[发明专利]X射线位相成像装置

说明书

技术领域

本发明涉及X射线光学成像领域，特别是涉及一种X射线位相成像装置。

背景技术

X射线位相成像的原理是：采用相干光源，当波前通过物体时，相干(平面或球面)波前受到了畸变，进一步传播时，由于横截波前的干涉效应，就会产生强度变化，因此使位相变化可以利用可观察的强度变化显示出来，即形成位相衬度。现有的X射线位相成像系统有好多种，其中一种利用微焦斑X射线光源发出的连续谱进行位相成像，利用X射线光源连续谱进行成像，这可以缩短成像时间，从而提高成像效率。这种位相成像方法只要求X射线具有高度的空间相干，而对时间相干性要求不高。由于微焦斑X射线光源(小于等于30微米)能提供具有高度空间相干的X射线，而这种光源固有的较低的时间相干影响位相的衬度并不严重。因此，如何得到微焦斑X射线光源是利用微焦斑X射线光源发出的连续谱进行位相成像的关键。

现有的可用于X射线位相成像的微焦斑光源由于在其靶的微小区域发射X射线的同时会有大量的热量产生，所以这类可用于X射线位相成像的微焦斑光源强度很低，导致成像效率不高，不能达到理想的成像效果。人们在努力研制可用于X射线位相成像的微焦斑光源过程中，发现可以利用X射线光学器件将大焦斑光源发出的发散X射线会聚为微焦斑，然后再利用该微焦斑作为X射线位相成像的光源。在这些X射线光学器件中，多毛细管X射线光学器件能够将连续的X射线会聚为微焦斑以达到X射线位相成像的相干要求。

但是，由于多毛细管X射线光学器件是由20-30万根毛细管拉制而成，在成像过程中，每根玻璃毛细管的管壁不可避免的对成像效果造成影响。因此，在使用多毛细管X射线光学器件进行成像时，多毛细管的管壁所造成的背底对成像质量影响较大，存在较大的缺点，成像质量仍不理想。

因此，如何得到高质量的X射线位相成像的微焦斑光源，以提高X射线位相成像的清晰度，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种X射线位相成像装置，该成相装置可以提高X射线位相成像的空间分辨率，使X射线位相成像更清晰，而且该装置造价低廉，便于推广。

为实现上述发明目的，本发明提供一种X射线位相成像装置，包括依次排列的X射线光源、光学器件和X射线探测器，所述X射线光源发出的X射线沿所述光学器件的一端到另一端，并形成微焦斑，经过被成像的样品后，在所述X射线探测器上成像，所述光学器件为单毛细管。

优选地，所述单毛细管的各截面均为圆形截面，其母线为光滑渐变的曲线，且其中部截面的面积大于两端截面的面积。

优选地，所述单毛细管为轴对称管，其对称轴的延伸方向与所述单毛细管的延伸方向大体平行。

优选地，所述单毛细管的入口直径大于所述单毛细管的出口直径。

优选地，所述单毛细管的长度范围为0.1cm-50cm，入口直径的范围为1mm-10mm，出口直径的范围为1μm-30μm，入口焦距的范围为1cm-50cm，出口焦距范围为2mm-30mm。

优选地，所述X射线探测器具体为X射线成像板。

优选地，所述单毛细管具体为玻璃单毛细管。

优选地，还包括用于支撑所述样品的样品台，所述样品设于所述样品台的上方。

本发明所提供的X射线位相成像装置包括X射线光源、光学器件和X射线探测器，其中，与现有技术不同的在于，光学器件为单毛细管。即本发明提供的X射线位相成像装置在X射线光源之后放置单毛细管，由X射线光源发出的X射线被单毛细管会聚形成微焦斑，由该微焦斑发出X射线依然满足X射线位相成像的空间相干要求，由该微焦斑发出X射线打在样品上之后，在X射线探测器上可以形成样品的像，从而得到样品的成像图片。

相比较于多毛细管X射线光学器件，利用单毛细管可以消除管壁轮廓的影响，减少管壁造成的背底影响，提高X射线位相成像质量。另外，单毛细管所形成的微焦斑更小，使X射线的空间相干性更好，样品经X射线位相成像的图像更清晰。因此，和多毛细管X射线光学器件相比，采用单毛细管进行X射线位相成像，能够得到更好的成像效果。

在一种优选的实施方式中，所述单毛细管的入口直径大于其出口直径。单毛细管的入口直径越大，收集的来自X射线光源的X射线越多，这便于形成高功率密度的微焦斑。同时，单毛细管出口直径控制着其会聚焦斑的直径，出口直径越小，经其会聚的微焦斑的直径越小，成像的空间分辨率越高。所以，为了形成高质量的微焦斑，本发明所提供的单毛细管的入口直径大于出口直径，使入口处尽可能地多收集X射线，出口处形成的直径尽小，使成像更清晰。