[发明专利]一种X射线相位灵敏度分辨率板

说明书

本发明公开了一种X射线相位灵敏度分辨率板，包括基底、相位结构；相位结构的尺寸与成像系统的X射线能量相对应，且相位结构呈空间周期分布，相位结构为设置在基底表面的第一相位结构；或相位结构为在基底内开设空腔形成的第二相位结构；或相位结构为在基底内开设空腔并在空腔中填充形成的第三相位结构；相位结构和空间周期之间关系满足：在相位结构不变时，空间周期逐次变化；在空间周期不变时，相位结构逐次变化；基底、第一相位结构、第三相位结构采用低原子序数材料，且基底采用的材料与第一相位结构和第三相位结构采用材料不同。本发明可用于X射线相衬成像系统相位灵敏度和图像分辨率的评估和实验检测。

技术领域

本发明属于X射线成像技术领域，涉及一种X射线器件，尤其涉及一种用于X射线相衬成像系统像质评估和检测的X射线相位灵敏度分辨率板。

背景技术

自伦琴发现X射线以来，X射线成像技术便被广泛地应用于探测物质内部结构方面。相比于X射线吸收成像技术，X射线相衬成像技术能够获得轻元素物质的高对比度图像。这是因为这类物质对X射线相位的改变量是对其振幅改变量的10³倍以上。轻元素物质的种类很多，既包括碳纤维、光纤和有机材料，也包括生物软组织及其所组成的器官等。因此，X射线相衬成像技术将可广泛用于材料科学、生命科学和医学等基础研究领域，也可以在工业无损检测、安全检查、生物医学成像和生物考古等方面应用。

自20世纪90年代以来，X射线相衬成像已经获得了很大的发展，根据获得相位信息方法不同，可分为晶体干涉法、衍射增强法、自由空间传播法和光栅干涉法等多种类型。但由于X射线相衬成像对光源的相干性和亮度提出很高要求，早期的实验研究需要使用同步辐射源或微焦点源才能实现，因此限制了这些方法在实际中的应用。2006年，F.Pfeiffer等人根据Talbot-Lau原理，利用阵列X射线源在普通实验室实现了光栅相衬成像实验，摆脱了同步辐射源和微焦点源的限制，使人们看到了光栅相衬成像技术走向实际应用的希望。在这项工作的启发和推动下，国内外许多研究小组都开展了针对X射线光栅相衬成像的相关理论研究和器件研制工作，并搭建了各具特色的实验装置，甚至有的已开展了针对医学成像应用方面的研究。

在国内，清华大学的研究小组搭建了基于莫尔偏折法的X射线光栅相衬成像系统，高能物理研究所和中国科技大学的研究小组采用一步曝光的反投影法重建了物体的三维相位信息，深圳大学的研究小组提出了基于结构阳极靶X射线源和结构化转换屏的无吸收光栅微分相衬成像装置，上海应用物理研究所的研究人员在上海光源上搭建了针对生物成像的光栅相衬成像系统。

在国际上，日本A.Momose等人在原有研究基础上开发了一台光栅相衬成像原型机，开展人体关节炎疾病的实验研究，但其成像视场只能达到6cm×6cm。瑞士的C.David等人利用X射线光栅相衬成像装置开展了针对人体乳腺组织标本的实验研究，并从其散射像中观察到了常规乳腺机无法识别的微细结构。F.Pfeiffer等人在德国慕尼黑工业大学发展了一台小型的X射线光栅相衬CT装置，正在探索这一成像装置的应用潜力。还有美国威斯康星-麦迪逊大学、美国国立健康研究所、瑞士苏黎世大学和德国纽伦堡-埃尔兰根大学等机构的研究小组也在各自实验室搭建了X射线光栅相衬成像系统，开展相关研究工作。

上述成像装置的搭建和实验工作，大大推进了X射线光栅相衬成像技术的研究进程，但总体而言，该成像技术仍然处于起步阶段，在成像理论、器件研制和实验技术等方面都存在着许多问题，如成像视场和X射线的使用能量仍然有限，大面积、高深宽比吸收光栅的研制困难，成像质量评估和验证的手段和技术缺乏等，都制约了该技术的发展和应用。目前已有的用于传统X射线吸收成像系统的分辨率板，是由强吸收材料(如金)制作而成的固定周期结构，不能反映弱吸收物质的相位结构变化，因此不适用于X射线相衬成像系统成像质量的评估和检测实验。

发明内容