CN104622492A - 一种x射线光栅相位衬度成像装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大视场、高衬度、低剂量的硬X射线光栅相位衬度成像装置和方法，所述装置包括源发射器(31)、源光栅(G0)、分束光栅(G1)、分析光栅(G2)和探测器(32)，该源光栅(G0)、分束光栅(G1)、分析光栅(G2)和探测器(32)依次设置在源发射器(31)的传播路径上，分束光栅(G1)的周期为30～50μm、高宽比不大于20。本发明通过增大光栅周期，提高分束光栅的空占比，同时增加物体到分析光栅的距离，提供了一种高图像衬度、低辐射剂量、大视场相位衬度成像的装置与方法，并且本发明能够利用常规多色X光源和现有的光栅制作工艺，适于实际临床应用。
Description
技术领域
本发明涉及医学成像、无损检测、公共安全检查等技术领域，具体涉及一种X射线光栅相位衬度成像装置和方法，特别是一种大视场、高衬度、低剂量的硬X射线光栅相位衬度成像装置和方法。
背景技术
在现有的X射线成像技术中，图像衬度来源于物体对X射线吸收性质的差异。因此，这种技术在对金属、骨骼等重元素组成的物体进行成像时，能够获得很高的图像衬度。但是，在对主要由碳、氢、氧等轻元素组成的物体(如人体组织、有机聚合物材料等)进行成像时，图像衬度太低，得不到有用的物体信息。
相对于传统的吸收衬度成像，X射线相位衬度成像技术在对主要由碳、氢、氧等轻元素组成的物体进行成像时，能够获得很高的图像衬度。在硬X射线波段(10—100keV)，对碳、氢、氧等元素，其折射率相位项是其吸收项的1000多倍(参见Momose A,Fukuda J的“Phase contrast radiographsof nonstained rat cerebellar specimen”，Med.Phys.22,375(1995))。因此，对软组织等弱吸收物质来说，测量X射线穿过物体时的相移信息要比检测振幅衰减信息有效得多。X射线相位衬度成像技术正是通过记录X射线穿过物体后相位的改变量(即相移)而形成图像衬度的成像技术，相比于传统的吸收衬度成像，相位衬度成像能够获得更高的图像衬度、更低的辐射剂量。自20世纪90年代中期以来，随着理论和实验方法的发展，X射线相位衬度成像技术已被广泛应用于医学、生物学、材料学等多个领域的探索研究中。
目前，硬X射线相位衬度成像方法主要有四种：晶体干涉仪成像(参见Bonse U,Hart M的“An X-ray interferometer”，Appl.Phys.Lett.6,155(1965)和Momose A,Takeda T,Itai Y的“Phase-contrast X-ray computedtomography for observing biological soft tissues”，Nat.Med.2,473(1996))、光栅相位衬度成像(参见Momose A,Kawamoto S,Koyama I,Hamaishi Y，Takai K,Suzuki Y的“Demonstration of X-ray Talbot interferometry”，Jpn.J.Appl.Phys.42(7B),L866(2003)和Pfeiffer F,Weitkamp T,Bunk O等人的“Phase retrieval and differential phase-contrast imaging with lwo-brillianceX-ray sources”，Nat.Phys.2,258(2006))、衍射增强成像(参见Davis T J,Gao D,Gureyev T E等人的“Phase-contrast imaging of weakly absorbingmaterials using hard X-rays”，Nature373,595(1995)和Chapman D,Thomlinson W，Johnston RE等人的“Diffraction enhanced x-ray imaging”，Phys.Med.Biol.42,2015(1997))、相位传播成像(参见Snigirev A,SnigirevaI,Kohn V，Kuznetsov S,Schelokov I的“On the possibilities of x-ray phasecontrast microimaging by coherent high-energy synchrotron radiation”，Rev.Sci.Instrum.66,5486(1995)和Wilkins S W，Gureyev TE，Gao D等人的“Phase-contrast imaging using polychromatic hard X-rays”，Nature384,335(1996))。其中，晶体干涉仪成像方法要求使用同步辐射光源，成像视场只有几个厘米，对成像装置的稳定性要求很高(入射X射线波长量级)，因而不可能真正应用到临床医学成像；衍射增强成像方法对照明X射线的单色性和准直性要求很高，目前主要集中在同步辐射光源上进行，成像视场受限于晶体的尺寸，只能到几个厘米，不能满足临床医学诊断等领域的要求；相位传播成像方法对照明X射线的空间相干性要求很高，不能有效利用常规X光源，同时成像视场也只有几个厘米，无法推广到临床医学成像等领域。
2006年，Talbot-Lau干涉仪的提出，使得硬X射线相位衬度成像的临床应用出现了一丝曙光。Talbot-Lau干涉仪的成像原理是基于X射线相位光栅的分束Talbot自成像效应。如附图1所示，空间部分相干X射线照射下，相位光栅G1后某些特定距离处，其衍射强度分布在横向出现周期性变化，这一现象称之为分数Talbot自成像，相应的距离称之为分数Talbot距离。其中，空间部分相干照明要求相位光栅G1的周期不大于照明X射线的空间相干长度。
如附图2所示Talbot-Lau干涉仪由X光源21、源光栅G0、相位光栅G1、吸收光栅G2和探测器22构成。相位光栅G1的相移等于π，周期p1要求小于照明X射线的空间相干长度Ls
Ls＝λL/s
其中，λ是照明X射线的波长，λ≤0.1纳米，s是照明X光源的尺寸。在Talbot-Lau干涉仪中，空间相干长度Ls只有几个微米，因此相位光栅G1的周期pl只能是几个微米；吸收光栅G2的周期p2等于相位光栅G1自成像的周期，也只有几个微米；G1与G2的间距，等于相位光栅G1的某一阶次分数Talbot距离Dn，
其中，n取为1，3，5等正奇数，称之为Talbot级次。
Talbot-Lau干涉仪对照明X射线的单色性要求较低，能够与多色常规X光源有机结合实现相位衬度成像。但是，Talbot-Lau干涉仪装置存在原理和方法上的局限性，不能实现高能量、大视场成像，使其无法真正应用于临床医学诊断等领域。
一方面，Talbot-Lau干涉仪装置不能实现高能量(＞60keV)成像。如上所述，Talbot-Lau干涉仪是基于分束Talbot自成像原理的，要求空间部分相干照明，因而光栅(G1与G2)周期受限于照明X射线的空间相干长度，只有几个微米(实验上典型值是2-8微米)。而在临床医学诊断等应用中，需要对动物、人体等厚样品(几十厘米)进行成像，要求照明X射线具有足够高的能量以保证较高的透过率。例如，照明X射线的能量等于30keV时，在水中的穿透深度只有3厘米；当X射线能量提高到60keV时，在水中的穿透深度增加到34厘米。因而，临床医学诊断中要求照明X射线的能量不低于60keV，以保持足够高的X射线透过率。在这样高的能量范围，吸收光栅(G2)中强吸收材料(金、铅等)的高度要求达到几百个微米以实现高于90％的X射线吸收率。以金为例，照明X射线能量为80keV时，要求光栅刻线高度不小于545微米。这就意味着，光栅的高宽比(刻线高度与宽度的比值)超过几十甚至达到几百。现有的微加工技术是无法实现这样的设计要求。而这也正是Talbot-Lau干涉仪成像装置在临床医学诊断等应用中无法克服的瓶颈问题。
此外，Talbot-Lau干涉仪要求使用微米周期光栅，目前只能对几十毫米大小的物体进行成像，不能实现大视场(＞100×100mm2)成像。综上所述，Talbot-Lau干涉仪目前仍然局限于实验室研究，不能推广到临床医学成像等实际应用领域。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是现有的X射线光栅相位衬度成像装置和方法无法实现高能量(＞60keV)、大视场(＞100×100mm2)成像，以至不能应用于临床医学诊断等领域的瓶颈问题。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提出一种X射线光栅相位衬度成像装置，包括源发射器、源光栅、分束光栅、分析光栅和探测器，该源光栅、分束光栅、分析光栅和探测器依次设置在源发射器的传播路径上，分束光栅的周期为30～50μm、高宽比不大于20。
根据本发明的一个优选实施方式，所述源发射器(31)为硬X光源。
根据本发明的一个优选实施方式，所述硬X光源的能量大于60keV。
根据本发明的一个优选实施方式，所述源光栅(G0)、分束光栅(G1)和分析光栅(G2)均为吸收光栅。
根据本发明的一个优选实施方式，所述分束光栅(G1)的空占比小于0.5。
根据本发明的一个优选实施方式，所述分束光栅(G1)的尺寸大于100mm×100mm。
根据本发明的一个优选实施方式，所述分束光栅(G1)到所述分析光栅(G2)的距离为1～2米。
根据本发明的一个优选实施方式，所述光栅(G0、G1、G3)均为曲面光栅，在成像视场范围内始终满足正入射条件。
根据本发明的一个优选实施方式，所述分束光栅(G1)、分析光栅(G2)均是二维光栅。
根据本发明的一个优选实施方式，所述源发射器(31)是中子发射器。
此外，本发明还提出一种X射线光栅相位衬度成像方法，包括如下步骤：将源光栅、分束光栅、分析光栅和探测器依次设置在源发射器的传播路径上；将物体紧贴分束光栅并朝向分析光栅放置；源光栅将来自源发射器的束源分为多个独立束源，分束光栅在分析光栅平面产生光强阵列，物体对束源的折射导致强度阵列的横向移动，被分析光栅探测到，并转化为能被探测器记录的强度变化，其中分束光栅(G1)的周期为30～50μm、高宽比不大于20。
根据本发明的一个优选实施方式，所述源发射器(31)为硬X光源。
根据本发明的一个优选实施方式，所述硬X光源的能量大于60keV。
根据本发明的一个优选实施方式，所述源光栅(G0)、分束光栅(G1)和分析光栅(G2)均为吸收光栅。
根据本发明的一个优选实施方式，所述分束光栅(G1)的空占比小于0.5。
根据本发明的一个优选实施方式，所述分束光栅(G1)的空占比为0.2～0.4。
根据本发明的一个优选实施方式，所述分束光栅(G1)的尺寸大于100mm×100mm。
根据本发明的一个优选实施方式，所述分束光栅(G1)到所述分析光栅(G2)的距离为1～2米。
根据本发明的一个优选实施方式，所述光栅(G0、G1、G3)均为曲面光栅，在成像视场范围内始终满足正入射条件。
根据本发明的一个优选实施方式，所述分束光栅(G1)、分析光栅(G2)均是二维光栅。
根据本发明的一个优选实施方式，所述源发射器(31)是中子发射器。
(三)有益效果
本发明通过增大光栅周期，优化设计分束光栅的空占比、物体到分析光栅的距离，提供了一种高图像衬度、低辐射剂量、大视场相位衬度成像的装置与方法，并且本发明能够利用常规多色X光源和现有的光栅制作工艺，适于实际临床应用。具体来说，本发明能够取得的有益效果包括以下五个方面：
1.不要求空间相干和单色照明，能够利用常规多色X光源；
2.小的光栅高宽比(5～20)，是现有光栅制作工艺能够满足的；
3.高图像衬度：是目前吸收衬度的5～10倍；
4.低辐射剂量：是目前吸收衬度成像辐射剂量的10％～20％；
5.能实现高能量、大视场相位衬度成像。
附图说明
图1是现有技术的分数Talbot自成像效应的示意图；
图2是现有技术的X射线Talbot-Lau干涉仪的示意图；
图3是本发明的第一实施例和第二实施例的X射线光栅相位衬度成像装置的示意图；
图4是本发明的第三实施例的X射线光栅相位衬度成像装置的示意图；
图5是模型样品图像衬度随光栅空占比变化图；
图6A至图6D显示了根据本发明进行的一个实验的结果，其中图6A为空气环境中PMMA圆柱的传统吸收衬度图像，图6B为光栅空占比为0.2的相衬图像，图6C为光栅空占比为0.5的相衬图像，图6D为上述三种不同物体图像的横向剖面线比较；
图7A和图7B显示了根据本发明进行的另一个实验的结果，其中图7A为空气环境中PMMA和POM圆柱的折射图像；图7B为样品折射图像的横向剖面线。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
通过提高分束光栅的空占比，同时增加物体到分析光栅的距离，本发明提出了一种采用大周期吸收光栅的X射线光栅相位衬度成像装置和方法。
根据本发明的一个方面，通过提高分束光栅的空占比，同时增加物体到分析光栅的距离，能够得到高图像衬度。通过采用大周期吸收光栅，可以通过微加工技术制作大面积的吸收光栅，从而实现大视场、高能的X射线光栅相位衬度成像。
根据本发明的另一个方面，通过提高分束光栅的空占比，同时增加物体到分析光栅的距离，在不减小图像衬度的情况下，可以降低辐射剂量。
根据本发明的第三方面，X射线光栅相位衬度成像装置和方法可应用于二维成像。
根据本发明的第四方面，光栅相位衬度成像装置和方法可应用于中子光栅相位衬度成像。
以下描述本发明的具体实施方式。
<第一实施例>
图3为本发明的第一实施例和第二实施例的X射线光栅相位衬度成像装置的示意图。如图所示，本发明的X射线光栅相位衬度成像装置包括X光源31、源光栅G0、分束光栅G1、分析光栅G2和探测器32。其中，源光栅G0、分束光栅G1、分析光栅G2和探测器32依次设置在X光源31的X光传播路径上。
本发明的成像原理是基于X射线吸收光栅的几何投影条纹机制的，
在本质上是基于几何光学原理，而不是波动光学。如图3所示，入射X射线照明分束光栅G1，在其后几何投影区域内，光强分布沿横向出现周期性。由于照明X射线的空间相干长度只有几个微米，远小于光栅G1的周期(30-50微米)，因此衍射效应非常弱，可以忽略。在分束光栅G1后，相当长距离内，光强横向分布都呈周期性。计算表明，当G1周期取为50微米，照明X射线空间长度取为5微米，在G1后距离1米处，光强分布仍呈现很好的周期性，且周期等于G1周期。当物体33放置于G1后时，物体对照明X射线的折射引起G1几何投影像的局部扭曲，经分析光栅G2后，转换为可被探测器32记录的光强变化。通过分析加入物体前后的光强变化，就能够得到物体33的吸收、相位和散射信息。
根据几何光学原理，吸收光栅G1投影像的产生是不依赖于衍射等效应的。因此，本发明对入射X射线的空间相干性完全没有要求。与此同时，多色照明下，几何投影像仍然出现，且具有较高的可见度，即几何投影像对入射X射线的多色性也是不敏感的。因此本发明第一实施例的光栅相位衬度成像装置的X光源可以采用常规多色X光源。
根据本发明的第一实施例，光栅G0、G1、G2均是吸收光栅。所谓吸收光栅是指照明X射线被光栅刻线全部吸收，透过率为零。吸收光栅可利用光刻工艺制作硅基底，然后电镀金、铅等强吸收材料得到。在该实施例中，吸收光栅G2可采用结构闪烁体来替代。
如附图1所示，空间部分相干X射线照射下，相位光栅G1后某些特定距离处，其衍射强度分布在横向出现周期性变化，这一现象称之为分数Talbot自成像，相应的距离称之为分数Talbot距离。其中，空间部分相干照明要求相位光栅G1的周期不大于照明X射线的空间相干长度。
根据本发明的第一实施例，光栅G1、G2的周期为30-50微米，高宽比不大于20。本发明的X射线光栅相位衬度成像装置是基于吸收光栅的几何投影条纹机制的，即X射线照射下，分束光栅G1后的特定距离(依赖于光栅周期)，G1投影像的强度分布沿垂直光轴方向呈周期性变化，这一现象称之为几何投影条纹机制。在本发明中，分束光栅G1的周期不受到照明X射线空间相干长度的限制，可取30-50微米。物体33对照明X射线的折射将导致G1几何投影像的横向局部变形。这种变形经分析光栅G2后转换为光强局部变化，被紧贴G2后放置的探测器32所记录。如表1所示，在80keV下，90％的X射线吸收率要求545微米的吸收层厚度，相应的吸收光栅(G1、G2)高宽比不大于20，是现有微加工技术能够做到的。与之形成对比的是，在现有的Talbot-Lau干涉仪中，光栅周期不能大于照明X射线的空间相干长度，一般小于5微米。于是，导致相应的光栅高宽比超过100，是现有微加工技术无法满足的。
根据本发明的第一实施例，光栅周期为30～50微米，由此，现有的微加工技术能够制作出大面积(＞100×100mm2)的吸收光栅，例如达到200mm×400mm的吸收光栅作为本发明的分束光栅G1及分析光栅G2，因此，能够实现大视场成像。
综上所述，在现有的微加工技术水平下，本发明能够实现大视场(如200mm×400mm)、高能(＞60keV)X射线相位衬度成像，能够实现临床医学等实际应用。
表1 高能(80keV)成像时，不同方法对光栅高宽比的要求
根据本发明的第一实施例，分束光栅G1、分析光栅G2的空占比＜0.5，优选为0.2～0.4。经研究发现，当分束光栅G1的周期在30～50微米时，会导致物体图像衬度的降低。为了弥补物体图像衬度的下降(近似反比于光栅周期)，我们对光栅G1的空占比进行优化设计。图5显示了物体图像衬度随分束光栅G1空占比的变化，以空气环境中的PMMA圆柱为例，光栅G1空占比为0.2时，图像衬度达到12.86％。而在现有Talbot-Lau干涉仪方法中，光栅G1的空占比为0.5，此时图像衬度只有4.31％。也就是说，当G1的空占比取为0.2时，物体图像衬度提高了3倍多。因此，本发明通过优化分束光栅G1的空占比，提高物体图像衬度。
根据本发明的第一实施例，分束光栅G1到分析光栅G2的距离可根据具体的应用要求选取。根据具体应用要求，综合考虑图像衬度、曝光时间、辐射剂量等多方面的因素，对G1与G2的距离d进行优化，一般可取为1～2米。
在光栅相位衬度成像中，不考虑曝光时间等的影响，物体图像衬度正比于分束光栅G1到分析光栅G2的距离。在现有的Talbot-Lau干涉仪中，分束光栅G1与分析光栅G2的间距应等于分束光栅G1的某一阶次分数Talbot距离，以获得最高的图像衬度。分束光栅G1的分数Talbot距离只有几个到十几个厘米。而根据本发明，分束光栅G1到分析光栅G2的距离可根据应用要求选取，一般取为1～2米，由此带来的图像衬度提高为5～10倍。
根据本发明的第一实施例，光栅G0、G1、G3均为曲面光栅，在成像视场范围内始终满足正入射条件，有效解决了常规X光源柱面或球面波照明下，平面光栅边缘部分透光不均匀的问题，能够实现大视场成像(200mm×400mm)，满足临床医学成像的要求，如乳腺成像。
根据本发明的第一实施例，探测器32用于记录光强变化，可以采用间接探测型，如电荷耦合器件(CCD)，也可采用直接探测型，如半导体探测器。
当利用本发明的X射线光栅相位衬度成像装置进行成像时，如图3所示，将物体33紧贴分束光栅G1后放置。源光栅G0将常规X光源分为多个独立缝光源，分束光栅G1将在分析光栅G2平面产生光强阵列。物体33对X射线的折射导致光强阵列的横向移动，被分析光栅G2探测到，并转化为能被探测器记录的光强变化。
<第二实施例>
本发明的第二实施例采用与第一实施例相同的X射线光栅相位衬度成像装置和方法，所不同的是，根据本发明的第二实施例，为获得与传统吸收衬度成像相同信噪比的图像，本发明的相位衬度成像装置的X光源31的辐射剂量是传统吸收衬度成像的20％，即物体所受的辐射剂量是传统吸收衬度成像的10％～20％。
物体所受的辐射剂量与成像方法的信噪比直接相关。与传统的吸收衬度成像方法相比，硬X射线相位衬度成像方法的优势之一就是物体图像信噪比的提高。物体图像的信噪比满足
其中，SNR表示信噪比，N表示物体平面照明X射线的光子数，C表示样品图像衬度。在硬X射线波段，对于碳、氢、氧、氮等人体组织的主要组成元素，其折射率相位项要比吸收项大至少两个数量级。因此，硬X射线相位衬度要比吸收衬度大得多。根据已有的实验结果，保守估计，相位衬度是吸收衬度的5倍，即C相位＝5*C吸收。
当相位衬度成像方法的信噪比等于吸收衬度成像的信噪比时，SNR相位＝SNR吸收，得到
在高衬度、低剂量X射线相位衬度成像方法中，物体将放置在分束光栅G1后面，因此只需考虑分析光栅G2的吸收导致的光子数损失。取光栅G2的占空比为0.2，因此，等效的光子数满足
而物体所受的辐射剂量正比于等效光子数，因此，获得相同信噪比的图像，相位衬度成像的辐射剂量是传统吸收衬度成像的20％。
<第三实施例>
图4显示了本发明的第三实施例。本发明提出的X射线光栅相位衬度成像装置与方法不仅适用于一维情形，而且能够推广到二维情形。如图4所示，在第一实施例的基础上，分束光栅G1、分析光栅G2均是二维吸收光栅。分束光栅G1、分析光栅G2可通过直接制作得到，或通过一维吸收光栅的组合得到。
同一维情形类似，物体紧贴分束光栅G1后放置，以降低辐射剂量。物体对X射线的折射和散射，引起二维光强阵列在x和y方向的扰动，通过分析这些扰动，能够提取物体的吸收、x方向折射、y方向折射、x方向散射和y方向散射等多幅图像，更加完整、准确地表征物体。
下面描述本发明的实验过程与数据：
1)实验上，分束光栅G1与分析光栅G2的横向相对位移固定在四分之一分析光栅周期。此时，成像装置记录的物体图像衬度最高，所需要的辐射剂量最低。为证明提出的成像装置和方法的可行性，进行了一系列对比实验。选取空气环境中直径4毫米的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)圆柱作为样品，X射线等效能量为80keV，光栅周期30微米，光栅G1到G2轴向距离为2米。分别对样品进行传统吸收衬度成像、光栅空占比为0.2的相衬成像，和光栅空占比为0.5的相衬成像，结果分别如图6A、图6B和图6C所示。为定量比较不同成像方法的图像衬度，图6D给出图6A至图6C的横向剖面线比较。为消除图像中统计噪声的影响，对剖面线沿轴向作平均，并进行背景归一化处理。如图6D所示，当光栅空占比为0.2时，图像衬度达到20.06％；在现有Talbot-Lau干涉仪方法中，光栅空占比为0.5，此时图像衬度只有7.83％；在传统吸收衬度成像中，图像衬度只有4.30％。也就是说，当光栅空占比取为0.2时，相比传统吸收衬度成像，物体图像衬度提高了4.67倍；相比于现有的Talbot-Lau干涉仪方法，图像衬度提高了2.56倍。因此，本发明的重要特色之一就是通过优化光栅的空占比，提高物体图像衬度，降低辐射剂量。
2)实验上采集的原始图像不仅包含物体的相移信息，还包含物体的吸收信息和散射信息。而实际应用中的计算机断层重建(CT)及定量分析等均要求纯粹的物体相移信息作为输入。因此，有必要从原始图像中分离得到物体的相移信息。在本发明提出的实验装置中，通过横向扫描光栅，在不同的光栅相对位置处采集多张图像，能够实现物体吸收、相移和散射信息的分离。
以空气环境中的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)圆柱和聚甲醛(POM)圆柱作为样品，直径分别为5毫米和10毫米。光栅周期50微米，空占比0.33，光栅G1到G2距离为1米。横向扫描光栅G2，在每个扫描点记录一幅图像。对记录得到的多幅图像进行计算，得到PMMA和POM圆柱的折射图像，如图7的(a)图所示。为说明本发明的成像装置的定量性，图7的(b)图给出样品折射图像的横向剖面线。其中，对于直径10毫米的PMMA圆柱，理论最大折射角为1.52微弧度，实验测量值为1.49微弧度。两者吻合的很好，证明本发明的成像装置能够定量获取物体的折射信息。
在定量提取物体折射角的基础上，与计算机断层重建(CT)算法结合，能够获得物体折射率实部的三维空间分布，
其中，δ是物体折射率实部，θr(xr,Θ,z)表示投影角Θ下提取的折射角，ρ表示空间频率，F-1表示逆Fourier变换。以上描述的是平行束照明下的三维断层重建过程。对于更加普遍的扇束照明情形，我们将采用变量替换方法完成其三维断层重建。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (21)
1.一种X射线光栅相位衬度成像装置，包括源发射器(31)、源光栅(G0)、分束光栅(G1)、分析光栅(G2)和探测器(32)，该源光栅(G0)、分束光栅(G1)、分析光栅(G2)和探测器(32)依次设置在源发射器(31)的传播路径上，其特征在于：分束光栅(G1)的周期为30～50μm、高宽比不大于20。
2.如权利要求1所述的X射线光栅相位衬度成像装置，其特征在于：所述源发射器(31)为硬X光源。
3.如权利要求2所述的X射线光栅相位衬度成像装置，其特征在于：所述硬X光源的能量大于60keV。
4.如权利要求1所述的X射线光栅相位衬度成像装置，其特征在于：所述源光栅(G0)、分束光栅(G1)和分析光栅(G2)均为吸收光栅。
5.如权利要求1所述的X射线光栅相位衬度成像装置，其特征在于：所述分束光栅(G1)的空占比小于0.5。
6.如权利要求1所述的X射线光栅相位衬度成像装置，其特征在于：所述分束光栅(G1)的尺寸大于100mm×100mm。
7.如权利要求1所述的X射线光栅相位衬度成像装置，其特征在于：所述分束光栅(G1)到所述分析光栅(G2)的距离为1～2米。
8.如权利要求1所述的X射线光栅相位衬度成像装置，其特征在于：所述光栅(G0、G1、G3)均为曲面光栅，在成像视场范围内始终满足正入射条件。
9.如权利要求1所述的X射线光栅相位衬度成像装置，其特征在于：所述分束光栅(G1)、分析光栅(G2)均是二维光栅。
10.如权利要求1所述的硬X射线光栅相位衬度成像装置，其特征在于：所述源发射器(31)是中子发射器。
11.一种X射线光栅相位衬度成像方法，包括如下步骤：
将源光栅(G0)、分束光栅(G1)、分析光栅(G2)和探测器(32)依次设置在源发射器(31)的传播路径上；
将物体(33)紧贴分束光栅(G1)并朝向分析光栅(G2)放置；
源光栅(G0)将来自源发射器(31)的束源分为多个独立束源，分束光栅(G1)在分析光栅(G2)平面产生光强阵列，物体(33)对束源的折射导致强度阵列的横向移动，被分析光栅(G2)探测到，并转化为能被探测器(32)记录的强度变化；
其特征在于，其中分束光栅(G1)的周期为30～50μm、高宽比不大于20。
12.如权利要求11所述的X射线光栅相位衬度成像方法，其特征在于：所述源发射器(31)为硬X光源。
13.如权利要求12所述的X射线光栅相位衬度成像装置，其特征在于：所述硬X光源的能量大于60keV。
14.如权利要求11所述的X射线光栅相位衬度成像方法，其特征在于：所述源光栅(G0)、分束光栅(G1)和分析光栅(G2)均为吸收光栅。
15.如权利要求11所述的X射线光栅相位衬度成像装置，其特征在于：所述分束光栅(G1)的空占比小于0.5。
16.如权利要求11所述的X射线光栅相位衬度成像装置，其特征在于：所述分束光栅（G1）的空占比为0.2～0.4。
17.如权利要求11所述的X射线光栅相位衬度成像方法，其特征在于：所述分束光栅（G1）的尺寸大于100mm×100mm。
18.如权利要求11所述的X射线光栅相位衬度成像方法，其特征在于：所述分束光栅（G1）到所述分析光栅（G2）的距离为1～2米。
19.如权利要求11所述的X射线光栅相位衬度成像方法，其特征在于：所述光栅（G0、G1、G3）均为曲面光栅，在成像视场范围内始终满足正入射条件。
20.如权利要求11所述的X射线光栅相位衬度成像方法，其特征在于：所述分束光栅（G1）、分析光栅（G2）均是二维光栅。
21.如权利要求11所述的X射线光栅相位衬度成像方法，其特征在于：所述源发射器（31）是中子发射器。
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| WO (1) | WO2015066977A1 (zh) |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105486693A (zh) * | 2016-01-19 | 2016-04-13 | 中国科学技术大学 | 一种无损检测高精度元件缺陷的方法 |
| CN105675631A (zh) * | 2016-01-05 | 2016-06-15 | 合肥泰禾光电科技股份有限公司 | 一种快速扇束几何相位衬度ct成像装置和方法 |
| CN106290414A (zh) * | 2016-07-29 | 2017-01-04 | 中国科学技术大学 | 一种x射线光栅相衬成像装置和成像方法 |
| CN107144583A (zh) * | 2017-06-21 | 2017-09-08 | 兰州大学 | 一种用于x射线相衬成像平板探测器及其使用方法 |
| CN107238616A (zh) * | 2017-06-22 | 2017-10-10 | 合肥工业大学 | 基于中子光栅干涉仪的暗场成像方法 |
| CN107664648A (zh) * | 2016-07-29 | 2018-02-06 | 中国科学院高能物理研究所 | 一种x射线微分相位衬度显微镜系统及其二维成像方法 |
| CN107714067A (zh) * | 2017-10-23 | 2018-02-23 | 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 | 乳腺相衬ct成像设备 |
| CN107748341A (zh) * | 2017-10-23 | 2018-03-02 | 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 | 高衬度低剂量相位衬度ct成像装置 |
| CN107807139A (zh) * | 2016-09-05 | 2018-03-16 | 天津工业大学 | 一种无步进装置的双能x射线相衬成像系统及其实现方法 |
| CN109557116A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-04-02 | 深圳大学 | X射线双相位光栅相衬成像系统 |
| CN109580667A (zh) * | 2018-12-05 | 2019-04-05 | 中国科学技术大学 | 单光栅相衬成像方法及系统 |
| CN110833427A (zh) * | 2019-11-29 | 2020-02-25 | 清华大学 | 光栅成像系统及其扫描方法 |
| CN110916712A (zh) * | 2019-11-29 | 2020-03-27 | 清华大学 | 光栅成像系统及其扫描方法 |
| CN111051863A (zh) * | 2017-09-06 | 2020-04-21 | 皇家飞利浦有限公司 | 用于x射线相衬和/或暗场成像的衍射光栅 |
| CN113063809A (zh) * | 2021-03-24 | 2021-07-02 | 合肥工业大学 | 一种基于霍夫变换法的x射线光栅干涉仪成像方法 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3603515A1 (en) * | 2018-08-01 | 2020-02-05 | Koninklijke Philips N.V. | Apparatus for generating x-ray imaging data |
| CN111447373B (zh) * | 2020-04-16 | 2021-10-26 | 北京纳米维景科技有限公司 | 一种自动曝光控制系统及图像校正方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101257851A (zh) * | 2005-06-06 | 2008-09-03 | 保罗·谢勒学院 | 用于利用不相干的多色x射线源进行定量相衬成像和断层照相术的干涉仪 |
| EP2060909A1 (en) * | 2007-11-15 | 2009-05-20 | CSEM Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique SA - Recherche et Développement | Interferometer device and method |
| CN101532969A (zh) * | 2007-11-23 | 2009-09-16 | 同方威视技术股份有限公司 | X射线光栅相衬成像系统及方法 |
| CN102802529A (zh) * | 2009-06-16 | 2012-11-28 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 用于微分相衬成像的校正方法 |
Family Cites Families (32)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10245676B4 (de) * | 2002-09-30 | 2008-01-17 | Siemens Ag | Phasenkontrast-Röntgengerät mit Strichfokus zur Erstellung eines Phasenkontrast-Bildes eines Objekts und Verfahren zum Erstellen des Phasenkontrast-Bildes |
| EP1447046A1 (en) * | 2003-02-14 | 2004-08-18 | Paul Scherrer Institut | Apparatus and method to obtain phase contrast x-ray images |
| DE102006037256B4 (de) * | 2006-02-01 | 2017-03-30 | Paul Scherer Institut | Fokus-Detektor-Anordnung einer Röntgenapparatur zur Erzeugung projektiver oder tomographischer Phasenkontrastaufnahmen sowie Röntgensystem, Röntgen-C-Bogen-System und Röntgen-CT-System |
| DE102006037281A1 (de) * | 2006-02-01 | 2007-08-09 | Siemens Ag | Röntgenoptisches Durchstrahlungsgitter einer Fokus-Detektor-Anordnung einer Röntgenapparatur zur Erzeugung projektiver oder tomographischer Phasenkontrastaufnahmen von einem Untersuchungsobjekt |
| DE102006037254B4 (de) * | 2006-02-01 | 2017-08-03 | Paul Scherer Institut | Fokus-Detektor-Anordnung zur Erzeugung projektiver oder tomographischer Phasenkontrastaufnahmen mit röntgenoptischen Gittern, sowie Röntgen-System, Röntgen-C-Bogen-System und Röntgen-Computer-Tomographie-System |
| GB2441578A (en) * | 2006-09-08 | 2008-03-12 | Ucl Business Plc | Phase Contrast X-Ray Imaging |
| US20100327175A1 (en) * | 2007-12-14 | 2010-12-30 | Yakov Nesterets | Phase-contrast imaging method and apparatus |
| JP2010063646A (ja) * | 2008-09-11 | 2010-03-25 | Fujifilm Corp | 放射線位相画像撮影装置 |
| DE102008048683A1 (de) * | 2008-09-24 | 2010-04-08 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur Bestimmung von Phase und/oder Amplitude zwischen interferierenden benachbarten Röntgenstrahlen in einem Detektorpixel bei einem Talbot-Interferometer |
| EP2168488B1 (de) * | 2008-09-30 | 2013-02-13 | Siemens Aktiengesellschaft | Röntgen-CT-System zur Röntgen-Phasenkontrast-und/oder Röntgen-Dunkelfeld-Bildgebung |
| US7949095B2 (en) * | 2009-03-02 | 2011-05-24 | University Of Rochester | Methods and apparatus for differential phase-contrast fan beam CT, cone-beam CT and hybrid cone-beam CT |
| US8999435B2 (en) * | 2009-08-31 | 2015-04-07 | Canon Kabushiki Kaisha | Process of producing grating for X-ray image pickup apparatus |
| CN102651998B (zh) * | 2009-12-10 | 2015-08-05 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 用于微分相衬成像的扫描系统 |
| RU2562879C2 (ru) * | 2009-12-10 | 2015-09-10 | Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. | Устройство для фазоконтрастного формирования изображений, содержащее перемещаемый элемент детектора рентгеновского излучения, и соответствующий способ |
| WO2011070488A1 (en) * | 2009-12-10 | 2011-06-16 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Phase contrast imaging |
| JP2011224330A (ja) * | 2010-03-29 | 2011-11-10 | Fujifilm Corp | 放射線撮影システム及びそのオフセット補正方法 |
| JP5548085B2 (ja) * | 2010-03-30 | 2014-07-16 | 富士フイルム株式会社 | 回折格子の調整方法 |
| WO2012029005A1 (en) * | 2010-09-03 | 2012-03-08 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Differential phase-contrast imaging with improved sampling |
| JP5796908B2 (ja) * | 2010-10-29 | 2015-10-21 | 富士フイルム株式会社 | 放射線位相画像撮影装置 |
| JP5804726B2 (ja) * | 2011-02-24 | 2015-11-04 | キヤノン株式会社 | 微細構造体の製造方法 |
| KR101482699B1 (ko) * | 2011-07-29 | 2015-01-14 | 더 존스 홉킨스 유니버시티 | 미분 위상 대조 x선 이미징 시스템 및 컴포넌트 |
| JP6176898B2 (ja) * | 2011-09-05 | 2017-08-09 | キヤノン株式会社 | Ｘ線タルボ干渉法による撮像に用いられる遮蔽格子の製造方法 |
| JP2013070867A (ja) * | 2011-09-28 | 2013-04-22 | Canon Inc | 撮像装置及び撮像方法 |
| US20130108015A1 (en) * | 2011-10-28 | 2013-05-02 | Csem Centre Suisse D'electronique Et De Microtechnique S.A - Recherche Et Developpement | X-ray interferometer |
| EP2806798B1 (en) * | 2012-01-24 | 2016-11-23 | Koninklijke Philips N.V. | Multi-directional phase contrast x-ray imaging |
| EP2822468B1 (en) * | 2012-03-05 | 2017-11-01 | University Of Rochester | Methods and apparatus for differential phase-contrast cone-beam ct and hybrid cone-beam ct |
| US10068740B2 (en) * | 2012-05-14 | 2018-09-04 | The General Hospital Corporation | Distributed, field emission-based X-ray source for phase contrast imaging |
| US9014333B2 (en) * | 2012-12-31 | 2015-04-21 | General Electric Company | Image reconstruction methods for differential phase contrast X-ray imaging |
| KR20140109192A (ko) * | 2013-03-05 | 2014-09-15 | 삼성전자주식회사 | 엑스선 영상 장치 및 그 제어 방법 |
| US9970119B2 (en) * | 2013-10-25 | 2018-05-15 | Konica Minolta, Inc. | Curved grating structure manufacturing method, curved grating structure, grating unit, and x-ray imaging device |
| KR101668219B1 (ko) * | 2013-10-31 | 2016-10-20 | 도호쿠 다이가쿠 | 비파괴 검사 장치 |
| US9801600B2 (en) * | 2014-11-17 | 2017-10-31 | Rensselaer Polytechnic Institute | X-ray phase-contrast imaging |
-
2013
- 2013-11-11 CN CN201310557196.XA patent/CN104622492A/zh active Pending
-
2014
- 2014-01-22 US US15/035,420 patent/US20160290937A1/en not_active Abandoned
- 2014-01-22 JP JP2016528887A patent/JP6529968B2/ja active Active
- 2014-01-22 WO PCT/CN2014/071096 patent/WO2015066977A1/zh active Application Filing
- 2014-01-22 EP EP14859707.3A patent/EP3069659A4/en not_active Withdrawn
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101257851A (zh) * | 2005-06-06 | 2008-09-03 | 保罗·谢勒学院 | 用于利用不相干的多色x射线源进行定量相衬成像和断层照相术的干涉仪 |
| EP2060909A1 (en) * | 2007-11-15 | 2009-05-20 | CSEM Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique SA - Recherche et Développement | Interferometer device and method |
| CN101532969A (zh) * | 2007-11-23 | 2009-09-16 | 同方威视技术股份有限公司 | X射线光栅相衬成像系统及方法 |
| CN102802529A (zh) * | 2009-06-16 | 2012-11-28 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 用于微分相衬成像的校正方法 |
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105675631A (zh) * | 2016-01-05 | 2016-06-15 | 合肥泰禾光电科技股份有限公司 | 一种快速扇束几何相位衬度ct成像装置和方法 |
| CN105486693A (zh) * | 2016-01-19 | 2016-04-13 | 中国科学技术大学 | 一种无损检测高精度元件缺陷的方法 |
| CN106290414A (zh) * | 2016-07-29 | 2017-01-04 | 中国科学技术大学 | 一种x射线光栅相衬成像装置和成像方法 |
| CN107664648A (zh) * | 2016-07-29 | 2018-02-06 | 中国科学院高能物理研究所 | 一种x射线微分相位衬度显微镜系统及其二维成像方法 |
| CN107664648B (zh) * | 2016-07-29 | 2019-08-13 | 中国科学院高能物理研究所 | 一种x射线微分相位衬度显微镜系统及其二维成像方法 |
| CN107807139A (zh) * | 2016-09-05 | 2018-03-16 | 天津工业大学 | 一种无步进装置的双能x射线相衬成像系统及其实现方法 |
| CN107144583A (zh) * | 2017-06-21 | 2017-09-08 | 兰州大学 | 一种用于x射线相衬成像平板探测器及其使用方法 |
| CN107238616A (zh) * | 2017-06-22 | 2017-10-10 | 合肥工业大学 | 基于中子光栅干涉仪的暗场成像方法 |
| CN111051863A (zh) * | 2017-09-06 | 2020-04-21 | 皇家飞利浦有限公司 | 用于x射线相衬和/或暗场成像的衍射光栅 |
| CN107748341A (zh) * | 2017-10-23 | 2018-03-02 | 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 | 高衬度低剂量相位衬度ct成像装置 |
| CN107714067A (zh) * | 2017-10-23 | 2018-02-23 | 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 | 乳腺相衬ct成像设备 |
| CN109580667A (zh) * | 2018-12-05 | 2019-04-05 | 中国科学技术大学 | 单光栅相衬成像方法及系统 |
| CN109557116A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-04-02 | 深圳大学 | X射线双相位光栅相衬成像系统 |
| CN110833427A (zh) * | 2019-11-29 | 2020-02-25 | 清华大学 | 光栅成像系统及其扫描方法 |
| CN110916712A (zh) * | 2019-11-29 | 2020-03-27 | 清华大学 | 光栅成像系统及其扫描方法 |
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| CN113063809A (zh) * | 2021-03-24 | 2021-07-02 | 合肥工业大学 | 一种基于霍夫变换法的x射线光栅干涉仪成像方法 |
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