CN109964118A - 基于光栅的相位对比成像 - Google Patents

基于光栅的相位对比成像 Download PDF

Info

Publication number
CN109964118A
CN109964118A CN201780069836.9A CN201780069836A CN109964118A CN 109964118 A CN109964118 A CN 109964118A CN 201780069836 A CN201780069836 A CN 201780069836A CN 109964118 A CN109964118 A CN 109964118A
Authority
CN
China
Prior art keywords
groove
ray detector
main shaft
ray
detector
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201780069836.9A
Other languages
English (en)
Inventor
H·德尔
T·克勒
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Koninklijke Philips Electronics NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Koninklijke Philips Electronics NV filed Critical Koninklijke Philips Electronics NV
Publication of CN109964118A publication Critical patent/CN109964118A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/42—Arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/4208—Arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis characterised by using a particular type of detector
    • A61B6/4225—Arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis characterised by using a particular type of detector using image intensifiers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/02—Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
    • A61B6/03—Computed tomography [CT]
    • A61B6/032—Transmission computed tomography [CT]
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/02—Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
    • A61B6/03—Computed tomography [CT]
    • A61B6/032—Transmission computed tomography [CT]
    • A61B6/035—Mechanical aspects of CT
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/40—Arrangements for generating radiation specially adapted for radiation diagnosis
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/40—Arrangements for generating radiation specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/4035—Arrangements for generating radiation specially adapted for radiation diagnosis the source being combined with a filter or grating
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/42—Arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/42—Arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/4208—Arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis characterised by using a particular type of detector
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/42—Arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/4208—Arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis characterised by using a particular type of detector
    • A61B6/4233—Arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis characterised by using a particular type of detector using matrix detectors
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/42—Arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/4266—Arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis characterised by using a plurality of detector units
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/42—Arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/4283—Arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis characterised by a detector unit being housed in a cassette
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/42—Arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/4291—Arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis the detector being combined with a grid or grating
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/44—Constructional features of apparatus for radiation diagnosis
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/44—Constructional features of apparatus for radiation diagnosis
    • A61B6/4411—Constructional features of apparatus for radiation diagnosis the apparatus being modular
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/44—Constructional features of apparatus for radiation diagnosis
    • A61B6/4429—Constructional features of apparatus for radiation diagnosis related to the mounting of source units and detector units
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/44—Constructional features of apparatus for radiation diagnosis
    • A61B6/4429—Constructional features of apparatus for radiation diagnosis related to the mounting of source units and detector units
    • A61B6/4435—Constructional features of apparatus for radiation diagnosis related to the mounting of source units and detector units the source unit and the detector unit being coupled by a rigid structure
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/44—Constructional features of apparatus for radiation diagnosis
    • A61B6/4429—Constructional features of apparatus for radiation diagnosis related to the mounting of source units and detector units
    • A61B6/4435—Constructional features of apparatus for radiation diagnosis related to the mounting of source units and detector units the source unit and the detector unit being coupled by a rigid structure
    • A61B6/4441—Constructional features of apparatus for radiation diagnosis related to the mounting of source units and detector units the source unit and the detector unit being coupled by a rigid structure the rigid structure being a C-arm or U-arm
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/44—Constructional features of apparatus for radiation diagnosis
    • A61B6/4429—Constructional features of apparatus for radiation diagnosis related to the mounting of source units and detector units
    • A61B6/4435—Constructional features of apparatus for radiation diagnosis related to the mounting of source units and detector units the source unit and the detector unit being coupled by a rigid structure
    • A61B6/4447—Tiltable gantries
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/48—Diagnostic techniques
    • A61B6/484—Diagnostic techniques involving phase contrast X-ray imaging
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/02—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
    • G01N23/04—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material
    • G01N23/041—Phase-contrast imaging, e.g. using grating interferometers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/20—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by using diffraction of the radiation by the materials, e.g. for investigating crystal structure; by using scattering of the radiation by the materials, e.g. for investigating non-crystalline materials; by using reflection of the radiation by the materials
    • G01N23/20075—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by using diffraction of the radiation by the materials, e.g. for investigating crystal structure; by using scattering of the radiation by the materials, e.g. for investigating non-crystalline materials; by using reflection of the radiation by the materials by measuring interferences of X-rays, e.g. Borrmann effect
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/20—Measuring radiation intensity with scintillation detectors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/20—Measuring radiation intensity with scintillation detectors
    • G01T1/2002—Optical details, e.g. reflecting or diffusing layers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/20—Measuring radiation intensity with scintillation detectors
    • G01T1/2006—Measuring radiation intensity with scintillation detectors using a combination of a scintillator and photodetector which measures the means radiation intensity
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K1/00—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating
    • G21K1/02—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating using diaphragms, collimators
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K1/00—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating
    • G21K1/02—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating using diaphragms, collimators
    • G21K1/025—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating using diaphragms, collimators using multiple collimators, e.g. Bucky screens; other devices for eliminating undesired or dispersed radiation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2223/00—Investigating materials by wave or particle radiation
    • G01N2223/50—Detectors
    • G01N2223/505—Detectors scintillation
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K2207/00—Particular details of imaging devices or methods using ionizing electromagnetic radiation such as X-rays or gamma rays
    • G21K2207/005—Methods and devices obtaining contrast from non-absorbing interaction of the radiation with matter, e.g. phase contrast

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)

Abstract

提供了一种用于相位对比成像系统(100)的X射线探测器(10)和具有这种探测器(10)的相位对比成像系统(100)。X射线探测器(10)包括闪烁设备(12)和光探测器(14)，所述光探测器具有光学耦合到所述闪烁设备(12)的多个光敏像素(15)，其中，所述X射线探测器(10)包括平行于所述闪烁设备(12)的表面法向向量的主轴(16)，并且其中，所述闪烁设备(12)包括具有多个凹槽(20)的晶片衬底(18)，所述多个凹槽彼此间隔开。凹槽(20)中的每个沿着从所述闪烁设备(12)的第一侧(13)到所述晶片衬底(18)中的第一方向(21)延伸一深度(22)，其中，凹槽(20)中的每个至少部分填充有闪烁材料。其中，所述多个凹槽(20)中的至少部分的第一方向(21)与所述主轴(16)不同，使得所述多个凹槽(20)中的至少部分相对于所述主轴(16)倾斜。布置在所述闪烁设备(12)的中心区域(24)中的凹槽(20)的第一方向(21)与所述主轴(16)之间的角度小于布置在所述闪烁设备(12)的外部区域(26)中的凹槽(20)的第一方向(21)与所述主轴(16)之间的角度。

Description

基于光栅的相位对比成像
技术领域
本发明总体上涉及基于光栅的相位对比成像。具体地，本发明涉及用于相位对比成像系统的X射线探测器、在相位对比成像系统中的这种X射线探测器的使用、具有这种X射线探测器的相位对比成像系统、以及制造用于相位对比成像系统的X射线探测器的方法。
背景技术
在X射线相位对比成像和/或差分相位对比成像(DPCI)中，穿过感兴趣对象的相干X射线的相位信息被可视化。与传统的X射线透射成像方法相比，在DPCI中，不仅沿着投影线的感兴趣对象的吸收性质，而且透射通过感兴趣对象的X射线的相移和/或对象的小角度散射性质被确定。这提供了可以例如用于对比增强、材料成分确定、微结构的呈现和/或剂量减少的额外的信息。
通常，在DPCI中可能需要高度单色的和相干的X射线辐射。为此目的，常规X射线源(诸如例如X射线管)可以与放置在X射线源和感兴趣对象之间的源光栅结合使用。源光栅可以通过提供X射线射束所穿过的小开口来确保相干性。在感兴趣对象后面的射束方向上，通常相移光栅(也称为相位光栅(G1))被放置，其具有“射束分离器”的功能。当X射线射束穿过相位光栅时，生成干涉图案，其包含与X射线射束在射束强度的最小值和最大值的相对位置中的相移有关的所需的信息，其中，最小值和最大值的相对位置通常是在几微米的量级。由于具有150μm的量级的典型分辨率的常规X射线探测器可能不能够分辨这种精细结构，因此通常利用相位分析器光栅(也称为吸收器光栅(G2))对干涉图案进行采样，所述相位分析器光栅的特征在于具有类似于和/或匹配干涉图案的周期性的周期性的发送和吸收条带的周期性图案。由于吸收器光栅的类似的周期性，在吸收器光栅后面生成莫列(Moiré)图案，其可以具有更大得多的周期性，并且其因此可以利用常规X射线探测器可探测。
为了最终获得差分相移，光栅中的至少一个可以横向移位通常为1μm的量级的光栅间距的分数。该技术也称为“相位步进”。然后能够从针对分析器光栅的每个位置测量的具体莫列图案中提取相移。
在另外的发展中，还可以执行具有硬X射线的相移的计算机断层摄影。然而，具体地，在锥形射束几何结构的情况下，在视场的中心之外的区域中能够出现相当强的相位对比失真。
发明内容
能够期望提供一种用于相位对比成像系统的鲁棒且成本有效的X射线探测器，以及产生具有降低的相位对比失真的经改进的图像的具有有这种X射线探测器的相位对比成像。
这通过独立权利要求的主题实现，其中，另外的实施例并入在从属权利要求和以下说明书中。
应当注意，例如以下关于X射线探测器描述的特征也可以是相位对比成像系统的部分，并且反之亦然。此外，以下关于X射线探测器和/或成像系统描述的所有特征与用于制造X射线探测器的相应方法步骤相关。
本发明的第一方面涉及一种用于相位对比成像系统的X射线探测器。应当注意，X射线探测器同样可以用于暗场成像。X射线探测器包括闪烁设备和光探测器，所述光探测器具有光学耦合至闪烁设备的多个光敏像素。X射线探测器包括平行于闪烁设备的表面法向向量的主轴，并且闪烁设备包括具有多个凹槽的晶片衬底，所述多个凹槽彼此间隔开。凹槽中的每个沿着从闪烁设备的第一侧和/或第一表面到晶片衬底中的第一方向延伸到一深度，其中，凹槽中的每个至少部分地填充有闪烁材料。此外，凹槽中的至少部分的第一方向不同于主轴和/或表面法向向量，使得凹槽中的至少部分关于和/或相对于主轴倾斜。
根据范例，多个凹槽的至少一个子集和/或多个凹槽中的至少部分的第一方向不同于主轴和/或不同于主轴的方向，使得多个凹槽的至少子集和/或多个凹槽中的至少部分相对于主轴倾斜。换言之，多个凹槽中的至少一些的第一方向不同于主轴和/或不同于主轴的方向，使得多个凹槽中的至少一些相对于主轴倾斜。
根据另一范例，布置在闪烁设备的中心区域中的凹槽的第一方向与主轴之间的角度小于布置在闪烁设备的外部区域中的凹槽的第一方向与主轴之间的角度。换言之，布置在闪烁设备的中心区域中的至少一个凹槽的第一方向与主轴之间的角度小于布置在闪烁设备的外部区域中的至少一个其他凹槽的第一方向与主轴之间的角度。
“闪烁设备”可以指闪烁体和/或闪烁体装置。主轴可以指当X射线探测器安装在相位对比成像系统中时可以布置在朝向X射线源的方向上的X射线探测器的轴。额外地或备选地，主轴可以平行于成像系统的光轴和/或平行于X射线射束的中心轴。就这点而言，主轴还可以指沿成像系统的光轴的射束方向。表面法向向量可以指闪烁设备的第一侧的表面法向向量。备选地，表面法向向量可以指与第一侧相对布置的闪烁设备的第二侧的表面法向向量。当X射线探测器安装在成像系统中时，第一侧可以指向光探测器，而第二侧可以指向X射线源。
闪烁设备可以具有凹槽的布置。凹槽也可以指沟槽。凹槽中的每个可以具有特定的第一方向和/或凹槽方向，其中，相应的凹槽从闪烁设备的第一侧延伸到晶片衬底中。因此，凹槽中的每个的第一方向可以基本上平行于相应凹槽的中心轴和/或中心平面。通过范例，凹槽中的每个的第一方向可以由相应凹槽的中心轴和/或中心平面来定义。凹槽中的每个可以具有沿第一方向的一定深度，并且每个凹槽可以形成为沿着每个凹槽的延伸方向延伸的晶片衬底中的细长腔，其中，延伸方向可以垂直于表面法向向量和/或横向于第一方向。因此，凹槽中的每个可以在纵向延伸方向上部分地或完全地穿过晶片衬底。此外，每个凹槽可以具有在主轴和相应凹槽的第一方向之间的一个角度，其中，在下文中，还可以测量在表面法向向量和每个凹槽的第一方向之间的角度。
通过形成凹槽中的至少部分，使得它们相对于主轴和/或表面法向向量倾斜，可以有利地减小相位对比失真。这样，例如在锥形-射束几何结构中，可以通过增加凹槽的有效纵横比来减小强度损失。因此，可以更可靠和精确地探测相移和/或暗场信号。因此，可以增加整体图像质量。
本发明可以至少部分地被认为是基于以下考虑和发现。总体上，基于光栅的差分相位对比和/或暗场成像是一种很有前景的技术，其可能会增加额外的诊断价值，尤其是在胸部成像领域中，其中，暗场信号通道对肺部组织的微结构变化高度敏感。与该技术相关的最具挑战性的问题之一能够是制造大面积光栅，具体地是吸收器光栅G2，其通常直接放置在X射线探测器的前面。目前，这种光栅通常是金-光栅。但是，对于G2光栅能够需要避免使用金光栅，因为金在例如从范围为约65keV到约82keV的医学上重要的能量范围内具有相当弱的衰减。结果，G2光栅可以具有相当大的厚度和/或长度，并且因此它可能相当昂贵。
通过使用发明性X射线探测器及其中通过利用闪烁材料至少部分地填充晶片衬底的凹槽来提供闪烁体结构的闪烁设备，可以省略吸收器光栅，因为吸收器光栅的功能可以由X射线探测器本身和/或闪烁设备提供。这可以节省X射线探测器和/或成像系统的成本。借助于发明性X射线探测器和/或闪烁设备，可以仅探测X射线辐射的期望部分，诸如包含相关相移信息的由相位光栅(G1)生成的干涉图案的部分。
根据本发明的实施例，布置在闪烁设备的外部区域中的凹槽比相对于布置在闪烁设备的中心区域中的凹槽相对于主轴更倾斜。
根据本发明的实施例，闪烁设备的第一侧与光探测器直接接触。这样，从凹槽和/或其中包含的闪烁材料发射的光可以直接传输到X射线探测器的光敏像素，而其间没有任何吸收材料。这可以增加探测器的整体效率。
根据本发明的实施例，布置在闪烁设备的中心区域中的凹槽的第一方向与主轴之间的角度小于布置在闪烁设备的外部区域中的凹槽的第一方向之间的角度。X射线探测器可以具有中心区域和/或区以及边界区域和/或区。当X射线探测器安装在成像系统中时，中心区域可以例如布置在成像系统的光轴处或附近，并且外部区域可以指探测器的周围区域和/或边界区域，其可以布置在与光轴的一定距离处，即，其可以与光轴横向间隔开。布置在中心区域中的凹槽的第一方向与主轴之间的角度可以小于布置在外部区域中的凹槽的第一方向的角度，使得中心区域中的凹槽可以比外部区域中的凹槽相对于主轴更少地倾斜。例如，在锥形射束几何结构中，射束可以具有特定扩展，使得X射线粒子相对于表面法向向量和/或探测器的主轴在不同方向上撞击到X射线探测器上。通过比布置在中心区域中的凹槽更加倾斜布置在外部区域中的凹槽，可以补偿X射线粒子的不同撞击角度和/或射束扩展，并且因此可以减小强度损失。
根据本发明的实施例，闪烁设备包括具有平行于主轴的第一方向的至少一个凹槽，其中，至少一个凹槽布置在闪烁设备的中心区域中。至少一个凹槽可以布置在闪烁设备的中心，并且可以与成像系统的主轴和/或光轴对准。备选地或额外地，布置在中心区域中的多个凹槽可以具有彼此平行和/或平行于主轴的第一方向。
根据本发明的实施例，凹槽的第一方向与主轴之间的角度随着凹槽到闪烁设备的中心区域的距离增加而增加。到中心区域的距离可以横向测量，即垂直和/或横向于主轴、表面法向向量和/或光轴。换言之，随着到中心区域的距离增加，凹槽相对于主轴顺序地更倾斜和/或逐渐地倾斜。这可以允许在X射线源的方向上、在成像系统的焦点的方向上和/或在预定的射束方向的方向上对准和/或取向所有凹槽中的至少部分凹槽。这样，可以增加用探测器探测的X射线辐射的总强度。还可以增加有效纵横比，从而改进利用X射线探测器采集的图像的整体图像质量。
根据本发明的实施例，每个凹槽完全填充有闪烁材料。这可以进一步增加填充有闪烁材料的凹槽的总的光线输出，从而增加整体探测器效率。
根据本发明的实施例，每个凹槽和/或包含在其中的闪烁材料沿着每个凹槽的纵向延伸方向被划分成多个部分。换言之，可以构造每个凹槽中的闪烁材料。该结构可以由一个或多个屏障形成，所述屏障的范围从闪烁设备的第一侧到每个凹槽到每个凹槽的内部体积和/或到晶片衬底中的深度，其中，屏障可以相邻地独立布置和/或是直接邻接部分。屏障可以被配置为阻挡由包含在单个部分中的闪烁材料生成的光。因此，在单个部分中发射的光可以被限制在该部分内。
根据本发明的实施例，凹槽中的每个从闪烁设备的第一侧延伸到晶片衬底的内部体积中。备选地或额外地，闪烁设备还包括一层晶片衬底，其布置在与闪烁设备的第一侧相对的闪烁设备的第二侧上。换言之，凹槽可以不是在第一方向上连续地穿过晶片衬底，而是可以延伸到晶片衬底中的一定深度。这总体上可以简化X射线探测器的制造过程。
根据本发明的实施例，凹槽中的至少部分具有矩形、梯形、管状、圆柱形、圆锥形或不对称形状。因此，凹槽中的至少部分的横截面也可以是矩形、圆形、椭圆形或卵形。根据射束几何结构，凹槽的某些几何结构可以具有某些优点，诸如在聚焦几何结构中的梯形凹槽。
根据本发明的实施例，探测器是平面探测器。备选地或额外地，探测器被配置用于成像系统的已聚焦几何结构。通常，在已聚焦几何结构中，探测器和/或光栅可以弯曲，以便补偿探测器的外围和/或外部区域中探测到的X射线强度上的减小。利用发明性X射线探测器，可以不需要这种弯曲，并且可以简化X射线探测器的制造过程。
根据本发明的实施例，晶片衬底包括硅。可以有利地使用硅，因为相当大的并且均匀的晶片衬底可以以低成本可用。备选地或额外地，闪烁材料包括CsJ、NaJ、CsI(Tl)、CsI(Na)、CsI(纯的)、CsF、KI(Tl)、LiI(Eu)和硫氧化钆中的至少一种。其他无机晶体也可以用作闪烁材料。这些材料可以具有相当高的光输出并且可以以低成本可用。
根据本发明的实施例，凹槽中的每个具有0.5mm至5mm，尤其是1mm至3mm的深度。可以沿每个凹槽的第一方向测量深度。备选地或额外地，凹槽中的每个具有1μm至200μm，尤其是2μm至100μm的宽度。可以垂直和/或横向于相应凹槽的第一方向测量宽度。凹槽的上述尺寸可以适用于差分相位对比成像应用，尤其是用于有效地探测由相位光栅生成的干涉图案。就这一点而言，凹槽的尺寸可以与相位光栅(G1)的周期性和/或借助于相位光栅生成的对应的干涉图案相似、平衡和/或相关。
通过范例，凹槽和/或凹槽中的每个的纵横比可以在5至1000的范围内，尤其是在大约10到100的范围内。其中，纵横比可以取决于要探测的辐射的类型和/或能量，例如X射线。因此，凹槽应具有足够大的深度，以吸收足够的辐射和/或X射线光子。对于CT应用的约3mm的停止功率，以及对于乳房摄影应用的约1mm的停止功率能够是适当的。因此，凹槽中的每个的深度也可以在该范围内。另一方面，凹槽的宽度可以取决于相位对比成像系统的设计。凹槽的间距、凹槽间隔和/或两个相邻凹槽之间的距离可以是约1μm至约500μm，尤其是约2μm至约100μm，其中，由晶片衬底形成并且将两个相邻的凹槽分开的壁的壁厚度可以是间距的大约一半。
根据本发明的实施例，凹槽中的每个具有沿每个凹槽的纵向延伸方向的长度，所述长度对应于光探测器的单个光敏像素的长度。可以在垂直于和/或横向于每个凹槽的第一方向的方向上测量长度。换言之，晶片衬底和/或闪烁设备可以形成为使得单个凹槽可以被单个光敏像素覆盖。光敏像素的典型长度可以是约100μm至约300μm。因此，凹槽在纵向延伸方向上的长度也可以是约100μm至约300μm。本发明的第二方面涉及在相位对比成像系统中的X射线探测器的使用，如以上及以上所述。成像系统可以例如是指具有已聚焦几何结构和/或锥形-射束几何结构的成像系统。成像系统还可以指计算机断层摄影系统和/或C型臂系统。
本发明的第三方面涉及一种相位对比成像系统，包括：X射线源，其用于发射以成像系统的光轴为中心的X射线射束；如上面及下面所述的X射线探测器；以及布置在X射线源和X射线探测器之间的至少一个光栅。光轴可以是例如指X射线射束的中心轴和/或对称轴。光轴可以直接指向平行于主轴的和/或平行于探测器的表面法向向量的X射线探测器。成像系统还可以包括两个光栅，其中，第一光栅可以布置在X射线源和要检查的感兴趣对象之间。第一光栅可以提供相干的X射线射束和/或第一光栅可以将大的焦点均划分成若干较小的焦点，其中，较小的焦点中的每个可以具有足够大的空间相干性和/或相干长度，以生成干涉图像。此外，第二光栅可以布置在感兴趣对象和X射线探测器之间，其中，第二光栅可以是相位光栅，其被配置为用于生成干涉图案。此外，X射线探测器的主轴平行于成像系统的光轴布置。
根据本发明的实施例，X射线探测器被布置成使得凹槽中的每个的第一方向被定向和/或对准为朝向成像系统的焦点和/或X射线源的焦点。X射线源可以是点光源，并且因此焦点可以指X射线源的位置。通过将所有凹槽朝向焦点对准，可以进一步增加总的探测到的强度。
本发明的第四方面涉及一种制造和/或制作X射线探测器的方法。所述方法包括步骤：
-将多个凹槽形成到晶片衬底中，使得凹槽彼此间隔开，并且使得凹槽中的每个沿从晶片衬底的表面到晶片衬底中的第一方向延伸一深度；
-以闪烁材料至少部分地填充每个凹槽；以及
-将具有至少部分填充的凹槽的晶片衬底布置在光探测器上。
其中，X射线探测器包括平行于晶片衬底的表面法向向量的主轴，并且凹槽中的至少部分的第一方向与主轴不同，使得凹槽中的至少部分相对于主轴倾斜。
根据第四方面的范例，多个凹槽中的至少子集和/或多个凹槽的至少部分的第一方向不同于主轴和/或不同于主轴的方向，使得多个凹槽的至少子集和/或多个凹槽中的至少部分相对于主轴倾斜。换言之，多个凹槽中的至少一些凹槽的第一方向不同于主轴和/或不同于主轴的方向，使得多个凹槽中的至少一些凹槽相对于主轴倾斜。
根据第四方面的其他范例，布置在闪烁设备的中心区域中的凹槽的第一方向与主轴之间的角度小于布置在闪烁设备的外部区域中的凹槽的第一方向与主轴之间的角度。换言之，布置在闪烁设备的中心区域中的至少一个凹槽的第一方向与主轴之间的角度小于布置在闪烁设备的外部区域中的至少一个其他凹槽的第一方向与主轴之间的角度。
参考下文描述的实施例，本发明的这些和其他方面将显而易见并得以阐明。
附图说明
下面将参考附图中图示的示范性实施例更详细地解释本发明的主题，其中：
图1示出了根据本发明的示范性实施例的相位对比成像系统，
图2a示出了根据本发明的示范性实施例的X射线探测器的截面视图，
图2b示出了根据本发明的示范性实施例的X射线探测器的仰视图，
图3示出了根据本发明的示范性实施例的相位对比成像系统的截面视图，并且
图4示出了图示根据本发明的示范性实施例的制造X射线探测器的方法的步骤的流程图。
原则上，相同、相似和/或功能相似的部分在附图中被提供有相同的附图标记。附图是示意性的而不是按比例的。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的示范性实施例的相位对比成像系统100。成像系统100可以例如用于差分相位对比成像。
成像系统100包括X射线源102，其用于发射X射线的射束104、X射线辐射和/或X射线光子。X射线源102可以是X射线管和/或点源。成像系统100还包括焦点103。X射线射束104可以是锥形的和/或可以以成像系统100的光轴106为中心。光轴106可以指代从垂直于光轴106的平面测量的到X射线源102的最小距离的方向。X射线射束104可以在z方向上发射，如图1描绘的。
为了提供射束104的空间相干性和/或为了生成X射线的空间相干射束104，成像系统100还包括布置在X射线源102和感兴趣对象110之间的源光栅108，感兴趣对象110放置在射束104内并且要借助于成像系统100进行检查。源光栅108可以是具有多个平行条带的一维网格。感兴趣对象110可以例如是是患者、患者的部分和/或任何其他对象。备选地，可以借助于特定类型的X射线源102来提供射束104的空间相干性，使得可以不需要源光栅108。
成像系统100还包括相位光栅112和X射线探测器10。相位光栅112(也称为相移和/或G1光栅)布置在感兴趣对象110和X射线探测器10之间和/或X射线源102和对象110之间。相位光栅112可以是具有多个平行条带的一维网格。X射线探测器10包括闪烁设备12和具有多个光敏像素的光探测器14，如下面的附图中详细描述的。
通常，相位光栅112被配置为生成干涉图案，所述干涉图案包含关于X射线射束104在射束强度的最小值和最大值的相对位置中的相移的信息。换言之，最小值和最大值的相对位置取决于入射在相位光栅112上的波前的相移。由于穿过感兴趣对象110的X射线的相位可以根据感兴趣对象110的物理性质(诸如例如包含在其中的材料的密度和/或厚度)而改变，由相位光栅112生成的干涉图案也相应地改变。因此，通过分析干涉图案，可以提取相移信息，所述信息继而可以被用于例如增加和/或改进X射线吸收图像的对比度。在常规相位对比成像系统中，借助于布置和/或放置在X射线探测器10前面的分析器光栅(G2光栅)来分析由相位光栅112生成的干涉图案。在根据本发明的成像系统100中，分析器光栅的功能有利地集成到X射线探测器10中，如下面的附图中详细解释的。
成像系统100还包括控制单元、控制模块、控制器和/或控制电路114，其被配置为用于控制X射线探测器10、X射线源102和/或成像系统100的其他部件。控制单元114还可以被配置信号处理，以用于来自X射线探测器10的数据读取和/或用于借助于X射线探测器10采集的数据的数据处理。
成像系统100任选地包括致动器120、压电致动器120、步进器120和/或步进电机120，所述步进电机被配置为横向地，即与光轴106垂直和/或横向于光轴106对相位光栅112和/或X射线探测器10和/或源光栅108进行移位。这可以允许获得差分相移，并且还称为“相位步进”。然后能够从针对每个位置的具体测量结果提取实际相移。
图2a示出了根据本发明的示范性实施例的用于相位对比成像系统100的X射线探测器10的截面视图。图2b示出了根据本发明的示范性实施例的用于相位对比成像系统100的X射线探测器10的仰视图。如果没有另外说明，则图2a和2b的X射线探测器10包括与图1的X射线探测器10相同的元件和特征。
X射线探测器10是平面X射线探测器10，其包括闪烁设备12和光探测器14，光探测器14具有光学耦合到闪烁设备12的多个光敏像素15。光敏像素15在图2b中示意性地描绘为矩形15。X射线探测器10具有主轴，所述主轴平行于X射线探测器10的表面法向向量和/或平行于闪烁设备12的表面法向向量取向和/或对准。主轴16可以与成像系统的光轴106对准，即，当X射线探测器10安装在成像系统100中时，主轴16可以引导朝向焦点103和/或朝向X射线源102。表面法线向量可以指代闪烁设备12的第一侧13和/或第一表面13的向量。然而，表面法向向量也可以指代与第一侧13相对的闪烁设备的其他侧/表面上的相应向量。
闪烁设备12包括晶片衬底18，例如硅晶片衬底，其具有多个凹槽20和/或沟槽20，它们在垂直于和/或横向于主轴16的方向上彼此间隔开。如图2a和2b所示，凹槽20在x方向上彼此间隔开，其中，在两个相邻凹槽20之间布置晶片衬底18。凹槽20可以在x方向上彼此等距地间隔开和/或它们可以以在两个相邻凹槽20之间的变化的距离布置。凹槽20由此通过晶片衬底18彼此间隔开。凹槽20中的每个沿着从闪烁设备12的第一侧13到晶片衬底18的内部体积19内的第一方向21延伸一深度22。第一方向21针对多个凹槽20中的两个在图2a中由箭头21示意性地描绘。因此，凹槽20中的每个具有特定的第一方向21和/或特定的深度22，其可以称为每个凹槽20的凹槽方向21。
凹槽200中的至少部分的第一方向21与X射线探测器10的主轴16和/或表面法向向量不同，使得凹槽20中的至少部分相对于主轴16倾斜。换言之，凹槽200中的至少部分的第一方向21横向于X射线探测器10的表面法向向量取向和/或具有到X射线探测器10的表面法向向量的横向分量。
具体地，布置在闪烁设备12的中心和/或中间区域24中的凹槽的第一方向与主轴16之间的角度小于布置在闪烁设备12的外部区域26和/或外围区域26中的凹槽20的第一方向21之间的角度。因此，布置在外部区域26中的凹槽20相比于布置在中心区域24中的凹槽20相对于主轴16更倾斜。
此外，布置在中心区域24中的至少一个凹槽20a具有平行于探测器10的主轴16和/或表面法向向量的第一方向21a。中心区域24中的多个凹槽20也可以具有平行于探测器10的主轴16和/或表面法向向量的第一方向21a。
此外，凹槽20可以形成在晶片衬底18中，使得凹槽20的第一方向21与主轴16之间的角度随着凹槽20到闪烁设备12的中心区域24的增加的距离而增加。换言之，凹槽20到中心区域24和/或闪烁设备12的中心的距离越大，相应的凹槽20相对于主轴16倾斜越多。因此，凹槽20随着到中心区域24的增加的距离而逐渐倾斜。
凹槽20中的每个具有沿第一方向21测量的约0.5mm至约5mm，尤其是约1mm至约3mm的深度22。此外，凹槽20中的每个具有如图2a所示的x方向上的垂直于主轴16测量的约1μm至约200μm，尤其是约2μm至约100μm的宽度23。
参考图2b，凹槽中的每个沿纵向延伸方向27具有长度25，其中，长度25对应于和/或关于单个光敏像素15的长度。凹槽20的典型长度25可以在约100μm至约300μm的范围内。每个凹槽20的延伸方向27反平行于图2b中的y轴取向。凹槽20中的每个可以沿着纵向延伸方向27完全穿过晶片衬底18，即，在图2b所示的范例中，单个凹槽20的长度可以是光敏像素15的长度的两倍。备选地，单个凹槽20可以具有近似等于光敏像素15的的长度的长度25，即在如图2b所示的y方向上，可以布置两个凹槽20，其在y方向上和/或在纵向延伸方向27上彼此邻接。此外，如图2b中能够看到的，凹槽20的延伸方向27相对于彼此平行，并且凹槽20在垂直于延伸方向27的方向上，即在x方向上通过晶片衬底18间隔开。
凹槽20中的每个至少部分地，优选完全地填充有闪烁材料。闪烁材料可包括CsJ、NaJ、CsI(Tl)、CsI(Na)、CsI(纯的)、CsF、KI(Tl)、LiI(Eu)和硫氧化钆中的至少一种。其他晶体也可以用作闪烁材料。
从X射线源102发射并穿过源光栅108、感兴趣对象110和/或相位光栅112的X射线光子撞击到X射线探测器10和凹槽20上。在凹槽20内，X射线光子被转换成可见光，其继而借助于光敏像素15转换成电信号。最后，电信号可以由控制单元114处理和/或评价。因为由闪烁器设备12的闪烁材料中的撞击X射线光子生成的光线在所有方向上发射，每个凹槽20和/或包括在每个凹槽20中的闪烁材料沿纵向延伸方向27被分成若干部分28。换言之，每个凹槽20中的闪烁材料是结构化的。可以通过在每个凹槽20的闪烁材料中形成适当的屏障29来提供部分28。屏障29可以从闪烁设备12的第一侧13延伸到每个凹槽20的深度22。借助于部分28和/或屏障29，可以确保由单个部分28中的X射线光子生成的光线在相应的部分28内被准直和/或细化。因此，在特定部分28中生成的光可以不跨过屏障29。这也可以增加X射线探测器10的分辨率。部分28可以在延伸方向27上延伸到与在延伸方向27上由单个光敏像素15覆盖的区域一样大。换言之，部分28和单个光敏像素16可以在延伸方向27上具有相同的延伸和/或尺寸。
参考图2a，凹槽20的横截面形状可以是梯形的。但是，诸如矩形、管状、圆柱形、圆锥形或不对称形状的其他形状可以是可行的，这取决于例如射束几何结构。
应当注意，也可以针对X射线探测器10制造和/或使用具有凹槽20的二维网格。因此，凹槽20可以布置在晶片衬底18中的图案、二维网格和/或阵列中。这可以允许利用X射线探测器10提取二维相移信息。
图3示出了根据本发明的示范性实施例的相位对比成像系统100的截面视图。如果没有另外说明，图3的成像系统100包括与图1的成像系统100和/或参考图2a和2b描述的X射线探测器10相同的元件和特征。
为了可见性，图3中所示的X射线探测器10仅包括3个凹槽20、20a。然而，X射线探测器10可以包括更多的凹槽20。
在图3中，示意性描绘了X射线射束104的三个不同的撞击方向104a、104b、104c，以说明发明性X射线探测器10和/或成像系统100的优点。在图3中示出的这种聚焦几何结构中，凹槽20、20a中的每个和/或凹槽20、20a中的每个的相应第一方向21、21a朝向成像系统100的焦点103和/或朝向X射线源102取向和/或对准。因此，每个凹槽20、20a的第一方向21、21a直接反平行于X射线的相应撞击方向104a、104b、104c。该设计有利地允许通过增加有效纵横比来减少利用X射线探测器10探测到的强度的损失。因此，可以减少相位对比失真并且可以改进整体图像质量。
通常，大面积探测器10可以具有约50cm×50cm的尺寸，其由X射线源102以约50cm至200cm的距离D照射。这意味着在与X射线探测器10的表面法向向量和/或相应的探测器平面的一定角度下入射的X射线光子随着到光轴106的增加的距离而增加。在探测器10的边界附近和/或在X射线探测器10的外部区域26中，最大角度α等于奥斯特罗根斯(a/2/D)，其中，a称为探测器10在垂直于光轴16的方向上的尺寸。因此，对于探测器10的外围区26和/或外部区域26，可见度以及探测到的强度减小。利用发明性探测器10，可以显着地减少和/或完全解决该问题。
图4示出了图示根据本发明的示范性实施例的制造X射线探测器10的方法的步骤的流程图。
在步骤S1中，多个凹槽20被形成到晶片衬底18中，使得凹槽20彼此间隔开并且使得凹槽20中的每个沿着从晶片衬底18的表面13和/或第一侧13到晶片衬底18中的第一方向21延伸一深度22。
在第二步骤S2中，凹槽20中的每个至少部分地被填充闪烁材料。
在第三步骤S3中，晶片衬底18以至少部分填充的凹槽20布置在光探测器14上。
利用这种方法制造和/或制作的X射线探测器10可以包括与先前图1至3中描述的X射线探测器10相同的特征和/或元件。
具体地，X射线探测器10包括平行于晶片衬底18的表面法向向量的主轴16，其中，凹槽20中的至少部分的第一方向21不同于主轴16，使得凹槽20中的至少部分相对于主轴16倾斜。
在步骤S1中，凹槽20可以例如被蚀刻和/或钻入晶片衬底18中。通过范例，凹槽20可以利用激光形成，并且任选地，凹槽20的表面可以利用蚀刻过程进行平滑。
为了确定凹槽20中的每个的第一方向21，可以将激光器和/或X射线源与阴影掩膜结合使用。这可以允许模拟X射线到X射线探测器10上的撞击方向104a、104b、104c和/或模拟射束几何结构。这可以允许每个凹槽20和/或每个第一方向21与X射线的相应的预定撞击方向104a、104b、104c对准，如图3图示的。
尽管已经在附图和前面的描述中详细图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述应被认为是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。通过研究附图、公开内容和权利要求，本领域技术人员在实践所要求保护的发明时可以理解和实现所公开实施例的其他变型。
在权利要求中，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。在相互不同的从属权利要求中记载了特定措施的仅有事实并不指示这些措施的组合不能有利地使用。权利要求中的任何附图标记不应被解释为对范围的限制。

Claims (15)

1.一种用于相位对比成像系统(100)的X射线探测器(10)，所述X射线探测器(10)包括：
闪烁设备(12)；以及
光探测器(14)，其具有光学地耦合到所述闪烁设备(12)的多个光敏像素(15)；
其中，所述X射线探测器(10)包括平行于所述闪烁设备(12)的表面法向向量的主轴(16)；
其中，所述闪烁设备(12)包括具有多个凹槽(20)的晶片衬底(18)，所述多个凹槽彼此间隔开；
其中，所述凹槽(20)中的每个凹槽沿着从所述闪烁设备(12)的第一侧(13)到所述晶片衬底(18)中的第一方向(21)延伸到一深度(22)；
其中，所述凹槽(20)中的每个凹槽至少部分地填充有闪烁材料；
其中，所述多个凹槽(20)中的至少部分凹槽的所述第一方向(21)与所述主轴(16)不同，使得所述多个凹槽(20)中的至少部分凹槽相对于所述主轴(16)被倾斜；并且
其中，被布置在所述闪烁设备(12)的中心区域(24)中的凹槽(20)的所述第一方向(21)与所述主轴(16)之间的角度小于被布置在所述闪烁设备(12)的外部区域(26)中的凹槽(20)的所述第一方向(21)与所述主轴(16)之间的角度。
2.根据权利要求1所述的X射线探测器，
其中，被布置在所述外部区域(26)中的凹槽(20)与被布置在所述中心区域(24)中的凹槽(20)相比较相对于所述主轴(16)更多地被倾斜。
3.根据权利要求1或2中的一项所述的X射线探测器(10)，
其中，所述闪烁设备(12)包括具有平行于所述主轴(16)的第一方向(21a)的至少一个凹槽(20a)；并且
其中，所述至少一个凹槽(20a)被布置在所述闪烁设备(12)的中心区域(24)中。
4.根据前述权利要求中的一项所述的X射线探测器(10)，
其中，所述凹槽(20)的所述第一方向(21)与所述主轴(16)之间的角度随着所述凹槽(20)到所述闪烁设备(12)的中心区域(24)的距离增加而增加。
5.根据前述权利要求中的一项所述的X射线探测器(10)，
其中，所述凹槽(20)中的每个凹槽完全地填充有闪烁材料。
6.根据前述权利要求中的一项所述的X射线探测器(10)，
其中，每个凹槽(20)沿着纵向延伸方向(27)被划分为多个部分(28)。
7.根据前述权利要求中的一项所述的X射线探测器(10)，
其中，所述凹槽(20)中的至少部分凹槽具有矩形、梯形、管状、圆柱形、圆锥形或不对称形状。
8.根据前述权利要求中的一项所述的X射线探测器(10)，
其中，所述探测器(10)是平面探测器。
9.根据前述权利要求中的一项所述的X射线探测器(10)，
其中，所述晶片衬底(18)包括硅；和/或
其中，所述闪烁材料包括以下中的至少一项：CsJ、NaJ、CsI(Tl)、CsI(Na)、CsI(纯)、CsF、KI(Tl)、LiI(Eu)和硫氧化钆。
10.根据前述权利要求中的一项所述的X射线探测器(10)，
其中，所述凹槽(20)中的每个凹槽具有0.5mm至5mm的深度(22)；和/或
其中，所述凹槽(20)中的每个凹槽具有1μm至200μm的宽度(23)。
11.根据前述权利要求中的一项所述的X射线探测器(10)，
其中，所述凹槽(20)中的每个凹槽具有沿着纵向延伸方向(27)的长度(25)，所述长度(25)对应于所述光探测器(14)的单个光敏像素(15)的长度。
12.一种根据前述权利要求中的一项所述的X射线探测器(10)在相位对比成像系统(100)中的用途。
13.一种相位对比成像系统(100)，包括：
X射线源(102)，其用于发射以所述成像系统(100)的光轴(106)为中心的X射线的射束(104)；
根据权利要求1至11中的一项所述的X射线探测器(10)；以及
至少一个光栅(108、112)，其被布置在所述X射线源(102)与所述X射线探测器(10)之间；
其中，所述X射线探测器(10)的所述主轴(16)被布置为平行于所述成像系统(100)的所述光轴(106)。
14.根据权利要求13所述的相位对比成像系统(100)，
其中，所述X射线探测器(10)被布置为使得所述凹槽(20)中的每个凹槽的所述第一方向(21)被取向为朝向所述成像系统(100)的焦点(103)和/或朝向所述X射线源(102)。
15.一种制造X射线探测器(10)的方法，所述方法包括以下步骤：
将多个凹槽(20)形成到晶片衬底(18)中，使得所述凹槽(20)彼此间隔开，并且使得所述凹槽(20)中的每个凹槽沿着从所述晶片衬底(18)的表面(13)到所述晶片衬底(18)中的第一方向(21)延伸到一深度(22)；
以闪烁材料至少部分地填充所述凹槽(20)中的每个凹槽；并且
将具有至少部分地填充的凹槽(20)的所述晶片衬底(18)布置在光探测器(14)上；
其中，所述X射线探测器(14)包括平行于所述晶片衬底(18)的表面法向向量的主轴(16)；
其中，所述多个凹槽(20)中的至少部分凹槽的所述第一方向(21)与所述主轴(16)不同，使得所述多个凹槽(20)中的至少部分凹槽相对于所述主轴(16)被倾斜，并且
其中，被布置在所述闪烁设备(12)的中心区域(24)中的凹槽(20)的所述第一方向(21)与所述主轴(16)之间的角度小于被布置在所述闪烁设备(12)的外部区域(26)中的凹槽(20)的所述第一方向(21)与所述主轴(16)之间的角度。
CN201780069836.9A 2016-11-10 2017-11-09 基于光栅的相位对比成像 Pending CN109964118A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP16198076 2016-11-10
EP16198076.8 2016-11-10
PCT/EP2017/078684 WO2018087195A1 (en) 2016-11-10 2017-11-09 Grating-based phase contrast imaging

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109964118A true CN109964118A (zh) 2019-07-02

Family

ID=57286295

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201780069836.9A Pending CN109964118A (zh) 2016-11-10 2017-11-09 基于光栅的相位对比成像

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11000249B2 (zh)
EP (1) EP3538879B1 (zh)
JP (1) JP7171561B2 (zh)
CN (1) CN109964118A (zh)
WO (1) WO2018087195A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111281406A (zh) * 2020-01-22 2020-06-16 东软医疗系统股份有限公司 闪烁体像素阵列、检测器子模块、模块、检测器及ct设备
US12055737B2 (en) * 2022-05-18 2024-08-06 GE Precision Healthcare LLC Aligned and stacked high-aspect ratio metallized structures

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6177236B1 (en) * 1997-12-05 2001-01-23 Xerox Corporation Method of making a pixelized scintillation layer and structures incorporating same
EP1161693A1 (en) * 1999-01-21 2001-12-12 Sture Petersson X-ray pixel detector device and fabrication method
US20070183580A1 (en) * 2006-02-01 2007-08-09 Stefan Popescu Focus/detector system of an x-ray apparatus for generating phase contrast recordings
US20080088059A1 (en) * 2001-02-01 2008-04-17 Creatv Microtech, Inc. Anti-scatter grid and collimator designs, and their motion, fabrication and assembly
CN101253419A (zh) * 2005-09-01 2008-08-27 唐德铮 X射线探测器和x射线探测器制造方法
US7692156B1 (en) * 2006-08-23 2010-04-06 Radiation Monitoring Devices, Inc. Beam-oriented pixellated scintillators for radiation imaging
CN101833105A (zh) * 2009-03-13 2010-09-15 中国科学院福建物质结构研究所 一种平板式高时空分辨率射线转换屏
CN102460237A (zh) * 2009-06-16 2012-05-16 皇家飞利浦电子股份有限公司 倾斜光栅和用于生产倾斜光栅的方法
CN102590913A (zh) * 2011-01-17 2012-07-18 富士胶片株式会社 用于射线摄影的栅格、射线图像检测器、射线成像系统以及用于制备栅格的方法

Family Cites Families (52)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3900245A1 (de) * 1988-01-06 1989-07-20 Hitachi Ltd Mehrelement-strahlungsdetektor
US5187369A (en) * 1990-10-01 1993-02-16 General Electric Company High sensitivity, high resolution, solid state x-ray imaging device with barrier layer
US5116461A (en) 1991-04-22 1992-05-26 Motorola, Inc. Method for fabricating an angled diffraction grating
US5812629A (en) * 1997-04-30 1998-09-22 Clauser; John F. Ultrahigh resolution interferometric x-ray imaging
US5956382A (en) * 1997-09-25 1999-09-21 Eliezer Wiener-Avnear, Doing Business As Laser Electro Optic Application Technology Comp. X-ray imaging array detector and laser micro-milling method for fabricating array
US5952665A (en) * 1997-11-28 1999-09-14 Nanocrystals Technology L.P. Composite nanophosphor screen for detecting radiation
DE19934768A1 (de) * 1999-07-23 2001-01-25 Philips Corp Intellectual Pty Detektor zur Detektion von elektromagnetischer Strahlung
CA2437454A1 (en) 2001-02-01 2002-08-22 Creatv Microtech, Inc. Anti-scatter grids and collimator designs, and their motion, fabrication and assembly
US6921909B2 (en) 2002-08-27 2005-07-26 Radiation Monitoring Devices, Inc. Pixellated micro-columnar films scintillator
ATE473685T1 (de) * 2005-12-27 2010-07-15 Siemens Ag Fokus-detektor-anordnung zur erzeugung von phasenkontrast-röntgenaufnahmen und verfahren hierzu
DE102006037282B4 (de) 2006-02-01 2017-08-17 Siemens Healthcare Gmbh Fokus-Detektor-Anordnung mit röntgenoptischem Gitter zur Phasenkontrastmessung
DE102006015358B4 (de) * 2006-02-01 2019-08-22 Paul Scherer Institut Fokus/Detektor-System einer Röntgenapparatur zur Erzeugung von Phasenkontrastaufnahmen, zugehöriges Röntgen-System sowie Speichermedium und Verfahren zur Erzeugung tomographischer Aufnahmen
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
DE102006063048B3 (de) * 2006-02-01 2018-03-29 Siemens Healthcare Gmbh Fokus/Detektor-System einer Röntgenapparatur zur Erzeugung von Phasenkontrastaufnahmen
DE102006015356B4 (de) * 2006-02-01 2016-09-22 Siemens Healthcare Gmbh Verfahren zur Erzeugung projektiver und tomographischer Phasenkontrastaufnahmen mit einem Röntgen-System
DE102006017290B4 (de) * 2006-02-01 2017-06-22 Siemens Healthcare Gmbh Fokus/Detektor-System einer Röntgenapparatur, Röntgen-System und Verfahren zur Erzeugung von Phasenkontrastaufnahmen
DE102006037255A1 (de) * 2006-02-01 2007-08-02 Siemens Ag Fokus-Detektor-Anordnung einer Röntgenapparatur zur Erzeugung projektiver oder tomographischer Phasenkontrastaufnahmen
DE102006046034A1 (de) * 2006-02-01 2007-08-16 Siemens Ag Röntgen-CT-System zur Erzeugung projektiver und tomographischer Phasenkontrastaufnahmen
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
US8410446B2 (en) * 2007-02-02 2013-04-02 Hitachi Metals, Ltd. Fluorescent material, scintillator using same, and radiation detector using same
EP2073040A2 (en) * 2007-10-31 2009-06-24 FUJIFILM Corporation Radiation image detector and phase contrast radiation imaging apparatus
ATE524056T1 (de) * 2007-11-15 2011-09-15 Suisse Electronique Microtech Interferometervorrichtung und verfahren
JP5521412B2 (ja) * 2008-07-31 2014-06-11 日立金属株式会社 蛍光材料およびそれを用いたシンチレータ並びに放射線検出器
DE102008048688B4 (de) * 2008-09-24 2011-08-25 Paul Scherrer Institut Röntgen-CT-System zur Erzeugung tomographischer Phasenkontrast- oder Dunkelfeldaufnahmen
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
DE102008049200B4 (de) * 2008-09-26 2010-11-11 Paul Scherrer Institut Verfahren zur Herstellung von röntgenoptischen Gittern, röntgenoptisches Gitter und Röntgen-System
EP2168488B1 (de) * 2008-09-30 2013-02-13 Siemens Aktiengesellschaft Röntgen-CT-System zur Röntgen-Phasenkontrast-und/oder Röntgen-Dunkelfeld-Bildgebung
CN101413905B (zh) 2008-10-10 2011-03-16 深圳大学 X射线微分干涉相衬成像系统
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
JP5702586B2 (ja) * 2010-02-04 2015-04-15 富士フイルム株式会社 放射線撮影システム
JP5378335B2 (ja) * 2010-03-26 2013-12-25 富士フイルム株式会社 放射線撮影システム
JP5438649B2 (ja) * 2010-03-26 2014-03-12 富士フイルム株式会社 放射線撮影システム及び位置ずれ判定方法
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
JP5660910B2 (ja) * 2010-03-30 2015-01-28 富士フイルム株式会社 放射線画像撮影用グリッドの製造方法
JP5731214B2 (ja) * 2010-08-19 2015-06-10 富士フイルム株式会社 放射線撮影システム及びその画像処理方法
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
JP5475925B2 (ja) * 2011-04-20 2014-04-16 富士フイルム株式会社 放射線撮影装置及び画像処理方法
JP6070555B2 (ja) * 2011-07-27 2017-02-01 コニカミノルタ株式会社 金属格子の製造方法
JP5475737B2 (ja) * 2011-10-04 2014-04-16 富士フイルム株式会社 放射線撮影装置及び画像処理方法
US20150117599A1 (en) * 2013-10-31 2015-04-30 Sigray, Inc. X-ray interferometric imaging system
JP6071041B2 (ja) * 2012-03-30 2017-02-01 日立金属株式会社 シンチレータアレイの製造方法及び放射線検出器の製造方法
WO2013146167A1 (ja) * 2012-03-30 2013-10-03 日立金属株式会社 シンチレータデュアルアレイの製造方法
US9874531B2 (en) * 2013-10-31 2018-01-23 Sigray, Inc. X-ray method for the measurement, characterization, and analysis of periodic structures
US9719947B2 (en) * 2013-10-31 2017-08-01 Sigray, Inc. X-ray interferometric imaging system
JP2015096823A (ja) * 2013-11-15 2015-05-21 浜松ホトニクス株式会社 放射線検出器、及び放射線検出器の製造方法
TW201543061A (zh) * 2014-05-13 2015-11-16 Architek Material Co Ltd 閃光體面板、輻射顯像裝置及其製作方法
WO2017111681A1 (en) * 2015-12-22 2017-06-29 Scint-X Ab A scintillator, scintillator assembly, x-ray detector and x-ray imaging system and a method for manufacturing a scintillator
EP3428927A4 (en) * 2016-03-07 2019-05-08 Konica Minolta, Inc. METHOD FOR MANUFACTURING LAMINATED SCINTILLATOR PANEL
JP6731077B2 (ja) * 2016-06-08 2020-07-29 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． 位相コントラスト撮像及び／又は暗視野撮像のための分析格子
JP6763205B2 (ja) * 2016-06-16 2020-09-30 コニカミノルタ株式会社 積層型シンチレータパネル
JP6638571B2 (ja) * 2016-06-22 2020-01-29 コニカミノルタ株式会社 積層型シンチレータパネル

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6177236B1 (en) * 1997-12-05 2001-01-23 Xerox Corporation Method of making a pixelized scintillation layer and structures incorporating same
EP1161693A1 (en) * 1999-01-21 2001-12-12 Sture Petersson X-ray pixel detector device and fabrication method
US6744052B1 (en) * 1999-01-21 2004-06-01 Sture Petersson X-ray pixel detector device and fabrication method
US20080088059A1 (en) * 2001-02-01 2008-04-17 Creatv Microtech, Inc. Anti-scatter grid and collimator designs, and their motion, fabrication and assembly
CN101253419A (zh) * 2005-09-01 2008-08-27 唐德铮 X射线探测器和x射线探测器制造方法
US20070183580A1 (en) * 2006-02-01 2007-08-09 Stefan Popescu Focus/detector system of an x-ray apparatus for generating phase contrast recordings
US7692156B1 (en) * 2006-08-23 2010-04-06 Radiation Monitoring Devices, Inc. Beam-oriented pixellated scintillators for radiation imaging
CN101833105A (zh) * 2009-03-13 2010-09-15 中国科学院福建物质结构研究所 一种平板式高时空分辨率射线转换屏
CN102460237A (zh) * 2009-06-16 2012-05-16 皇家飞利浦电子股份有限公司 倾斜光栅和用于生产倾斜光栅的方法
CN102590913A (zh) * 2011-01-17 2012-07-18 富士胶片株式会社 用于射线摄影的栅格、射线图像检测器、射线成像系统以及用于制备栅格的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
曹厚德 等: "《现代医学影像技术学》", 30 September 2016, 上海科学技术出版社 *

Also Published As

Publication number Publication date
US20190293573A1 (en) 2019-09-26
EP3538879A1 (en) 2019-09-18
EP3538879B1 (en) 2022-06-01
WO2018087195A1 (en) 2018-05-17
US11000249B2 (en) 2021-05-11
JP7171561B2 (ja) 2022-11-15
JP2020512527A (ja) 2020-04-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10352880B2 (en) Method and apparatus for x-ray microscopy
JP6775035B2 (ja) Ｘ線顕微鏡検査のための方法および装置
EP2557437B1 (en) Beam Sensing
JP5896999B2 (ja) Ｘ線装置
US20120039446A1 (en) Interwoven multi-aperture collimator for 3-dimensional radiation imaging applications
KR101331542B1 (ko) Ｘ선 촬상장치 및 ｘ선 촬상방법
US10631795B2 (en) Variable pinhole collimator and radiographic imaging device using same
CN104838286B (zh) 成像探测器
CN109964118A (zh) 基于光栅的相位对比成像
JP2007510456A (ja) 干渉性散乱撮像
JP2001524011A (ja) 組織分析装置
JP2017198600A (ja) 放射線の位相変化検出方法
KR102236154B1 (ko) 각도 가변형 콜리메이터 및 이를 이용한 방사선 검출 장치
WO2012053342A1 (ja) 放射線画像撮影用グリッド及びその製造方法、並びに放射線画像撮影システム
JP7496181B1 (ja) 測定装置および測定方法
WO2012147749A1 (ja) 放射線撮影システム及び放射線撮影方法
WO2013187012A1 (en) X-ray apparatus and x-ray measurement method
JP2020501116A (ja) 視差効果補償を有するガンマ線検出器
JP5930614B2 (ja) Ｘ線撮像装置
JP5733908B2 (ja) Ｘ線撮像装置
RU2288465C1 (ru) Устройство для радиографии и томографии
CN110062895A (zh) X射线探测器中的光导

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20190702