[发明专利]X射线双相位光栅相衬成像系统

说明书

本发明公开了一种X射线双相位光栅相衬成像系统，包括沿X射线发射方向依次设置的X射线管、源光栅G₀、相位光栅和X射线探测器，所述相位光栅包括间隔设置第一相位光栅G₁和第二相位光栅G′₁，所述第一相位光栅G₁、第二相位光栅G′₁位于源光栅G₀和X射线探测器之间，在第一相位光栅G₁后形成自成像次级源G₂；所述X射线管发出的X射线、源光栅G₀与第一相位光栅G₁组成一个泰伯劳系统；所述自成像次级源G₂与第二相位光栅G′₁组成逆泰伯劳系统。本发明的系统能够避免小周期、高深宽比的源光栅和大面积、小周期、高深宽比吸收光栅的使用，降低光栅相衬成像系统的实现难度。

技术领域

本发明涉及相衬成像系统，尤其涉及一种X射线双相位光栅相衬成像系统。

背景技术

国际上近20年众多X射线相位衬度成像技术的研究比较表明，基于泰伯劳干涉仪的相衬成像技术在摆脱对同步辐射源依赖的同时，能够提供包括吸收衬度、相位衬度和暗场像等多衬度机制的图像，反映物体的内在结构，是X射线成像技术的重大变革，在临床上对病变早期诊断，材料科学中聚合物的表征，产业和安全的无损检验等领域具有潜在的应用价值。

2006年，F.Pfeiffer等人根据泰伯-劳原理修改泰伯干涉仪，提出利用普通X射线源和吸收光栅构成空间相干阵列X射线源。这既解决了部分相干光照明问题，又同时提高了光源亮度，是为X射线泰伯-劳干涉仪。它使该技术摆脱了对同步辐射源的依赖，有可能进入普通实验室甚至临床，成为这一领域的研究热点。

现有的泰伯或泰伯-劳干涉仪获得以X射线相位梯度为衬度的图像。它所依赖的是干涉条纹切变量的测量。这些干涉条纹源自作为分束器的光栅(一般是相位光栅)的不同衍射束的相互干涉。当用平行光照明时，这些干涉条纹具有与分束光栅相同的周期(或一半，取决于光栅的性质)，即所谓“自成像”。锥束照明时，干涉条纹周期与分束光栅的周期满足一个投影放大的比例关系。X射线源的空间相干性的几何条件要求分束光栅的周期在几个微米范围内。这样“自成像”的周期也是几个微米的尺度(略大)。而普通的X射线图像探测器的像素在20-200微米，即，不可能直接记录这样的干涉条纹，更遑论条纹的切变量。

现有的干涉条纹和切变探测方法是引入另一个吸收光栅，对小周期的干涉条纹取样，即，形成莫尔条纹放大切变量而记录之。但大面积、高深宽比的吸收光栅的制作却一直是个技术瓶颈。而且，吸收光栅的使用降低了光子利用效率，导致图像信号信噪比恶化或曝光时间延长。很明显，不依赖吸收光栅而记录等相位线，即放大条纹周期是解决该困局的上选之道。但根据空间相干性的几何条件，直接放大条纹导致必须减小光源的发射面积。解决之道有二：制作更小狭缝的源光栅；发展发射尺度小于几个微米的结构阳极。前者更加增加了深宽比，更难以实现(虽然面积减小)；后者的实现目前看是以小的X射线光子能量(铜的特征谱)和功率容量为代价。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种X射线双相位光栅相衬成像系统，该系统能够避免小周期、高深宽比的源光栅和大面积、小周期、高深宽比吸收光栅的使用，降低光栅相衬成像系统的实现难度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：