[发明专利]一次曝光的硬X射线光栅干涉仪的成像方法

摘要

本发明公开了一种一次曝光的硬X射线光栅干涉仪的成像方法，其特征包括：1移动任一光栅，将硬X射线光栅干涉仪的工作点固定在光强曲线的左半腰或右半腰位置处；2分别获取背景投影图像和被成像物体的投影图像；3获取归一化的被成像物体的投影图像，并对归一化的投影图像进行取对数处理；4根据取对数处理结果，构建表达式进行一维傅立叶变换；5根据一维傅里叶变换结果，利用一维逆傅里叶变换，分别提取被成像物体的吸收和相移信号。本发明摒弃繁琐的光栅步进扫描，简化硬X射线光栅干涉仪的数据采集流程，对被成像物体进行一次曝光，提高成像效率，降低辐射损伤风险，从而为未来快速、低辐射剂量临床医学成像技术的发展提供新途径。

主权项

1.一种一次曝光的硬X射线光栅干涉仪的成像方法，所述硬X射线光栅干涉仪包括：X射线源(1)、源光栅(2)、相位光栅(3)、分析光栅(4)、探测器(5)；在所述X射线源(1)和相位光栅(3)之间设置有所述源光栅(2)和被成像物体(6)；所述源光栅(2)紧贴所述X射线源(1)设置；所述被成像物体(6)紧贴所述相位光栅(3)的内侧设置；在所述相位光栅(3)的外侧设置有所述分析光栅(4)；所述分析光栅(4)与所述相位光栅(3)之间的轴向距离为d；所述探测器(5)紧贴在所述分析光栅(4)的外侧；其特征是，所述成像方法按如下步骤进行：步骤1、固定所述源光栅(2)、相位光栅(3)和分析光栅(4)中任意两个光栅，并沿着移动方向将第三个光栅移动自身四分之一的光栅周期，使得所述硬X射线光栅干涉仪的工作点固定在光强曲线的左半腰或右半腰位置处；所述移动方向为同时垂直于光轴和光栅栅条的方向；步骤2、启动所述X射线源(1)和探测器(5)，设置曝光时间为t；利用所述探测器(5)按照所述曝光时间t获取背景投影图像I₀后，关闭所述X射线源(1)；步骤3、将所述被成像物体(6)放置到所述相位光栅(3)的视场中央，启动所述X射线源(1)，并利用所述探测器(5)按照所述曝光时间t获取所述被成像物体(6)的投影图像I_D后，关闭所述X射线源(1)；步骤4、对所述被成像物体(6)的投影图像I_D进行背景归一化处理，得到归一化的投影图像I′_D，其中I′_D＝I_D/I₀；步骤5、对归一化的投影图像I′_D进行取对数处理，得到处理结果ln(I′_D)；步骤6、对表达式K₁‑ln(I′_D)作一维傅里叶变换，得到变换结果F₁；K₁为常数，且满足K₁＝lnS(p₂/4)或K₁＝lnS(‑p₂/4)，其中p₂是所述分析光栅(4)的周期；S(p₂/4)为所述硬X射线光栅干涉仪的光强曲线在p₂/4处的数值；步骤7、根据变换结果F₁，利用式(1)得到所述被成像物体(6)的相移信号的一维傅里叶变换结果F₂：F₂＝F₁/(1/γ+iK₂λu/M)   (1)式(1)中，γ是所述被成像物体(6)的折射率实部与虚部的比值；i表示虚数单位，i²＝‑1；K₂为常数，且满足或其中S′(p₂/4)为所述硬X射线光栅干涉仪的光强曲线的一阶导数在p₂/4处的数值，d是所述相位光栅(3)到所述分析光栅(4)的轴向距离；λ是所述X射线源(1)的有效波长；u是空间频率；M是所述硬X射线光栅干涉仪的几何放大率；步骤8、利用式(2)提取所述被成像物体(6)的吸收信号T：式(2)中，表示一维逆傅里叶变换；步骤9、利用式(3)提取所述被成像物体(6)的相移信号Φ：以所述被成像物体(6)的吸收信号T和相移信号Φ作为所述成像方法的结果。