CN104287755A - 源光栅、干涉计和被检体信息获取系统 - Google Patents

Abstract

公开了源光栅、干涉计和被检体信息获取系统。源光栅包括：第一副源光栅，其中透过X射线的第一透过部和屏蔽X射线的第一屏蔽部在第一方向上交替排列；以及第二副源光栅，其中透过X射线的第二透过部和屏蔽X射线的第二屏蔽部在与第一方向正交的第二方向上交替排列。第一副源光栅是弯曲的，使得该弯曲上的两个位置在第一方向上对齐。第二副源光栅是弯曲的，使得该弯曲上的两个位置在第二方向上对齐。

Description

源光栅、干涉计和被检体信息获取系统

技术领域

本发明涉及分割发射的X射线的源光栅、使用X射线的干涉计和被检体信息获取系统。

背景技术

Talbot-Lau X射线干涉法(或简称“Talbot-Lau干涉法”)是一种利用在被检体处发生的X射线的相位差的X射线相位对比方法。Talbot-Lau X射线干涉法是利用X射线中的Talbot干涉和Lau效应的X射线相位对比方法。

Talbot-Lau X射线干涉法使用X射线干涉计，该X射线干涉计包括分割X射线的源光栅、衍射来自源光栅的X射线的衍射光栅和检测来自衍射光栅的X射线的X射线检测器。下面给出对Talbot-Lau干涉法的概述。

源光栅包括X射线透过部(以下可简称为“透过部”)和X射线屏蔽部(以下可简称为“屏蔽部”)，由此发射到它的X射线被分割并形成为多个X射线束。这允许衍射光栅被具有空间相干性的X射线束所照射。衍射光栅衍射来自源光栅的X射线，并且根据Talbot效应形成干涉图案(以下，干涉图案的是衍射光栅的重复的像的部分可被称为“自身像(self-image)”)。X射线检测器检测来自衍射光栅的X射线。当被检体被放置在源光栅与衍射光栅之间或者衍射光栅与X射线检测器之间时，被检体引起X射线的相位和强度变化，并且自身像也变化。从而，利用X射线检测器检测构成此自身像的X射线使得能够获得由被检体引起的自身像的变化的信息。对自身像的信息(产生“检测结果”)执行各种类型的计算根据需要给出关于由被检体引起的X射线相位变化、强度变化、散射量等等的信息。在本说明书中，由被检体引起的自身像的变化的信息和从自身像的变化的信息获得的与被检体有关的各种类型的信息(由被检体引起的X射线的相位变化的信息、X射线的强度变化的信息、X射线的散射的信息等等)被统称为“被检体信息”。

一般地，自身像的节距(pitch)非常小，并且因此，由X射线检测器直接检测自身像可能是困难的。因此，已经提出一种方法，其中，屏蔽光栅位于形成自身像的位置处，并且形成具有比自身像更大的节距的图案(所谓的莫尔图案(moiré pattern))，该图案被X射线检测器检测。在使用屏蔽光栅的情况下，X射线检测器检测形成由自身像和屏蔽光栅形成的图案的X射线，但也间接检测受被检体影响的自身像。因此，即使检测形成由自身像和屏蔽光栅形成的图案的X射线，也会获得由被检体引起的自身像的变化的信息。

为了形成其中亮部和暗部排列在两个方向上的自身像(以下可称之为“二维自身像”或“二维干涉图案”)，需要用具有空间相干性的X射线二维地(在衍射光栅的周期(periodicity)方向上)照射衍射光栅。为此可以使用其中透过部二维排列的源光栅(以下可称之为“二维源光栅”)。

物理评论快报(Physical Review Letters)105(2010)248102描述一种具有作为二维屏蔽光栅的功能的屏蔽光栅，其中组合使用各自具有线状透过部的两个屏蔽光栅，以使得开口的阵列的方向相互正交。使用具有与此屏蔽光栅相似的结构的源光栅使得能够提高在两个方向(透过部的阵列的方向)的X射线的空间相干性。

物理评论快报105(2010)248102中描述的屏蔽光栅具有这样的光栅，其中交替排列矩形屏蔽部和矩形透过部。利用漫射并扩展的X射线照射这样的光栅导致更远离X射线干涉计的光轴的X射线以一角度进入源光栅的屏蔽部，从而导致X射线的渐晕(vignetting)。取决于X射线与光轴的距离，这个渐晕导致源光栅的强度降低。以下，发散并扩展的X射线可被称为“发散X射线”。

发明内容

一种源光栅包括：第一副源光栅(sub-source grating)，其中透过X射线的第一透过部和屏蔽X射线的第一屏蔽部在第一方向上交替排列；以及第二副源光栅，其中透过X射线的第二透过部和屏蔽X射线的第二屏蔽部在与第一方向正交的第二方向上交替排列。第一副源光栅被形成为弯曲物(curve)，沿着该弯曲物的两个位置在第一方向上对齐。第二副源光栅被形成为弯曲物，沿着该弯曲物的两个位置在第二方向上对齐。

本发明的更多特征将从以下参考附图对示范性实施例的描述中变得清楚。

附图说明

图1是根据第一实施例的被检体信息获取系统的示意性截面视图。

图2A是根据第一示范性实施例的衍射光栅的示意图。

图2B是根据第一示范性实施例的自身像的示意图。

图2C是根据第一示范性实施例的屏蔽光栅的示意图。

图3是根据第一至第四实施例的源光栅的示意图。

图4A是从屏蔽光栅侧来看的根据第一示范性实施例的源光栅的示意图。

图4B是从X射线源侧来看的根据第一示范性实施例的源光栅的示意图。

图5A和5B是根据第一示范性实施例的源光栅和支持部的示意图。

图6A至6C是根据第一示范性实施例的变形例的支持部的示意图。

图7A是根据第一实施例的第一和第二副源光栅的示意图。

图7B是根据第一实施例的第一和第二副源光栅的示意图。

图8A至8D是根据第一实施例的第一和第二副源光栅的示意图。

图9是根据第二实施例的衍射光栅的示意图。

图10是根据第二实施例的屏蔽光栅的示意图。

图11是根据第四实施例的衍射光栅的示意图。

具体实施方式

将参考附图以示例方式描述当被发散X射线照射时表现出比物理评论快报105(2010)248102中描述的更少的渐晕的二维源光栅、具有此源光栅的X射线干涉计以及被检体信息获取系统。附图中相同的构件由相同的标号表示，并且将省略冗余描述以避免重复。

下面将描述第一至第四实施例。第一至第四实施例共同具有如下构造：源光栅4包括第一副源光栅104和第二副源光栅204(参见图3)。在每个实施例中，第一副源光栅104具有在第一方向(X方向)交替排列的第一透过部124和第一屏蔽部114，并且第二副源光栅204具有在第二方向(Y方向)交替排列的第二透过部224和第二屏蔽部214。第一副源光栅104具有对于第一方向而言弯曲的形状(即，在第一方向的平面之外)，并且第二副源光栅204具有对于第二方向而言弯曲的形状。换言之，第一和第二副源光栅104和204具有对于透过部和屏蔽部排列的方向而言弯曲的形状。注意，“对于[周期]方向而言弯曲”这个表述的意思是，根据在X-Y平面中的周期方向上的坐标变化，第三维(Z方向)上的坐标变化。也就是说，对于第一方向而言弯曲的形状是其z坐标根据x坐标的变化而变化的形状，并且对于第二方向而言弯曲的形状是其z坐标根据y坐标的变化而变化的形状。第三维是与第一方向和第二方向垂直相交的方向。第一方向和第二方向以优选为垂直或接近垂直的角度相交并且优选在由X维和Y维限定的X-Y平面中。

第一和第二副源光栅104和204各自优选具有就好像循着具有与相应阵列的方向垂直的轴的假想圆柱的侧面弯曲的形状，从而形成圆柱面。这个圆柱的纵轴是连接该假想圆柱的顶圆面和底圆面的中心的线段，并且当该圆柱被认为是旋转体时也是其旋转轴。从而，循着每个副源光栅的表面的线具有等于这种假想圆柱的半径的曲率半径，其中第一副源光栅104的圆柱的纵轴在Y方向上并且第二副源光栅204的圆柱的纵轴在X方向上，如从图3中可见。

各自具有循着圆柱面的弯曲形状的第一和第二副源光栅104和204优选具有平行于圆柱的端面所取的弧状截面，使得沿着X射线轴20从X射线源到第一和第二副源光栅104和204的距离(即，由副源光栅限定的弧的曲率半径)是大致等于圆柱的半径的距离。此圆柱的纵轴将被称为“弯曲轴”，并且圆柱的端面的半径(从而是由副源光栅限定的弧的半径)将被称为“曲率半径”。在第一和第二副源光栅104和204各自具有等于与X射线源的距离的曲率半径的布置中，第一和第二副源光栅104和204的弯曲轴经过X射线源，并且与X射线轴垂直。以下，如图3所示，第一副源光栅104的弯曲轴将被称为“第一弯曲轴134”，并且第二副源光栅204的弯曲轴将被称为“第二弯曲轴234”。虽然第一和第二副源光栅104和204的曲率半径优选在排列透过部的范围中是恒定的，但这些曲率半径可允许变化10％那么大。注意，以下实施例中的第一和第二副源光栅104和204具有这种弯曲形状。

第二副源光栅204位于第一副源光栅104的弯曲的内侧，因此第一副源光栅104位于第二副源光栅204的弯曲的外侧。假定第一和第二副源光栅104和204如上所述具有循着圆柱面侧的弯曲形状，则第一弯曲轴134位于第二副源光栅204的弯曲的内侧，并且第二副源光栅204位于第一弯曲轴134与第一副源光栅104之间。也就是说，在第二副源光栅204具有的两个光栅面之中，第一弯曲轴134和第二弯曲轴234存在于其中之一的凹面(图3中朝左的近侧的面)那侧，并且第一副源光栅104存在于另一个凸面那侧。另外，在第一副源光栅104具有的两个光栅面之中，第二副源光栅204、第一弯曲轴134和第二弯曲轴234存在于其中之一的凹面那侧。术语“光栅面”指的是光栅的两个表面，当安装在干涉计中时，其中一个表面朝着X射线源，另一个表面朝着检测器。在一个副源光栅204比另一个104更靠近X射线源的情况下，两个副源光栅的曲率半径是不同的，以允许与X射线源的距离的差异。在此实施例中各个假想圆柱的纵轴134、234在X射线源的位置处仍是重合的，但更近的副源光栅204的弧将具有更大的弯曲以适应略微更小的曲率半径。

光栅面具有由透过部和屏蔽部的阵列形成的光栅图案。源光栅4具有排列在两个相交方向上的透过部和屏蔽部的光栅图案。光栅图案是由第一副源光栅104的透过部124和屏蔽部114和第二副源光栅204的透过部224和屏蔽部214形成的。

此布置中的第一弯曲轴134与第二副源光栅204之间的距离小于第一弯曲轴134与第一副源光栅104之间的距离，并且第二弯曲轴234与第二副源光栅204之间的距离小于第二弯曲轴234与第一副源光栅104之间的距离。然而，注意，第一或第二弯曲轴到第一或第二副源光栅之间的距离是沿着从第一或第二副源光栅到第一或第二弯曲轴上的点绘出的垂直线测量的距离。

第二副源光栅204的曲率半径小于第一副源光栅104的曲率半径。如果第一副源光栅104的屏蔽部114被形成为厚度与光栅面垂直，并且发射发散X射线的X射线源的焦点的中心位于第一弯曲轴134上，则第一副源光栅104的屏蔽部114的厚度方向和X射线的行进方向在屏蔽部114的阵列的整个范围中是一致的。换言之，X射线行进方向垂直于光栅面。因此，可以有效地减轻由第一副源光栅104引起的X射线的渐晕。同样，如果发射发散X射线的X射线源的焦点的中心位于第二弯曲轴234上，则可以有效地减轻由第二副源光栅204引起的X射线的渐晕。因此，第一弯曲轴134和第二弯曲轴234优选是相交的，如图3所示。另外，X射线源的焦点的中心优选位于第一弯曲轴134与第二弯曲轴234的交点上。第二副源光栅204可以替换地或额外地在第一方向X上弯曲，并且第一副源光栅104可以在第二方向Y上弯曲。然而，注意，第二副源光栅204在第一方向上的弯曲几乎不影响渐晕的减轻，并且第一副源光栅104在第二方向上的弯曲也几乎不影响渐晕的减轻。因此，第二副源光栅204在第一方向上的弯曲可以小于在第二方向上的弯曲，并且第一副源光栅104在第二方向上的弯曲可以小于在第一方向上的弯曲。第二方向上的弯曲小于第一方向上的弯曲或者第一方向上的弯曲小于第二方向上的弯曲的副源光栅与弯曲在第一和第二方向上都相同的球截形状(spherical segmentshape)相比更容易制造。接下来将描述实施例和示范性实施例。

第一实施例

关于具有执行二维Talbot-Lau X射线干涉法的干涉计的被检体信息获取系统，将描述第一实施例。注意，在本说明书中，术语“X射线”指的是具有2keV以上、100keV以下的能量的电磁波。

图1是示出根据本实施例的被检体信息获取系统100的构造示例的示意性截面视图。图1所示的被检体信息获取系统100包括干涉计1、用X射线照射干涉计1的X射线源2以及基于干涉计1具有的检测器14的检测结果来获得被检体6的信息的计算单元16。干涉计1包括分割来自X射线源2的X射线的源光栅4、通过衍射来自源光栅4的X射线来形成干涉图案(也称为“自身像”)的衍射光栅8、屏蔽形成自身像的X射线的一部分的屏蔽光栅12以及检测来自屏蔽光栅12的X射线的检测器14。

X射线源2向源光栅4发射X射线以用X射线照射源光栅4。X射线源2发射的X射线是作为锥形束的在两个方向上发散的X射线(以下也称为“发散X射线”)。

源光栅4通过分割来自X射线源2的X射线来提高X射线的空间相干性。将X射线的空间相干性提高到能够通过在衍射光栅8处衍射来自源光栅4的X射线来形成干涉图案的程度就足够了。

源光栅4从而具有第一副源光栅104和第二副源光栅204，其中第一副源光栅104在第一方向X上延伸并且相对于X弯曲，并且第二副源光栅204在第二方向Y上延伸并且相对于第二方向Y弯曲。第一副源光栅104提高X射线在X-Y平面中的第三方向上的空间相干性，其中第三方向是衍射光栅8的周期方向，这在后文描述。更具体而言，空间相干性是由第一副源光栅104的透过部124在第三方向上的宽度确定的。指定“a”表示透过部124在第一方向X上的宽度，当第一方向和第三方向匹配时透过部124在第三方向Z上的宽度也是“a”，而当第一方向和第三方向偏移时，其大于“a”。因此，第一方向和第三方向优选是匹配的，以便有效地提高第三方向上的空间相干性。然而，如果通过调整源光栅的透过部的宽度来调整空间相干性，则不一定如此。另外，第二副源光栅204提高了X射线在X-Y平面中的第四方向上的空间相干性，其中第四方向是衍射光栅8的另一个周期方向，这在后文描述。更具体而言，空间相干性由第二副源光栅204的透过部224在第四方向上的宽度确定。

第一和第二副源光栅104和204可如图7A所示具有多个带状屏蔽部44，或者可如图7B所示具有其中链接了多个带状屏蔽部的屏蔽部46。屏蔽部由具有高的X射线屏蔽率(吸收率)的材料形成，并且例如可利用金、铅、包括金的合金等等来形成。图7A中的屏蔽部彼此分离的布置就降低成本而言是有利的，因为可以减少使用的材料量。另一方面，图7B中的屏蔽部被链接的布置就抑制节距偏移而言是有利的，因为即使被形成为中空的(即，其间什么都没有)，也抑制了屏蔽部的变形。

图8A至8D是第一或第二副源光栅104或204的截面视图，示出在任一副源光栅中如何排列屏蔽部48。第一和第二副源光栅104和204的透过部可以如图8A所示是“中空”的，或者可以如图8B所示被填充以具有低X射线吸收率的填料50。替换地或额外地，第一和第二副源光栅104和204可具有支持屏蔽部48的基板52，如图8A和8C所示。然而，注意，基板52也优选由具有低X射线吸收率的材料形成。填料50和基板52抑制屏蔽部48的变形，并且减少节距偏移。第一和第二副源光栅104和204可以使用填料50和基板52中的一者或另一者，或者可以使用两者。填料50和基板52可由不同材料形成，例如如图8C所示，或者可以使用基板54，其中填料和基板由相同材料一体形成，如图8D所示。用于填料50和基板52的材料可以是树脂材料、诸如硅之类的半导体或者诸如铝之类的具有良好的X射线透过率的金属。

第一副源光栅104和第二副源光栅204被定位成与彼此相距距离d。这个距离d是从通过每个副源光栅的宽度的中心点测量的沿着X射线光轴(或简称为“X射线轴”)的第一副源光栅104与第二副源光栅204之间的距离。X射线光轴是X射线源的焦点的中心与检测器14的检测面上的X射线照射范围的中心之间的线段。在源光栅未被安装在干涉计1中的情况下，绘出从第一副源光栅104到第一弯曲轴134与第二弯曲轴234的交点的垂线，并且此线段上第一副源光栅104与第二副源光栅204之间的距离被视为其间的距离。在第一弯曲轴134和第二弯曲轴234不相交的情况下，绘出从第一副源光栅104到投影在第二弯曲轴234上的与第一弯曲轴134平行的线的交点的垂线。

本实施例通过使X射线源2的焦点的中心位于第一弯曲轴134与第二弯曲轴234之间的交点处，使得能够有效地减轻由源光栅4引起的X射线的渐晕。为此，表达式r1＝r2+d成立，其中r1表示第一副源光栅104的曲率半径，并且r2表示第二副源光栅204的曲率半径。X射线源2的焦点的中心还被定位成使得在X射线轴上到第二副源光栅204在X射线源侧(弯曲形状的内凹侧)的表面的距离为r2。在第一弯曲轴134和第二弯曲轴234不相交的情况下，X射线源2的焦点的中心优选在X轴方向上位于第一弯曲轴134与第二弯曲轴234之间。另外，在x-y平面中，X射线源2的焦点的中心优选位于通过将第一弯曲轴134投影在第二弯曲轴234上而形成的第一弯曲轴的投影图像与第二弯曲轴234的交点附近。

当执行一般Talbot-Lau干涉法时，从多个透过部发射的X射线所形成的干涉图案的亮部和暗部被源光栅重叠。也就是说，从源光栅的某些透过部发射的X射线所形成的干涉图案的亮部和暗部分别重叠在从该源光栅的其他透过部发射的X射线所形成的干涉图案的亮部和暗部上。从而，在屏蔽光栅上形成的干涉图案(通过重叠由从多个透过部发射的X射线形成的干涉图案而形成的干涉图案)的对比度具有比从单个透过部发射的X射线形成的干涉图案的对比度更高的对比度。在源光栅具有透过部A和透过部B的情况下，由来自透过部A的X射线在衍射光栅处被衍射而形成的干涉图案的亮部和由来自透过部B的X射线在衍射光栅处被衍射而形成的干涉图案的亮部重叠。这对暗部也成立。由从多个透过部发射的X射线形成的干涉图案的亮部和暗部彼此重叠的条件被称为“Lau条件”，如表达式(1)中给出：

P0＝Ps×L/z  表达式(1)

其中P0表示源光栅的节距，Ps表示自身像的节距，L表示源光栅与衍射光栅之间的距离，并且z表示衍射光栅与自身像之间的距离。

源光栅的节距指的是源光栅的透过部的节距(衍射光栅图案的阵列的方向上的节距)。衍射光栅与自身像之间的距离在使用屏蔽光栅的情况下是衍射光栅与屏蔽光栅之间的距离，并且在不使用屏蔽光栅而是直接检测自身像的情况下是衍射光栅与检测器之间的距离。自身像的节距在使用屏蔽光栅的情况下是屏蔽光栅上的自身像中的亮部的节距，并且在不使用屏蔽光栅而是直接检测自身像的情况下是检测器上的自身像中的亮部的节距。

在第一副源光栅104和第二副源光栅204像本实施例中那样位置相互远离的情况下，第一副源光栅104与衍射光栅8之间的距离(L)和第二副源光栅204与衍射光栅8之间的距离(L+d)不相同。因此，如果第一副源光栅104的透过部124在第三方向上的节距P0a和第二副源光栅204的透过部224在第四方向上的节距P0b相同，则第一和第二副源光栅104和204中的至少一者将位于不满足上述Lau条件的位置处。这意味着，例如，由来自透过部A的X射线形成的干涉图案的亮部和由来自透过部B的X射线形成的干涉图案的亮部将以偏移的方式重叠。这个偏移量取决于d的大小。本发明的发明人通过研究发现，如果d大于4mm，则由干涉图案的偏移引起的干涉图案的对比度的降低变得不可忽略。

因此，第一副源光栅104的节距P0a被形成为小于第二副源光栅204的节距P0b。这使得在第四方向上满足Lau条件的距离短于在第三方向上满足Lau条件的距离，因此减轻第一副源光栅104和第二副源光栅204的排列位置与满足Lau条件的位置之间的偏移(差异)。因此，也减轻由第一副源光栅104与第二副源光栅204之间的距离d引起的干涉图案的对比度的降低。第一和第二副源光栅104和204的节距P0a和P0b优选根据第一副源光栅104与第二副源光栅204之间的距离d来确定。在衍射光栅8在第三方向上的节距P1a和在第四方向上的节距P1b相同的情况下，第一副源光栅104的节距P0a优选小于第二副源光栅204的节距P0b，如从以下表达式(2)可见。当满足表达式(2)时，第一副源光栅104和第二副源光栅204两者都可位于满足Lau条件的位置。

P0a＝P0b×(L+z)/(L+d+z)  表达式(2)

表达式(2)是从以下表达式(1-a)、(1-b)、(3)和(4)推导出的，表达式(1-a)、(1-b)、(3)和(4)是从表达式(1)推导出的。

P0a＝Psa×L/z  表达式(1-a)

P0b＝Psb×(L+d)/z  表达式(1-b)

P1a＝A×Psa×L/(L+Z)  表达式(3)

P1b＝A×Psb×(L+d)/(L+d+z)  表达式(4)

其中A是由衍射光栅8的类型确定的常数，并且Psa和Psb是自身像的两个方向的节距。

例如，如果衍射光栅8是相位光栅，并且已经透过第二相位调制区域的X射线与已经透过第一相位调制区域的X射线之间的相位偏移量是π，则A是2。如果该相位偏移量是π/2，则A是1。另外，如果衍射光栅8是幅度光栅，则A是1。

表达式(3)和(4)是从以下表达式(5)推导出的。

P1＝A×Ps×L/(L+Z)  表达式(5)

在下文中，术语“第一副源光栅104的节距”指的是第一副源光栅104的透过部124在第三方向上的节距，并且术语“第二副源光栅204的节距”指的是第二副源光栅204的透过部224在第四方向上的节距。即使第一和第二副源光栅104和204的节距P0a和P0b不满足上述表达式(2)，如上所述如果第一副源光栅104的节距P0a小于第二副源光栅204的节距P0b，也可减轻由距离d引起的干涉图案的对比度的降低。在第一和第二副源光栅104和204的节距P0a和P0b不满足上述表达式(2)的情况下，与第二副源光栅204的理想节距相比，第一副源光栅104的实际节距优选更接近第一副源光栅104的理想节距。另外，与第一副源光栅104的理想节距相比，第二副源光栅204的实际节距优选更接近第二副源光栅204的理想节距。第一和第二副源光栅104和204的理想节距是从表达式(2)计算出的P0a和P0b。如果第二副源光栅204在第一方向上弯曲，或者如果第一副源光栅104在第二方向上弯曲，则第一和第二副源光栅104和204之间的距离与第一副源光栅104只在第一方向上弯曲并且第二副源光栅204只在第二方向上弯曲的情况相比可减小。

衍射光栅8衍射来自源光栅4的X射线，并且通过Talbot效应产生被称为自身像的干涉图案。对于衍射光栅8没有具体限制，只要能够形成其中来自源光栅4的X射线已经被衍射成阵列式的亮部和暗部的二维自身像即可。例如，可以使用周期性地调制X射线的相位的相位型衍射光栅(以下也称为“相位光栅”)。可替代地，可以使用周期性地调制X射线的幅度的幅度型衍射光栅(以下也称为“幅度光栅”)。衍射光栅8的调制图案的周期方向(以下也称为“衍射光栅8的周期方向”)在第三方向和第四方向上。注意，调制图案在对于衍射光栅8使用相位光栅的情况下是由第一相位调制区域和第二相位调制区域形成的图案，并且在对于衍射光栅8使用幅度光栅的情况下是由透过部和屏蔽部形成的图案。调制图案可以是棋盘格图案，或者可以是网状图案(两个条带图案大致相互垂直地重叠的图案)。第三方向和第四方向相交，优选垂直地相交。说调制图案的周期方向在第三方向和第四方向上的意思是第一相位调制区域和第二相位调制区域排列在第三方向和第四方向上。在衍射光栅8是幅度光栅的情况下，这指的是透过部和屏蔽部排列在第三方向和第四方向上。术语“调制图案节距”在衍射光栅8是相位光栅的情况下指的是第一相位调制区域的节距，而在衍射光栅8是幅度光栅的情况下指的是透过部的节距。

另外，例如图1所示的衍射光栅8的平面状衍射光栅可以被使用，或者可以弯曲为球截形状(碗形状)。另外，可以重叠两个一维衍射光栅以具有作为二维衍射光栅的功能，就像源光栅4那样。在此情况下，一维衍射光栅之间的距离在本实施例中优选为4mm以下，并且更优选地，衍射光栅相互接触。

屏蔽光栅12包括在X-Y平面中的第五方向和也在X-Y平面中的第六方向上排列的透过X射线的透过部和屏蔽X射线的屏蔽部，并且部署在形成自身像之处。在自身像的节距和屏蔽光栅12的节距不同的情况下，或者在周期方向(第三方向相对于第五方向，以及第四方向相对于第六方向)偏移的情况下，因为自身像和屏蔽光栅12的组合，莫尔图案出现。注意，术语“屏蔽光栅节距”指的是屏蔽光栅12的透过部的节距。

例如，在自身像的周期方向和屏蔽光栅的周期方向相等(即，第三方向和第五方向平行，并且第四方向和第六方向平行)，但节距不同的情况下，平行莫尔图案出现。平行莫尔图案在第三方向上的节距由在第三方向上自身像的节距与屏蔽光栅的节距之间的差异决定。同样，莫尔图案在第四方向上的节距由在第四方向上自身像的节距与屏蔽光栅的节距之间的差异决定。在自身像在第三方向上的节距和屏蔽光栅在第五方向上的节距相等，并且第三方向和第五方向相交的情况下，莫尔图案的节距由第三方向和第五方向相交的角度确定。同样地，在自身像在第四方向上的节距和屏蔽光栅在第六方向上的节距相等，并且第四方向和第六方向相交的情况下，莫尔图案的节距由第四方向和第六方向相交的角度确定。注意，在自身像的周期方向和屏蔽光栅的周期方向相等的情况下，将生成具有与自身像的周期方向相等的周期方向的莫尔图案，而在自身像的周期方向与屏蔽光栅的周期方向不同的情况下，可生成具有与自身像的周期方向不同的周期方向的莫尔图案。

莫尔图案周期可以比检测器14的检测范围的一边更短，或者其可以更长。在本说明书中，在自身像和屏蔽光栅的节距相同并且周期方向也相同的情况下生成的图案将产生具有无限大的周期的莫尔图案，并且将被作为一类莫尔图案来应对。

在图1中，屏蔽光栅12具有在x方向上和在y方向上弯曲的球截形状，从而减轻由屏蔽光栅引起的X射线的渐晕。然而，取决于屏蔽光栅的大小和结构，即使屏蔽光栅具有平面形状，X射线的渐晕的影响也是可以忽略的，因此在这种情况下可以使用平面状屏蔽光栅。

检测器14通过检测来自屏蔽光栅12的X射线来获得莫尔图案的强度分布信息。将被检体6放置于源光栅4和衍射光栅8之间或者衍射光栅8和检测器14之间(在使用屏蔽光栅12的情况下，放置于源光栅4和衍射光栅8之间或者衍射光栅8和屏蔽光栅12之间)使得已经经过被检体6的X射线的相位和强度因此改变。因此，由已经经过被检体6的X射线形成的自身像具有被检体6的信息。也就是说，通过将被检体6放置在源光栅4和检测器14之间，在检测器14处检测到的X射线包括被检体6的信息。根据本实施例的干涉计1从包括被检体6的信息的X射线形成莫尔图案，并且检测形成莫尔图案的X射线。从而，可以获得被检体信息。

至此已对利用屏蔽光栅形成莫尔图案并对莫尔图案成像的情况进行了描述。然而，如果检测器14的空间分辨率高到足以直接检测自身像的图案，则可以直接检测构成自身像的X射线，而不使用屏蔽光栅12。在此情况下，干涉计1通过获得包括被检体信息的X射线所形成的自身像的强度分布信息来获得被检体信息。自身像和莫尔图案都是干涉图案，因此无论是否使用屏蔽光栅12，根据本实施例的干涉计1都通过获得包括被检体信息的X射线所形成的干涉图案的强度分布信息来获得被检体信息。

计算单元16从由检测器14获得的检测结果获得被检体信息。被检体信息的示例包括与由被检体引起的X射线的相位变化有关的信息、与由被检体引起的X射线的强度变化(即，被被检体吸收的X射线的量)有关的信息、以及由被检体引起的X射线的散射(可包括反射)。由包括被检体信息的X射线形成的莫尔图案(或自身像)的强度分布本身也是一类被检体信息，其可在不经过计算单元16的计算的情况下获得。

对于获得被检体信息的方法没有具体限制。例如，与由被检体引起的X射线的相位变化有关的信息可通过检测结果的傅立叶变换来获得，例如国际公布No.WO2010/050483中所述，或者通过条纹扫描(fringe scanning)(也称为相位偏移)来获得，例如国际公布No.WO04/058070中所述。另外，可以预先编译指示出检测结果与由被检体引起的X射线的相位变化之间的关系的表格，并且可以通过参考该表格来获得被检体信息。计算单元16可将所获得的被检体信息输出到图像显示装置，以显示从与由被检体引起的X射线的相位变化有关的信息创建的被检体的微分相位图像或相位图像，从与由被检体引起的X射线的散射有关的信息创建的散射图像，等等。

第二实施例

在第二实施例中将描述与第一实施例不同的X射线干涉计。根据本实施例的X射线干涉计1与第一实施例的不同之处在于第一副源光栅104的节距和第二副源光栅204的节距是相同的，而衍射光栅8具有的调制图案在第三方向上的节距及其在第四方向上的节距是不同的。除了第一副源光栅104的节距和第二副源光栅204的节距相同以外，源光栅4与第一实施例中的源光栅4相同。其他构造与第一实施例相同，因此这里将省略对其的描述。

在第一副源光栅104的节距和第二副源光栅204的节距相同的情况下，第一和第二副源光栅104和204之间的距离d越大，第一和第二副源光栅104和204中的至少一者的位置就将越远离满足Lau条件的位置。这降低了自身像的对比度。

在第一实施例中，使第一副源光栅104的节距小于第二副源光栅204的节距，从而减轻了自身像的对比度的降低。在本实施例中，第一副源光栅104的节距和第二副源光栅204的节距被设计为相同的，但改为使衍射光栅8在第三方向上的节距P1a大于其在第四方向上的节距P1b。这使得自身像在第三方向上的节距大于自身像在第四方向上的节距，从而可以使满足Lau条件的距离更短。也就是说通过使衍射光栅8在第三方向上的节距大于其在第四方向上的节距，本实施例减小第一副源光栅104和第二副源光栅204的排列位置与满足Lau条件的位置之间的偏移(差异)。这减轻由第一副源光栅104与第二副源光栅204之间的距离d引起的干涉图案的对比度的降低。衍射光栅8在第三方向上的P1a的节距及其在第四方向上的P1b的节距优选是根据第一和第二副源光栅104和204之间的距离d来决定的。更具体而言，当满足以下表达式(6)时，第一副源光栅104和第二副源光栅204两者可位于满足Lau条件的位置。

P1a＝P1b×(L+d+z)/(L+z)  表达式(6)

现在，由于(L+d+z)/(L+z)大于1，所以P1a>P1b成立。根据本实施例的衍射光栅8具有的调制图案的示例在图9中示出。

注意，即使衍射光栅8在第三和第四方向上的节距不满足表达式(6)，如上所述的衍射光栅8在第三方向上的节距大于其在第四方向上的节距的上述布置也使得能够减轻由距离d引起的干涉图案的对比度的降低。在衍射光栅8在第三和第四方向上的节距不满足上述表达式(6)的情况下，与衍射光栅8在第四方向上的理想节距相比，衍射光栅8在第三方向上的实际节距优选更接近衍射光栅8在第三方向上的理想节距。另外，与衍射光栅8在第三方向上的理想节距相比，衍射光栅8在第四方向上的实际节距优选更接近衍射光栅8在第四方向上的理想节距。衍射光栅8在第三和第四方向上的理想节距是从表达式(6)计算出的P1a和P1b。

第三实施例

在第三实施例中将描述与第一和第二实施例不同的X射线干涉计。根据本实施例的X射线干涉计1与第一和第二实施例的不同之处在于第一副源光栅104的节距小于第二副源光栅204的节距，并且衍射光栅8具有的调制图案在第三方向上的节距和其在第四方向上的节距也不同。其他构造与第一和第二实施例相同，因此这里将省略对其的描述。

在利用发散X射线形成自身像的情况下，自身像的节距根据衍射光栅8的调制图案的节距和放大率而变化。放大率由源光栅4和衍射光栅8之间的距离与衍射光栅8和自身像的形成之间的距离(在使用屏蔽光栅12的情况下，这是衍射光栅8和屏蔽光栅12之间的距离，而在直接对自身像成像的情况下，这是衍射光栅8和检测器14之间的距离)的比率决定。也就是说，在第一副源光栅104和第二副源光栅204被移位成相互远离的情况下，由第一副源光栅104引起的相干性提高的X射线所形成的自身像的放大率和由第二副源光栅204引起的相干性提高的X射线所形成的自身像的放大率不相同。因此，自身像在第三方向上的节距和自身像在第四方向上的节距存在差异。注意，自身像的节距在成像装置具有屏蔽光栅的情况下指的是屏蔽光栅12上的自身像的节距，并且在成像装置不具有屏蔽光栅的情况下指的是检测器14上的自身像的节距。

因此，本实施例被布置成根据自身像的放大率的差异使得调制图案在第三方向上的节距和调制图案在第四方向上的节距不同。因此，可以减小自身像在第三方向上的节距与自身像在第四方向上的节距之间的差异，优选减小到可忽略的水平。例如，自身像在第三方向上的节距优选处于在第四方向上的节距的1.05倍到0.95倍的范围内。另外，根据自身像在第三和第四方向上的节距使得第二副源光栅204的节距小于第一副源光栅104的节距减小了第一副源光栅104和第二副源光栅204的位置相对于满足Lau条件的位置的偏移。

现在对此进行更详细描述。可以通过使衍射光栅8在第三方向上的节距P1a小于其在第四方向上的节距P1b来减小自身像在第三方向上的节距与自身像在第四方向上的节距之间的差异。当调制图案在第三方向上的节距P1a满足以下表达式(7)时，自身像在第三方向上的节距和自身像在第四方向上的节距相等，其中表达式(7)是通过在表达式(3)和(4)中代入Psa＝Psb来推导出的。

P1a＝P1b×L(L+d++z)/(L+z)(L+d)  表达式(7)

在调制图案在第三方向上的节距满足上述表达式(7)的情况下，自身像在第三方向上的节距和自身像在第四方向上的节距相等。因此，即使屏蔽光栅12在第三方向上的节距和其在第四方向上的节距相同，也可以形成两个相交方向上的节距相同的莫尔图案。当在计算单元16处计算被检体信息之际执行傅立叶变换时，在傅立叶空间中出现一阶谱(具有被检体的相位信息的峰)。当执行两个相交方向上的节距相等的莫尔图案的傅立叶变换时，四个一阶谱在傅立叶空间中出现的坐标在同心圆中，并且进一步地，通过连接跨原点成镜像关系的两组一阶谱而获得的线段是正交的。因此，可以在无需改变根据相关技术执行Talbot X射线干涉法的干涉计中使用的方法的情况下获得被检体信息。在执行条纹扫描的情况下，自身像和屏蔽光栅12之间的相对位置在自身像的节距方向上偏移自身像的周期的1/n(其中n是3以上的整数)，并且X射线被检测n次。如果形成两个方向上的节距相同的莫尔图案，则可以使得每次检测的相对位置的变动(源光栅4、衍射光栅8和屏蔽光栅12中的任何一者的移动量)在两个方向上相同。因此，与相对位置的变动在两个方向上不同的情况相比，更容易控制相对位置的变动。

第一和第二实施例使得自身像在第三方向上的节距不同于自身像在第四方向上的节距。然而，通过调整屏蔽光栅12在第三方向上的节距和屏蔽光栅12在第四方向上的节距以匹配自身像的节距，这使得能够形成在两个相交方向上具有相同节距的莫尔图案。从而，在平行莫尔图案的情况下，莫尔图案在第三方向上的节距由自身像在第三方向上的节距和屏蔽光栅12的节距之间的差异决定，并且莫尔图案在第四方向上的节距由自身像在第四方向上的节距和屏蔽光栅12的节距之间的差异决定。因此，屏蔽光栅12和衍射光栅8被设计和安装成使得屏蔽光栅12与自身像之间在第三方向上的差异在屏蔽光栅12与自身像之间在第四方向上的差异的1.05倍到0.95倍的范围内。从而，可以形成两个相交方向上的节距大致相同的莫尔图案。

以与第一实施例相同的方式，使第一副源光栅104的节距小于第二副源光栅204的节距，从而减轻第一副源光栅104和第二副源光栅204的位置与满足Lau条件的位置之间的偏移。然而，应当注意，在第一实施例中是在假定衍射光栅8在第三方向上的节距P1a和衍射光栅8在第四方向上的节距P1b相同的情况下计算表达式(2)的。而在本实施例中的布置中，使第一副源光栅104的节距小于第二副源光栅204的节距，这使得能够减轻干涉图案的对比度的降低，并且理想节距(P0a和P0b)与由表达式(2)计算出的节距不相同。

假定自身像在第三方向上的节距与自身像在第四方向上的节距相同，根据本实施例的理想节距可通过以下表达式(8)来计算。

P0a＝P0b×L/(L+d)  表达式(8)

将描述表达式(8)。表达式(1)给出

P0a＝Psa×L/z  表达式(1-a)

和

P0b＝Psb×(L+d)/z  表达式(1-b)。

因此，当自身像在第三方向上的节距Psa和自身像在第四方向上的节距Psb相同时，推导出表达式(8)。在表达式(7)和(8)成立的情况下，第一副源光栅104和第二副源光栅204两者都可位于满足Lau条件之处。在表达式(7)不成立的情况下，可以使用表达式(1-a)和(1-b)来计算理想节距P0a和P0b(其中满足Lau条件)。

与第一和第二实施例同样地，即使第一和第二副源光栅104和204的节距不是从表达式(8)(或表达式(1-a)和(1-b))计算出的第一副源光栅104和第二副源光栅204的理想节距，也可获得抑制对比度的降低的优点。在此情况下，与第二副源光栅204的理想节距相比，第一副源光栅104的实际节距优选更接近理想的第一副源光栅104。同样地，与第一副源光栅104的理想节距相比，第二副源光栅204的实际节距优选更接近理想的第二副源光栅204。

第四实施例

在第四实施例中将描述与第一至第三实施例不同的X射线干涉计。根据本实施例的X射线干涉计1与第一至第三实施例的不同之处在于提供了(如图11中所示)具有第一副衍射光栅81和第二副衍射光栅82的衍射光栅8。根据本实施例的源光栅4与第二实施例中的相同。注意，第一副源光栅104和第二副源光栅204的节距是相同的。其他构造与第一至第三实施例的相同，因此这里将省略对其的描述。

根据本实施例的衍射光栅8在图11中示出。根据本实施例的衍射光栅包括第一副衍射光栅81和第二副衍射光栅82。第一副衍射光栅81的周期方向在第三方向上，并且第二副衍射光栅82的周期方向在第四方向上。在衍射光栅是相位衍射光栅的情况下，短语“周期方向”指的是交替排列第一相位调制区域和第二相位调制区域的方向，并且在衍射光栅是幅度衍射光栅的情况下，其指的是交替排列衍射光栅的透过部和屏蔽部的方向。阵列的节距不一定要是恒定的。第一副衍射光栅81和第二副衍射光栅82被部署成使得第一副衍射光栅81和第二副衍射光栅82之间的距离d2与第一副源光栅104和第二副源光栅204的距离d之间的差异为4mm以下。第一副衍射光栅81和第二副衍射光栅82之间的距离d2与第一副源光栅104和第二副源光栅204的距离d之间的差异优选是小的，更优选为2mm以下，甚至更加优选为0mm(d2＝d)。此时，第一副衍射光栅81的节距和第二副衍射光栅82的节距优选是相同的。因此，第一副源光栅104和第一副衍射光栅81被部署在满足Lau条件的位置，并且第二副源光栅204和第二副衍射光栅82被部署在满足Lau条件的位置。在第一副衍射光栅81与第二副衍射光栅82之间的距离d2和第一副源光栅104与第二副源光栅204的距离d不相同的情况下，可以根据距离d2来调整第一副源光栅104和第二副源光栅204或者第一副衍射光栅81和第二副衍射光栅82的节距。关于调整第一副源光栅104和第二副源光栅204的节距和第一副衍射光栅81和第二副衍射光栅82的节距的方法，可以参考第一和第二实施例。也就是说，优选执行调整以使得第一副源光栅104和第一副衍射光栅81满足Lau条件，并且第二副源光栅204和第二副衍射光栅82满足Lau条件。

第一和第二副衍射光栅81和82可以像第一和第二副源光栅104和204那样是弯曲的，或者它们可以是平面形状的。在使第一和第二副衍射光栅81和82弯曲的情况下，优选像第一和第二副源光栅104和204的情况那样在周期方向上执行弯曲。第一副衍射光栅81的弯曲轴和第二副衍射光栅82的弯曲轴在第一副衍射光栅侧，并且第二副衍射光栅82的曲率半径小于第一副衍射光栅81的曲率半径。另外，第一副衍射光栅81的弯曲轴和第二副衍射光栅82的弯曲轴优选相交，并且更优选地，第一副衍射光栅81的弯曲轴和第二副衍射光栅82的弯曲轴的交点匹配X射线源2的焦点的中心。

如果第一副衍射光栅81和第二副衍射光栅82被部署为相互分离，则由第一副衍射光栅81形成自身像的位置和由第二副衍射光栅82形成自身像的位置偏移了距离d2。因此，优选构造如下的屏蔽光栅12：其包括具有排列在第五方向上的透过部的第一副屏蔽光栅和具有排列在第六方向上的透过部的第二副屏蔽光栅。然而，从Talbot距离偏移(屏蔽光栅或检测器的位置偏移)对自身像的对比度的影响与不满足Lau条件相比小。因此，可以使用例如图2C所示那样的具有排列在第五方向和第六方向上的透过部的单个屏蔽光栅。在利用第一副屏蔽光栅和第二副屏蔽光栅来构造屏蔽光栅的情况下，第一副屏蔽光栅和第二副屏蔽光栅优选被部署成使得其间的距离d3是第一和第二副源光栅104和204之间的距离d的1.05倍到0.95倍。

至此描述了第一至第四实施例，其中第一副源光栅104的节距和自身像在第三方向上的节距满足Lau条件，并且第二副源光栅204的节距和自身像在第四方向上的节距满足Lau条件。这可通过同时满足以下的表达式(1-a)和(1-b)两者来实现。

P0a＝Psa×L/z  表达式(1-a)

P0b＝Psb×(L+d)/z  表达式(1-b)

其中Psa表示自身像在第三方向上的节距，并且Psb表示自身像在第四方向上的节距。

第一至第四实施例的共同之处在于，使得源光栅4的节距、衍射光栅8的节距和源光栅4与衍射光栅8(调制图案)之间的距离中的至少一者在第三方向和第四方向上是不同的，从而使得源光栅4和衍射光栅8的几何结构在第三方向和第四方向上都满足Lau条件。可以组合这些实施例，以使得第一和第二副源光栅104和204和衍射光栅8的几何结构各自满足Lau条件。例如，可以使源光栅4的节距在第三方向和第四方向上不同，并且也使衍射光栅8的节距在第三方向和第四方向上不同，从而使得源光栅4和衍射光栅8的几何结构在第三方向和第四方向上都满足Lau条件。另外，在第一副源光栅104在第二方向上弯曲并且第二副源光栅204在第一方向上弯曲的布置中，与第一副源光栅104在第一方向上弯曲并且第二副源光栅204在第二方向上弯曲的布置相比，可以使第一和第二副源光栅104和204之间的距离d更小。可以利用这个以使得源光栅4和衍射光栅8的几何结构在第三方向和第四方向上都满足Lau条件。虽然在第一至第四实施例中描述了具有源光栅4的干涉计1，但可以构造包括源光栅4和向源光栅4发射发散X射线的X射线源2的X射线辐射单元。可以将该X射线辐射单元与干涉计组合以获得被检体信息获取系统来获取被检体信息。

现在将描述实施例的更具体示范性实施例。

第一示范性实施例

第一示范性实施例是第三实施例的更具体示范性实施例。根据本示范性实施例的干涉计的源光栅4具有第一副源光栅104和第二副源光栅204。第一副源光栅104中的透过部的周期方向(第一方向)和第二副源光栅204中的透过部的周期方向(第二方向)是正交的。副源光栅各自在其阵列方向上弯曲。表达式r1＝r2+d成立，其中r1表示第一副源光栅104的曲率半径，r2表示第二副源光栅204的曲率半径。X射线源2的焦点的中心位于第一副源光栅104的弯曲轴和第二副源光栅204的弯曲轴的交点处。注意，第一副源光栅104的弯曲轴和第二副源光栅204的弯曲轴垂直相交。

在本示范性实施例中，第二副源光栅204的节距P0b是22.55μm，第一副源光栅104的节距P0a是22.07μm，副源光栅的屏蔽部的厚度是50μm，并且第一副源光栅104和第二副源光栅204之间的距离d是20mm。第一副源光栅104的曲率半径r1是150mm，并且第二副源光栅204的曲率半径r2是130mm。

根据本示范性实施例的源光栅4包括支持第一和第二副源光栅104和204的支持部40(在图4A、4B、5A和5B中示出)。第一和第二副源光栅104和204之间的距离d由支持部40维持。利用支持部40对于减小第一和第二副源光栅104和204之间的距离d的偏移和将第一和第二副源光栅104和204的曲率维持恒定是有效的。图4A和4B示出根据本示范性实施例的支持部40的结构。图4A是从屏蔽光栅12侧看源光栅4的图，并且图4B是从X射线源2侧看源光栅4的图。第一副源光栅104被附着到支持部40的一面，并且第二副源光栅204被附着到另一面。

图5A是沿着图4A中的线VA-VA取得的支持部40的截面视图。截面的中心线(虚线)经过之处支持部40的厚度等同于距离d。第一副源光栅104所附着到的面的曲率半径与第一副源光栅104的曲率半径r1相同。图5B是沿着图4B中的线VB-VB取得的支持部40的截面视图。第二副源光栅204所附着到的面的曲率半径与第二副源光栅204的曲率半径r2相同。根据本示范性实施例的支持部40可由任何材料形成，只要其X射线吸收率低。一个示例是聚乙烯，其他示例包括构成原子为碳、氢、氮和氧的树脂，其具有低X射线吸收率。利用诸如树脂材料之类的具有低X射线吸收率的材料使得能够减小X射线在支持部40处的衰减。这意味着可以利用相同的X射线源2来减少被检体被X射线照射的时间量。

诸如不锈钢之类的金属可用作用于支持部的材料。使用金属提高制造的精度，并且可以抑制由X射线轰击引起的劣化和随着时间的劣化。许多金属材料具有高X射线吸收率。在例如图6A至6C所示的支持部42那样使用具有高X射线吸收率的金属的情况下，优选在光栅区域处形成孔43。图6A是由金属形成的支持部42的顶视图，图6B是沿着图6A中的线VIB-VIB取得的支持部42的截面视图，并且图6C是沿着图6A中的线VIC-VIC取得的支持部42的截面视图。可以使支持部42更薄，而不是提供孔43。可替代地，可以在支持部42在经过透过部的X射线的光路周围的部分而不是整个光栅区域提供孔或者减小厚度。

根据本示范性实施例的衍射光栅8在图2A中示出。根据本示范性实施例的衍射光栅是相位光栅，其中以棋盘格图案设有第一相位调制区域24和第二相位调制区域26，如图2A中所示。根据本示范性实施例的相位光栅的节距在第三方向上是P1a＝12.07μm并且在第四方向上是P1b＝12.00μm。第三方向和第四方向正交。经过第一相位调制区域24的X射线和经过第二相位调制区域26的X射线的相位差是π(π光栅)，并且施加相位调制的区域的高度(第一相位调制区域24与第二相位调制区域26之间的厚度的差异)是22.4μm。

本示范性实施例中的衍射光栅8形成的自身像是图2B中所示的网状图案，其中离散地排列了亮部58。本示范性实施例中形成的自身像的第三方向上的节距Psa和第四方向上的节距Psb是Psa＝Psb＝8.24μm。在第三方向上亮部的宽度与暗部的宽度的比率是1:1，并且在第四方向上亮部的宽度与暗部的宽度的比率也是1:1。

图2C示出了根据本示范性实施例的屏蔽光栅12。如图2C所示，根据本示范性实施例的屏蔽光栅12具有网状图案，其中透过部30和屏蔽部28的宽度的比率是1:1。根据本示范性实施例的屏蔽光栅在第五方向上的节距P2a和在第六方向上的节距P2b是P2a＝P2b＝8.24μm，并且屏蔽部的厚度是50μm。第五方向和第六方向正交。

源光栅4和衍射光栅被定位成使得第一方向和第三方向平行，并且使得第二方向和第四方向平行。第一副源光栅104与衍射光栅之间的距离(L)是934mm，并且衍射光栅与屏蔽光栅12之间的距离是349mm。这个布置使得在来自源光栅4的每个透过部的X射线所形成的自身像中，亮部重叠亮部并且暗部重叠暗部。自身像在第三方向上的周期和自身像在第四方向上的周期匹配。将屏蔽光栅12重叠在自身像上并且在面内方向上旋转屏蔽光栅12形成其中亮部排列成格子形式的莫尔图案。

检测器14位于屏蔽光栅12的下游，并且检测来自屏蔽光栅12的X射线。检测器14与屏蔽光栅12之间的距离优选是最低限度的。自身像的强度在到衍射光栅的距离是Talbot距离的位置处最大，因此衍射光栅与屏蔽光栅12之间的距离优选尽可能地接近Talbot距离。调整屏蔽光栅12的旋转角度，并且在检测器的检测面上形成具有检测器14的像素的四像素那么大的周期的莫尔图案。在被检体6被放置在源光栅4与屏蔽光栅12之间的光路上的状态中并且在从中去除被检体6的状态中检测这个莫尔图案，并且将两个检测结果发送到计算单元16。计算单元16从这两个检测结果获得微分相位图像、吸收图像和散射图像。例如，利用傅立叶变换通过条纹分析来执行计算。

取代傅立叶变换可以执行条纹扫描，但在此情况下，需要对自身像在两个方向上扫描屏蔽光栅12。栅格扫描(raster scanning)一般被用于两个方向上的扫描。这里将对于如下情况进行描述：在第三方向与第五方向平行并且第四方向与第六方向平行的情况下执行条纹扫描。如上所述，在国际公布No.WO04/058070中描述了条纹扫描，并且在日本专利公开第2012-005820号中描述了在两个方向上执行条纹扫描，因此这里只描述概要。

为了对于自身像执行屏蔽光栅12的栅格扫描，在第五方向和第六方向的每一个上改变自身像和屏蔽光栅12的相对位置。相对位置的变化可通过扫描源光栅4、衍射光栅和屏蔽光栅12之一来实现。在本示范性实施例中扫描屏蔽光栅12。屏蔽光栅12在第五方向上的节距P2a被除以ma，并且由此获得的值(P2a/ma)被取为第五方向上的每步的移动距离。屏蔽光栅12在第六方向上的节距P2b被除以mb，并且由此获得的值(P2b/mb)被取为第六方向上的每步的移动距离。注意，ma和mb是3以上的整数。在本示范性实施例中，设定ma＝mb＝3。对于第五方向和第六方向的每一者执行栅格扫描，并且在每一步检测莫尔图案的强度分布。在被检体6位于源光栅4与屏蔽光栅12之间的光路上的状态中并且在去除被检体6的状态中执行这个操作，并且从总共18个检测(在有和没有被检体6的情况下各3×3次)对于每个像素获得微分相位信息、吸收信息和散射信息。二维地排列此信息给出微分相位图像、吸收图像和散射图像。

第二示范性实施例

第二示范性实施例是第一实施例的更具体示范性实施例。第一副源光栅104的节距、衍射光栅8在第三方向上的节距和屏蔽光栅12在第五方向上的节距与第一示范性实施例不同，但其他布置是相同的，因此将省略对其的描述。

根据本实施例的源光栅4具有第一副源光栅104和第二副源光栅204，其中第一副源光栅104的节距P0a为22.07μm并且第二副源光栅204的节距P0b为22.42μm。衍射光栅8在第三方向上的节距P1a和其在第四方向上的节距P1b都是12.00μm。另外，屏蔽光栅12在第五方向上的节距P2a是8.19μm，并且在第六方向上的节距P2b是8.24μm。屏蔽光栅12的透过部30(在屏蔽部28内)是矩形的，例如如图10中所示。第一副源光栅104与衍射光栅8之间的距离(L)是934mm，并且衍射光栅8与屏蔽光栅12之间的距离(z)是349mm。这个布置使得在由来自源光栅4的每个透过部的X射线形成的干涉图案中，亮部重叠亮部，并且暗部重叠暗部。自身像在第三方向上的节距Psa和屏蔽光栅12在第五方向上的节距P2a一致，并且自身像在第四方向上的节距Psb和屏蔽光栅12在第六方向上的节距P2b一致。

调整屏蔽光栅12的面内角度，并且在检测器14的检测面上形成具有检测器14的像素的四像素那么大的周期的莫尔图案。在被检体6被放置在源光栅4与屏蔽光栅12之间的光路上的状态中和在从中去除被检体6的状态中检测这个莫尔图案，并且通过傅立叶变换或条纹扫描来获得被检体信息。

第三示范性实施例

第三示范性实施例是第一实施例的更具体示范性实施例。本示范性实施例与第二示范性实施例的不同之处在于屏蔽光栅12在第五方向上的节距P2a和屏蔽光栅12在第六方向上的节距P2b相同，但其他布置是相同的，因此将省略对其的描述。

在本实施例中，P2a＝P2b＝8.24μm。因此，自身像在第三方向上的节距和屏蔽光栅12在第五方向上的节距是相同的，但自身像在第四方向上的节距和屏蔽光栅12在第六方向上的节距是不同的。因此，调整屏蔽光栅12的面内角度，并且在检测器14的检测面上形成的莫尔图案中，莫尔图案在一个周期方向上的节距和在另一周期方向上的节距是不同的，而且一个周期方向和另一周期方向也不正交。

在被检体6被放置在源光栅4与屏蔽光栅12之间的光路上的状态中和在从中去除被检体6的状态中检测这个莫尔图案，并且获得被检体信息。

在像本示范性实施例那样莫尔图案在一个周期方向上的节距和在另一周期方向上的节距不同的情况下，通过对检测结果执行傅立叶变换获得的一阶谱中相对于X轴的从原点起的距离不同于相对于Y轴的从原点起的距离。也就是说，如果一阶谱的峰位置是(x,y)，则x≠y。因此，考虑到一阶谱的峰位置，需要执行相位恢复，但在例如使用国际公布No.WO2010/050483中描述的傅立叶变换方法的情况下，峰的分割(segmentation)位置可被设定为匹配一阶谱的峰位置。另外，在执行条纹扫描的情况下，可根据两个方向上自身像或屏蔽光栅12的节距来改变每步中自身像或屏蔽光栅12的移动距离。

如果一个周期方向和另一周期方向不正交，则通过连接跨原点成镜像关系的两组一阶谱而获得的线段也不正交。然而，所获得的微分相位信息的微分方向是由衍射光栅8的周期方向设定的。因此，如果衍射光栅8具有的调制图案的周期方向(第三方向和第四方向)正交，则微分相位图像的两个微分方向也正交。从而，即使对微分相位信息积分以获得相位信息，莫尔图案的周期方向的正交性也不成问题。

第四示范性实施例

第四示范性实施例是第二实施例的更具体示范性实施例。本示范性实施例与第二示范性实施例的不同之处在于源光栅4的第一副源光栅104的节距P0a和第二副源光栅204的节距P0b相同，并且调制图案在第三方向上的节距和调制图案在第四方向上的节距不同，但其他布置是相同的，因此将省略对其的描述。

在本示范性实施例中，源光栅4的第一副源光栅104的节距P0a和第二副源光栅204的节距P0b都是22.07μm。调制图案在第三方向上的节距P1a是12.00μm，并且调制图案在第四方向上的节距P1b是11.82μm。另外，屏蔽光栅12在第五方向上的节距P2a是8.24μm，并且屏蔽光栅12在第六方向上的节距P2b是8.07μm。光栅的位置与第二示范性实施例中的相同。这个布置使得在由来自源光栅4的每个透过部的X射线形成的干涉图案中，亮部重叠亮部并且暗部重叠暗部。自身像在第三方向上的节距和屏蔽光栅12在第五方向上的节距匹配，并且自身像在第四方向上的节距和屏蔽光栅12在第六方向上的节距匹配。

调整屏蔽光栅12的面内角度，并且在检测器14的检测面上形成具有检测器14的像素的四像素那么大的周期的莫尔图案。在被检体6被放置在源光栅4与屏蔽光栅12之间的光路上的状态中和在从中去除被检体6的状态中检测这个莫尔图案，并且获得被检体信息。

虽然已参考示范性实施例描述了本发明，但要理解本发明不限于公开的示范性实施例。所附权利要求的范围应赋予最宽解释以涵盖所有这种修改和等同结构和功能。

Claims (21)

1.一种源光栅，包括：

第一副源光栅，其中透过X射线的第一透过部和屏蔽X射线的第一屏蔽部在第一方向上交替排列；以及

第二副源光栅，其中透过X射线的第二透过部和屏蔽X射线的第二屏蔽部在与第一方向基本上正交的第二方向上交替排列；

其中，第一副源光栅被形成为弯曲物，沿着该弯曲物的两个位置在第一方向上对齐；

并且其中，第二副源光栅具有在第二方向上弯曲的形状。

2.根据权利要求1的源光栅，

其中，第一副源光栅的第一透过部的节距小于第二副源光栅的第二透过部的节距。

3.根据权利要求1的源光栅，

其中，第二副源光栅(204)在第一副源光栅(104)的上游；并且

第二副源光栅的曲率半径小于第一副源光栅的曲率半径。

4.根据权利要求3的源光栅，

其中，以下表达式成立：

r1＝r2+d，

其中r1表示第一副源光栅的曲率半径，r2表示第二副源光栅的曲率半径，并且d表示第一副源光栅与第二副源光栅之间的距离；

并且其中，d大于4mm。

5.一种干涉计，包括：

根据权利要求1的源光栅，

衍射光栅，被构造为执行来自源光栅的X射线的衍射并且形成干涉图案；以及

检测器，被构造为检测来自衍射光栅的X射线的强度并且获得X射线的强度分布的信息；

其中，源光栅被构造为在空间上分割来自X射线源的发散X射线；

并且其中，衍射光栅具有在第三方向上和在与第三方向基本上正交的第四方向上的调制方向。

6.根据权利要求5的干涉计，

其中，以下表达式成立：

P0a＝P0b×(L+z)/(L+d+z)

其中P0a表示第一副源光栅在第三方向上的节距，P0b表示第二副源光栅在第四方向上的节距，L表示第一副源光栅与衍射光栅之间的距离，z表示衍射光栅与干涉图案之间的距离，并且d表示第一副源光栅与第二副源光栅之间的距离。

7.根据权利要求5的干涉计，

其中，衍射光栅的调制图案在第三方向上的节距和衍射光栅的调制图案在第四方向上的节距相互不同。

8.根据权利要求7的干涉计，

其中，以下表达式成立：

P1a＝P1b×(L+d+z)/(L+z)，

其中P1a表示衍射光栅的调制图案在第三方向上的节距，P1b表示衍射光栅的调制图案在第四方向上的节距，L表示第一副源光栅与衍射光栅之间的距离，z表示衍射光栅与干涉图案之间的距离，并且d表示第一副源光栅与第二副源光栅之间的距离。

9.根据权利要求5的干涉计，

其中，衍射光栅包括第一副衍射光栅和第二副衍射光栅；

其中，第二副衍射光栅部署在第一副衍射光栅与第一副源光栅之间；

其中，第一副衍射光栅部署在第二副衍射光栅与检测器之间；

并且其中，以下两者之间的差异是4mm以下：

第一副源光栅与第二副源光栅之间的距离，和

第一副衍射光栅与第二副衍射光栅之间的距离。

10.根据权利要求9的干涉计，还包括：

屏蔽光栅，被构造为屏蔽干涉图案的一部分；

其中，检测器被构造为检测来自屏蔽光栅的X射线；

其中，屏蔽光栅包括第一副屏蔽光栅和第二副屏蔽光栅；

其中，第一副屏蔽光栅部署在第二副屏蔽光栅与检测器之间；

并且其中，第一副屏蔽光栅与第二副屏蔽光栅之间的距离在第一副源光栅与第二副源光栅之间的距离的1.05倍到0.95倍的范围内。

11.根据权利要求5的干涉计，

其中，干涉图案在第四方向上的节距不大于干涉图案在第三方向上的节距的1.05倍并且不小于干涉图案在第三方向上的节距的0.95倍。

12.根据权利要求5的干涉计，

其中

P0a＝P0b×L/(L+d)，

其中P0a表示第一副源光栅在第三方向上的节距，P0b表示第二副源光栅在第四方向上的节距，L表示第一副源光栅与衍射光栅之间的距离，z表示衍射光栅与干涉图案之间的距离，并且d表示第一副源光栅与第二副源光栅之间的距离。

13.根据权利要求7的干涉计(1)，

其中

P1a＝P1b×L(L+d+z)/(L+z)(L+d)，

其中P1a表示调制图案在第三方向上的节距，P1b表示调制图案在第四方向上的节距，L表示第一副源光栅与衍射光栅之间的距离，z表示衍射光栅与干涉图案之间的距离，并且d表示第一副源光栅与第二副源光栅之间的距离。

14.根据权利要求5的干涉计，还包括：

屏蔽光栅，被构造为屏蔽干涉图案的一部分；

其中，屏蔽光栅包括在第五方向和与第五方向不同的第六方向上排列的透过X射线的第三透过部和屏蔽X射线的第三屏蔽部；

并且其中，检测器被构造为检测来自屏蔽光栅的X射线。

15.根据权利要求14的干涉计，

其中，屏蔽光栅和干涉图案在第四方向上的节距之间的差异在屏蔽光栅和干涉图案在第三方向上的节距之间的差异的1.05倍到0.95倍的范围内。

16.一种被检体信息获取系统，包括：

根据权利要求5的干涉计；以及

计算单元，被构造为利用由检测器获得的检测结果的信息，来获得部署在源光栅与衍射光栅之间或者衍射光栅与检测器之间的被检体的信息。

17.一种被检体信息获取系统，包括：

根据权利要求5的干涉计；以及

计算单元，被构造为通过对由检测器获得的检测结果的信息执行傅立叶变换，来获得部署在源光栅与衍射光栅之间或者衍射光栅与检测器之间的被检体的信息。

18.一种被检体信息获取系统，包括：

根据权利要求5的干涉计；以及

计算单元，被构造为利用由检测器获得的检测结果的信息，来获得部署在源光栅与衍射光栅之间或者衍射光栅与检测器之间的被检体的信息；

其中，干涉计改变在第三方向上干涉图案与屏蔽光栅之间的相对位置和在第四方向上干涉图案与屏蔽光栅之间的相对位置，执行条纹扫描；

并且其中，计算单元利用在条纹扫描中通过检测获得的多个检测结果来获得被检体的信息。

19.根据权利要求15的被检体信息获取系统，还包括：

X射线源，被构造为用X射线照射源光栅。

20.一种干涉计，包括：

根据权利要求1的源光栅，其中源光栅被构造为在空间上分割来自X射线源的发散X射线，

衍射光栅，被构造为执行来自源光栅的X射线的衍射并且形成干涉图案，以及

检测器，被构造为检测来自衍射光栅的X射线的强度并且获得X射线的强度分布的信息。

21.一种辐射单元，包括：

X射线源，被构造为发射发散X射线；以及

根据权利要求1的源光栅；

其中，源光栅被构造为分割从X射线源发射的X射线。