CN105628718A - 多能谱x射线光栅成像系统与成像方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及多能谱X射线光栅成像系统与成像方法。本发明的多能谱X射线光栅成像系统具备发射对被检测物体进行照射的X射线的非相干X射线源、由彼此平行配置且依次布置在X射线传播方向上的第一吸收光栅和第二吸收光栅组成的光栅模块以及接收通过了第一以及第二吸收光栅的X射线的能谱分辨型X射线探测器，第一吸收光栅和第二吸收光栅之一在其至少一个周期范围内进行相位步进动作，在每个相位步进过程，非相干X射线源发射X射线对被检测物体进行照射，能谱分辨型X射线探测器接收X射线并对X射线进行能谱分辨，经过一次相位步进过程和数据采集，能谱分辨型X射线探测器上每个像素点处每个能量段的X射线的光强表示为一个光强曲线。

Description

多能谱X射线光栅成像系统与成像方法
技术领域
本发明涉及X射线光栅成像技术，特别是涉及一种多能谱X射线光栅成像系统与成像方法。
背景技术
在现有技术例如CT扫描设备中，利用X射线对物体进行扫描成像得到了广泛地应用。传统的X射线扫描成像一般利用被测材料对X射线的衰减特性来以非破坏性方式检查物体的内部结构。若物体内部的各部分结构组成的密度差异明显，则传统的X射线成像技术的效果尤为显著。但对于轻元素构成的物质，它们对X射线来说是弱吸收物质，所以用传统的X射线成像技术几乎看不到它们内部的具体结构。即使用其它辅助的手段，例如给生物组织打上造影剂也很难得到清晰的图像，这造成了很多的缺憾。在上世纪九十年代，出现了X射线相衬成像技术。相衬成像是通过捕捉X射线的相移信息来观察物体内部的电子密度变化，从而揭示物体的内部结构。开始时，出现的相衬成像方法一般通过利用相干或者部分相干的X射线的干涉或衍射现象来增强辐射图像的低对比度分辨率。而在此基础上，在公开号为“101532969A”、名称为“X射线光栅相衬成像系统及方法”（专利文献1）以及公开号为“101726503A”、发明名称为“X射线相衬层析成像”（专利文献2）的专利申请中，其中该专利申请的全部内容在此通过参照引入到本申请中，黄志峰等人提出了非相干光栅相衬成像的新技术构思和方案，这包括：使用两块吸收光栅在一个光栅周期范围内相对地平行移动若干步，每一步探测器采集一张图像；在完成一个光栅周期内的采集过程后，通过比较每个像素点对应的样品光强曲线与背景光强曲线的差异计算出被检测物体的折射图像信息。这取得了较好的相衬成像效果。该方法可以工作在多色、非相干的射线源下，实现简单可行的装置。
另外，在X射线成像的技术发展过程中，也出现了暗场成像的技术。暗场成像是利用非直射光例如散射光、衍射光、折射光和荧光等对物质材料进行成像的技术，通过物质对X射线散射能力的差异来对物质内部结构进行成像。对于暗场成像，由于硬X射线独特的光学性质，所需的光学元件制作非常困难，所以硬X射线的暗场成像一直难以较住地实现。然而，硬X射线的暗场成像技术在对物质内部微细结构分辨和探测能力上相对于明场成像和相衬成像具有独到的优势。由于硬X射线的散射在微米量级或甚至纳米量级尺度，因而硬X射线暗场成像技术能够看到硬X射线明场成像和相衬成像都无法分辨到的物质内部超微细结构。其中，于2009年，在公开号为“101943668A”、发明名称为“X射线暗场成像系统和方法”（专利文献3）的专利申请中，其中该专利申请的全部内容在此通过参照引入到本申请，黄志峰等人提出了利用X射线对物体进行暗场成像的技术方案，这包括：向被测物体发射X射线；使得两块吸收光栅之一在至少一个周期内进行步进；在每个步进步骤，探测器接收X射线，并转化为电信号；经过至少一个周期的步进，探测器上每个像素点处的X射线光强表示为一个光强曲线；根据探测器上每个像素点处的光强曲线与不存在被检测物体情况下的光强曲线的对比度，计算得到每个像素的散射角分布的二阶矩；在多个角度拍摄物体的图像，然后根据CT重建算法可以得物体的散射信息图像。
在前述的光栅成像技术中，都需要采用步进技术测量出探测器上每个探测单元(像素点)的光强曲线。其中，所利用的步进技术的基本原理为：源光栅紧邻X光机源固定不动后，在基于Talbot-Lau干涉法的技术中，位相光栅或者解析光栅在一个光栅周期范围内相对平行移动若干步；而在基于经典光学方法的技术中，两块吸收光栅在一个光栅周期范围内相对平行移动若干步。每一步探测器采集一张图像。完成一个光栅周期内的采集过程后，通过比较每个像素点对应的样品光强曲线与背景光强曲线的差异可计算出折射图像信息、衰减图像信息和暗场图像信息。传统的步进技术一般是平移位相光栅或者解析光栅或吸收光栅，于2010年，在公开号为“102221565A”、发明名称为“X射线源光栅步进成像系统与成像方法”（专利文献4）的专利申请中，其中该专利申请的全部内容在此通过参照引入到本申请，黄志峰等人提出了X射线源光栅步进的方法，由于源光栅的周期在几十微米级，相对于传统的步进方法大大降低了步进精度要求。
在前述的光栅成像技术中，均采用传统的能量沉积型X射线探测器，其对于常规X射线光源（例如，常规X射线光机、分布式X射线源、X射线加速器等）产生的宽能谱X射线仅能获取扫描物体的加权平均意义下的能量响应，其会产生射线硬化等问题，同时不能实现对物质成分的有效识别。
发明内容
针对现有技术的缺陷，在已经提出的X射线光栅相衬成像和暗场成像以及X射线源光栅步进成像系统等技术的基础上，同样地基于X射线光栅成像技术，本发明提出了一种非相干方法实现的多能谱X射线光栅成像系统与成像方法，其采用能谱分辨型X射线探测器，实现对常规X射线光源产生的宽能谱X射线能量范围的不同能量段的探测（X射线能量范围是0到出束能量的设定值），以此解决能谱硬化等问题，并对不同能量段的物体成像，获得能量维度的信息，实现对物质成分的识别。
为了达到上述目的，本发明提供一种多能谱X射线光栅成像系统，其特征在于，具备：
非相干X射线源，发射用于对被检测物体进行照射的X射线；
光栅模块，包括彼此平行配置且依次布置在X射线传播方向上的第一吸收光栅和第二吸收光栅；以及
能谱分辨型X射线探测器，接收通过了所述第一以及第二吸收光栅的X射线。
此外，在本发明的多能谱X射线光栅成像系统中，所述第一吸收光栅和所述第二吸收光栅之一在其至少一个周期范围内进行相位步进动作，在每个相位步进过程，所述非相干X射线源发射X射线对被检测物体进行照射，所述能谱分辨型X射线探测器接收X射线并对X射线进行能谱分辨，经过一次相位步进过程和数据采集，所述能谱分辨型X射线探测器上每个像素点处每个能量段的X射线的光强表示为一个光强曲线。
此外，在本发明的多能谱X射线光栅成像系统中，还具备：源光栅，配置在所述非相干X射线源与被检测物体之间的靠近所述非相干X射线源的位置并且能够在平行于所述第一以及第二吸收光栅的方向上移动，所述第一以及第二吸收光栅固定不动，使所述源光栅在其至少一个周期范围内进行步进动作，在每个相位步进过程，所述非相干X射线源发射X射线对被检测物体进行照射，所述能谱分辨型X射线探测器接收X射线并对X射线进行能谱分辨，经过一次相位步进过程和数据采集，所述能谱分辨型X射线探测器上每个像素点处每个能量段的X射线的光强表示为一个光强曲线。
此外，在本发明的多能谱X射线光栅成像系统中，还具备：致动装置，能够使被检测物体相对于所述多能谱X射线光栅成像系统整体相对地旋转一个角度。
此外，在本发明的多能谱X射线光栅成像系统中，在每个所述旋转角度下，重复进行一次相位步进过程，然后根据预定CT图像重建算法来重建所述被检测物体的图像。
此外，在本发明的多能谱X射线光栅成像系统中，所述多能谱X射线光栅成像系统具备计算机工作站，所述计算机工作站具备：数据处理模块，用于进行数据信息的处理，并从中计算得出所述被检测物体上各点的像素值；图像重建模块，用于根据计算得出的像素值重建所述被检测物体的图像；控制模块，用于控制所述非相干X射线源、光栅模块以及所述能谱分辨型X射线探测器。
此外，在本发明的多能谱X射线光栅成像系统中，所述计算机工作站具备：显示单元，用于显示所述被检测物体的图像。
此外，在本发明的多能谱X射线光栅成像系统中，所述计算机工作站能够从存在所述被检测物体的光强曲线和不存在所述被检测物体的背景光强曲线的对比中计算出X射线在所述被检测物体上预定点的折射信息，并由此计算出相应的像素值。
此外，在本发明的多能谱X射线光栅成像系统中，所述计算机工作站能够从存在所述被检测物体的光强曲线和不存在所述被检测物体的背景光强曲线的对比中计算出X射线在所述被检测物体上预定点的散射信息，并由此计算出相应的像素值。
此外，在本发明的多能谱X射线光栅成像系统中，所述计算机工作站能够从存在所述被检测物体的光强曲线和不存在所述被检测物体的背景光强曲线的对比中计算出X射线在所述被检测物体上预定点的衰减信息，并由此计算出相应的像素值。
此外，本发明提供一种X射线光栅成像方法，其特征在于，具有如下步骤：
使彼此平行且依次布置在X射线传播方向上的第一吸收光栅和第二吸收光栅之一在其至少一个周期范围内进行相位步进动作，在每个相位步进过程，利用非相干X射线源对被检测物体照射X射线，并且由能谱分辨型X射线探测器接收通过了所述第一以及第二吸收光栅的X射线并对其进行能谱分辨，经过一次相位步进过程和数据采集，将所述能谱分辨型X射线探测器上每个像素点处每个能量段的X射线的光强表示为一个光强曲线，将所述能谱分辨型X射线探测器上每个像素点处的光强曲线与不存在被检测物体的情况下的光强曲线进行比较，计算得出每个像素点的像素值，根据所述像素值得到被检测物体的图像信息。
此外，在本发明的X射线光栅成像方法中，使所述被检测物体旋转，在每个所述旋转角度下，重复所述相位步进动作，然后根据预定CT图像重建算法来重建所述被检测物体的图像。
此外，在本发明的X射线光栅成像方法中，从存在所述被检测物体的光强曲线和不存在所述被检测物体的背景光强曲线的对比中计算出X射线在所述被检测物体上预定点的折射信息，并由此计算出相应的像素值。
此外，在本发明的X射线光栅成像方法中，从存在所述被检测物体的光强曲线和不存在所述被检测物体的背景光强曲线的对比中计算出X射线在所述被检测物体上预定点的散射信息，并由此计算出相应的像素值。
此外，在本发明的X射线光栅成像方法中，从存在所述被检测物体的光强曲线和不存在所述被检测物体的背景光强曲线的对比中计算出X射线在所述被检测物体上预定点的衰减信息，并由此计算出相应的像素值。
根据本发明，多能谱X射线光栅成像系统采用非相干方法实现，其采用能谱分辨型X射线探测器，实现对常规X射线光源产生的宽能谱X射线能量范围的不同能量段的探测（X射线能量范围是0到出束能量的设定值），既保留光栅成像技术的原有优点，例如一次成像过程中同时获得衰减、相衬、暗场三种信息，又能够解决现有光栅成像技术存在的问题，包括射线硬化问题等，同时将能量沉积型探测器成像中多能谱的劣势转化为能谱分辨型探测器成像中的优势，发挥多能谱带来的更多信息的优势，实现对物质成分的识别，在医疗成像、安全检查等领域都具有很高的实用价值。
附图说明
图1是本发明的多能谱X射线光栅成像系统的示意图。
图2是由步进扫描过程获得的光强曲线的示意图。
图3是水和聚丙烯与X射线相互作用的相位因子与X射线能量的关系。
图4是水和聚丙烯与X射线相互作用的吸收因子与X射线能量的关系。
图5是本发明的实施例1的示意图。
图6是本发明的实施例2的示意图。
图7是本发明的实施例3的示意图。
具体实施方式
以下，参照附图详细地对本发明进行说明。
图1是本发明的多能谱X射线光栅成像系统的示意图。本发明的多能谱X射线光栅成像系统能够用于对物体进行成像检测，如图1所示那样，本发明的多能谱X射线光栅成像系统包括：X射线源S，用于向被检测物体（即，图1中的扫描物体W）发射X射线束（宽能谱X射线），其中，在X射线源是大焦点光源情况下可以设置一个多缝准直器（即，源光栅G0）来产生一组小焦点线光源，以向被检测物体发射X射线束，如图1所示那样，在配置了源光栅G0的情况下，源光栅G0被配置在X射线源S和被检测物体之间的靠近X射线源S的位置；光栅模块P，其包括第一吸收光栅G1和第二吸收光栅G2，这两个吸收光栅G1、G2彼此平行且依次位于X射线传播方向上，经被检测物体折射与散射的X射线经由第一吸收光栅G1和第二吸收光栅G2形成强度变化的X射线信号；能谱分辨型X射线探测器，接收上述的强度变化的宽能谱X射线，将X射线信号转换为电信号，并实现X射线能量的分辨，获得多种能量下的信息。此外，在本发明中，X射线源S是非相干X射线源。
此外，在进行成像检测的情况下，将被检测物体（即，图1中的扫描物体W）配置在X射线源S和第一吸收光栅G1之间，并且，在设置了源光栅G0的情况下，被检测物体配置在源光栅G0和第一吸收光栅G1之间。此外，本发明的多能谱X射线光栅成像系统还包括计算机工作站，计算机工作站对X射线源、光栅系统和能谱分辨型X射线探测器进行控制来实现下述过程：光栅系统进行相位步进过程（即，第一吸收光栅G1和第二吸收光栅G2进行相位步进动作），在每一步X射线源都发射X射线，由能谱分辨型X射线探测器接收X射线，将所接收到的X射线转换为电信号，并对X射线实现能谱分辨，经过一次相位步进过程（即，一个周期的相位步进过程）和数据采集，能谱分辨型X射线探测器上每个像素点处每个能量段的X射线的光强均可表示为一个光强曲线（如图2所示，在图2中示出了某个能量段的光强曲线），将能谱分辨型X射线探测器上每个像素点处的光强曲线与不存在被检测物体情况下的光强曲线相比较（其中，不存在被检测物体情况下的光强曲线是已知的）；由光强曲线的变化计算得出每个像素点的像素值，由此，能够得到反映物质结构信息的衰减像、相衬像和暗场像三种信息。此外，在本发明中，能够以与现有技术（例如，专利文献1～3）相同的方式进行光栅模块P的相位步进动作。此外，关于利用源光栅G0进行相位步进动作的过程，也能够以与现有技术（例如，专利文献4）相同的方式进行。例如，第一吸收光栅G1和第二吸收光栅G2固定不动，使源光栅G0在其至少一个周期范围内进行步进动作，在每个相位步进过程，X射线源S发射X射线对被检测物体进行照射，能谱分辨型X射线探测器接收X射线并对X射线进行能谱分辨，经过一次相位步进过程和数据采集，能谱分辨型X射线探测器上每个像素点处每个能量段的X射线的光强表示为一个光强曲线。
此外，在本发明中，第一吸收光栅G1和第二吸收光栅G2彼此平行，它们之间的距离为D，并且，X射线源S与光栅G1之间的距离为L。
此外，优选地，第一吸收光栅G1和第二吸收光栅G2的周期一般在0.1～30微米之间。光栅使用重金属作为吸收材料，以金（Au）为例，金的高度由所使用的X射线的能量决定，在10～100微米之间。例如，对20keV的X射线来说，金的高度大于16微米能阻挡90%的X射线。
此外，在本发明中所使用的探测器是能谱分辨型X射线探测器，能够接收强度变化的宽能谱X射线，将X射线信号转换为电信号，并实现X射线能量的分辨，获得多种能量下的信息。在本发明中，能够利用与现有技术相同的方法/方法进行宽能谱X射线的分辨。但并不限于此，只要是能够实现上述功能，也可以是其它类型的X射线探测器。
此外，在本发明的多能谱X射线光栅成像系统中，整个成像系统的控制、数据传输、图像重建以及数据处理均可由计算机工作站完成。扫描控制信息、位置信息、投影数据等通过数据采集系统输入到计算机工作站中。由计算机工作站完成物体多种信息的提取、数据预处理及图像重建的工作，最后在显示器上显示出来。
此外，计算机工作站可包括数据处理模块，其可设置成用于从能谱分辨型X射线探测器输出的可数字处理的电信号，计算得出X射线经过被检测物体后的光强（曲线）的变化，并且通过所述光强（曲线）变化计算出被检测物体上某个点处对X射线的吸收信息、散射信息或折射信息，以及利用这些信息计算出被检测物体的像素信息。这些功能实际上可通过编程的软件来实现，或者可替换地，理论上可通过专用的硬件芯片组来实现。
此外，计算机工作站还可包括控制模块（在图1中未示出），用于控制X射线源S、被检测物体W、第一以及第二吸收光栅G1、G2、以及能谱分辨型X射线探测器等的操作，例如相对转动、X射线发射和信息采集等。优选地，控制模块和数据处理模块可以集成为一体，由单个通用或专用处理器来实现。
此外，计算机工作站还可包括成像模块（在图1中未示出），根据得到的像素信息重建被检测物体的图像并输出显示。并且，重建功能模块可以由兼为数据处理模块的处理器实现。
此外，本发明的多能谱X射线光栅成像系统还可包括致动装置，其能够在计算机工作站的控制下，使被检测物体与多能谱X射线光栅成像系统整体相对地旋转一个角度。在每个旋转角度下，重复相位步进过程，从而得出多个角度下的X射线成像像素值，然后，根据预定CT图像重建算法来重建被检测物体的立体图像。该致动装置在此定义为具有相对转动被检测物体的功能的结构。
此外，计算机工作站可包括显示单元，用于显示所重建的图像，可由通用的显示器来实现。
下面，从X射线与物质相互作用的角度来看能谱分辨的重要意义。X射线与物质的相互作用可以用物质对X射线的复折射率n来表示，n以如下的式（1）示出，
……（1），
其中，称之为相位因子，与物质的相移截面有关，称之为吸收因子，与物质对射线的线性衰减系数有关。这里的和均与X射线能量相关，以水和聚丙烯为例，其相位因子和吸收因子与X射线能量的关系曲线如图3和图4所示，图3是水和聚丙烯与X射线相互作用的相位因子与X射线能量的关系，图4是水和聚丙烯与X射线相互作用的吸收因子与X射线能量的关系。从图3和图4中可以看出，相位因子和吸收因子均随着X射线能量升高而减小，传统的能量沉积型X射线探测器并不能体现其能量相关性，获得的是宽能谱下的平均值，同时存在X射线能谱硬化等问题，进一步影响成像效果。而能谱分辨型X射线探测器能够实现X射线能量的分辨，能够获得对应能量的相位因子和吸收因子，因此可以获得更为准确的值和更好的图像质量，并可以杜绝能谱硬化等问题。
此外，相应地，本发明的利用X射线对物体进行成像检测的方法包括如下步骤：使第一吸收光栅和第二吸收光栅之一在其至少一个周期范围内进行相位步进运动，在每个相位步进过程，利用非相干X射线源对被检测物体照射X射线，利用能谱分辨型X射线探测器接收通过了第一吸收光栅G1和第二吸收光栅G2的X射线并将其转换为电信号，实现针对X射线的能谱分辨，经过一次相位步进过程和数据采集，将能谱分辨型X射线探测器上每个像素点处每个能量段的X射线的光强表示为一个光强曲线，将能谱分辨型X射线探测器上每个像素点处的光强曲线与不存在被检测物体的情况下的光强曲线进行比较，计算得出每个像素点的像素值，根据所得到像素值得到被检测物体的图像信息。进而，根据所得到的图像信息能够重建被检测物体的图像。此外，在设置了源光栅G0的情况下，使第一吸收光栅G1和第二吸收光栅G2固定不动，使源光栅G0在其至少一个周期范围内进行步进动作，在每个相位步进过程，X射线源S发射X射线对被检测物体进行照射，能谱分辨型X射线探测器接收X射线并对X射线进行能谱分辨，经过一次相位步进过程和数据采集，能谱分辨型X射线探测器上每个像素点处每个能量段的X射线的光强表示为一个光强曲线，然后，如上述那样得到被检测物体的图像。
进而，本发明能够应用于CT成像系统，即，本发明能够提供一种多能谱X射线光栅CT成像系统，该系统除了包括本发明的多能谱X射线光栅成像系统之外，还包括一个旋转结构，用于使得被检测物体与X射线源和光栅、X射线探测器等进行相对旋转，其实现方式可以是物体旋转其他部件静止，也可以是物体静止而X射线源和光栅、X射线探测器等一起旋转。多能谱X射线光栅CT成像系统在CT模式下，能够获得各个投影角度下的折射角信息、小角散射信息及相应的平面像素信息，进而利用预定算法来重构物体内部的断层图像。
本发明的最大优点是消除了宽能谱X射线源对于光栅成像技术的不利影响，解决了射线硬化等固有问题，大大提升了图像的信噪比，同时能够实现对物质成分的识别。与传统的X射线成像相比，本发明能够对弱吸收物质（例如，乳腺、血管和肌肉等软组织、纤维材料、昆虫等）进行高对比度的成像。与现有光栅成像技术相比，大大提升图像信噪比，解决了射线硬化的问题，同时利用扫描样品的线性衰减系数、相位因子和广义散射系数随X射线能量的变化而实现对物质成分的识别。本发明将为相衬成像走向医学、生物学、工业材料等领域应用开拓崭新的思路和途径，具有重大的实际意义和应用价值。
（实施例）
以下说明本发明的几个应用例。
图5是本发明的实施例1的示意图。如图5所示，实施例1示出将本发明的多能谱X射线光栅成像系统用于X射线摄影，其可以一次扫描后同时获得衰减、相衬和暗场三种图像，其可以用于新一代乳腺机等应用。此外，如图5所示那样，图中的源光栅G0是可选的，即，可以设置源光栅G0，也可以不设置。
此外，图6是本发明的实施例2的示意图。如图6所示，实施例2示出将本发明的多能谱X射线光栅成像系统用于X射线CT成像，其扫描样品（即，图6中的扫描物体W）能够沿垂直于光路的方向旋转，从而能够获取物质结构的三维信息，基于能谱信息可以进行物质识别。此外，如图6所示那样，同样地，图中的源光栅G0是可选的，即，可以设置源光栅G0，也可以不设置。
此外，图7是本发明的实施例3的示意图。如图7所示，实施例3示出将本发明的多能谱X射线光栅成像系统用于X射线CT成像，其整体机械结构可以沿垂直于光路的方向旋转，从而可以获取物质结构的三维信息，基于能谱信息可以进行物质识别。此外，如图7所示那样，同样地，图中的源光栅G0是可选的，即，可以设置源光栅G0，也可以不设置。
如上所述，本发明所提出的多能谱X射线光栅成像系统采用非相干方法实现（即，在本发明中采用了非相干X射线源），其采用能谱分辨型X射线探测器，实现对常规X射线光源产生的宽能谱X射线能量范围的不同能量段的探测（X射线能量范围是0到出束能量的设定值），既保留光栅成像技术的原有优点，例如一次成像过程中同时获得衰减、相衬、暗场三种信息，又能够解决现有光栅成像技术存在的问题，包括射线硬化问题等，同时将能量沉积型探测器成像中多能谱的劣势转化为能谱分辨型探测器成像中的优势，发挥多能谱带来的更多信息的优势，实现对物质成分的识别，在医疗成像、安全检查等领域都具有很高的实用价值。
本发明的创新性在于将能谱分辨型X射线探测技术与光栅成像技术相结合，发明成果可以充分发挥光栅成像技术的优越性，在一次扫描过程中同时获得体现物质内部信息的衰减、暗场和相衬三种信息，可以更加全面地反应物体的内部结构信息以及组成信息，同时可以结合多能谱分析技术，消除原有成像方式中的不足，同时发挥多能谱带来更多信息的优势，实现对物质成分的识别，从而可以在医疗成像、安全检查等多方面的领域中发挥巨大的作用。
以上对本发明进行了说明，但是本领域技术人员应该理解的是，对于目前所给出的公开内容，在不脱离这里所描述的本发明技术思想的范围内可以进行各种变形。因此，并不意味着本发明局限于所示出的和所描述的特定实施例。

Claims (17)

1.一种多能谱X射线光栅成像系统，其特征在于，具备：
非相干X射线源，发射用于对被检测物体进行照射的X射线；
光栅模块，包括彼此平行配置且依次布置在X射线传播方向上的第一吸收光栅和第二吸收光栅；以及
能谱分辨型X射线探测器，接收通过了所述第一以及第二吸收光栅的X射线。
2.如权利要求1所述的多能谱X射线光栅成像系统，其特征在于，
所述第一吸收光栅和所述第二吸收光栅之一在其至少一个周期范围内进行相位步进动作，在每个相位步进过程，所述非相干X射线源发射X射线对被检测物体进行照射，所述能谱分辨型X射线探测器接收X射线并对X射线进行能谱分辨，经过一次相位步进过程和数据采集，所述能谱分辨型X射线探测器上每个像素点处每个能量段的X射线的光强表示为一个光强曲线。
3.如权利要求1所述的多能谱X射线光栅成像系统，其特征在于，
还具备：源光栅，配置在所述非相干X射线源与被检测物体之间的靠近所述非相干X射线源的位置并且能够在平行于所述第一以及第二吸收光栅的方向上移动，
所述第一以及第二吸收光栅固定不动，使所述源光栅在其至少一个周期范围内进行步进动作，在每个相位步进过程，所述非相干X射线源发射X射线对被检测物体进行照射，所述能谱分辨型X射线探测器接收X射线并对X射线进行能谱分辨，经过一次相位步进过程和数据采集，所述能谱分辨型X射线探测器上每个像素点处每个能量段的X射线的光强表示为一个光强曲线。
4.如权利要求1～3的任意一项所述的多能谱X射线光栅成像系统，其特征在于，
还具备：致动装置，能够使被检测物体相对于所述多能谱X射线光栅成像系统整体相对地旋转一个角度。
5.如权利要求4所述的多能谱X射线光栅成像系统，其特征在于，
在每个所述旋转角度下，重复进行一次相位步进过程，然后根据预定CT图像重建算法来重建所述被检测物体的图像。
6.如权利要求1～3的任意一项所述的多能谱X射线光栅成像系统，其特征在于，
所述多能谱X射线光栅成像系统具备计算机工作站，
所述计算机工作站具备：数据处理模块，用于进行数据信息的处理，并从中计算得出被检测物体上各点的像素值；图像重建模块，用于根据计算得出的像素值重建被检测物体的图像；控制模块，用于控制所述非相干X射线源、光栅模块以及所述能谱分辨型X射线探测器。
7.如权利要求6所述的多能谱X射线光栅成像系统，其特征在于，
所述计算机工作站具备：显示单元，用于显示所述被检测物体的图像。
8.如权利要求6所述的多能谱X射线光栅成像系统，其特征在于，
所述计算机工作站能够从存在被检测物体的光强曲线和不存在被检测物体的背景光强曲线的对比中计算出X射线在被检测物体上预定点的折射信息，并由此计算出相应的像素值。
9.如权利要求6或8所述的多能谱X射线光栅成像系统，其特征在于，
所述计算机工作站能够从存在被检测物体的光强曲线和不存在被检测物体的背景光强曲线的对比中计算出X射线在被检测物体上预定点的散射信息，并由此计算出相应的像素值。
10.如权利要求6、或8所述的X射线成像系统，其特征在于，
所述计算机工作站能够从存在被检测物体的光强曲线和不存在被检测物体的背景光强曲线的对比中计算出X射线在被检测物体上预定点的衰减信息，并由此计算出相应的像素值。
11.如权利要求9所述的X射线成像系统，其特征在于，
所述计算机工作站能够从存在被检测物体的光强曲线和不存在被检测物体的背景光强曲线的对比中计算出X射线在被检测物体上预定点的衰减信息，并由此计算出相应的像素值。
12.一种X射线光栅成像方法，其特征在于，具有如下步骤：
使彼此平行且依次布置在X射线传播方向上的第一吸收光栅和第二吸收光栅之一在其至少一个周期范围内进行相位步进动作，在每个相位步进过程，利用非相干X射线源对被检测物体照射X射线，并且由能谱分辨型X射线探测器接收通过了所述第一以及第二吸收光栅的X射线并对其进行能谱分辨，经过一次相位步进过程和数据采集，将所述能谱分辨型X射线探测器上每个像素点处每个能量段的X射线的光强表示为一个光强曲线，将所述能谱分辨型X射线探测器上每个像素点处的光强曲线与不存在所述被检测物体的情况下的光强曲线进行比较，计算得出每个像素点的像素值，根据所述像素值得到被检测物体的图像信息。
13.如权利要求12所述的X射线光栅成像方法，其特征在于，
使所述被检测物体旋转，在每个所述旋转角度下，重复所述相位步进动作，然后根据预定CT图像重建算法来重建所述被检测物体的图像。
14.如权利要求12所述的X射线光栅成像方法，其特征在于，
从存在所述被检测物体的光强曲线和不存在所述被检测物体的背景光强曲线的对比中计算出X射线在所述被检测物体上预定点的折射信息，并由此计算出相应的像素值。
15.如权利要求12或14所述的X射线光栅成像方法，其特征在于，
从存在所述被检测物体的光强曲线和不存在所述被检测物体的背景光强曲线的对比中计算出X射线在所述被检测物体上预定点的散射信息，并由此计算出相应的像素值。
16.如权利要求12或14所述的X射线光栅成像方法，其特征在于，
从存在所述被检测物体的光强曲线和不存在所述被检测物体的背景光强曲线的对比中计算出X射线在所述被检测物体上预定点的衰减信息，并由此计算出相应的像素值。
17.如权利要求15所述的X射线光栅成像方法，其特征在于，
从存在所述被检测物体的光强曲线和不存在所述被检测物体的背景光强曲线的对比中计算出X射线在所述被检测物体上预定点的衰减信息，并由此计算出相应的像素值。
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