[实用新型]X射线放大成像系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及光学成像技术领域，特别涉及一种X射线放大成像系统。

背景技术

目前，X射线光栅在生命、能源、环境、食品等领域中具有重要应用，由于X射线光栅是非常精密的光学器件，对制作工艺的要求很高，尤其是制作高质量的二维X射线光栅的难度更大，因此，如何制作高质量的二维X射线光栅备受相关科研人员的重视。现有的制作光栅的方法主要是采用机械刻划、全息光刻、电子束光刻、X射线光刻和微电镀技术等，但通过这些方法制作得到的X射线光栅的“高宽比”不大，而且这些方法在制作较大“高宽比”的二维高能X射线光栅时存在困难，这主要是因为相对于低能X射线，高能X射线具有更强的穿透能力。因此，现有的X射线光栅不满足各界对较大“高宽比”X射线光栅的要求。

另外，利用常规的X射线吸收衬度成像技术对碳、氢、氧等元素组成的物质进行X射线成像分析时，由于分辨率不高，满足不了实际需要。此外，发展X射线相衬成像技术的另一个关键因素在于如何得到理想且成本相对低廉的微焦斑X射线相干光源，而比较理想的相干光是同步辐射光源，但同步辐射造价昂贵，不便于推广。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例的目的在于提出一种X射线放大成像系统，采用具有较大高宽比的X射线放大光栅，能够大幅提高该X射线放大成像系统的分辨率和使用范围。

进一步来讲，该X射线放大成像系统包括：X射线光源；X射线光源透镜，其入口端设置有所述X射线光源，用于会聚所述X射线光源发射的X射线并得到用于照射样品的微焦斑相干光源；相位放大光栅，设置于所述样品之后，用于收集并调制照射所述样品后的X射线并产生衍射自成像效应；分析吸收放大光栅，设置于所述相位放大光栅之后，位于所述衍射自成像效应对应的自成像平面位置处，所述分析吸收放大光栅用于收集并处理来自所述相位放大光栅的X射线，将其中的相位信息转换为可识别的光强信息；X射线探测器，设置在所述分析吸收放大光栅之后，靠近所述分析吸收放大光栅的出口端，用于探测并收集所述样品的信息。

可选地，在一些实施例中，所述相位放大光栅和分析吸收放大光栅为锥形多毛细管X射线光栅，分别由多根硅酸盐玻璃或铅玻璃单毛细管拉制而成；其中，所述相位放大光栅和分析吸收放大光栅沿各自长度方向上的外形为锥形面段、抛物线型面段或者其它二次曲面段。

可选地，在一些实施例中，所述样品放置于所述微焦斑相干光源和相位放大光栅之间，靠近所述相位放大光栅的入口端；所述X射线探测器设置在所述分析吸收放大光栅之后靠近其出口端。

可选地，在一些实施例中，X射线放大成像系统还包括：信息处理装置，与所述X射线探测器连接，用于提取并分析处理所述样品的信息。

可选地，在一些实施例中，所述相位放大光栅和分析吸收放大光栅的光栅周期范围为0.01-20微米，高宽比的范围为10-100000；其中，所述光栅周期为相邻单毛细管的中空通道的中心连线的长度；所述高宽比为光栅的长度与相应光栅周期的一半的比值。

可选地，在一些实施例中，所述相位放大光栅沿其水平中心周线方向上的长度H1的取值范围为0.1-20厘米，入口端直径D1的取值范围为1-200毫米，出口端直径D2的取值范围为4-400毫米；所述分析吸收放大光栅沿其水平中心周线方向上的长度H2的取值范围为0.1-15厘米，入口端直径D3的取值范围为8-500毫米，出口端直径D4的取值范围为：12-600毫米。

可选地，在一些实施例中，所述X射线光源透镜为单/多毛细管硅酸盐玻璃或铅玻璃透镜，其入口焦距F1的范围为1-30厘米，出口焦距F2的范围为1-40毫米，出口焦斑的直径范围为0.05-20微米，长度L1的范围为5-200毫米，入口端直径D_in1范围为3-40毫米，出口端直径D_out1范围为1-20毫米。

可选地，在一些实施例中，所述X射线光源透镜的出口焦斑的直径范围为1微米，长度L1为50毫米，入口端直径D_in1为10毫米，出口端直径D_out1为1毫米；所述相位放大光栅的光栅周期为2微米，高宽比为1300，入口端直径D1和出口端直径D2分别为8毫米和12毫米；所述分析吸收放大光栅的光栅周期为2微米，高宽比为900，入口端直径D3和出口端直径D4分别为15毫米和18毫米。

可选地，在一些实施例中，所述相位放大光栅和分析吸收放大光栅沿垂直于其水平中心线方向的横截面的外形为四边形；其中，构成所述多毛细管X射线光栅的中空单毛细管的轮廓外形为六角形或圆形。