CN105393331A

CN105393331A - 用于差分相衬成像装置的x射线管的阳极

Info

Publication number: CN105393331A
Application number: CN201480041331.8A
Authority: CN
Inventors: R·K·O·贝林
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2013-07-23
Filing date: 2014-07-22
Publication date: 2016-03-09
Anticipated expiration: 2034-07-22
Also published as: EP3025365A1; US9412554B2; US20160172148A1; JP6054578B2; CN105393331B; WO2015011111A1; JP2016529648A; EP3025365B1

Abstract

提出了一种差分相衬成像(DPCI)装置以及用于这样的DPCI装置的X射线管的阳极。阳极(39)包括可旋转的阳极盘(41)，所述阳极盘具有接近其圆周(59)的焦点轨迹区域(51)。在加速电子撞击时，从焦斑(53)发射X射线(5)。阳极(39)还包括被固定地连接到阳极盘(41)的环状调制吸收栅格(55)。该调制吸收栅格(55)包括X射线吸收材料的壁部分(57)和在相邻壁部分(57)之间的狭缝(67)。相邻狭缝(67)之间的间隔小于焦斑(53)的宽度w_f，例如小于100μm、优选地小于20μm，并且狭缝(67)具有小于50μm、优选地小于10μm的宽度。在阳极(39)旋转时，调制吸收栅格(55)可以用作DPCI装置中的源栅格，使得所生成的电子束(5)被周期性地调制。因此，在这样的DPCI装置中，相移栅格和相位分析器栅格可以是静止的，由此避免例如在X射线成像期间DPCI装置的部件移动时的定位不准确的风险。

Description

用于差分相衬成像装置的X射线管的阳极

技术领域

本发明涉及用于X射线管的阳极、X射线管以及包括这样的X射线管的差分相衬成像(DPCI)装置。

背景技术

X射线管被提供用于生成X射线的射束的。这种X射线束可以被传输通过感兴趣对象，并且可以使用X射线探测器来探测所传输的X射线，由此提供关于感兴趣对象的X射线吸收特性的信息。例如，可以在医学成像中应用X射线管，以使患者中感兴趣区域的内部结构可视化。

最近，已经开发出了X射线差分相衬成像(DPCI)，以使经过被扫描的感兴趣对象的相干X射线的相位信息可视化。除了常规X射线传输成像，DPCI不仅可以确定被扫描对象沿投影线的吸收属性，还可以提供关于所传输的X射线的相移的信息。由此，可以提供例如能用于对比增强、材料成分信息或剂量减小的有价值的额外信息。

例如，在WO2011/070521、US2012/0099702A1和EP1731099A1中讨论了DCPI的原理。一般地，提供标准X射线源以生成X射线束。具有小开口的光栅或栅格被定位在X射线源与感兴趣对象之间。这种光栅典型地被称为源光栅G₀。X射线束的被传输通过源光栅的开口的部分呈现一定程度的空间光学相干性。典型地被称为相移光栅G₁的第二光栅被放置在感兴趣对象的后方，并可以用作分束器(beamsplitter)。得到的干涉图样典型地含有所要求的关于在射束相移的最小值和最大值的相对位置中的射束相移的信息，所述最小值和最大值典型地是几微米的量级。由于典型地具有150μm量级的分辨率的常见X射线探测器不能解析最小值和最大值的这样的精细结构，所以一般利用典型地被称为相位分析器光栅或吸收光栅G₂的第三光栅来对干涉图样进行采样。相位分析器光栅以传输带和吸收带的周期性图样为特征，所述图样具有与干涉图样的周期性相类似的周期性。类似的周期性一般在光栅的后方产生莫尔(Moire)图样。该莫尔图样具有大得多的周期性，并且因此，能由常见X射线探测器探测。为了获得相移信息，一般提供将光栅之一(典型地为相位分析器光栅G₂)以光栅间距的分数倍侧向移位。这样的侧向移位也被称为相位步进(phase-stepping)。可以从针对分析器光栅的每个位置测得的具体莫尔图样提取相移信息。

然而，已经观察到，例如由于在对各个光栅相对于彼此定位中的过渡的不准确度，可能出现非最优的DPCI结果。光栅，尤其是常规DPCI系统中的相移光栅和相位分析器光栅，可能必须以非常高的位置准确度相对于彼此平移。这样的高位置准确度可能难以获得，尤其是例如在DPCI系统中，在DPCI系统中，在X射线检查期间X射线管和X射线探测器将与光栅一起在例如医学C型臂或CTX射线成像系统中移动。

发明内容

因此，可能存在对于一种可以提供经改进的成像结果的经改进的DPCI装置的需要，以及对于要被用在这样的DPCI装置中的X射线管和用于这样的X射线管的阳极的需要。具体而言，可能存在对于一种DPCI装置的需要，在所述DPCI装置中，X射线管、X射线探测器和各栅格在X射线成像期间可以相对于感兴趣对象移动，其中，由于这样的部件运动的恶化成像结果的风险被减小。

可以由独立权利要求中定义的阳极、X射线管和差分相衬成像装置来满足这样的需求。从属权利要求和后续的说明书中限定了本发明的实施例。

根据本发明的一方面，提出了一种用于X射线管的阳极。所述阳极包括阳极盘和环状调制吸收栅格。所述阳极盘包括圆形焦点轨迹区域，所述圆形焦点轨迹区域适于在加速电子撞击时在横向于所述电子的撞击方向的发射方向上发射X射线。所述环状调制吸收栅格包围所述焦点轨迹区域。另外，所述调制吸收栅格包括X射线吸收材料的壁部分。这些壁部分例如被布置为吸收从所述焦点轨迹区域在所述发射方向上发射的X射线。此外，所述调制吸收栅格包括在相邻壁部分之间的狭缝，这些狭缝沿所述调制吸收栅格的圆周方向以小于100μm、优选地小于20μm的间隔被布置，并且所述狭缝在所述圆周方向上具有小于50μm、优选地小于5μm的宽度。

简要地总结本发明的要点，所提出的阳极可以包括特定的环状栅格，所述环状栅格由于其调制吸收特性而适于在时间和空间方面对来自所述阳极盘的所述焦点轨迹区域上的焦斑的X射线强度进行调制。这些调制吸收特性可以源自具有X射线吸收材料的壁部分和中间狭缝的环状栅格。尽管所述壁部分可以显著地吸收来自所述焦斑的X射线束的部分，但所述X射线束的其他部分被传输通过所述中间狭缝而不被显著吸收。由于在所述X射线管的操作期间所述阳极盘可以与所述调制吸收栅格一起旋转，因此可以在时间和空间上对来自所述焦斑并被传输通过所述调制吸收栅格的所述X射线束进行周期性调制。换言之，所述调制吸收栅格可以用作DPCI装置中的源光栅，并且由于该调制吸收栅格在所述X射线管的操作期间与旋转的阳极一起移动，所以在时间和空间上对由所述X射线管发射的X射线束进行了周期性调制。接着这样的经调制的X射线束可以被使用在所述DPCI装置中，以在被X射线探测器探测到之前被传输通过感兴趣对象、相移光栅以及后续的相位分析器光栅。然而，尽管在常规DPCI系统中，源光栅典型地是静止的，并且另外两个光栅之一相对于所述静止光栅移动，但在使用所提出的阳极的DPCI装置中，所述调制吸收栅格可以用作源光栅，所述源光栅在操作期间与旋转的阳极盘一起移动，使得经调制的X射线束被从所述X射线管发射。使用这样的经调制的X射线束，可以将其他光栅，即所述相移光栅和所述相位分析器光栅提供在例如相对于所述X射线探测器的固定静止位置中。由于这些光栅不必在DPCI系统操作期间相对于所述X射线探测器平移，所以由于机械不准确性的恶化成像结果的风险被减小。

优选地，所述阳极盘和所述调制吸收栅格被固定地结合。根据实施例，所述阳极盘和所述调制吸收栅格被集成在一个单件中。用作X射线阳极以在加速电子撞击时生成X射线束，并且用于使用与所述阳极盘集成形成的栅格来对该X射线束进行调制的这样的单件组合部件可以呈现出例如特定的机械稳定性。

根据实施例，所述狭缝是纵向的，具有基本垂直于所述阳极盘的邻接表面的纵轴。换言之，可以形成所述环状调制吸收栅格的所述壁部分，使得在相邻壁部分之间的狭缝基本垂直于所述阳极盘的表面延伸，这些壁部分在所述表面上突出。

根据实施例，所述调制吸收栅格中的所述狭缝是等距布置的。换言之，可以形成所述调制吸收栅格的所述壁部分，使得所述壁部分中的每个具有相同的宽度，并且所述狭缝中的每个具有所述宽度。因此，在所述阳极旋转时，对被传输通过所述调制吸收栅格的所述X射线束进行周期性调制。

根据实施例，所述调制吸收栅格包括加强结构以对所述壁部分进行机械加强以抵抗离心力，所述加强结构至少部分地桥接所述狭缝并适于具有比所述壁部分小至少50％、优选地小至少80％的X射线吸收。例如，所述加强结构可以由示出低X射线吸收(低Z数)的材料(例如碳纤维)制成，或者可以由与所述壁部分相同或相似的材料制成但可以具有与所述壁部分相比大幅减小的厚度。这样的加强结构可以帮助在出现大力时(例如在操作期间旋转所述阳极时，尤其是在随着反向散射电子撞击出现非常高的温度而所述调制吸收栅格也受到该非常高的温度时)保持所述调制吸收栅格的机械完整性。

根据本发明的第二方面，提出了一种X射线管。该X射线管包括电子源、电子加速和聚焦装置以及上文中提出的阳极。所述电子源适于生成自由电子。所述电子加速和聚焦装置适于使所述自由电子在撞击方向上加速，并将所述自由电子聚焦在所述阳极的圆形焦点轨迹区域上的焦斑中。另外，所述电子加速和聚焦装置以及所述阳极适于使得所述焦斑具有比所述调制吸收栅格中相邻狭缝之间的间隔更大的宽度。

换言之，所提出的X射线管的部件，尤其是所述阳极，适于使得所述调制吸收栅格中的所述狭缝优选地在宽度上显著较小，并在圆周方向上以比所述阳极盘上的所述焦斑的所述宽度显著更小的间隔彼此隔开。优选地，所述焦斑的所述宽度大于壁部分的宽度和相邻两个狭缝的宽度之和。甚至更优选地，所述焦斑大于若干壁部分的宽度和相关联的狭缝的宽度之和。在具有这样的尺寸的情况下，从所述焦斑发射的X射线束始终被同步地传输通过所述调制吸收栅格的多个狭缝。

根据实施例，所述狭缝缝隙是纵向的，其中，纵轴基本平行于经加速的电子的所述撞击方向。

根据实施例，所述阳极适于围绕旋转轴旋转，并且所述狭缝是纵向的，其中，纵轴基本平行于所述旋转轴。

根据本发明的第三方面，提出了一种DPCI装置。所述DPCI装置包括如以上提出的X射线管、X射线探测器、第一栅格以及第二栅格。所述X射线管和所述X射线探测器被布置在检查体积的相对侧处。所述第一栅格和所述第二栅格被布置在所述检查体积与所述X射线探测器之间。

换言之，提出了一种DPCI装置，包括具有如以上提出的调制吸收栅格的X射线管。利用这样的X射线管可以生成经调制的X射线束。接着可以结合其他部件使用这样的X射线束，这是因为它们被包括在常规DPCI装置中，例如X射线探测器、用作相移光栅的第一栅格以及用作相位分析器光栅的第二栅格。

根据实施例，所述第一栅格和所述第二栅格被固定在相对于所述X射线探测器的静止位置处。由于利用上文提出的X射线管可以生成经调制的X射线束，所以能够对所述第一栅格和所述第二栅格进行这样的固定定位。因此，不必在所述DPCI装置的操作期间移动所述第一栅格和所述第二栅格中的任何栅格。

根据实施例，所述DPCI装置还包括X射线管控制和X射线探测器评估单元。所述X射线管控制适于控制所述X射线管的所述阳极的旋转速度。所述X射线探测器评估单元适于从X射线管控制单元接收关于所述X射线管的所述阳极的所述旋转速度和旋转相位中的至少一个的旋转信息，并适于从所述X射线探测器接收成像数据。接着所述X射线探测器评估单元还适于基于所述旋转信息来处理所述成像数据。

换言之，所述装置可以适于控制所述X射线管的旋转阳极的旋转相位或旋转速度，并且适于基于关于这样的旋转速度/相位的信息来处理从所述X射线探测器接收到的成像数据，以便导出被包括在这样的成像数据中的相位信息。

根据实施例，所述X射线探测器评估单元包括具有多个寄存器的多路分用器(de-multiplexer)单元。

在这样的实施例中，所述X射线探测器评估单元可以适于取决于所述旋转信息在所述多个寄存器中的一个中对所述成像数据的信号进行分类和累积。换言之，例如，取决于关于所述旋转阳极的所述旋转相位及其调制吸收栅格的当前信息，所述X射线探测器评估单元将来自所述X射线探测器的信号分类并累积到所述多路分用器单元的所述多个寄存器中的特定一个中。在累积足够的信号之后，可以对寄存器进行读出并可以从其导出总体成像信息。

另外，在这样的实施例中，包括适于以小于100ns、优选地小于10ns的采样率对来自所述成像数据的信号进行采样的X射线探测器评估单元可以是有益的。使用这样的X射线探测器评估单元实现非常快的采样，则可以准确地对X射线束进行采样，其中，由所述阳极的所述调制吸收栅格以非常高的调制率对所述X射线束的强度进行调制。

根据实施例，所述X射线探测器包括光子计数探测器像素。典型地，可以以非常高的采样率对这样的光子计数探测器像素进行读出，并且可以以数字方式对来自这样的探测器像素的信号进行分类和累积。

应当注意到，本文中参考不同主题描述了本发明的各方面和实施例的可能特征和优势。具体而言，参考阳极描述了实施例中的一些、参考X射线管描述了实施例中的一些、并且参考DPCI装置描述了实施例中的一些。然而，本领域技术人员根据以上和下面的说明将推导出，除了属于一类主题的特征的任何组合之外，涉及不同主题的特征之间的任何组合也被认为是本申请内所公开的，除非另行指出。具体而言，可以以适合的方式对特征进行替换或组合，例如用于提供超过特征的简单加和的协同效果。

附图说明

将参考以下附图来描述本发明的实施例。然而，说明和附图都不应被解释为对本发明的限制。

图1示出了DPCI装置的一般特征。

图2示出了根据本发明的实施例的X射线管的侧视图。

图3示出了根据本发明的实施例的X射线管的阳极的透视图。

图4示出了图3的阳极的部分的正视图。

图5示出了根据本发明的另一实施例的具有加强结构的阳极的部分的透视图。

图6示出了医学DPCI装置的一般特征。

图7对根据本发明的实施例的、用于DPCI装置的X射线探测器评估单元的一般操作原理进行了可视化。

图8对在图7的X射线探测器评估单元中对信号进行分类和累积的原理进行了可视化。

附图仅是示意性的，并且不是按比例的。一般地，在所有图中针对相同或相似的特征使用相同的附图标记。

附图标记列表：

1DPCI装置

3电子源

5电子束

7源光栅

9源光栅的壁

11检查体积

13感兴趣对象

15第一/相移光栅

17第一光栅的壁

19第二/相位分析器光栅

21第二光栅的壁

23探测器

25致动器

27微处理器

29X射线探测器评估单元

31控制器

33显示器

35存储器

37X射线管

39阳极

41阳极盘

43电子源

45电子加速和聚焦装置

47阳极元件

49线圈

51焦点轨迹区域

53焦斑

55调制吸收栅格

57壁部分

59阳极盘的圆周

61旋转轴

63撞击方向

65发射方向

67狭缝

69旋转方向

71阳极表面

73调制方向

75X射线管控制单元

77X射线探测器评估单元

79寄存器

81重建单元

83多路分用器

85探测器信号

87探测器单元

89患者台的基础

91控制

93显示器

95患者台

100X射线成像装置

具体实施方式

初步地，将参考图1描述差分相衬成像装置1的一般原理和特征。

图1示出了针对Talbot-Laue型硬X射线成像干涉仪的试验性DPCI光栅干涉仪设置。如图1中示意性指示的，X射线源3生成X射线束5。X射线束5在发射方向z上延伸。在到达待检查对象13可以被定位在其中的检查体积11之前，X射线束5被传输通过被称为G₀的源光栅7。源光栅7包括多个壁9，所述多个壁像手指那样在y方向上延伸并在x方向上彼此间隔。使用源光栅7，可以利用原始地来自不相干X射线源3的X射线束来生成具有特定空间相干性的X射线束5。在已经被传输通过源光栅7之后，X射线束5被传输通过包括感兴趣对象13的检查体积11。X射线束5接着被传输通过被称为G₁的相移衍射光栅15。该相移衍射光栅15可以包括例如硅材料的多个壁17。最后，X射线束5被传输通过被称为G₂的相位分析器光栅19。该相位分析器光栅19包括X射线吸收材料的多个壁21。X射线探测器23接着可以探测被传输通过(尤其是)检查体积11的X射线强度的局部分布。

使用各种光栅7、15、19或栅格、以及关于其相对于彼此的实际定位的信息，可以导出关于由探测器23探测到的X射线的相位的信息。具体而言，具有在与干涉仪的光轴正交的方向上平行延伸的多个等距X射线吸收壁的衍射相移光栅15可以用作相移分束器，并且被放置在待检查对象13后方的下游方向上。可以使用吸收相位分析器光栅19和X射线探测器23来探测莫尔干涉图样的图像数据，所述图像数据含有关于经过对象13和衍射相移光栅15两者之后的偏转且相移的X射线束5的相移的信息。在常规DPCI系统中，可以由致动器25侧向(即在x方向上)移动相位分析器光栅19，以便扫描莫尔干涉图样。

此外，提供了X射线探测器评估单元29。来自X射线探测器23的成像数据被提交到微处理器27。微处理器27控制控制器31并从其接收数据，所述控制器31控制致动器25和相位分析器光栅19的相位步进。经处理的数据可以被存储在存储器35中，并且被显示在屏幕33上。

在常规DPCI装置中，源光栅7典型地是静止的，而相移光栅15和相位分析器光栅19中的一个在成像操作期间被侧向移动，以便扫描在将X射线束5传输通过各个光栅7、15、19时生成的莫尔干涉图样。

然而，尤其在DPCI系统中，例如图5所示且以下进一步描述的C型臂医学成像系统，可能必须在成像操作期间相对于检查体积11快速移动X射线源3、X射线探测器23以及光栅7、15、19。在这样的快速移动成像系统中，可能难以使用致动器25以高精确度来平移例如相位分析器光栅19。类似地，在诸如计算机断层摄影(CT)装置的X射线成像模态中，例如由于旋转CT机架中的机械不稳定性，针对DPCI的准确相位步进可能是困难的，并可能需要昂贵的致动器。

图2示出了根据本发明的实施例的X射线管37，其包括可用于DPCI装置1的阳极39。

X射线管37包括用于生成自由电子的电子源43。例如，电子源43可以是在例如-100kV的负电势上的被加热的阴极。

X射线管37还包括电子加速和聚焦装置45，用于将由电子源43发射的自由电子加速到撞击方向63中，并用于将自由电子的射束聚焦在阳极39的圆形焦点轨迹区域51上的焦斑53中。电子加速和聚焦装置45包括比电子源43更向正电势方向的阳极元件47，使得来自电子源43的自由电子向圆柱形阳极47加速。例如，阳极元件47可以在与阳极39相同或相似的电势上。另外，电子加速和聚焦装置45包括聚焦单元49，聚焦单元49包括例如用于生成适合的磁场和/或电场的电气线圈49和/或电容器板，以使自由电子的射束朝向焦斑53聚焦。

阳极39包括阳极盘41。该阳极盘41可以是圆的，并且可以具有旋转轴61，在X射线管操作期间阳极39可以围绕所述旋转轴61旋转。阳极盘41在中心可以比接近圆周处更厚，并且可以具有形成焦点轨迹区域51的倾斜区域，在所述焦点轨迹区域51中阳极盘41的表面相对于电子束的撞击方向63处在例如30°与60°之间的角度。从电子源43向阳极盘41加速的自由电子撞击到焦点轨迹区域51上的焦斑53中，并在横向与撞击方向63的发射方向65上生成作为X射线束5发射的轫致辐射(bremsstrahlung)。例如，发射方向65可以与撞击方向63成直角。

根据本发明的实施例的阳极37还包括环状调制吸收栅格55。该调制吸收栅格55包围焦点轨迹区域51。换言之，环状调制吸收栅格55相对于圆形焦点轨迹区域51被沿径向向外布置，即由调制吸收栅格55形成的环具有比由焦点轨迹区域51形成的环更大的半径。因此，在发射方向65上发射在加速电子撞击后从焦斑53发射的X射线束5，所述X射线束5与调制吸收栅格55相交，并且至少部分地被传输通过调制吸收栅格55。

还如图3的透视图和图4的正视图所示，调制吸收栅格55包括X射线吸收材料的壁部分57。例如，X射线吸收材料可以是钼、钨、钽或其他高Z材料。另外，壁部分57可以具有例如0.1与2mm之间的足够的厚度t，使得在被传输通过壁部分57时X射线束5被显著地吸收，例如被吸收多于50％，优选地多于90％。

然而，调制吸收栅格55的环状壁并不连续地环绕焦点轨迹区域51。而是，调制吸收栅格55包括在相邻壁部分57之间的狭缝67或间隙，来自焦斑53的X射线束5可以被传输通过所述狭缝67而不被实质上吸收。这些狭缝67可以显著小于相接的壁部分57。例如，在阳极盘41的圆周方向上测得的狭缝57的宽度w_s可以小于50μm，优选地小于20μm，并且更优选地小于10μm。相邻狭缝67之间的间隔可以小于100μm，优选地小于50μm，更优选地小于20μm。在阳极盘41的实际实施例中，狭缝67的宽度w_s可以是例如5μm间距，即20μm的间隔s。壁部分57的高度h可以是例如多于0.5mm，优选地多于1mm，例如2mm。

图2至图4所示的实施例中的狭缝67被布置在形成圆柱调制吸收栅格55的相邻壁部分57之间。狭缝67是纵向的，即细长的，具有恒定的宽度w_s，并且具有平行于阳极37的旋转轴61的纵轴。

例如通过添加基本对X射线透明的低Z材料的强化结构，利用图5所示的加强结构68来增强壁结构的机械稳定性可以是有益的。该结构可以被布置成开缝壁周围的桶箍那样，例如其桥接相邻壁部分57之间的狭缝67，并且可以由例如碳纤维材料构成。优选地，将在圆方向上敷设纤维。另一种强化方式是如Be的其他低Z材料的环。将通过使用高Z材料的狭缝67来实现本发明的另一实施例，所述狭缝67不是被完全切开的，而是包括材料的残余桥，由于与壁部分相比它们的厚度减小，所以这样的桥在期望的程度上对X射线是透明的，例如90％透明。加强结构会用于防止壁结构的元件因旋转阳极处的高离心力并在X射线管的焦斑附近的高温下变形。

环状调制吸收栅格55可以被布置在阳极盘41的圆周59处或附近。可以调整焦点轨迹区域51与调制吸收栅格55之间的距离d，使得在操作X射线管37中在对X射线束5的传输和部分吸收时或在反向散射电子撞击时，不会出现对调制吸收栅格55的壁部分57的过度加热。例如，距离d可以在0.5至20mm的范围中。

阳极盘41和调制吸收栅格55被优选地提供为单件，即调制吸收栅格55与阳极盘41是一体的。例如，在制造阳极39时，可以阳极盘41可以被形成有从阳极盘41的接近其圆周59的表面71垂直突出的环。接着，可以使用例如激光工具将该环局部地去除或打断，从而在相邻壁部分57之间形成狭缝67。

例如，如图3详细示出的，在操作X射线管37时，以例如100m/s的旋转速度在旋转方向69上旋转阳极39。电子加速和聚焦装置45适于使得阳极39上的焦斑53的宽度w_f显著大于狭缝67的宽度w_s。例如，焦斑的宽度w_f可以大于100μm，而狭缝67的宽度w_s典型地小于10μm。另外，焦斑53的宽度还显著大于相邻狭缝67之间的间隔，这样的间隔例如为20μm。因此，在操作X射线管37时，从焦斑53发射的X射线束5不仅被传输通过单个狭缝67，而且同步地被传输通过多个相邻狭缝67。例如，如图3所示，X射线束5被同步地传输通过六个相邻狭缝67。

由于在操作X射线管37期间阳极39是旋转的，并且由于调制吸收栅格55与阳极盘41固定结合，所以焦斑53和调制吸收栅格55的相接部分都被转动，即平行于圆周59移动。在这样的运动时，从焦斑53发射并被传输通过调制吸收栅格55的X射线束5被连续调制。换言之，如图3中的箭头73所指示的，X射线束5的被传输通过狭缝67之一的部分将在被“交接”到相邻一组狭缝67之前在短时间段中沿旋转方向69移动。

可以将X射线管37应用在类似于图1所示的DPCI装置1中。然而，作为移动相位分析器光栅19的替代，可以通过使用经调制的X射线束5来提供相位步进，所述经调制的X射线束5是使用包括被固定在阳极盘41上的调制吸收栅格55的旋转阳极37而生成的。换言之，调制吸收栅格55可以用作用于相位步进的源光栅G₀，而检查体积11后方的另外两个光栅G₁、G₂可以是静止的，即可以相对于探测器23固定。

接着可以以小于100ns、优选地小于20ns(例如10ns)的足够高的采样率在探测器23处对X射线传输通过检查体积11后方的两个栅格15、19和调制吸收栅格55时生成的干涉图样进行采样，所述10ns是在假设阳极旋转速度为例如100m/s的情况下调制吸收栅格55典型地移动约1μm的时间。

如图7示意性示出的，为了对探测器23的输出进行采样，DPCI装置可以包括X射线管控制单元75和X射线探测器评估单元77。X射线管控制单元75适于控制X射线管37的阳极39的旋转速度。例如，X射线探测器评估单元77适于直接从X射线管控制单元75接收旋转信息。另外，X射线探测器评估单元77从X射线探测器23的输出接收成像数据。

X射线探测器评估单元77包括例如多路分用器83和多个寄存器79。可以基于由X射线管控制单元75提供的旋转信息来控制多路分用器83，并且多路分用器83可以将来自X射线探测器23的接收到的成像数据分类到多个寄存器79中的相关联的一个中。

因此，如图8所示，通过将信号85周期性地采样到寄存器79-1、79-2……79-n中的相关联的一个中，可以根据X射线管37的阳极39的旋转相位在将探测器信号累积在寄存器79中的相关联的一个中。通过从寄存器79读出累积的信号，可以在重建单元81中导出DPCI信号中包括的相位信息。

为了适合地对探测器信号进行采样，应当有至少六个寄存器79可用，并且多路分用器83应当适于将信号适合地分布到寄存器79中的相关联的寄存器中。换言之，阳极旋转相位可以是对包括X射线探测器评估单元77的重建单元的输入，所述X射线探测器评估单元将实际测得的干涉图样分类到例如八个复用寄存器中用于图像存储。每个寄存器在整个成像周期上，即例如在CT投影或放射照相曝光时，对单个相位阶跃的信息进行积分。例如，在给定10ns的采样周期的情况下，可以在每个100μs的CT积分周期上对10000个样本进行积分。

探测器23可以被提供有光子计数探测器，以实现足够高的采样率。这样的探测器通常是像素化的，并且被用于医学成像，例如用于乳房X射线照相术。它们典型地由直接转换材料(例如CZT，碲化镉锌)构成，所述CZT在X射线光子撞击时生成电流的脉冲。

图6示出了可以在其中实现本文所描述的DPCI装置的医学X射线成像装置100。X射线成像装置100包括C型臂系统，其中，X射线管37被附接到C型臂的一端，并且包括X射线探测器23以及两个栅格15、19的探测器单元87被附接到C型臂的相对端。C型臂与X射线管37和探测器单元87一起可以围绕位于患者台95顶上的检查体积11旋转。C型臂与X射线管37和探测器单元87一起被连接到控制单元91，所述控制单元91包括X射线管控制单元75以及X射线探测器评估单元77(为了清晰起见，图6中未示出连接)。另外，控制单元91还被连接到患者台95的基部89，所述基部89包括用于移动患者台95的致动机构。将控制单元91连接到显示器93，以将由DPCI装置提供的成像结果可视化。

最后，应当注意，诸如“包括”的术语不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。也可以对与不同实施例相关联地描述的元件进行组合。还应当注意，权利要求中的附图标记不应被解释为对权利要求的范围的限制。

Claims

1.一种用于X射线管(37)的阳极(39)，包括：

阳极盘(41)，其包括圆形焦点轨迹区域(51)，所述圆形焦点轨迹区域适于在加速电子撞击时在横向于所述电子的撞击方向(63)的发射方向(65)上发射X射线(5)；

环状调制吸收栅格(55)；

其中，所述调制吸收栅格包围所述焦点轨迹区域；

其中，所述调制吸收栅格包括X射线吸收材料的壁部分(57)，所述壁部分被布置为吸收从所述焦点轨迹区域在所述发射方向上发射的X射线；

其中，所述调制吸收栅格包括在相邻壁部分之间的狭缝(67)，所述狭缝沿所述调制吸收栅格的圆周方向以小于100μm的间隔(s)被布置，并且所述狭缝在所述周边方向上具有小于50μm的宽度(w_s)。

2.根据权利要求1所述的阳极，其中，所述阳极盘和所述调制吸收栅格被集成在单件中。

3.根据权利要求1和2中的任一项所述的阳极，其中，所述狭缝是纵向的，具有基本垂直于所述阳极盘的邻接表面(71)的纵轴。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的阳极，其中，所述调制吸收栅格中的所述狭缝是等距布置的。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的阳极，其中，所述调制吸收栅格包括加强结构以对所述壁部分进行机械加强对抗形变，所述加强结构至少部分地桥接所述狭缝并适于具有比所述壁部分小至少50％的X射线吸收。

6.一种X射线管，包括：

电子源(43)；

电子加速和聚焦装置(45)；

根据权利要求1至4中的任一项所述的阳极(37)；

其中，所述电子源适于生成自由电子；

其中，所述电子加速和聚焦装置适于使所述自由电子在所述撞击方向(63)上加速，并适于在将所述自由电子聚焦在所述阳极的所述圆形焦点轨迹区域(51)上的焦斑(53)中；并且

其中，电子加速和聚焦装置和所述阳极适于使得所述焦斑具有比所述调制吸收栅格(55)中的相邻狭缝(67)之间的间隔(s)更大的宽度(w_f)。

7.根据权利要求6所述的X射线管，其中，所述狭缝是纵向的，具有基本平行于所述撞击方向的纵轴。

8.根据权利要求6和7中的任一项所述的X射线管，其中，所述阳极适于围绕旋转轴(61)旋转，并且其中，所述狭缝是纵向的，具有基本平行于所述旋转轴的纵轴。

9.一种差分相衬成像装置(1)，包括：

根据权利要求6至8中的任一项所述的X射线管(37)；

X射线探测器(23)；

第一栅格(15)；

第二栅格(19)；

其中，所述X射线管和所述X射线探测器被布置在检查体积(11)的相对侧处；并且

其中，所述第一栅格和所述第二栅格被布置在所述检查体积与所述X射线探测器之间。

10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述第一栅格和所述第二栅格都被固定在相对于所述X射线探测器的静止位置处。

11.根据权利要求9和10中的任一项所述的装置，还包括X射线管控制单元(75)和X射线探测器评估单元(77)，

所述X射线管控制单元适于控制所述X射线管的所述阳极的旋转速度，并且

所述X射线探测器评估单元适于从所述X射线管控制单元接收关于所述X射线管的所述阳极的所述旋转速度和旋转相位中的至少一个的旋转信息，并且适于从所述X射线探测器接收成像数据并基于所述旋转信息来处理所述成像数据。

12.根据权利要求9至11中的任一项所述的装置，其中，所述X射线探测器评估单元包括具有多个寄存器(79)的多路分用器单元(83)。

13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述X射线探测器评估单元适于取决于所述旋转信息在所述多个寄存器中的一个中对所述成像数据的信号进行分类和累积。

14.根据权利要求13所述的装置，其中，所述X射线探测器评估单元适于以小于100ns的采样率对所述成像数据的信号进行采样。

15.根据权利要求9至14中的任一项所述的装置，其中，所述X射线探测器包括光子计数探测器像素。