[发明专利]一种用于X射线相衬成像平板探测器及其使用方法

说明书

技术领域

本发明属于X射线探测器领域，具体地说，涉及一种用于X射线相衬成像平板探测器及其使用方法。

背景技术

X射线相位衬度成像(X-ray phase-contrast imaging,XPCI)是基于射线穿过物体以后相位改变的机制而还原物体信息的新型X射线成像技术，其对于轻质物体或者两种密度相近的物体能够给出比传统的X射线吸收衬度成像更高的对比度，因此在临床医学、生命科学、材料科学和工业等领域有巨大的应用前景。基于编码孔成像(Coded-aperture based imaging,CBI)是一种有望将XPCI技术推向实际应用的相衬成像方法，其最大的特点在于，是一种非相干的方法。与其他经典的相衬成像方法相比，例如基于传播成像(Propagation based imaging,PBI)、基于分析晶体成像(Analyzer based imaging,ABI)和光栅干涉(Grating interferometry,GI)等，CBI对X射线源的相干性几乎没有要求，射线利用率高，成像时间短。

CBI方法在射线源和平板探测器(Flat panel detector,FPD)之间放置两块编码孔(或狭缝)板，两块编码孔板分别置于被测样品和探测前方，称为样品编码孔板A1和探测器编码孔板A2。样品编码孔板A1将射线源出射的X射线束分成多个独立的细束，探测器编码孔板A2遮挡探测器每个像素的边缘。样品编码孔板A1、探测器编码孔板A2和探测器像素三者一一对应，从样品编码孔板A1出射的细束由于A2的调制，一部分被遮挡，一部分入射到探测器。当在样品编码孔板A1后方放置样品以后，由于X射线穿过样品后相位发生改变，表现为射线折射(折射角通常只有微弧度量级)，这会使得探测每个像素探测到的射线强度发生变化，由此可以得到相衬图像。

但是该方法对样品编码孔板A1、探测器编码孔板A2和探测器的位置精度要求较高，要求探测器编码孔板A2的孔或者狭缝与探测器像素对应，以往的方法是固定FPD，将探测器编码孔板A2安装到精密运动平台上，通过精密运动平台调整探测器编码孔板A2的位置。该方法的缺点在于，需要借助精密运动平台，且运动精度要求高，此外，由于实验环境的改变，每次实验前，均需要重新进行定位，操作繁琐。

综上所述，现有技术存在的问题是：现有的平板探测器还不能直接用于CBI相衬成像，需要借助额外的探测器编码孔板A2，还需借助精密运动平台对探测器编码孔板A2进行定位和位置校正，增加了对精度和实验环境的要求。有必要找到一种针对FPD的改进方法，更为简便快捷的实现CBI相衬成像。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种用于X射线相衬成像平板探测器及其使用方法，使得改进后的FPD能够用于CBI相衬成像，同时在常规X射线吸收衬度成像应用中，能有效抑制散射并减小相邻像素间的光子串扰，以提高图像分辨率。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种用于X射线相衬成像平板探测器，包括探测器像素层，在探测器像素层上生长或粘贴有闪烁体层，在闪烁体层上覆盖有与探测像素周期一致的编码孔板A3，所述编码孔板A3上覆盖有保护层。

进一步地，编码孔板A3由若干个方形单元组成，每个方形单元上设置有第三透光孔。

进一步地，第三透光孔的形状为长条形、方形、回字形或L形。

进一步地，保护层采用碳纤维材料；编码孔板A3采用金、铅、钽或铂材料中的一种；闪烁体层采用碘化铯和/或硫氧化钆；所述探测器像素层为非晶硅和薄膜晶体管阵列组成的探测器像素阵列。

本发明还公开了一种用于X射线相衬成像平板探测器的使用方法，采用上述的用于X射线相衬成像平板探测器，包括以下步骤：