可通过使用该函数确定位置变化量（ΔY）。

此后，在作为第三步骤的S102中，计算各X射线的折射角度（Δθ）。可通过使用位置变化量（ΔY）和检测物体104与检测器105之间的距离（Z）以及以下表示的数学式（3），获得各X射线的折射角度（Δθ）。

数学式3

$\mathrm{\Δ\θ}={\tan }^{-1}\frac{\mathrm{\ΔY}}{Z}---\left(3\right)$

折射角度（Δθ）与微分相位

之间的关系由如下数学式（4）表达：

数学式4

这里，λ是X射线的波长，该波长指的是使用连续X射线时的有效波长。

然后，在作为第四步骤的S103中，通过上述数学式（4）计算沿Y方向的各X射线的微分相位

以获取关于微分相位的信息。

在作为第五步骤的S104中，通过沿Y方向积分通过上述的计算获得的微分相位获得相位信息（φ）。

注意，可通过显示单元112在步骤105中显示以上述的方式计算确定的透射率衬度图像、微分相位衬度图像和相位衬度图像。分别表示通过各像素检测的强度与相应的X射线的总强度的比的量B（ΔY）可被直接显示为X射线的重心的变化的图像或重心位移图像。因此，由于扫描微细分离的X射线，上述布置可减少检测物体104中的有助于散射X射线的体积，以继而减少散射的X射线与检测的X射线强度的比。

另外，由于可检测沿分离方向的X射线的重心变化，因此，可通过沿与X射线分离循环的方向垂直的方向扫描，获得检测物体104的吸收图像（透射率衬度图像）、重心位移图像、微分相位衬度图像和相位衬度图像。

（其它的配置例子）

虽然如图3所示的那样在本实施例中通过2个像素确定X射线的位置变化量，但是，可替代性地可通过3个或多于3个的像素确定。

例如，图11表示入射的X射线1202入射到四个像素1201上的实例，并且，可从像素1和2以及像素3和4的强度信息确定沿Y方向的重心位置。

图12表示使用通过沿X方向布置多个狭缝阵列1403形成的分离元件的实例。在狭缝阵列1403中，周期性地沿Y方向形成用于透过X射线的孔1402。通过以这种方式相隔一定间隔地沿X方向布置多个狭缝阵列，当X射线通过孔中的一个被照射到检测物体上时被产生以致于影响用于检测关于检测器的下一狭缝阵列的信息的部分的散射X射线的量可被限制。另外，通过相隔一定间隔地沿X方向布置多个狭缝阵列1403，扫描范围可大致局限于该间隔，以继而减少成像时间。狭缝阵列1403的间隔优选不小于沿X方向的狭缝阵列1403的宽度的两倍。

实施例2

现在，作为实施例2，将描述与X射线的沿Y方向的位置变化同时检测其的沿X方向的位置变化的方法。本实施例的基本配置与图1所示的实施例1的基本配置相同。

图6是实施例2的分离元件103的示意图。元件具有通过周期性地沿Y轴的方向穿透基材601切割孔602以允许X射线通过它们而形成的基本结构。也沿X轴的方向形成这种周期性的基本结构。

孔602可不必穿透光学元件的基材，只要X射线可透过孔602即可。虽然孔602被设置为狭缝的阵列以形成线和空间图案，但是，它们可替代性地可为圆形孔。

当通过分离元件103分离产生的X射线时所产生的X射线通过检测物体104被折射。透过检测物体104的X射线然后被照射到具有空间分辨率的检测器105上。因此，分离元件103沿与X射线的光轴方向垂直的第一方向（Y方向）并且还沿与X射线的光轴方向和第一方向垂直的第二方向（X方向）分离X射线。

图7示意性地示出检测器105。通过多个像素701形成检测器105。当通过分离元件103分离产生的X射线时所产生的基准X射线702中的每一个离散地照射到像素701中的沿X方向布置的2个像素上并且还照射到沿Y方向布置的2个像素上。基准X射线702是通过在不存在检测物体104的状态下进行分离产生的X射线。检测器105检测像素中的每一个处的照射X射线中的每一个的强度。

X射线源101、分离元件103和检测器105具有各自的传输单元106、107和108。X射线检测器105具有曝光控制单元109。X射线检测器105可通过使用传输控制单元110和曝光控制单元109按以下的方式操作。通过使X射线源101、分离元件103和检测器105的沿X方向的移动时间与检测器105的图像获取时间同步化，X射线检测器105可获取关于整个检测物体104的信息。

作为替代方案，检测物体104可具有传输单元，并且，可使检测物体104的X轴上的移动时间与检测器105的图像获取时间同步化，以获得关于整个检测物体104的信息。

并且，如果检测器105的视场覆盖检测物体104的观察区域，那么检测器105可被刚性保持，并且，可通过使X射线源101和分离元件103的移动时间与检测器105的图像获取时间同步化，获得关于整个检测物体104的信息。

通过检测器105获得的X射线的信息被计算单元111进行数值处理并被输出到可是监视器的显示单元112。

对于检测器105，可以使用包括间接类型和直接类型的各种检测器中的任一个。出于本发明的目的可使用的检测器的例子包括X射线平板检测器、X射线CCD照相机和其它的直接转换型二维X射线检测器。

现在，将描述检测物体104导致的X射线的相位偏移的检测。

基准X射线702是通过在不存在检测物体104的状态下进行分离产生的X射线。它们中的每一个被照射到检测器105的像素701中的沿X方向的2个像素并且也被照射到沿Y方向的2个像素上（像素1～像素4）。X射线703是当透过检测物体104时被折射的X射线。X射线703中的每一个相对于相应的基准X射线702被折射，以改变其入射到检测器105上并且表现由于检测物体104的吸收而降低的积分强度的位置。

如果通过包含被基准X射线702照射的像素1～像素4的4个像素检测的X射线强度分别是I₀₁、I₀₂、I₀₃和I₀₄并且通过被相应的X射线703照射的该4个像素检测的X射线强度分别是I₁₁、I₁₂、I₁₃和I₁₄，那么X射线透射率A由如下数学式（5）表达。

数学式5

$A=\frac{I_{11}+I_{12}+I_{13}+I_{14}}{I_{01}+I_{02}+I_{03}+I_{04}}---\left(5\right)$

另一方面，关于分别相对于X方向和Y方向的位置变化量ΔX和ΔY，分离元件103或X射线源101和分离元件103在不存在检测物体104的状态下相对于检测器105沿X方向和Y方向移动，并且，记录通过各像素检测的X射线强度。

然后，制备如下的数据表，该数据表示出代表关于检测器105沿的X方向和Y方向的位置变化量或ΔX和ΔY的以下示出的数学式（6）和（7）的值的量Bx（ΔX）和By（ΔY）。

这样，可从由于在存在检测物体104的状态下出现的折射导致的X射线的位置变化量ΔX和ΔY以及通过相应的像素中的每一个检测的X射线的强度计算Bx（ΔX）和By（ΔY）的值。

当制备数据表时，可使用尺寸与分离元件103的孔径的尺寸相当的单个孔，并且，作为移动分离元件103的替代，可在检测器105的各位置检测透射的X射线的强度。

数学式6

$B_x\left(\mathrm{\ΔX}\right)=\frac{I_{01}\left(\mathrm{\ΔX}\right)+I_{03}\left(\mathrm{\ΔX}\right)}{I_{01}\left(\mathrm{\ΔX}\right)+I_{02}\left(\mathrm{\ΔX}\right)+I_{03}\left(\mathrm{\ΔX}\right)+I_{04}\left(\mathrm{\ΔX}\right)}---\left(6\right)$

或

$B_x\left(\mathrm{\ΔX}\right)=\frac{I_{02}\left(\mathrm{\ΔX}\right)+I_{04}\left(\mathrm{\ΔX}\right)}{I_{01}\left(\mathrm{\ΔX}\right)+I_{02}\left(\mathrm{\ΔX}\right)+I_{03}\left(\mathrm{\ΔX}\right)+I_{04}\left(\mathrm{\ΔX}\right)}$

数学式7

$B_y\left(\mathrm{\ΔY}\right)=\frac{I_{01}\left(\mathrm{\ΔY}\right)+I_{02}\left(\mathrm{\ΔY}\right)}{I_{01}\left(\mathrm{\ΔY}\right)+I_{02}\left(\mathrm{\ΔY}\right)+I_{03}\left(\mathrm{\ΔY}\right)+I_{04}\left(\mathrm{\ΔY}\right)}---\left(7\right)$

或

$B_y\left(\mathrm{\ΔY}\right)=\frac{I_{03}\left(\mathrm{\ΔY}\right)+I_{04}\left(\mathrm{\ΔY}\right)}{I_{01}\left(\mathrm{\ΔY}\right)+I_{02}\left(\mathrm{\ΔY}\right)+I_{03}\left(\mathrm{\ΔY}\right)+I_{04}\left(\mathrm{\ΔY}\right)}$

现在，下面将描述本实施例的计算处理方法。图8是本实施例的计算处理的流程图。

首先，在作为第一步骤的S200中，在在检测物体104上扫描X射线或者相对于X射线扫描检测物体104的同时，获取关于与检测物体104的各位置对应的透射X射线的强度的信息。

然后，在作为第二步骤的S201中，通过使用计算单元111，从关于相对于各X射线703的沿X方向和Y方向的像素的强度的信息计算X射线透射率A。然后，计算确定分别代表通过沿X方向的2个像素检测的强度与相应的X射线的总强度的比和沿Y方向的2个像素的强度与该总强度的比的量Bx（ΔX）和By（ΔY），并且，通过使用相对于基准X射线702的X射线强度的变化和位置变化（ΔX、ΔY）的数据库，计算位置变化量（ΔX、ΔY）。

作为替代方案，可通过函数拟合Bx（ΔX）和By（ΔY）与ΔX和ΔY之间的相应的各关系，并且，可通过使用该函数确定位置变化量（ΔX，ΔY）。

然后，在作为第三步骤的S202中，如实施例1那样，计算相对于X方向和Y方向的各X射线的折射角度（Δθx，Δθy）。

然后，在作为第四步骤的S203中，计算沿X方向和Y方向的各X射线的微分相位

以获取关于X射线的微分相位的信息。

在作为第五步骤的S204中，通过积分通过上述的计算获得的微分相位，获得相位信息（φ）。

关于积分，可单独地积分各对的微分相位，或者，作为替代方案，积分可以是使用

和

的傅立叶积分。注意，可通过显示单元112在步骤205中显示以上述的方式计算确定的透射率衬度图像、微分相位衬度图像和相位衬度图像。表示通过沿X方向的各对的像素检测的强度和通过沿Y方向的各对的像素检测的强度与相应的X射线的总强度的比的量Bx（ΔX）、By（ΔY）可被直接显示为X射线的重心的变化的图像或重心位移图像。

由于扫描微细分离的X射线，上述的布置可减少检测物体104中的有助于散射X射线的体积，以继而减小散射的X射线相对于检测的X射线的强度的比。另外，由于分离元件103还沿扫描方向具有周期性的结构，因此，沿扫描方向的各X射线的重心的变化也可被检测。

因此，在本实施例的上述的布置中，能够获得检测物体104的吸收图像（透射率衬度图像）和X射线的重心位移图像（X方向、Y方向）、微分相位衬度图像（X方向、Y方向）和相位衬度图像。

实施例3

以下，作为实施例3，描述使用脉冲X射线和时间延迟积分（TDI）型检测器（以下，称为TDI检测器）的方法。在该方法中，可同时观察沿Y方向的X射线的位置变化量和沿X方向的X射线的位置变化量。

图9是本实施例的X射线成像装置的配置例子的示意图。通过狭缝902等限制从作为X射线产生单元的X射线源901产生的X射线的发散。狭缝902可与X射线源901一体化形成。从X射线源901产生的X射线通过X射线脉冲照射单元913被脉冲整形，以在时间上被脉冲整形的方式照射到检测物体904上。

具体而言，X射线脉冲照射单元913是透过预定频率的X射线的旋转快门。但是，注意，如果X射线源901能够进行用于脉冲照射的操作，那么，可不必设置X射线脉冲照射单元913。例如，从X射线源901发射的X射线可被电气控制，或者使用旋转对阴极型的X射线源，以相对于旋转的方面相隔规则的间隔布置其旋转靶部分的X射线产生物质。

在这种布置中，可作为旋转靶的靶物质的布置循环和旋转速度的函数产生脉冲整形的X射线。出于本专利申请的目的，对于脉冲照射操作的X射线源一般被称为“用于产生脉冲整形X射线的X射线产生单元”，而不管是否使用X射线脉冲照射单元913、是否对其进行电气控制或者是否使用旋转对阴极。

然后，发散受抑制的脉冲X射线通过分离元件903在空间上沿X方向和Y方向被分离并且透过检测物体904的一部分。

分离元件903与在实施例2中使用的分离元件类似。从分离元件903产生的分离的X射线被检测物体904折射。透过检测物体904的X射线被照射到X射线TDI检测器905上。

虽然各像素的信号量通过普通CCD在每次曝光时被输出，但是，为了通过TDI型CCD读取，各像素的电荷逐列地被垂直传送。然后，可通过使电荷传输速度与检测物体904的移动速度（X射线扫描速度）同步化对于大量的列的积分曝光操作CCD。因此，与普通的二维的检测器相比，实际上可以在没有任何模糊的情况下获得高速移动的检测物体904的高质量图像。特别是对于医疗应用，应减少成像时间。

当使用TDI型检测器时，可通过实施例2的使用连续照射到检测物体904上的X射线的方法检测沿与扫描方向（X）垂直的方向（Y）的X射线的位移。但是，该方法不能检测沿扫描方向（X）的任何位移。

图10示意性地示出该事实。图10表示X射线TDI检测器905的沿X方向的一行的检测器部分1001。图10表示当通过分离元件903分离产生的X射线时所产生的X射线1003被照射到2个像素1002上。然后，X射线1003和检测器部分1001通过传输控制单元910和曝光控制单元909被相互同步地扫描，以获得关于X射线1003的强度信息。为了检测沿X方向的X射线的重心，确定左边像素的强度和右边像素的强度与被X射线照射的2个像素的总强度的比。

但是，当使用X射线TDI检测器905时，存储于各像素中的电荷在定时T1被传送到沿X方向的下一像素。因此，最终获得的X射线的强度是并排布置的2个像素的积分强度，使得不能检测沿X方向的重心。

另一方面，当使用脉冲X射线并且在传送电荷的定时（T1、T2）接通/关断X射线的照射时，如果对于成像重复以上的接通/关断操作，那么从在开始测量时被X射线照射的像素1002传送的电荷不断地传送关于左侧区域中的X射线1003的信息。

类似地，从在右侧紧挨着像素1002的像素传送的电荷不断地传送关于右侧区域中的X射线的强度的信息。以这种方式，可最终以独立的方式检测到左侧像素的X射线的强度和右侧像素的X射线的强度。

因此，在X射线脉冲的循环周期和电荷传送的循环周期相互同步化时，通过使用X射线TDI检测器，不仅沿Y方向而且沿X方向检测X射线的重心。注意，脉冲照射的循环周期需要与X射线TDI检测器905的电荷传送的循环周期同步化。

虽然如果X射线脉冲照射单元913与X射线源901分离则可设置单独的传输单元，但是，如果X射线脉冲照射单元913与X射线源901一体化，则通过传输单元906移动X射线脉冲照射单元913。X射线TDI检测器905具有曝光控制单元909，并且，可按下述的方式通过传输控制单元910、曝光控制单元909和脉冲控制单元912获取信息。

可通过使沿X方向的X射线源901、分离元件903和X射线TDI检测器905的移动速度与脉冲照射的循环周期和X射线TDI检测器905的电荷传送的循环周期同步化，获取关于整个检测物体904的信息。

通过传输单元906、907和908的传送移动可以是以X射线源901为中心的圆形移动。

X射线源901、分离元件903和X射线TDI检测器905的移动速度、通过X射线脉冲照射单元913的脉冲照射的循环周期和X射线TDI检测器905的电荷传送的循环周期被同步化。作为以上述的方式获取关于整个检测物体904的信息的替代，可按以下的方式布置它们。

即，检测物体904具有传输单元，并且，通过使沿X轴方向的检测物体904的传送的循环周期、通过X射线脉冲照射单元913的脉冲照射的循环周期和通过曝光控制单元909的X射线TDI检测器905的电荷传送的循环周期同步化，获取关于整个检测物体904的信息。

通过X射线TDI检测器906获得的X射线的信息被计算单元911进行数值处理，并被输出到可以是监视器的显示单元912。可通过与实施例2类似的计算获取检测物体104的吸收图像（透射率衬度图像）、由于折射导致的X射线的重心、微分相位衬度图像和相位衬度图像。

由于扫描微细分离的X射线，因此，上述的布置可减少检测物体904中的有助于散射X射线的体积，以继而减小散射的X射线与检测的X射线的强度的比。

另外，与一些其它的检测器的使用相比，可通过使用X射线TDI检测器905以更高的速度进行成像操作。并且，通过脉冲X射线照射，不仅可沿与扫描方向垂直的方向，而且可沿与扫描方向平行的方向检测重心的偏移。因此，可沿两个方向获得微分相位衬度图像，以增加可获取的信息的量。

也可对于本实施例的分离元件使用对于前面的实施例中的任一个描述的分离元件。

本申请要求在2009年12月4日提交的日本专利申请No.2009-276521的权益，在此加入其全部内容作为参考。

附图标记列表

101：X射线源

102：狭缝

103：分离元件

104：检测物体

105：检测器

106：传输单元

107：传输单元

108：传输单元

109：曝光控制单元

110：传输控制单元

111：计算单元

112：显示单元

Claims (10)

1.一种X射线成像装置，包括：

在空间上分离从X射线产生单元产生的X射线的分离元件；

检测通过分离元件分离的并透过检测物体的分离X射线的各强度的检测单元；

移动X射线产生单元、分离元件、检测物体或检测单元的传输单元；

通过传输单元控制照射到检测物体上的X射线的扫描时间的传输控制单元；

使X射线的扫描时间与检测单元的图像获取时间同步化的曝光控制单元；以及

从通过检测单元获取的信息计算检测物体的微分相位衬度图像或相位衬度图像的计算单元。

2.根据权利要求1的装置，其中，检测单元具有多个像素区域，并且检测单元被布置为使得通过分离元件分离的分离X射线中的每一个离散地照射到检测单元的两个或多于两个的像素区域上。

3.根据权利要求1或2的装置，其中，分离元件在空间上沿与X射线的光轴方向垂直的第一方向和与X射线的光轴方向和第一方向垂直的第二方向分离X射线。

4.根据权利要求3的装置，其中，检测单元是通过使用时间延迟积分型检测单元形成的。

5.根据权利要求4的装置，其中，X射线产生单元是通过使用用于产生脉冲整形的X射线的X射线产生单元形成的。

6.一种X射线成像方法，包括：

通过分离元件在空间上分离从X射线产生单元产生的X射线；

将经空间分离的X射线照射到检测物体上，在使将X射线照射到检测物体上的扫描时间与检测单元的图像获取时间同步化的同时，通过检测单元检测透过检测物体的X射线的强度；和

从通过检测单元获取的信息计算检测物体的微分相位衬度图像或相位衬度图像。

7.根据权利要求6的方法，其中，检测单元具有多个像素区域，并且检测单元被布置为使得通过分离元件分离的分离X射线中的每一个离散地照射到检测单元的两个或多于两个的像素区域上。

8.根据权利要求6或7的方法，其中，分离元件在空间上沿与X射线的光轴方向垂直的第一方向和与X射线的光轴方向和第一方向垂直的第二方向分离X射线。

9.根据权利要求8的方法，其中，检测单元是用于逐列地垂直传送像素中的每一个的电荷的检测单元，并且，垂直传送的电荷传送速度和X射线的扫描速度被同步化。

10.根据权利要求9的方法，其中，产生的X射线是脉冲整形的X射线，并且，脉冲整形的X射线的脉冲的循环周期和检测单元的电荷传送的循环周期被同步化。

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