[发明专利]单幅X射线微分相衬图像探测系统

说明书

本发明公开了一种单幅X射线微分相衬图像探测系统，按X射线传播方向依次设置有X射线转换屏、耦合装置和可见光探测器，所述X射线转换屏为像素化转换屏，像素单元排布与成像系统的X射线干涉条纹周期配合；或是按X射线传播方向依次设置有吸收光栅、X射线转换屏和可见光探测器，所述吸收光栅在行方向和列方向上通过多个周期单元排布形成，周期单元为矩形，周期单元宽度和成像系统的X射线干涉条纹周期宽度相同。本发明无需物体多次曝光并移动相位光栅，简化了X射线微分相衬成像的相位获取流程，能够实现快速X射线相位衬度成像，从而提高成像效率。

技术领域

本发明医学和无损探伤领域，涉及一种X射线微分相衬成像系统，尤其涉及一种单幅X射线微分相衬图像探测系统。

背景技术

普通X射线成像是利用物体对X射线的衰减形成图像衬度，但对于弱吸收物体，不同部分如果成分相同，对X射线衰减相同，就不能形成突出对比度，例如生物体软组织，但近十多年来，X射线相衬成像能对弱吸收物体成像,受到国内外众多研究者的广泛关注。

目前有多种方法可以实现X射线相衬成像，如利用微焦斑光源的同轴相衬，采用同步辐射光源的衍射增强，利用硅单晶分光的双光束干涉成像，利用波带片聚焦的类Zernike方法等等。尽管从上个世纪六十年代起发展了以上的方法，但受限于光源相干性、光源亮度、系统机械稳定性、探测器分辨率等等因素的限制，多数方法仅能在实验室中实现，现如今也没能走向广泛应用。相比而言，微分相衬仅有较少因素的困扰，是最有可能广泛应用的X射线相衬成像技术，尤其是医学、生物学应用。

微分相衬是一种基于光栅的成像技术，一般成像系统结构如图1所示，由X射线源71、源光栅72、相位光栅73、分析光栅74及X射线探测器构成。物体位于相位光栅前或后，没有物体时，相位光栅在X光的照射下，在特定的距离处会形成规则的X射线干涉条纹，物体的存在会扭曲这些规则的X射线干涉条纹，而条纹扭曲的程度则与物体的相位一阶分布相关。物体的相位分布“隐藏”在相位光栅的扭曲的X射线干涉条纹中，要提取相位信息，就需要利用相位恢复从条纹中“解调”出相位信息。相位光栅X射线干涉条纹周期仅有2-4微米，一般探测器无法探测，需要在X射线干涉条纹处加上周期相同的分析光栅，X射线干涉条纹同分析光栅形成大周期的Moirè条纹，利用普通X射线探测器就可探测，再移动相位光栅或分析光栅，利用Phase-step算法从多幅图像计算得到物体相位信息。

每移动一次相位光栅或分析光栅，物体就需要曝光一次，多次移动就意味物体需要曝光多次，这会增加物体对X射线剂量的吸收、增加物体的成像时间，不利于该技术在医学及生物学中的应用。同时，光栅的移动量都在亚微米级，系统需要亚微米位移设备，昂贵的位移仪器无疑增加了成像系统的复杂性和成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的缺陷，提供一种简化系统结构、降低物体对X射线剂量的吸收、提高了成像速度、光源利用率高的单幅X射线微分相衬图像探测系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

第一种技术方案：一种单幅X射线微分相衬图像探测系统，按X射线传播方向依次设置有X射线转换屏、耦合装置和可见光探测器，所述X射线转换屏为像素化转换屏，所述像素化转换屏包括多个像素单元，像素单元排布与成像系统的X射线干涉条纹周期配合。

所述的单幅X射线微分相衬图像探测系统中，优选所述像素化转换屏的像素单元为矩形，该像素单元的宽度同成像系统的X射线干涉条纹一个周期宽度相同，且在行方向上与X射线干涉条纹周期方向相同。

所述的单幅X射线微分相衬图像探测系统中，优选所述像素化转换屏的每个像素单元包括对X射线敏感的敏感区域和对X射线不敏感的非敏感区域，所述敏感区域为矩形，且其宽度d占像素单元宽度D的1-50%。