[发明专利]利用硬－X射线进行相衬成象的简化条件和配置

说明书

一般来说，本发明涉及利用穿透辐射诸如X-射线观察物体的结构特征。更具体地说，但不是唯一地，本发明涉及对于物体内部边界特征的X-射线相衬记录，例如成象。

本申请人的国际专利申请WO95/05725(PCT/AU94/00480)和临时专利申请PN5811/95中公开了适合于利用硬X-射线进行相衬成象的各种配置和条件。在苏联专利SU1402871和美国专利US-5319694中公开了其它相关内容。需要在使用硬X-射线进行相衬成象中可以利用相对简单的条件和配置，这些简单条件和配置至少在某些实施例中与常规的吸收对比辐射成象方法更为相关。

根据本发明，提供了一种获得物体的边界图象的方法，所说边界表征折射率的变化，所说方法包括以下步骤：

用具有强横向空间相干性和垂直于所说折射率变化的传播分量的穿透辐射照射所说边界；和

在一个成象平面接收至少一部分所说辐射，以便构成所说图象，所说辐射已经被所说边界折射，使得所说边界在所说图象中表现为相应的强度变化。

本发明还提供一种用于获得一个物体的边界图象的设备，所说边界表征折射率的变化，所说设备包括：

一个辐射源，其用具有强横向空间相干性和垂直于所说折射率变化的传播分量的穿透辐射照射所说边界；和

一个探测器，用于接收至少一部分所说辐射，以便构成所说图象，所说辐射已经被所说边界折射，使得所说边界在所说图象中表现为相应的强度变化。

本发明还提供一种获得具有急剧折射率变化或由厚度变化限定的内部边界的相衬记录的方法，该方法包括以下步骤：

利用具有垂直于所说折射率变化方向或者所说厚度变化方向的显著的传播向量分量，并且对于折射率或厚度的变化具有足够强的横向空间相干性的穿透辐射辐照所说边界，以在所说边界处沿辐射波前的定域传播方向产生可以探测的变化；和

在所说辐射横穿所说边界之后探测和记录至少一部分所说辐射，所说辐射以这样一种方式横穿所说边界，使得可以观测到沿定域传播方向的所说变化，从而可以将这些变化记录为辐射强度的定域衰减或急剧变化，这一记录基本上形成所说边界的图象。

本发明还提供一种获得具有急剧折射率变化或由厚度变化限定的内部边界的相差衬托记录的设备，所说设备包括：

用X-射线辐射辐照所说边界的装置，所说X-射线辐射具有垂直于所说折射率变化方向或者所说厚度变化方向的显著的传播向量分量，并且对于折射率或厚度的变化具有足够强的横向空间相干性，以在所说边界处沿辐射波前的定域传播方向产生可以探测的变化；

用于在所说辐射横穿所说边界之后探测和记录至少一部分所说辐射的装置，所说辐射以这样一种方式横穿所说边界，使得可以观测到沿定域传播方向的所说变化，从而可以将这些变化记录为辐射强度的定域衰减或急剧变化，这一记录基本上形成所说边界的图象。

本发明还提供一种获得一个物体的边界图象的方法，所说边界表征折射率变化，所说方法包括以下步骤：

用具有强横向空间相干性和垂直于所说折射率变化的传播分量的穿透辐射照射所说边界；和

在一个成象平面接收至少一部分所说辐射以构成所说图象，所说辐射已经被所说边界菲涅耳衍射，从而所说边界在所说图象中表现为相应的强度变化。

本发明还提供一种用于获得一个物体的边界图象的设备，所说边界表征折射率的变化，所说设备包括：

一个辐射源，其用具有强横向空间相干性和垂直于所说折射率变化的传播分量的穿透辐射照射所说边界；和

一个探测器，用于接收至少一部分所说辐射，以便构成所说图象，所说辐射已经被所说边界菲涅耳衍射，从而所说边界在所说图象中表现为相应的强度变化。

本发明还提供一种确定一幅图象相位的方法，该方法包括处理所说图象的相衬图象数据的步骤。

在定域传播方向的强度变化在包含所说记录的图象中最好是可以观察出的。所说记录，从而所说图象可以是照相构成的或者是电子构成的。因此，术语“图象”指的是，例如，对一组强度数据，例如一个强度值表或者强度值的其它存储记录的可观测效果；这个术语不局限于视觉可视的含义。记录媒体可以包括一个两维象素化探测器，例如一个电子探测器，诸如电荷耦合器件(CCD)阵列。

所说辐照装置最好包括一个直径为20微米或更小的X-射线源，其中直径指的是辐射源在最大强度的一半时的强度分布的全宽度。该装置最好还包括用于支撑包含被成象的内部边界的样品的平台或支架。

所说穿透辐射，例如X-射线辐射可以是多色的，最好是在硬X-射线范围内，即在1keV到1MeV的范围内。