[发明专利]具有增大的动态范围的差分相衬成像

说明书

技术领域

本发明涉及用于X射线差分相衬成像的分析光栅、用于X射线差分相衬成像的相位光栅、X射线系统的探测器布置、X射线图像采集设备和用于差分相衬成像的X射线成像系统，及用于差分相衬成像的方法，以及计算机程序元件和计算机可读介质。

背景技术

差分相衬成像被用于增强低吸收样本的对比度，例如，与常规振幅衬度图像相比。在WO2004/071298A1中，提供了一种装置用于生成相衬X射线图像，其包括沿着光路的不相干X射线源、第一分束光栅、第二合束光栅、光学分析光栅和图像探测器。在差分相衬成像中，光栅G1，即所谓的相位光栅，典型地是具有栅距G1的纯相位光栅，其将相移加于相干X射线辐射的相前上。在波前到的进一步传播到具有G2=1/2G1量级的栅距的分析光栅G2之后，用等于G2的周期调制光束的强度。使用具有以该栅距对它的传输的调制的分析光栅，所述分析光栅之后的探测器信号具有G2的周期，并且所述信号的相位可以被用于导出强度最大值的位置以及因此所述相前的梯度。

发明内容

然而已显示，尤其是对于大的目标，上文描述的基于光栅的设置具有对相位梯度的受限的动态范围。

因此，本发明的目标是增强相衬成像所采集的信息。

通过独立权利要求的主题解决本发明的目标，其中，从属权利要求中包含了另外的实施例。

应该注意，下文描述的本发明的方面和实施例还适用于分析光栅、相位光栅、探测器布置、X射线图像采集设备、X射线成像系统、方法、程序元件以及计算机可读介质。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于X射线差分相衬成像的分析光栅，其包括吸收结构，所述吸收结构具有：第一多个第一区域，所述第一区域具有第一X射线衰减；以及第二多个第二区域，所述第二区域具有第二X射线衰减。所述第二X射线衰减小于所述第一X射线衰减。以交替的方式周期性地布置所述第一区域和第二区域。第三多个第三区域被提供有第三X射线衰减，其在从所述第二X射线衰减到所述第一X射线衰减的范围之内。每第二个所述第一区域或每第二个所述第二区域被一个所述第三区域取代。

根据另外的方面，所述第一区域是X射线不透明的，所述第二区域是X射线透明的，并且所述第三区域具有在所述第一区域和第二区域的衰减之间的X射线衰减。

根据另外的方面，提供一种用于X射线差分相衬成像的相位光栅，其包括偏转结构（deflection structure），所述偏转结构具有第四多个第四区域和第五多个第五区域，其中以交替的方式周期性地布置所述第四区域和第五区域。提供所述第四区域以改变X射线辐射的相位和/或幅度，并且提供所述第五区域以调制所述X射线辐射的幅度。

根据另外的方面，提供一种用于生成对象的差分相称图像的X射线系统的探测器布置，包括相位光栅、分析光栅，以及探测器，所述探测器具有适于记录X射线辐射的强度变化的传感器。在辐射方向中，即沿着光路，所述分析光栅被布置在所述相位光栅之后，并且所述探测器被布置在所述分析光栅之后。所述相位光栅被提供有第四多个第四区域和第五多个第五区域，其中提供所述第四区域以改变X射线辐射的相位和/或幅度。使用相位光栅栅距p_PG，以交替的方式周期性地布置所述第四区域和第五区域。此外，根据上文提及的方面或实施例，提供所述分析光栅。所述相位光栅和/或所述分析光栅适于以横向于所述偏转结构的方式，至少在通过所述相位光栅的所述X射线辐射的完整调制周期上步进。

根据另外的方面，一种用于生成对象的差分相衬图像的图像采集设备提供有X射线源、相位光栅、分析光栅，以及探测器。所述X射线源生成X射线辐射，并且所述图像采集设备适于提供具有足够相干性的X射线束，使得可以在所述分析光栅的位置观察到干涉。所述相位光栅、所述分析光栅，以及所述探测器被提供为根据上文提及的实施例的探测器布置。

根据另外的方面，提供一种用于差分相衬成像的X射线图像系统，包括根据上文提及的实施例的用于生成对象的差分相衬图像的X射线图像采集设备、处理单元以及接口单元。所述处理单元适于控制所述X射线源以及所述分析光栅和/或所述相位光栅的所述相位步进。所述接口单元适于将探测到的原始图像数据提供到所述处理单元。

根据另外的方面，提供一种用于差分相衬成像的方法，包括步骤：

a）将至少部分相干的X射线辐射施加到感兴趣的对象；

b）将通过所述对象的所述X射线辐射施加到相位光栅，所述相位光栅在分析平面中重新组合分束的射束；

c）将重新组合的射束施加到布置在所述分析平面中的分析光栅；