CN105103238B - 用于谱滤波的基于泰伯效应的近场衍射 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于对X射线射束(B)进行谱滤波的光栅布置和方法，所述光栅布置包括：色散元件(10)，其包括棱镜，所述棱镜被配置为使X射线射束(B)衍射成包括第一方向(D1)的第一射束分量(BC1)和包括第二方向(D2)的第二射束分量(BC2)，所述第二方向相对于所述第一方向倾斜；第一光栅(20)，其被配置为生成第一射束分量(BC1)的第一衍射图样(DP1)和第二射束分量(BC2)的第二衍射图样(DP2)，所述第二衍射图样(DP2)相对于所述第一衍射图样(DP1)移位；以及第二光栅(30)，其包括至少一个开口(31)，所述至少一个开口沿从第一衍射图样(DP1)或第二衍射图样(DP2)的强度的最大值(MA)到最小值(MI)的线(d)对准。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于对X射线射束进行谱滤波的光栅布置和方法。
背景技术
在差分相位对比成像中使用X射线中的泰伯(Talbot)效应，以便测量由X射线场的相移造成的干涉条纹的侧向移位，所述X射线场的相移是由X射线折射率的梯度诱发的。相移取决于能量，使得小的楔块与能量E相对应的在单色分量处的X射线波的相移被给定为：
其中，ΔΦ(E0)表示与E0相对应的在单色分量处的相移。这与公知的棱镜在光频带内造成的色散效应完全类似，其中，所述色散效应能够被用于分析光的谱内容。在5.0×1014Hz周围的可见域中，光的折射足够强(水：n＝1.33)，以使用单个狭缝直接利用角色散从多色谱中挑选出给定的单色分量。在X射线域中，折射率更加接近1(但实际上小于1)，例如对于具有30keV的能量的X射线(7.25×1018Hz)，折射率为0.9999997，导致分衍射角和相关的小的色散效应。
US 5812629描述了一种用于射线照相术实践的装置和方法。所描述的装置使用两个预先目标化(pre-objected)的微制造的光栅经由泰伯滤波器进行操作。
US 2013/0028378 A1描述了一种差分相位对比X射线成像系统，其包括X射线照射系统、被布置在系统中的分束器，所述系统被布置在光路中以检测经过分束器的X射线。
WO 2007/125833 A1描述了一种用于连续的X射线生成的X射线图像拾取设备及其方法，以在X射线相位信息的基础上以高灵敏度拾取图像。
WO 2009/104560 A1描述了一种X射线源和一种使用所述X射线源的X射线成像装置，所述X射线源使用X射线泰伯-劳(Talbot-Lau)干涉仪来实现在高灵敏度X射线成像方法中省略多狭缝的安装。
US 4578803描述了一种能量选择性X射线成像系统，其中，使用通过X射线硬化滤波器分开的两个闪烁屏来生成图像。在所描述的系统中，光敏表面独立地接收来自每个屏幕的光图像。对于所描述的能量选择性X射线成像系统的情况，使用透明体之间的部分反射镜并检测反射光和透射光，从而以光学方式读取合成的图像透明体。可以通过使用所描述的能量选择性X射线成像系统的X射线源滤波器来进一步提高两幅采集到的图像之间的X射线谱分隔，所述X射线谱分隔在两谱交叠区域的附近具有K吸收沿。
发明内容
可以存在对提高能量选择性X射线滤波器的准确度的需求。还可以存在对能量选择性X射线滤波器的经提高的性能的需求。
通过独立权利要求的主题来满足这些需求。根据从属权利要求和以下说明证实了另外的示范性实施例。
本发明的一个方面涉及一种用于对X射线射束进行谱滤波的光栅布置，包括：
色散元件，其包括棱镜，所述棱镜被配置为使所述X射线射束衍射成包括第一方向的第一射束分量和包括第二方向的第二射束分量，所述第二方向相对于所述第一方向倾斜；
第一光栅，其被配置为生成所述第一射束分量的第一衍射图样和所述第二射束分量的第二衍射图样，所述第二衍射图样相对于所述第一衍射图样移位；以及
第二光栅，其包括至少一个开口，所述至少一个开口沿从所述第一衍射图样或所述第二衍射图样的强度的最大值到最小值的线对准。
本发明的另一方面涉及一种X射线系统，所述X射线系统具有适于生成X射线的多色谱的X射线源、探测器以及至少一个光栅布置。
本发明的另一方面涉及一种用于对X射线射束进行谱滤波的方法，所述方法包括以下步骤：
–借助于包括棱镜的色散元件使所述X射线射束衍射成包括第一方向的第一射束分量和包括第二方向的第二射束分量，所述第二方向相对于所述第一方向倾斜；
–借助于第一光栅来生成所述第一射束分量的第一衍射图样和所述第二射束分量的第二衍射图样，所述第二衍射图样相对于所述第一衍射图样移位；并且
-以这样的方式来将具有至少一个开口的第二光栅对准，即将所述至少一个开口沿从所述第一衍射图样或所述第二衍射图样的强度的最大值到最小值的线对准。
本发明的另一方面涉及一种计算机程序，所述计算机程序在由根据倒数第三方面所述的X射线系统的处理器运行时令所述X射线系统执行根据前一方面所述的方法的步骤。
泰伯效应具有有用的属性，即干涉条纹的频率独立于辐射的波长而仅取决于相位光栅或吸收光栅以及对射束的发散。在相位光栅前面没有目标的情况下，将在相同的位置处生成与初级谱中的所有准单色分量相对应的所述干涉条纹，即将观察到白光射束干涉。在将如棱镜等的色散元件添加到所述X射线射束的情况下，与不同的准单色分量相对应的干涉将相对于彼此略微移位。因此，在所述分析器光栅的所述位置处，X射线波场将是与不同能量相对应但具有相同频率的条纹的复杂重叠。因此，使用掩膜选择单色分量中的某些来透射，并选择其他单色分量以简单地通过使所述光栅步进而由所述分析器/滤波器光栅衰减，例如，将至少一个开口沿从所述第一衍射图样或所述第二衍射图样的强度的最大值到最小值的线对准。
本发明有利地允许借助于色散元件对由X射线源以多色谱形式发射的所述辐射进行滤波，所述色散元件如X射线棱镜或者楔块和泰伯干涉仪，所述色散元件包括相位光栅和分析器光栅。横向相干性要求是由所述源对所述相位光栅的一个周期进行相干照射。在所述源的横向相干性不足的情况下，能够添加源光栅以增大所述源的横向相干性。一种备选方案是增大所述源到相位光栅的距离。
相对于没有色散元件的情况，在所述X射线撞击所述棱镜时，创建了小的色散，导致所述干涉图样的能量相关的侧向移位。棱镜角越大并且棱镜材料的折射率越大，即所述波中的相邻侧向位置之间的所述相移越大，则任何两个不同的准单色分量的所述干涉图样中对应的最大值之间的间隔就越宽。如果现在按照以下的方式来将所述分析器光栅定位，则所述系统将起到有效率的能量选择性滤波器的作用，所述方式为阻挡第一准单色分量同时通过所述光栅透射第二准单色分量。
根据本发明的示范性实施例，所述第一方向和所述第二方向是倾斜的，形成倾斜角。
根据本发明的示范性实施例，所述第一光栅被配置为使所述第二衍射图样沿与所述线的方向相对应的方向相对于所述第一衍射图样移位。
根据本发明的示范性实施例，所述第一光栅和所述第二光栅被放置为几乎彼此平行。几乎平行是指所述第一光栅和所述第二光栅以偏差小于10°、小于5°或者小于1°而平行对准。此外，几乎平行可以表达至少有所述第一光栅的某区域与所述第二光栅的某区域平行对准。
根据本发明的示范性实施例，所述第一射束分量和/或所述第二射束分量包括准单色X射线辐射。
根据本发明的示范性实施例，所述第一光栅被配置为生成所述第一射束分量的所述第一衍射图样和所述第二射束分量的所述第二衍射图样作为近场衍射效应。换言之，两个衍射图样都基于近场衍射效应。
根据本发明的示范性实施例，借助于能量相关侧向移位来使所述第二衍射图样相对于所述第一衍射图样移位。
根据本发明的示范性实施例，所述第一光栅和/或所述第二光栅包括周期性结构。
根据本发明的示范性实施例，所述第一光栅和/或所述第二光栅被配置为能以这样的方式移动，即所述至少一个开口能沿从所述第一衍射图样或所述第二衍射图样的强度的所述最大值到所述最小值的所述线移动。
根据本发明的示范性实施例，所述色散元件和所述第一光栅被集成，从而构成色散光栅。联合地并入前述色散元件和第一光栅的所述色散光栅被配置用于使所述X射线射束衍射成包括所述第一方向的所述第一射束分量和包括所述第二方向的所述第二射束分量，其中，所述第二方向相对于所述第一方向倾斜；并且用于接下来生成所述第一射束分量的所述第一衍射图样和所述第二射束分量的所述第二衍射图样，其中，所述第二衍射图样相对于所述第一衍射图样移位。将所述色散元件和所述第一光栅并入到所述色散光栅中具有降低所述光栅布置的部件数量的效果。因此，该实施例有利于使对准要求较不严格。
根据本发明的示范性实施例，所述色散元件包括棱镜的周期性结构，其中，所述棱镜中的每个被配置用于使所述X射线射束(B)衍射成包括第一方向(D1)的所述第一射束分量(BC1)和包括所述第二方向(D2)的所述第二射束分量(BC2)，并且其中，所述第二方向相对于所述第一方向倾斜。该实施例能够与棱镜的所述周期性结构的周期性成比例地减小所述色散元件的高度，而不影响其色散质量。例如而非限制性地，如果所述周期性结构包括2、3、4、10或25个棱镜，那么与不具有这样的周期性结构的色散元件相比，所述色散元件的高度将分别以2、3、4、10或25的因数减小。因此，该实施例有利地使所述光栅布置更紧凑。此外，该实施例具有减小所述色散元件对所述X射线射束的衰减的优势。
根据本发明的示范性实施例，所述色散元件的所述周期性结构具有周期Td，其中，所述第一光栅具有周期Tg，其中，如果所述第一光栅是微透镜光栅，则所述周期Td等于所述第一光栅的所述周期Tg，否则所述周期Td等于所述周期Tg的一半。
根据本发明的示范性实施例，所述第一光栅是微透镜光栅。在该上下文中，微透镜光栅意指其中光栅的周期性结构是非二元的光栅。这样的非二元周期性结构的范例是互相邻接的元件的序列，所述元件来自三角形、半圆形或抛物线形的棱镜的范围。微透镜光栅将生成非矩形幅度调制。因此，该实施例是有利的，其使得所述第二光栅能够更有效地对能量的范围而不是一个专用的能量进行滤波。
附图说明
通过参考以下示意性附图将得到对本发明的更全面的认识并且更清楚地理解本发明的附带优势，所述附图不是按比例绘制的，其中：
图1示出了根据本发明的示范性实施例的用于对X射线射束进行谱滤波的光栅布置的示意图；
图2示出了根据本发明的示范性实施例的用于对X射线射束进行谱滤波的光栅布置的示意图；
图3示出了根据本发明的示范性实施例的X射线系统的示意图；
图4示出了根据本发明的示范性实施例的用于对X射线射束进行谱滤波的光栅布置的示意图；
图5示出了用于解释本发明的经谱滤波的X射线射束的谱的集合；
图6A、图6B和图6C示出了根据本发明的示范性实施例的光栅布置的示意图，其中，色散元件和第一光栅被集成到色散光栅中；
图7A和图7B示出了根据本发明的示范性实施例的光栅布置的示意图，其中，第一光栅是微透镜光栅；
图8示出了根据本发明的示范性实施例的用于对X射线射束进行谱滤波的光栅布置的示意图；并且
图9示出了根据本发明的示范性实施例的用于对X射线束进行谱滤波的方法的流程图。
附图标记列表：
10 色散元件
20 第一光栅
30 第二光栅
40 色散光栅
50 棱镜
31 开口
32 条杆
100 光栅布置
200 X射线系统
210 X射线源
220 X射线探测器
B X射线射束
B1 经滤波的X射线射束
BC1 第一射束分量
BC2 第二射束分量
α+ 倾斜角
d 线
D1 第一方向
D2 第二方向
DP1 第一衍射图样
DP1-1 更高阶的衍射图样
DP2 第二衍射图样
MA 最大值
MI 最小值
Td 色散元件的周期
Tg 第一光栅的周期
具体实施方式
附图中的图示只是示意性的，而且并未按比例绘制。在不同的附图中，相似或相同的元件被提供有相同的附图标记。总体上，在图中相同的部分、单元、实体或步骤被提供有相同的参考符号。
显然，所描述的实施例只是本发明的一些实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在不付出创造性努力而获得的所有其他实施例都应当落在本发明的保护范围内。
用于对X射线射束进行谱滤波的光栅布置可以被布置在断层摄影系统或者任何其他医学X射线成像系统的X射线管的射束路径中。
图1示出了根据本发明的示范性实施例的用于对X射线射束进行谱滤波的光栅布置的示意图。
泰伯效应是近场衍射效应。在平面波入射到周期性衍射光栅上时，将以距光栅平面的规则距离来重复光栅的图像。
第一光栅20表示周期性衍射光栅，在图1中，第一射束分量BC1和第二射束分量BC2的两个平面波被可视化。第一射束分量BC1和第二射束分量BC2是倾斜的，形成倾斜角α+。
在光栅后面的某距离之后重新产生对平面波(例如撞击光栅的平面波)的周期Λ的空间调制。所述距离被称为泰伯长度L泰伯，并且所重复的图像被称为自身图像或泰伯图像。在光栅之后的任何点处的强度分布被称为衍射图样。在图1中示出了两个一阶衍射图样DP1和DP2。此外，在泰伯长度的一半处，也出现自身图像，但是其以周期的一半来相移(其物理含义是其以光栅周期的宽度的一半侧向移位)。在泰伯长度的较小规则分数处，也能够观察到子图像。
如果光栅是π相位光栅，则在L泰伯/16的奇数倍之后，将出现干涉图样，即，利用光栅的空间频率的两倍的强度调制。也可以考虑所谓的π/2相位光栅，但是接着在不同的距离处并以不同的空间频率出现感兴趣的干涉图样。
在泰伯距离处呈现了只有相位调制的波前。在分数距离中，相位调制被转换成所采用的强度调制。第一衍射图样DP1和第二衍射图样DP2每个都包括强度的最大值MA和最小值MI。第二光栅能沿从第一衍射图样DP1或者第二衍射图样DP2的强度的一个最大值MA到一个最小值MI的线d移动。
图2示出了根据本发明的示范性实施例的用于对X射线射束进行谱滤波的光栅布置的示意图。
图2示出了用于对X射线射束B进行谱滤波的泰伯过滤效应的图示。出于图示目的，挑选出X射线射束B的两个准单色分量BC1和BC2。这两个准单色分量BC1和BC2在其撞击色散元件10之前基本上彼此平行。能量较高的分量BC1受色散元件10的衍射比能量低的分量BC2更少，并且在第二光栅30的位置处借助于第一光栅10而形成的干涉条纹相对于彼此移位。
在X射线方案中，第一衍射图样DP1和第二衍射图样DP2的条纹从其参考位置(不存在棱镜)移位与X射线能量的平方成反比。相位本身与能量相反变化，干涉图样的相位随着1/E2变化。能够结合某分析器光栅来使用该效应，以挑选出一个分量并阻塞其他分量。
根据一个实施例，用于对X射线射束B进行谱滤波的光栅布置100包括色散元件10、第一光栅20和第二光栅30。
色散元件10被配置为使X射线射束B衍射成包括第一方向D1的第一射束分量BC1和包括第二方向D2的第二射束分量BC2，所述第二方向D2相对于所述第一方向倾斜。
第一光栅20被配置为生成第一射束分量BC1的第一衍射图样DP1和第二射束分量BC2的第二衍射图样DP2，第二衍射图样DP2相对于第一衍射图样DP1移位；并且
第二光栅30包括至少一个开口31，所述至少一个开口31沿从第一衍射图样DP1或第二衍射图样DP2的强度的最大值MA到最小值MI的线d对准。
任选地，根据实施例，第一光栅20和/或第二光栅30被配置为以这样的方式移动，使得至少一个开口31能沿从第一衍射图样DP1或第二衍射图样DP2的强度的最大值MA到最小值MI的线d移动。
图3示出了根据本发明的示范性实施例的X射线系统的示意图。
所述X射线系统可以包括X射线源210、探测器220以及至少一个光栅布置100，所述X射线源210适于生成X射线的多色谱，即X射线射束B。
能够在众多领域中应用光栅布置100，在这些领域中，对X射线谱的过滤要求超过了传统上使用对某材料的插入并根据该材料的线性衰减系数来使用衰减所能达到的程度。典型的应用可以是医学成像，例如乳房造影术、介入式成像、X射线计算机断层摄影(X射线CT)，也可以是产生地形图像、非破坏性测试、X射线显微镜检查、生物医学成像以及很多其他应用。
光栅布置100可以将X射线射束B滤波成包括经修改的谱的经滤波的X射线射束B1。
图4示出了根据本发明的示范性实施例的用于对X射线射束进行谱滤波的光栅布置的示意图。
图4示出了两个准单色分量的干涉图样的与X射线波场中的不同能量相对应的相对移位。
在图4的下部分中示出了第二光栅30。第二光栅30可以包括多个开口31和条杆32。第二光栅30的条杆32和开口31可以形成并且被布置为周期性结构。
在第二光栅30的开口31与针对高能量分量的强度的最大值MA对准时，使与第二衍射图样DP2相对应的高能量分量透射。
反之，在第二光栅30的开口31与针对低能量分量的强度的最大值对准时，使与第一衍射图样DP1相对应的低能量分量透射。
在图4的上部示出了侧向强度分布。Y轴示出了高能量分量和低能量分量的强度，X轴指代位置x。通过包括正弦形式的两个函数来讲两个衍射图样DP1和DP2可视化。
图5示出了经谱滤波的X射线射束的谱的集合以解释本发明。在图5中呈现了谱泰伯过滤效应的实验实现。对于该实验，使用了管电压被设定为38kV的常规X射线管谱。
图5示出了作为谱的集合的一族曲线，所述谱的集合中的每个谱是通过在第二光栅30的不同位置处记录的谱给出的。所示的谱是利用高纯度锗探测器(HPGe)和好于1keV的特征能量分辨率测得的。谱中的调制源于与图4相对应的附图说明中所描述的效应，即谱中的各单色分量取决于条纹与吸收光栅结构的相对位置而或多或少地受第二光栅30挡。黑色箭头指示了将第二光栅30沿从第一衍射图样或第二衍射图样的强度的最大值MA到最小值MI线d移动的影响。
对给定能量的辐射的过滤的效率强烈地取决于在该能量处的条纹的可见度。因此，期望在光栅干涉仪中实现尽可能高的可见度。
图6A、图6B和图6C示出了根据本发明的示范性实施例的光栅布置的示意图，其中，色散元件被安装到第一光栅20的顶上。
图6A示出了光栅布置100的示意图，其中，色散元件10沿X射线射束B的方向被安装到第一光栅20的顶上，从而构成色散光栅40。联合地并入了色散元件10和第一光栅20的色散光栅40被配置用于使X射线射束B衍射成包括第一方向D1的第一射束分量BC1和包括第二方向D2的第二射束分量BC2，其中，第二方向相对于第一方向倾斜。此外，色散光栅40被布置用于生成第一射束分量的第一衍射图样(未示出)和第二射束分量的第二衍射图样(未示出)，其中，第二衍射图样相对于第一衍射图样移位。在该具体范例中，色散元件10是三棱镜。任选地，根据具体实施例，光栅布置100还包括第二光栅30。
与图6A类似，图6B示出了光栅布置100的示意图，其中，色散元件10沿X射线射束B的方向被安装到第一光栅20的顶上，从而构成色散光栅40。然而，在该具体范例中，色散元件10包括棱镜50的周期性结构，其中，这样的棱镜中的每个被配置用于使X射线射束B衍射成包括第一方向D1的第一射束分量BC1和包括第二方向D2的第二射束分量BC2，并且其中，所述第二方向相对于第一方向倾斜。在该具体范例中，色散元件10的周期性结构和第一光栅20的周期性结构分别具有周期Td和Tg，其中，周期Td等于周期Tg的一半。请注意，棱镜50的斜率未必等于图6A中描绘的本发明的示范性实施例中所包括的色散元件10的斜率。备选地，根据本发明的另一示范性实施例，棱镜50的周期性结构沿X射线射束B的方向被安装在第一光栅20的底部处，从而构成色散光栅40。任选地，根据本发明的另一示范性实施例，光栅布置100还包括第二光栅30。
与图6B类似，图6C示出了光栅布置100的示意图，其中，色散元件10沿X射线射束B的方向被安装到第一光栅20的顶上，从而构成色散光栅40，并且其中，色散元件10包括棱镜50的周期性结构。然而，在该具体范例中，色散元件10和第一光栅20被集成到色散光栅40中，其中，棱镜50(出于解释的目的，其与图6B中显示的具体范例的棱镜相同)被重叠在第一光栅20的周期性结构上。因此，与图6B中描绘的具体范例相反，在本发明的该示范性实施例中，在棱镜50与周期性结构的最小值之间不存在间隙。与图6B中显示的本发明的示范性实施例类似，周期Td等于周期Tg的一半。任选地，根据具体实施例，光栅布置100还包括第二光栅30。
图7A和图7B示出了根据本发明的示范性实施例的光栅布置的示意图，其中，第一光栅是微透镜光栅。
图7A示出了光栅布置100的示意图，所述光栅布置100包括色散元件10和为微透镜光栅的第一光栅20。在该具体范例中，微透镜光栅由三棱镜的周期性结构构成。备选地，根据本发明的另一示范性实施例，微透镜光栅可以由半圆形或抛物线形棱镜构成。在该具体范例中，微透镜光栅具有等于(2n+1)*π/2的高度，其中，n指代微透镜光栅中所包括的条纹的量。在该具体实施例中，色散元件10包括棱镜50的周期性结构。在该具体范例中，色散元件10包括棱镜50的周期性结构。在该具体范例中，色散元件10的周期性结构和第一光栅20的周期性结构分别具有周期Td和Tg，其中，周期Td等于周期Tg。任选地，根据本发明的具体实施例，色散元件10可以沿X射线射束B的方向而被安装到第一光栅20的顶上，从而构成色散光栅。备选地，根据本发明的另一示范性实施例，色散元件10可以沿X射线射束B的方向而被安装在第一光栅20的底部处，从而构成色散光栅。任选地，根据本发明的另一具体实施例，光栅布置100还包括第二光栅30。由于第一光栅20是微透镜光栅，因此与图6A、图6B和图6C中显示的本发明的示范性实施例相比，可以降低第二光栅30的占空比。
与图7A类似，图7B示出了光栅布置100的示意图，所述光栅布置100包括色散元件10和为微透镜光栅的第一光栅20。然而，在该具体范例中，棱镜50(出于解释的目的，其与图6B中显示的具体范例的棱镜相同)被重叠在微透镜光栅的周期性结构上。因此，与图7A中描绘的具体范例相反，在本发明的该示范性实施例中，在棱镜50与微透镜光栅之间不存在间隙。因此，在本发明的该示范性实施例中，色散元件10和为微透镜光栅的第一光栅20被集成到色散光栅40中。微透镜光栅具有等于(2n+1)*π/2的高度，其中，n指代微透镜光栅中所包括的条纹的量。与图7A中显示的本发明的示范性实施例类似，周期Td等于周期Tg。
图8示出了根据本发明的示范性实施例的用于对X射线射束进行谱滤波的光栅布置的示意图。
与原始波场中的不同单色分量相对应，各条纹之间的空间间隔随着棱镜的折射率并随着棱镜角而增大。这是由棱镜施加到波场上的总相位梯度确定的。
能够以这种方式来调谐第一光栅20和第二光栅30两者的占空比，以获得具有较高可见度的干涉条纹。以这种方式，在与适当的第二光栅30一起使用时，通过空间域中的拆分的谱分离或谱选择甚至会更加有效，其中，所述第二光栅30具有适于应用的具体需要的间距。能够设计复杂得多的掩膜，使得能够任意地挑选预先选择的单色分量。也能够容易地使用第二光栅30的移位来以仅微小的侧向位移对谱进行快速修改，所述微小的侧向位移是利用例如压电致动器来容易地实现的。
对于例如通过非常陡峭的光栅(接近180度)或者具有非常高的电子密度的材料实现的非常高的梯度，能量分散可能大到使得能量“卷曲”，意味着与不同的能量相对应的条纹再次对准。这能够导致根据能量的滤波器的透射率的准周期性振荡(导致“梳状”谱)，这是通过X射线的其他手段很难获得的特征。能够经由对第二光栅30的平移来使这些梳齿在能量上移位。
当然，可以通过使两个或更多个具有不同棱镜的所提出的滤波器级联来容易地去除所述梳状构造。级联还可以通过将两个相同的系统前后放置来帮助避免衰减梯度，所述两个相同的系统的唯一差异是对一个系统中的棱镜进行翻转。
在与图4相对应的说明当中已经解释并描述了图8的另外的元件和附图标记。因此，将省略对这些元件和附图标记的重复描述。
图9示出了根据本发明的示范性实施例的用于对X射线射束进行谱滤波的方法的流程图。
用于对X射线射束B进行谱滤波的方法可以包括下述步骤：
作为所述方法的第一步骤，借助于色散元件10将X射线射束B衍射S1成包括第一方向D1的第一射束分量BC1和包括第二方向D2的第二射束分量BC2，第二方向D2相对于第一方向D1倾斜。
作为所述方法的第二步骤，借助于第一光栅20来生成S2第一射束分量BC1的第一衍射图样DP1和第二射束分量BC2的第二衍射图样DP2，第二衍射图样DP2相对于第一衍射图样DP1移位。
作为所述方法的第三步骤，以使至少一个开口31沿从第一衍射图样DP1或第二衍射图样DP2的强度的最大值MA到最小值MI的线d对准的方式来使具有至少一个开口31的第二光栅对准S3。
任选地，根据本发明的实施例，在所述方法的另一步骤中，通过使至少一个开口31能沿从第一衍射图样DP1或第二衍射图样DP2的强度的最大值MA到最小值MI的线d移动的方式来移动S3第一光栅20和/或具有至少一个开口31的第二光栅30。
尽管已经在附图和前文的描述中详细说明并描述了本发明，但这种说明和描述被视为说明性或示范性的，而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。本领域技术人员通过研究附图、公开内容以及权利要求书，在实践要求保护的本发明时，能够理解并实现对所公开的实施例的其他变型。
在权利要求书中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或控制器或其他单元可以满足权利要求中记载的若干项目的功能。尽管在互不相同的从属权利要求中记载了特定措施，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。权利要求中的任何附图标记都不应被解释为对范围的限制。
Claims (14)
1.一种用于对X射线射束(B)进行谱滤波的光栅布置(100)，包括：
色散元件(10)，其包括棱镜，所述棱镜被配置为使所述X射线射束(B)衍射成包括第一方向(D1)的第一射束分量(BC1)和包括第二方向(D2)的第二射束分量(BC2)，所述第二方向相对于所述第一方向倾斜；
第一光栅(20)，其被配置为生成所述第一射束分量(BC1)的第一衍射图样(DP1)和所述第二射束分量(BC2)的第二衍射图样(DP2)，所述第二衍射图样(DP2)相对于所述第一衍射图样(DP1)移位；以及
第二光栅(30)，其包括至少一个开口(31)，所述至少一个开口沿从所述第一衍射图样(DP1)或所述第二衍射图样(DP2)的强度的最大值(MA)到最小值(MI)的线(d)对准。
2.根据权利要求1所述的光栅布置(100)，其中，所述第一方向(D1)和所述第二方向(D2)是倾斜的，形成倾斜角(α+)。
3.根据权利要求1或2所述的光栅布置(100)，其中，所述第一光栅(20)被配置为使所述第二衍射图样(DP2)沿与所述线(d)的方向相对应的方向相对于所述第一衍射图样(DP1)移位。
4.根据权利要求1或2所述的光栅布置(100)，其中，所述第一射束分量(BC1)和/或所述第二射束分量(BC2)包括准单色X射线辐射。
5.根据权利要求1或2所述的光栅布置(100)，其中，所述第一光栅(20)被配置为生成所述第一射束分量(BC1)的所述第一衍射图样(DP1)和所述第二射束分量(BC2)的所述第二衍射图样(DP2)作为近场衍射效应。
6.根据权利要求1或2所述的光栅布置(100)，其中，借助于能量相关侧向移位使所述第二衍射图样(DP2)相对于所述第一衍射图样(DP1)移位。
7.根据权利要求1或2所述的光栅布置(100)，其中，所述第一光栅(20)和/或所述第二光栅(30)包括周期性结构。
8.根据权利要求1或2所述的光栅布置(100)，其中，所述第一光栅(20)和/或所述第二光栅(30)被配置为能以这样的方式移动，即所述至少一个开口(31)能沿从所述第一衍射图样(DP1)或所述第二衍射图样(DP2)的强度的所述最大值(MA)到所述最小值(MI)的所述线(d)移动。
9.根据权利要求1或2所述的光栅布置(100)，其中，所述色散元件(10)和所述第一光栅(20)被集成，从而构成色散光栅(40)。
10.根据权利要求1或2所述的光栅布置(100)，其中，所述色散元件(10)包括棱镜(50)的周期性结构，其中，所述棱镜(50)中的每个被配置用于使X射线射束(B)衍射成包括第一方向(D1)的所述第一射束分量(BC1)和包括所述第二方向(D2)的所述第二射束分量(BC2)，并且其中，所述第二方向相对于所述第一方向倾斜。
11.根据权利要求1或2所述的光栅布置(100)，其中，所述第一光栅(20)是微透镜光栅。
12.一种X射线系统(200)，具有探测器(220)、适于生成X射线的多色谱的X射线源(210)、以及至少一个根据前述权利要求中的任一项所述的光栅布置(100)。
13.一种用于对X射线射束(B)进行谱滤波的方法，包括以下步骤：
-借助于包括棱镜的色散元件(10)使所述X射线射束(B)衍射(S1)成包括第一方向(D1)的第一射束分量(BC1)和包括第二方向(D2)的第二射束分量(BC2)，所述第二方向相对于所述第一方向(D1)倾斜；
-借助于第一光栅(20)来生成(S2)所述第一射束分量(BC1)的第一衍射图样(DP1)和所述第二射束分量(BC2)的第二衍射图样(DP2)，所述第二衍射图样(DP2)相对于所述第一衍射图样(DP1)移位；并且
-以这样的方式来将具有至少一个开口(31)的第二光栅(30)对准(S3)，即所述至少一个开口(31)沿从所述第一衍射图样(DP1)或所述第二衍射图样(DP2)的强度的最大值(MA)到最小值(MI)的线(d)对准。
14.一种用于对X射线射束(B)进行谱滤波的装置，包括：
-用于借助于包括棱镜的色散元件(10)使所述X射线射束(B)衍射(S1)成包括第一方向(D1)的第一射束分量(BC1)和包括第二方向(D2)的第二射束分量(BC2)的单元，所述第二方向相对于所述第一方向(D1)倾斜；
-用于借助于第一光栅(20)来生成(S2)所述第一射束分量(BC1)的第一衍射图样(DP1)和所述第二射束分量(BC2)的第二衍射图样(DP2)的单元，所述第二衍射图样(DP2)相对于所述第一衍射图样(DP1)移位；以及
-用于以这样的方式来将具有至少一个开口(31)的第二光栅(30)对准(S3)的单元，即所述至少一个开口(31)沿从所述第一衍射图样(DP1)或所述第二衍射图样(DP2)的强度的最大值(MA)到最小值(MI)的线(d)对准。
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