[发明专利]对相衬X射线成像和/或暗场X射线成像中的X射线入射条纹图样的X射线探测

说明书

在常规的相衬X射线成像系统中，源光栅G0生成照射对象的部分相干线源的阵列以及在该阵列之后的相位光栅G1。该相位光栅的周期性在更远离X射线源的某些情况下自成像，并且在由常规的X射线探测器探测到解调的条纹强度之前由能机械移动的第三吸收分析器光栅G2进行采样。本申请提出使用结构化闪烁体并结合电子信号读出方法直接解调条纹强度，该结构化闪烁体具有与光学探测器层的子像素对齐的多个平板。因此，能够从相衬X射线成像系统中省略能机械移动的第三吸收分析器光栅G2。

技术领域

本发明涉及X射线探测。具体地，讨论了用于对相衬X射线成像和/或暗场X射线成像中的入射X射线条纹图样进行采样的X射线探测器，以及相关联的方法、干涉仪、X射线成像系统、计算机程序单元以及计算机可读介质。

背景技术

鉴于最近发现相衬成像在复杂的X射线光学领域适用而无需改变常规的源或探测器硬件，在过去十年中相衬成像在医学成像中获得了相当大的关注。相衬成像应用Talbot-Lau干涉测量法，并且通常以三个衍射或吸收X射线光学元件为特征。能够探查以微米或数十微米的尺度形成的干涉条纹，并且能够探查感兴趣对象的相位和小角度散射效应。这使得能够从X射线图像中提取新的和医学上有用的信息。

美国专利公开物US 2014/0177795 A1讨论了Talbot-Lau干涉仪在X射线成像系统中的应用。然而，这种方法能够得到进一步改进。

发明内容

因此，需要改进适用于相衬和X射线成像的X射线探测器。通过独立权利要求的主题解决了本发明的目的，其中，在从属权利要求中包含了进一步的实施例。

根据第一方面，提供了一种用于对相衬X射线成像和/或暗场X射线成像中的入射X射线条纹图样进行采样的X射线探测器。所述X射线探测器包括：

结构化闪烁体层，其包括多个平板，所述多个平板被布置为对所述入射条纹图样进行采样并将所述入射条纹图样转换成多个光学平板信号；

光学探测器层，其与所述结构化闪烁体层光学通信，所述光学探测器层包括多个子像素，其中，每个子像素与所述结构化闪烁体层的相应平板对齐，以探测从所述结构化闪烁体层的所述相应平板发射的相应光学平板信号；以及

信号组合装置，其被布置为以电子方式从所述多个子像素读出表示所述条纹图样的信号。

所述子像素还包括多个光学探测单元，所述多个光学探测单元被配置为基于相关光学平板信号的存在来提供多个探测信号。

所述信号组合装置被配置为使得能够通过生成至少第一输出信号和第二输出信号作为所述光学探测器层的所述光学探测单元的所述探测信号的组合来在第一探测方向和第二探测方向上采集相衬X射线图像和/或暗场X射线图像，而无需调整所述X射线探测器的位置。所述至少第一输出信号和第二输出信号均与因在所述结构化闪烁体层的相应平板上接收到所述入射X射线条纹图样而引起的空间信号幅度成比例，并且所述X射线探测器的像素信号包括以由所述平板的宽度定义的条纹采样分辨率从至少两个相邻子像素采集的至少第一输出信号和第二输出信号。

该X射线探测器的效果是：能够从X射线干涉仪设置中省略通常被表示为G2并被放置在常规的X射线探测器前面的分析器光栅，从而允许直接探测条纹相位和条纹可见性信息。直接条纹测量方法意味着分辨率提高，这会引起X射线探测器的子像素的显著缩小。探测器噪声的限制是物理限制，其不会随着子像素的尺寸减小而减小。因此，子像素的缩小与探测器噪声的增加成比例地增加，本方法能够改进这个问题。X射线探测器分辨率的提高也意味着X射线探测器信息输出的相应增加。本文详述的读出概念能够改进对输出信号的处理。

任选地，所述光学探测单元包括一个或多个硅光电倍增管，所述一个或多个硅光电倍增管被配置为探测从所述结构化闪烁体层的所述相应平板发射的所述相应光学平板信号。