RU2002116658A

RU2002116658A - Способ фазоконтрастной рентгенографии и устройство для его осуществления-малоугловой рентгеновский интерферометр на основе фазомодулирующих дифракционных решеток

Info

Publication number: RU2002116658A
Application number: RU2002116658/28A
Authority: RU
Inventors: Алексей Анатольевич Манушкин
Original assignee: Алексей Анатольевич Манушкин
Priority date: 2002-06-24
Filing date: 2002-06-24
Publication date: 2004-03-10

Claims

1. Способ получения проекционного изображения внутренней структуры объекта с помощью проникающего излучения, в соответствии с которым используется источник излучения, детектор излучения, рентгеновские фильтры для ограничения спектрального диапазона детектируемого излучения, три планарных рентгенооптических элемента для периодической модуляции рентгеновского излучения ФМДР1, ФМДР2, ФМДР3, ориентированные параллельно по отношению друг к другу, каждый из которых представляет собой тонкую подложку с периодической структурой из материала, взаимодействующего с излучением, где три вышеуказанных элемента располагаются между источником и детектором, так что излучение от вышеуказанного источника проходит последовательно через ФМДР1, ФМДР2, ФМДР3 и взаимодействуя с объектом, расположенным близко к ФМДР2 (до него или после него), регистрируется затем детектором, отличающийся тем, что все три вышеназванные рентгенооптические элементы являются фазомодулирующими дифракционными решетками (ФМДР), которые слабо поглощают излучение от вышеназванного источника, и, взаимодействуя с этим излучением, вызывают его фазовую модуляцию, действуя совместно так, что посредством ФМДР1 производят угловое разделение каждого из лучей, участвующих в формировании проекционного изображения объекта, на когерентные составляющие, которые разделяются пространственно на пути от ФМДР1 до ФМДР2 посредством достаточного удаления ФМДР1 и ФМДР2 друг от друга, и получают разный набег фазы при их прохождении через неоднородности в объекте, посредством ФМДР2 разделяют каждый из вышеназванных взаимно когерентных лучей на две части, формируя когерентные лучи, которые сходятся на рабочей поверхности ФМДР3, посредством ФМДР3 из когерентных лучей, сходящихся на его рабочей плоскости, формируют когерентные параллельные лучи, которые, интерферируя друг с другом, образуют луч, интенсивность которого зависит от разницы в набеге фазы сходящихся лучей и характеризует градиент показателя преломления исследуемого объекта, при этом детектор располагают на достаточном удалении от ФМДР3, чтобы разделить лучи, дающие контраст противоположного знака.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для уменьшения толщины фазомодулирующего вещества слоя используют дифракционные решетки с частичной фазовой модуляцией так, что дифракционные максимумы нулевого порядка этих решеток соизмеримы по интенсивности с максимумами первого порядка.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что для обеспечения настройки рентгенооптической схемы ФМДР1, ФМДР2, ФМДР3 и детектор позиционируют так, что если расстояние между ФМДР1 и ФМДР2 равно l₂, расстояние между ФМДР2 и ФМДР3 равно l₃, R - пространственное разрешение детектора, удаленного от ФМДР3 на расстояние l₄, a d1, d2, d3 - периоды фазомодулирующих решеток, то с большой точностью выполняются следующие условия 1) рабочие плоскости ФМДР1, ФМДР2 и ФМДРЗ компланарны друг другу, 2) направления периодической модуляции ФМДР1,ФМДР2 и ФМДРЗ совпадают, 3) условие углового разделения и последующего углового совмещения (параллелизации) интерферирующих пучков

a₁/d1-a₂/d2+a3/d3=-b₁/d1+b₂/d2-b₃/d3,

где a_i=b_i=1, для i-й (i=1,2,3) решетки с полной фазовой модуляцией, а_i=1, b_i=0 или a_i=0, b_i=1 для i-й решетки с неполной фазовой модуляцией, 4) условие пространственного разделения и последующего пространственного совмещения (фокусировки) интерферирующих пучков на ФМДР3

a₁(l₂+l₃)/d1-a₂l₃/d2=-b₁(l₂+l₃)/d1+b₂l₃/d2,

5) условие разделения изображений с контрастом разного знака: детектор удален от ФМДР3 на такое расстояние, что для каждой длины волны λ из используемого спектрального диапазона излучения выполняется неравенство l₄>Rd3/λ.

4. Устройство для получения проекционного изображения внутренней структуры объекта с помощью проникающего излучения, содержащее источник излучения, детектор излучения, средства для ограничения спектрального диапазона детектируемого излучения, три планарных рентгенооптических элемента, средства для обеспечения точного углового и линейного позиционирования этих элементов по отношению друг к другу, где три вышеуказанных элемента располагаются между источником и детектором, так что излучение от вышеуказанного источника проходит последовательно через эти элементы и регистрируется линейным или двумерным позиционно-чувствительным детектором, отличающееся тем, что все три вышеназванных планарных рентгенооптических элемента являются фазомодулирующими дифракционными решетками - ФМДР1 с периодом d1, ФМДР2 периодом d2 и ФМДР3 с периодом d3, которые, взаимодействуя с излучением, производят периодическую модуляцию фазы, так что в отсутствие объекта ФМДР1 и ФМДР2, действуя совместно создают в плоскости ФМДР3 сильную модуляцию фазы, причем средства позиционирования ФМДР с высокой точностью обеспечивают пространственное расположение вышеназванных элементов схемы таким образом, что если расстояние между ФМДР1 и ФМДР2 равно l₂, расстояние ФМДР2 и ФМДРЗ равно l₃, R-пространственное разрешение детектора, удаленного от ФМДРЗ на расстояние l₄, а d1, d2, d3 - периоды фазомодулирующих решеток, то с высокой точностью одновременно выполняются следующие условия: 1) рабочие плоскости ФМДР1, ФМДР2 и ФМДРЗ компланарны друг другу, 2) направления периодической модуляции ФМДР1, ФМДР2 и ФМДРЗ совпадают, 3) условие углового разделения и последующего углового совмещения (параллелизации) интерферирующих пучков

a₁/d1-a₂/d2+a3/d3=-b₁/d1+b₂/d2-b₃/d3,

где a_i=b_i=1, для i-й (i=1, 2, 3) решетки с полной фазовой модуляцией, a_i=1 b_i=0 или a_i=0, b_i=1 для i-й решетки с неполной фазовой модуляцией, дающей дифракционный максимум нулевого порядка, 4) условие пространственного разделения и последующего пространственного совмещения (фокусировки) интерферирующих пучков на ФМДР3

a₁(l₂+l₃)/d1-a₂l₃/d2=-b₁(l₂+l₃)/d1+b₂l₃/d2,

5) условие разделения изображений с контрастом разного знака: детектор удален от ФМДРЗ на такое расстояние, что для каждой длины волны λ из используемого спектрального диапазона излучения выполняется неравенство l₄>Rd3/λ.