[发明专利]一次曝光光栅剪切成像装置及数据采集与信息提取方法

权利要求书

1.一种一次曝光光栅剪切成像装置，其特征在于，所述装置包括光源、相位光栅、样品转台和高分辨率探测器；

所述光源用于产生平行X射线束；

所述相位光栅、样品转台和高分辨率探测器沿所述平行X射线束的入射方向依次设置；

所述相位光栅的占空比为1:1，周期为P；

所述样品转台用于放置样品；

所述高分辨率探测器包括若干个排列成二维面阵的探测单元，所述探测单元的边长为P/4，所述高分辨率探测器用于采集并存储所述样品的光强值，所述样品的光强值包括每一探测单元采集的样品单元光强值，以根据各探测单元采集的各所述样品单元光强值分别组合出所述相位光栅位移为0、P/4、P/2、3P/4时的四张样品投影像。

2.根据权利要求1所述的一次曝光光栅剪切成像装置，其特征在于，所述样品转台还用于带动样品逐步旋转；其中，所述样品转台的旋转轴垂直于所述平行X射线束的入射方向，所述旋转的角度不小于180°；

所述高分辨率探测器还用于在所述样品每旋转一步后采集并存储所述样品的光强值，进而对每旋转一步所采集的样品的光强值组合出相位光栅位移为0、P/4、P/2、3P/4时的四张样品投影像。

3.根据权利要求1所述的一次曝光光栅剪切成像装置，其特征在于，所述光源为以下任意一种：

同步辐射X射线光源；

直径为微米量级的高亮度X射线光源；

设有光源光栅的X射线光源。

4.根据权利要求1所述的一次曝光光栅剪切成像装置，其特征在于，所述相位光栅还用于使所述平行X射线束的相位改变π或π/2。

5.一种基于权利要求1-4任一项所述一次曝光光栅剪切成像装置的数据采集与信息提取方法，其特征在于，所述方法包括：

S11：调整光源和相位光栅，使光源产生的平行X射线束垂直入射所述相位光栅；

S12：调整高分辨率探测器，使探测单元与所述相位光栅的栅条对齐；

S13：空置样品转台，通过高分辨率探测器采集并存储所述相位光栅的光强值；其中，所述相位光栅的光强值包括每一探测单元采集的相位光栅单元光强值；

S14：根据各探测单元采集的各所述相位光栅单元光强值分别组合出所述相位光栅位移为0、P/4、P/2、3P/4时的四张背景投影像；

S15：在所述样品转台上放置样品，通过高分辨率探测器采集并存储所述样品的光强值；其中，所述样品的光强值包括每一探测单元采集的样品单元光强值；

S16：根据各探测单元采集的各所述样品单元光强值分别组合出所述相位光栅位移为0、P/4、P/2、3P/4时的四张样品投影像；

S17：通过相位步进算法处理所述四张背景投影像和所述四张样品投影像，提取所述样品的吸收信息、折射信息和散射信息。

6.根据权利要求5所述的数据采集与信息提取方法，其特征在于，在步骤S12中，所述高分辨率探测器的第一列探测单元和第二列探测单元对准所述相位光栅的第一栅条，第三列探测单元和第四列探测单元对准所述相位光栅的第一栅条与第二栅条的间缝，第五列探测单元和第六列探测单元对准所述相位光栅的第二栅条。

7.根据权利要求6所述的数据采集与信息提取方法，其特征在于，步骤S14包括：

S141：根据所述第一列探测单元和第二列探测单元采集的各所述相位光栅单元光强值组合出所述相位光栅位移为0时的第一背景投影像；

S142：根据所述第二列探测单元和第三列探测单元采集的各所述相位光栅单元光强值组合出所述相位光栅位移为P/4时的第二背景投影像；

S143：根据所述第三列探测单元和第四列探测单元采集的各所述相位光栅单元光强值组合出所述相位光栅位移为P/2时的第三背景投影像；

S144：根据所述第四列探测单元和第五列探测单元采集的各所述相位光栅单元光强值组合出所述相位光栅位移为3P/4时的第四背景投影像。