[发明专利]一种双能X射线相位衬度成像装置及其实现方法

摘要

本发明公开了一种双能X射线相位衬度成像装置及其实现方法，该双能X射线相位衬度成像装置沿光路依次包括X光机、源光栅、分束光栅、样品室、分析光栅和X射线探测器，其中X光机用于发出X射线；源光栅用于将大焦点的X光源分成为若干个不相干的小焦点光源；分束光栅用于将小焦点光源分成若干束，照射到样品室中的样品上，并在分析光栅上形成几何投影；样品室用于放置并固定样品，同时带动样品进行旋转；分析光栅用于与分束光栅一起在X射线探测器上形成莫尔条纹；X射线探测器用于获取并记录该莫尔条纹。利用本发明进行双能X射线相位衬度成像时，选取的两个能量值V高和V低可以根据实际情况随意调整，从而扩大双能X射线相位衬度成像的使用范围。

主权项

一种实现双能X射线相位衬度成像的方法，应用于沿光路依次包括X光机(1)、源光栅(2)、分束光栅(3)、样品室(4)、分析光栅(5)和X射线探测器(6)的双能X射线相位衬度成像装置，其特征在于，该方法包括：对准X光机的出光点和X射线探测器接收平面的中心点；对X射线探测器进行Offset矫正和Gain矫正；精确对准源光栅、分束光栅与分析光栅，使这三块光栅的刻线相互平行、三块光栅所在的平面和X射线探测器的平面相互平行，同时使三块光栅的中心点、X光机的出光点和X射线探测器中心点在一条直线上；调节X光机的管电压到高能V高处，进行相位步进扫描，同时旋转样品室，采集图像并重建出高能V高处样品的三维相位信息；调节X光机的管电压到低能V低处，进行相位步进扫描，同时旋转样品室，采集图像并重建出低能V低处样品的三维相位信息；其中，所述精确对准源光栅、分束光栅与分析光栅，使这三块光栅的刻线相互平行、三块光栅所在的平面和X射线探测器的平面相互平行，同时使三块光栅的中心点、X光机的出光点和X射线探测器中心点在一条直线上，包括：把源光栅移动至视场的正中央，在Z方向轻微旋转源光栅，观测X射线探测器采集到的图像，使源光栅的刻线处于竖直方向；把分束光栅和分析光栅移动进入成像视场内，此时在探测器上会看到倾斜的大周期莫尔条纹；在Z方向轻微旋转分束光栅，每次旋转0.1°，同时观察探测器接收到的图像，反复调整，使莫尔条纹处于垂直方向；在Y方向轻微旋转分束光栅，每次旋转0.1°，同时观察探测器接收到的图像，反复调整，使视场中的莫尔条纹的周期左右相等；在X方向轻微旋转分析光栅，每次旋转0.1°，同时观察探测器接收到的图像，反复调整，使视场中的莫尔条纹的周期上下相等；在Z方向移动分束光栅，每次移动0.1毫米，使莫尔条纹的周期逐渐增大，反复调整，直到在整个视场区域，光强保持均匀，没有明显的明暗之分；在X方向高精度移动分析光栅，每次移动10微米，在移动过程中，观测探测器采集到图像的明暗变化是否均匀；若不均匀，重新在X方向轻微移动分束光栅，直到在一个周期内连续移动分析光栅的过程中，成像视场内各个位置的光强从亮到暗的变化是步调一致的。