[发明专利]基于低剂量单步光栅的X射线相位衬度成像

权利要求书

1.一种用于从样本获得定量X射线图像的、针对X射线尤其是硬X射线的干涉仪，包括：

a）X射线源（X射线）；

b）优选地为透射几何形状的除布拉格晶体之外的衍射光学元件，下文称作分束器光栅（G1）；

c）具有空间调制检测灵敏度的位置敏感检测器（PSD），其具有多个独立像素；

d）用于记录所述检测器（PSD）的图像的装置；

e）用于评估一系列图像中每个像素的强度从而针对每个独立像素将对象的特性标识为吸收主导像素和/或差分相位衬度主导像素和/或X射线散射主导像素的装置；

其中通过从0到π或2π连续旋转或步进旋转样本或相对于所述样本连续旋转或步进旋转所述干涉仪和所述源来采集图像系列。

2.根据权利要求1所述的干涉仪，其中所述分束器光栅是线光栅（G1），优选地是相位光栅；即，具有低X射线吸收而具有相当大X射线相移（Φ）的光栅，后者优选地是：

或

，其中l=1,2,3……。

3.根据权利要求1或2所述的干涉仪，其中充当所述分束器光栅的所述相位光栅通过对硅、聚合物或类似材料的深度蚀刻而制成。

4.根据权利要求1所述的干涉仪，其中接近地在所述检测器（PSD）之前布置一种分析器光栅，该分析器光栅具有带有高X射线吸收衬度的一维光栅结构（G2），其周期与相位光栅的自图像的周期相同，该分析器光栅的线平行于所述相位光栅的那些线；优选地，该光栅结构用作防散射网格，或防散射网格用作调制遮罩。

5.根据权利要求1所述的干涉仪，其中具有一维光栅结构的所述分析器光栅被集成到所述检测器中，所述检测器的像素是光栅周期大小的2到10倍，像素中具有传感器的半线对X射线敏感并且没有传感器的半线使X射线穿过。

6.根据前述权利要求中任一项所述的干涉仪，其中选择所述分束器光栅（G1）与所述分析器光栅（G2）之间的距离（D）为由以下等式给定的奇分数Talbot距离

，其中n=1,3,5……，以及

，其中l=1,2,3……,当使用平行X射线束时，D_n是奇分数Talbot距离，而当使用扇形或锥形X射线束时，D_n,sph是奇分数Talbot距离，L是所述源与所述相位光栅之间的距离。

7.根据前述权利要求中任一项所述的干涉仪，其中包括一种机构以在所述源（X射线）与所述分束器光栅（G1）之间或在所述分束器光栅（G1）与从0到π或到2π旋转的所述分析器光栅（G2）之间放置待调查的样本。

8.根据权利要求1所述的干涉仪，其中放置在所述源与所述分束器光栅（G1）之间的准直器限制向扇形束照射X射线的空间范围，使用线阵列检测器，并且包括一种机构，该机构允许相对于装置的支架来（步进或连续地）旋转所述样本，旋转轴垂直于扇形的开角，并且优选地同时允许沿与所述旋转轴平行的方向相对于所述装置的支架（步进或连续地）平移所述样本。

9.根据权利要求1所述的干涉仪，其中置于所述源与所述分束器光栅（G1）之间的准直器限制向锥形束照射X射线的空间范围，使用像素阵列检测器，并且包括一种机构，该机构允许相对于装置的支架、垂直于扇形的开角来旋转所述样本。

10.根据前述权利要求中任一项所述的干涉仪，其中针对反向投影数据实现分析过程，所述分析过程包括针对所述检测器的每个元件分别根据以下等式（8）和（9）来计算吸收信号M和折射角θ_r的步骤：

。