[发明专利]用于微分相衬成像的扫描系统

说明书

技术领域

本发明涉及X射线成像领域。具体地，本发明涉及用于一种对对象成像的X射线设备、一种用于控制X射线设备的方法、一种计算机可读介质以及一种程序单元。

背景技术

X射线微分相衬成像（DPCI）对通过被扫描对象的相干X射线的相位信息可视化。不同于传统的X射线透射成像，DPCI不仅可以沿着投射线确定对象的吸收性质，还能确定所透射X射线的相移，并且因此可以提供有价值的附加信息。在对象的后面，放置相移光栅（也称为相位光栅）作为分束器而工作。所得的干涉图案包含在最小和最大相对位置的关于射束相移的所需信息，通常在若干微米的量级。由于普通的X射线检测器可能只有通常的150μm量级的分辨率，其可能不能分辨如此精细的结构，将利用分析光栅（通常也被称为吸收体光栅）对所述干涉采样，所述光栅特有透射吸收带的周期性图案，其周期性与干涉图案的周期性类似。所述类似的周期性在光栅后面产生具有更大周期的莫尔图案，所述莫尔图案能够由普通X射线检测器所检测。为了得到所述微分相移，以光栅栅距的分数对吸收体光栅和相位光栅相对彼此横向进行移动，所述移动通常在1μm的量级。这个移动被称为相位步进或者相位扫描。所述相移能够从针对吸收体光栅的每个位置测量的特定的莫尔图案提取。

例如，在EP1731099A1中，示出了能够用于运行基于光栅的微分相衬成像的X射线干涉仪装置。X射线干涉仪包括具有源光栅的非相干X射线源和具有相位光栅和吸收体光栅的检测器装置。

发明内容

在基于光栅的微分相衬成像中使用具有高纵横比的光栅。这些光栅可能需要与系统的光轴良好的对齐。从实用和制造的观点来看，光栅的沟槽或者薄片（lamellae）可能必须优选为垂直于平坦的基底。如果使用这样的平坦光栅/检测器装置，对象结构的可见性可能随着对象到光轴的距离而迅速下降。具体而言，如果考虑垂直于光栅取向的距离，可见性可能由于光栅的沟槽与X射线之间的未对齐而迅速下降。在平行于光栅取向的方向，可见性也可能由于到X射线源距离的增加而下降。

为了有效的使用，光栅的薄片可能需要几乎平行于入射X射线的波矢量排列。否则，对于X射线吸收或者X射线相移的预计为矩形的轮廓将随着远离光学中心而变为梯形，这可能导致干涉图案的可见性的强烈降低以及因此导致对比噪声比的下降。

对于非相干散射的X射线辐射将产生又一个问题，即其可能被对象所散射。额外被散射的光子可能在吸收图像中产生不希望的信号偏差，并且不仅在吸收图像中而且在微分相衬图像中可能降低对比噪声比。

因此可能需要提供用于扫描大的对象且具有改善的对比噪声比的用于微分相衬成像的X射线设备。

该需要可以由独立权利要求的主题而满足。根据从属权利要求，本发明的示范性的实施例变得显而易见。

本发明的第一方面涉及一种用于对对象成像的X射线设备。

根据本发明的一个实施例，X射线设备包括X射线发射器装置以及X射线检测器装置，其中，X射线发射器装置适于发射X射线束，所述X射线束通过对象到X射线检测器装置上。X射线发射器装置可以是在对象一侧上的设备并且X射线检测器装置可以在对象另一侧上，例如，在X射线发射器装置的对面的又一个设备。例如对于医疗应用，对象可以是躺在工作台上的人或者动物且X射线发射器装置位于对象上方并且X射线检测器装置位于在工作台上的对象的下方。

根据本发明的一个实施例，X射线发射器装置适于产生至少部分空间相干的X射线束。必须理解，至少部分空间相干的X射线束可以包括仅局部空间相干的X射线。例如，只有彼此分开小于1μm的X射线可以一定是相干的。

根据本发明的一个实施例，X射线发射器装置可以包括用于产生空间非相干X射线的X射线源，例如X射线管，以及用于从来自X射线源的非相干X射线产生至少部分空间相干的X射线束的源光栅。利用这种布置，可以形成至少部分空间相干的射束。

根据本发明的一个实施例，X射线发射器装置适于产生扇形X射线束。

扇形X射线束可以是基本上锥形形式的射束，即，射束的X射线来自于相对于感兴趣对象非常小的区域，其中锥形在垂直于锥形轴线上的维度基本上彼此不同。这两个维度可以由射束的扇形角和锥角来限定，其中扇形角是小的角且锥角是大的角，锥角可以大到使得扇形射束覆盖对象的整个感兴趣区域。

同样，扇形X射线束可以是饼形片（pie slice）的形式的射束，其中与饼形片的长度相比，饼形片的厚度或宽度小。在这种情况下，X射线相对于厚度方向平行并且相对于另一方向展开。