[发明专利]用于相衬成像的光栅

说明书

技术领域

本发明涉及用于X射线微分相衬成像的光栅，用于生成对象的相衬图像的探测器布置和X射线系统，以及用于检查感兴趣对象的相衬成像方法。

背景技术

使用X射线的相衬成像例如用于与常规幅值对比图像相比增强低吸收样本的对比度。这允许使用更少的向例如患者的对象施加的辐射。为了能够使用与相衬成像相关的波相位，该波需要在时间和空间上具有良好定义的相位关系。通过施加单色X射线辐射能够提供时间相干性。另外，已知从同步加速源获得具有足够相干性的X射线。由于这些方法涉及较高成本和复杂性的缺点，因此在WO 2004/071298A1中提出提供一种用于生成相衬X射线图像的设备，包括在光路中的非相干性X射线源、第一分束器光栅、第二束重组器光栅、光分析器光栅和图像探测器。最近已经进一步地提出在微分相衬成像(DPC)中使用更高的X射线能量。在这一转换中的严重障碍是制造相位光栅和具有高纵横比的吸收光栅。如果第一光栅的Talbot距离以及因而的两个光栅的距离保持不变，那么相位光栅的纵横比R按照E^3/2增加，其中E是X射线能量。术语Talbot涉及在归因于衍射光栅的横向周期波分布的情况下，图像在离光栅平面的固定距离处重复，该固定距离被称为Talbot长度。在光栅的最高制造水准(例如由硅制造)中纵横比R的限制，取决于如节距(在几微米的区域中)、表面粗糙程度等很多因素，通常是15到20的范围。已经示出对于微分相衬成像的可使用能量的范围通常终止于大约30-40keV。

发明内容

因此，需要提供具有高纵横比的光栅。

根据本发明的示例性实施例，提供一种用于X射线微分相衬成像的光栅，该光栅包括第一子光栅和至少第二子光栅。该子光栅各自包括以一节距周期性布置的、具有棒状物和间隙的主体结构。该子光栅在该X射线束的方向上连续布置。进一步地，该子光栅垂直于该X射线束彼此移位定位。

优点之一在于提供其功能是子光栅的组合的光栅。通过将该功能分布于多个子光栅，便于该子光栅的制造。

在示例性实施例中，该子光栅的投影得到具有比该子光栅的节距更小的有效节距的有效光栅。

例如，为了提供具有所确定的有效节距的光栅，可以提供两个子光栅，每个子光栅具有的节距是所述光栅的预定有效节距的两倍量。换言之，只由一个光栅组成的等价光栅将需要小得多的间隙来提供与根据本发明的具有多个子光栅的光栅相同的纵横比。

纵横比由间隙的高/宽比来定义。子光栅的组合所得到的光栅具有的纵横比是子光栅纵横比的有效组合。

在示例性实施例中子光栅具有相同的节距。

因此可能提供一种类型的子光栅，换言之，只需要生产或者制造单一类型的子光栅，然后以第一和至少第二子光栅的形式来添加子光栅以形成本发明的光栅。

在另一示例性实施例中，子光栅之一的节距是子光栅中另一个的节距的倍数。

这提供了根据，例如构造或者另外的方面来制造不同子光栅的可能性。

例如，可以将具有中等节距的第一子光栅与具有更大节距的第二和第三子光栅相组合。该第二和第三子光栅具有的节距可以是该第一光栅节距的两倍大。在一例子中，该第一子光栅被布置在该第二和第三子光栅之间而形成三明治类型。然后有效光栅具有的有效节距例如是该第一光栅的中等节距的一半量。当然该第二和第三光栅两者相对于彼此并相对于该第一光栅的节距偏移。

在另一示例性实施例中，该子光栅具有相等的棒状物/间隙比率。

换言之，间隙的宽度与排列成行的棒状物的宽度相同。例如，棒状物/间隙比率(s/t)大约是1/1。这允许简单的制造过程并且提供子光栅相对于彼此的定位和移位以形成本发明的光栅。

在另一示例性实施例中该移位的偏移量是节距的一部分。

在另一示例性实施例中该移位的偏移量是节距的一半。

在另一示例性实施例中该移位的偏移量是节距的一半的一部分。

例如，可以将具有相同的节距并具有1/1的棒状物/间隙比率的第一和第二子光栅相组合以形成具有远小于该子光栅的节距的有效节距的有效光栅。

在另一示例性实施例中，由在X射线束方向中的侧壁来定义有效光栅。这意味着，由棒状物的边缘来定义节距，而该边缘是定义间隙的侧壁形式。这得到例如从具有相等节距并具有1/1的间隙/棒状物比率的子光栅开始的有效节距，该有效节距是该第一或者第二子光栅的节距的四分之一。