[发明专利]微分相位对比成像系统的校准

说明书

技术领域

本发明涉及用于对对象进行微分相位对比成像的X射线成像系统，以及基于微分相位对比成像来获取关于对象的信息的方法。

背景技术

X射线微分相位对比成像（DPCI）使穿过扫描对象的相干X射线的相位信息可视化。除了传统的X射线透射成像，DPCI不仅确定扫描对象沿着投影线的吸收特性，还确定所透射的X射线的相位偏移，并从而提供可用于例如对比增强、材料组成或剂量减少的有价值的附加信息。如EP1731099A1所述，无论是独立使用相干X射线源，还是通过小开口确保相干性的以标准X射线源与附加源光栅一起使用，相位偏移光栅放置在对象之后用作分束器。所得到的干涉图案包括关于在其最小值和最大值的相对位置的光束相位偏移的所需信息，典型地为若干微米量级。由于普通X射线检测器的典型分辨率为大约150μm量级，因此不能分辨出这样的精细结构，所以利用相位分析器光栅对干涉进行采样，相位分析器光栅也已知为吸收器光栅。相位分析器光栅的特征在于透射和吸收具有与干涉图案类似的周期性的带的周期性图案。该类似的周期性导致光栅后面的具有更大周期性的Moire图像，具有更大周期性的Moire图像可通过普通X射线检测器而检测到。为了获得相位偏移，光栅之一横向偏移光栅间距的分数（fraction），为此还使用周期相位步进。从对于分析器光栅的每个位置而测量的特定Moire图像中可以抽取出相位偏移。已经表明具有不同光栅的设备需要良好的校准以获取可靠的数据。这对于包括若干片光栅和检测器的更大型系统更是严峻的考验，该若干片光栅和检测器布置为类似马赛克以具有大的有效检测面积。对于具有线性光栅的设备，光栅的平行对准是重要的，因为即使平行对准的小偏差也会生成检测的Moire图像中的额外条纹（fringe），这些额外条纹恶化了精确的图像分析并使系统对于机械不稳定性更加敏感。

发明内容

因此，需要改进微分相位对比成像系统的校准，以及微分相位对比成像系统中提供的光栅的对准。

根据示例性实施例，提供一种获取关于对象的信息的方法，包括以下步骤：a）从X射线发射装置朝向X射线检测装置发射至少部分相干的X射线辐射，其中X射线检测装置包括相位偏移衍射光栅、相位分析器光栅和X射线图像检测器，其中X射线发射装置、相位偏移光栅、相位分析器光栅和图像检测器沿着光轴设置，而且其中所发射的至少部分相干的X射线辐射、相位偏移光栅和相位分析器光栅具有共同的栅格取向；b）在无对象的情况下，执行第一组多个校准投射，其中在第一组多个校准投射期间，所发射的X射线辐射或相位偏移光栅和相位分析器光栅的组中一个以校准移位值逐步移位；c）在对象放置在X射线发射装置和相位分析器光栅之间的情况下，执行第二组多个测量投射，其中，在第二组多个测量投射期间，所发射的X射线辐射或相位偏移光栅和相位分析器光栅的组中的一个以测量增量逐步移位；以及d）通过将测量投射与校准投射配准，将校准投射中的至少一个关联到测量投射中的每一个。

根据示例性实施例，为了将校准投射与测量投射配准，对于直接照射的部分分析测量投射。取决于光栅的实际位置，例如由于平移、旋转、倾斜等，典型的条纹图案在这些区域是可见的。在配准过程的第二步骤中，从多个校准投射中识别出在同一区域中示出最相似的条纹图案的投射。

根据示例性实施例，在第二组多个测量投射期间，对象设置在X射线发射装置与相位偏移衍射光栅之间，以使得对象的感兴趣区域可暴露于从X射线发射装置朝向检测器发射的X射线辐射。

根据另一示例性实施例，在第二组多个测量投射期间，对象设置在X射线发射装置与相位分析器光栅之间，或者换句话说，在相位偏移光栅与分析器光栅之间，例如在相位偏移光栅后面的X射线束的方向上，以使得对象的感兴趣区域可暴露于从X射线发射装置朝向检测器发射的X射线辐射。

根据示例性实施例，步骤d）之后执行以下步骤：e）通过从测量投射中的每一个减去相应的关联校准扫描，生成调整的测量投射；f）根据调整的测量投射，确定微分相位数据；g）生成代表所确定的微分相位数据的对象信息。

根据示例性实施例，在步骤g）之后提供对象信息，例如用于其他步骤。

根据示例性实施例，例如通过显示对象信息，将对象信息提供给用户。

根据示例性实施例，移位包括光栅的平移、旋转和倾斜。

术语“逐步移位（stepwise displacement）”包括一维运动以及二维或更多维运动，例如空间中的三维运动轨迹。

因此，可以建立多维参数空间，或多维运动空间。从而，校准投射可适用于不同的可能的错位（misalignment）。