[发明专利]X射线相衬层析成像

权利要求书

1.一种X射线成像系统，用于对被检测物体进行成像，该系统包括：

X射线发射装置，操作用于向被检测物体发射非相干的X射线束；

光栅子系统，包括第一和第二吸收光栅(A，B)，其设置在X射线束的发射方向上，操作用于取得X射线束经过所述物体的折射信息；

光栅移动装置，操作用于使得所述第一和第二光栅之一相对于另一个进行步进移动；

检测单元，位于被检测物体和所述光栅子系统的后面，操作用于接收经所述被检测物体折射的X射线，并将其转换为可识别的电信号；以及

数据处理子系统，用于处理所述电信号的数据并从中计算出所述X射线束的折射信息，以及并由此计算出被检测物体的像素信息；

其中，所述成像系统还包括移动装置，操作用于使得所述被检测的物体相对于所述成像系统进行相对地移动；

其中，在所述成像系统与被检测物体的一定相对移动范围内，在多个位置的每个位置处，所述成像系统对被检测物体进行相衬成像，由此取得被检测物体的多个X射线扫描图像；

所述多个图像经过转换变成同一个重建平面上的图像，并由此进行三维图像重建。

2.如权利要求1的系统，其中，所述非相干的X射线束为锥形。

3.如权利要求2的系统，其中，该X射线发射装置包括X射线源，该X射线源的焦点尺寸p₀满足：

其中λ为X射线的波长，p₁为所述第一吸收光栅(A)的周期，1为所述第一吸收光栅与所述X射线发射装置的射线源之间的距离。 

4.如权利要求3的系统，其中所述X射线源的焦点尺寸p₀不大于所述X射线发射装置的临界焦点尺寸的一半，其中所述X射线发射装置的临界焦点尺寸p_0，critical为 其中p₂为所述第二吸收光栅的周期，d为所述第一吸收光栅与所述第二吸收光栅之间的距离。

5.如权利要求1的系统，其中，所述光栅移动装置还可以使所述两个吸收光栅之一在X射线方向上移动。

6.如权利要求1的系统，其中所述第一和第二吸收光栅(A，B)之间的距离满足方程式 其中p1、p2分别为第一、第二光栅的周期，l为所述X射线发射装置与第一吸收光栅之间的距离，d为第一和第二吸收光栅之间的距离。

7.如权利要求4的系统，其中所述光栅移动装置还可操作用于使得所述第一和第二光栅之一在X射线方向上移动；和/或使得所述第一和第二光栅在其平面内转动。

8.如权利要求6的系统，其中所述第一吸收光栅和第二吸收光栅的周期p1、p2在0.1微米-30微米之间。

9.如权利要求4的系统，其中所述X射线发射装置包括多缝准直器，以及所述多缝准直器为源光栅。

10.如权利要求1的系统，所述数据处理子系统能够通过计算得出检测面上的X射线的光强变化，并利用所述光强变化的值计算得出X射线经过被检测物体的折射角。

11.如权利要求10的系统，其中所述数据处理子系统通过所述折射角信息，计算得出对于所述被检测物体成像的像素信息。

12.如权利要求1的系统，其中所述被检测物体位于所述X射线发射装置与所述第一和第二吸收光栅(A，B)之间，或者位于所述第 一和第二吸收光栅(A，B)之间。

13.如权利要求1的系统，其中所述第一吸收光栅和第二吸收光栅与所述光栅移动装置相连接，使得第一、第二吸收光栅之一不动，而另一吸收光栅在平行于光栅平面的方向上步进动作。

14.如权利要求1的系统，其中，包括所述X射线发射装置、光栅子系统、检测单元的相衬成像子系统部分相对于被检测的物体以一个圆弧轨迹进行转动；

其中，在圆弧轨迹的不同固定位置上，所述成像系统对被检测物体进行相衬成像并生成扫描图像；以及其中在所述数据处理子系统的计算中，所述各个位置上所生成的相衬扫描图像经转变成同一缩放尺度下的图像，并进行图像叠加合成为三维图像。