[发明专利]基于光栅的相位对比X射线设备的X射线探测器和用于操作基于光栅的相位对比X射线设备的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于光栅的相位对比X射线设备的X射线探测器，其中，尤其可以借助X射线探测器确定X射线辐射干涉图样的相位。本发明还涉及一种用于操作这种基于光栅的相位对比X射线设备的方法。

背景技术

常规的用于借助X射线辐射吸收进行成像的X射线设备基于如下事实：强吸收的身体部分、例如骨骼相对于弱吸收的身体部分、例如组织提供在X射线成像中的高对比度。然而如果希望对均具有小的X射线辐射吸收概括的不同身体部分进行成像，则常规的用于借助X射线辐射吸收成像的X射线设备由于低信噪比而遇到瓶颈。例如在希望成像不同形状的组织时就是这样，如在乳房成像或者血管造影中会出现的那样。

在这些情况下，基于光栅的相位对比X射线成像可以产生在不同的身体部分、例如不同的组织类型之间的较高对比度。EP1879020A1公开了一种用于借助基于光栅的相位对比X射线成像获得量化的X射线辐射图像的X射线辐射干涉仪。该干涉仪包括X射线辐射源、源光栅、目标、相位光栅、吸收光栅和X射线探测器。相位光栅和吸收光栅的周期位于10-6米的范围中。而X射线探测器的空间分辨率通常小很多。典型地，探测器的空间分辨率与在相邻探测器元件或像素之间的间隔成比例。尤其，X射线探测器不能直接分辨由于相位光栅布置在X射线辐射的光路中而引起的干涉图样。

为此使用吸收光栅：选择性地遮蔽通过相位光栅引起的干涉图像的最小值和最大值。通过X射线探测器探测到的信号强度由此而取决于吸收光栅相对于相位光栅的干涉图样的X射线辐射强度的最小值和最大值的位置。将吸收光栅引入到X射线辐射光路中引起吸收大约50%的X射线辐射。由此，测量的效率减小或者辐射负荷上升。

相位光栅的干涉图样的最小值和最大值的间隔为仅数微米，即其位于与相位光栅的周期相同的量级中。因此，在X射线辐射的光路中需要以相同的精度定位吸收光栅。然而，微米精度的定位需要高的构造和维护开销，因此这种基于光栅的相位对比X射线干涉仪的构造和操作是昂贵的。此外，为了将吸收光栅定位在X射线辐射的光路中而需要相对于实际的测量时间非常大的时间跨度。这以所不希望的方式延长了测量。

尤其会希望的是，将相同的X射线设备既用于基于光栅的相位对比X射线成像，又用于常规的吸收X射线成像。为了保证这一点而需要的是，当在两个操作模式之间转换时，能够将相位光栅以及吸收光栅引入到X射线辐射的光路中以及又移除。这引起的是，对于吸收光栅一方面需要大的空间行驶路径，另一方面也需要在微米范围上的非常精确的定位。这两个固有地对立的要求进一步提高构造和维护成本。

提供用于基于光栅的相位对比X射线成像的更优X射线探测器的可能性是，将探测器的空间分辨率提高至使得可以直接分辨通过相位光栅引起的干涉图样的最小值和最大值，并且由此可以省去吸收光栅。不久前才出现具有这样高的空间分辨率的X射线探测器。然而不可能的是，将这些X射线探测器直接与用于基于光栅的相位对比X射线成像的X射线探测器结合地使用，因为这种具有高空间分辨率的探测器具有对于X射线辐射非常小的灵敏度。可能的是，每探测器面积的灵敏度保持不变。同时，在提高空间分辨率的情况下减小像素大小，使得每探测器像素探测到较少的X射线量子为了获得足够的信号幅度，必须相应地提高X射线辐射剂量。这例如由于辐射防护立法和X射线辐射对人体的已知不利副作用而是不希望的。

发明内容

因此，本发明的技术问题是，提供一种基于光栅的相位对比X射线设备的改进的X射线探测器，其尤其可以没有吸收光栅并且具有高灵敏度和强烈减小的辐射负荷。本发明的技术问题还有，提供一种用于操作包括这种改进的X射线探测器的、基于光栅的相位对比X射线设备的方法。

本发明的技术问题还有，提供一种用于操作带有X射线探测器的X射线设备的方法，其包括第一和第二操作模式，其中，根据第一操作模式，X射线设备作为基于光栅的相位对比X射线设备来操作，并且根据第二操作模式，其作为吸收X射线设备来操作。

这些技术问题由独立权利要求的特征来解决。在从属权利要求中描述本发明的优选实施形式。

根据本发明的一个方面，提供了一种X射线探测器，其具有用于记录属于X射线信号的信号值的探测器元件，其中，这些探测器元件成面地布置在探测器平面中。在此，探测器平面中的探测器元件在第一方向上提供第一空间分辨率，并且在与第一方向正交的第二方向上提供第二空间分辨率。

根据本发明的X射线探测器还具有用于将属于至少两个探测器元件组之一的探测器元件的信号值组合成组信号值的组合元件，其中，属于每个探测器元件组的有沿着第一方向的至少两个探测器元件。