专利名称:用于相位对比成像的光栅的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于X射线微分相位对比成像的光栅、用于生成对象的相位对比图像的探测器装备和X射线成像系统、以及制作光栅的方法。
背景技术：
利用X射线的相位对比成像用于，例如，相比于传统幅度对比图像，增强低吸收样品的对比度。这允许使用应用于对象，例如患者，的辐射较低。为了能够使用与相位对比成像有关的波的相位，所述波在时间和空间都需要具有良好定义的关系。能够通过应用单色X射线辐射提供时间相干性。在W02004/071298A1中，如描述的用于生成相位对比X射线成像的设备包括，在光学路径中，不相干的X射线源、第一射束分裂器光栅、第二射束重组器光栅、光学分析器光栅以及图像探测器。为了在微分相位对比成像(DPC)中使用更高的X射线能量，需要具有高纵横比的光栅。
发明内容
因此，存在提供具有高纵横比的光栅的需求。
本发明的目标由独立权利要求
的主题解决，其中，进一步的实施例包含于从属权利要求
中。
应该注意，下文描述的本发明的各方面也应用于箔光栅、探测器装备、X射线成像系统以及方法。
根据本发明示范 性的实施例，提供了一种用于X射线微分相位对比成像的箔光栅，所述箔光栅包括X射线吸收材料的第一箔以及X射线吸收材料的至少第二箔。至少两个所述箔都包括由X射线透明缝隙彼此间隔的多个X射线吸收条带。所述第一箔包括具有第一宽度W1的第一多个第一条带，以及以第一间距P1周期性布置的具有第一开口宽度Wm的第一多个第一缝隙。所述第二箔包括具有第二宽度W2的第二多个第二条带，以及以第二间距P2周期性布置的具有第二开口宽度的第二多个第二缝隙。至少两个所述箔被布置为彼此移位，从而使所述第二条带定位于所述第一缝隙前方，使得针对X射线辐射的通路提供了多个形成的狭缝，所述多个形成的狭缝具有形成的狭缝宽度W，所述形成的狭缝宽度Wk小于所述第一开口宽度和所述第二开口宽度。至少两个所述箔固定地附接于彼此。
在本发明的上下文中，术语“箔”涉及这样的材料:所述材料相比其延伸方向具有小的厚度。术语箔包括柔性材料，即能够在至少一个方向上弯曲的材料，也包括任何其他材料的板或片。
根据本发明另一示范性的实施例，所述透明缝隙由环绕的箔片段包围，所述环绕的箔片段将所述多个条带在它们的末端处彼此连接，其中，将所述多个条带和所述环绕的箔片段作为连续箔提供。
根据本发明另一示范性的实施例，提供了一种用于生成对象的相位对比图像的X射线系统的探测器装备，所述探测器装备包括源光栅、相位光栅、分析器光栅、以及具有传感器的探测器。所述源光栅适于分裂X射线多色光谱的X射线束。所述相位光栅适于在分析器平面中将分裂的射束重组。所述光栅中的一个，例如所述分析器光栅，适于在所述分析器光栅的一个周期上被横向地步进。所述传感器适于当在所述分析器光栅的一个周期上被横向地步进时记录原始图像数据。所述光栅中的至少一个为根据上面提到的示范性实施例的箔光栅。
根据本发明另一示范性的实施例，提供了一种用于生成对象的相位对比数据的X射线成像系统，所述X射线成像系统具有生成X射线多色光谱的射束的X射线源、提供对象的原始数据的X射线探测器单元、用于控制所述X射线源和计算生成图像数据的原始图像数据的处理单元、以及用于显示计算的图像数据的显示器。所述X射线探测器单元包括根据上面提到的实施例之一的探测器装备。
根据本发明的另一方面，提供了一种制作用于X射线微分相位对比成像的箔光栅的方法，所述方法包括下述步骤:a)提供X射线吸收材料的第一箔，以及施加以第一间距P1周期性布置的具有第一开口宽度wM的第一多个第一X射线透明缝隙，从而实现由所述第一缝隙彼此间隔的具有第一宽度W1的第一多个X射线吸收条带山)提供X射线吸收材料的第二箔，以及施加以第二间距P2周期性布置的具有第二开口宽度Wtj2的第二多个第二 X射线透明缝隙，从而实现由所述第二缝隙彼此间隔的具有第二宽度W2的第二多个第二条带；c)将至少两个所述箔彼此移位地定位，从而使所述第二条带位于所述第一缝隙前方，使得针对X射线辐射的通路提供了多个形成的狭缝，所述多个形成的狭缝具有形成的狭缝宽度WE,所述形成的狭缝宽度Wk小于所述第一开口宽度和所述第二开口宽度；以及d)将至少两个所述箔附接于彼此，从而提供箔光栅。
能够将下面内容看作本文的主旨:通过以移位方式布置至少两个箔从而提供形成的狭缝，所述形成的狭缝具有比能够在所述箔自身中提供的最小宽度更小的宽度，从而提供了具有尽可能小的产生的缝隙的箔。通过当将所述缝隙和所述箔提供为与所述开口宽度具有特定关系时调适其 余的条带，能够使所述形成的狭缝宽度适于具体需求。
参考下文描述的实施例，本发明的这些和其他方面会变得清楚并且将会被阐明。
将会在下文中参考下面的附图描述本发明示范性的实施例。
图1概要示出了 X射线系统的例子；
图2概要示出了用于相位对比成像的X射线系统的探测器装备；
图3a_c概要示出了根据本发明的箔光栅的第一实施例；
图4a_b概要示出了在横截面中的根据本发明的箔光栅的另一实施例；
图5概要示出了用于制作根据本发明的箔光栅的方法的基本方法步骤；以及
图6概要示出了根据图5的方法的另一实施例。
具体实施方式
图1概要示出了具有检查设备的X射线成像系统10，X射线成像系统10用于生成对象的相位对比图像。所述检查设备包括X射线图像采集装置，所述X射线图像采集装置具有被提供用于通过传统X射线源生成X射线辐射束的X射线辐射源12。提供了工作台14以接收受检者,例如患者。
另外，根据本发明的X射线探测器单元16基本位于X射线辐射源12的对面(详细解释见下文)，即在辐射过程中，受检者位于X射线辐射源12和探测器单元16之间。后者向处理单元18发送数据，处理单元18连接于探测器单元16和辐射源12。处理单元18位于工作台14下方以节省在检查室内的空间。当然，它也能位于不同地点，诸如不同房间。另夕卜，显示器20布置在工作台14的附近以将诸如计算图像数据的信息显示给操作所述X射线成像系统的人员。另外，布置接口单元22以由用户输入信息。应该注意，示出的例子称作C型X射线图像采集装置。所述X射线图像采集装置包括C形式的臂，在那里所述图像探测器布置在C型臂的一端，并且X射线辐射源12位于C型臂的相对端。C型臂可移动地安装，并且能够绕放置在工作台14上的感兴趣对象旋转。换言之，可以以不同观察方向采集图像。
还应注意，其他形式的X射线图像采集装置也是可行的，诸如具有X射线源和探测器的旋转对的机架。
根据优选的实施例，本发明的主题用于乳腺X射线照相术，在那里存在较低能量以及不是很高的强度，同时也存在对高空间分辨率的需求。然而，本发明也适于C型臂和CT检查。
图2概要示出了用于生成对象26的相位对比图像的X射线系统的探测器装备24。对象26，例如在图2中示出的患者或样品，布置在源光栅28和相位光栅30之间。分析器光栅32布置在相位光栅30后面。另外，具有传感器34的探测器被提供在分析器光栅32后面。
在C型臂的情况中，所述源光栅布置在C型臂的相对侧，在那里定位了所述源。其他光栅相对地布置，即布置在另一侧，从而使对象布置在C型臂的两端之间，并且因此在所述源光栅和所述相位光栅之间。
针对对象26的检查，X射线多色光谱的X射线束36由传统X射线源38提供。将X射线辐射束36应用于源光栅28以分裂所述X射线辐射，从而提供相干X射线辐射。将由附图标记39指示的分裂的射束应用于相位光栅30以在分析器平面中重组分裂的射束。在相位光栅30后面重组分裂射束之后，将重组的射束应用于分析器光栅36。最终，在所述光栅之一，在例子中不出的分析器光栅32,在分析器光栅32的一个周期上被横向步进时,传感器34记录原始图像数据。至少一个光栅28、30或32的装备包括如在下文描述的发明的箔光栅。应该注意，根据本发明所述的箔光栅尤其对源光栅28是有利的。
然而，应该注意，上面描述的，在开始时，使所述分析器光栅步进是必要的，但是，根据另一方面，三个光栅中之一的移动是足够的，因此并不局限于所述分析器光栅。
根据另一方面，根据本发明所述的箔光栅也能够利用特殊测量方法在静态设置中使用。因此，发明的箔光栅用于所有实际和所述未来的PCI设置。
在图3a_c中，示出了箔光栅的第一实施例。图3a示出了在两个箔附接于彼此之前，在所谓的分解透视图中的第一箔和第二箔。图3b示出了附接于彼此的所述两个箔的平面图，并且图3c示出了图3b的附接箔的横截面。[0031]图3a示出了用于X射线微分相位对比成像的箔光栅40，箔光栅40包括X射线吸收材料的第一箔42和X射线吸收材料的至少第二箔44。第一箔42包括具有第一宽度Wl50的第一多个46第一条带48a、b、c...，以及以第一间距Pl58周期性布置的具有第一开口宽度wQ156的第一多个52第一缝隙54a、b、c...。所述第一条带是吸收X射线的，因为它们由所述箔材料制成。第一缝隙54对X射线是透明的。
所述第二箔包括也是吸收X射线的，具有第二宽度《264的第二多个60第二条带62a、b、c...，以及以第二间距p272周期性布置的具有第二开口宽度wQ270的第二多个66第二缝隙68a、b、c...。第二缝隙68对X射线也是透明的。
为了提供箔光栅40，至少两个箔42和44彼此移位地布置，从而使所述第二条带定位于所述第一缝隙前方，使得为X射线辐射的通路提供了具有形成的狭缝宽度^78的多个74形成的狭缝76a、b、c...，形成的狭缝宽度％78小于所述第一开口宽度和所述第二开口宽度。两个箔42、44的这种结合由两个箭头79指示。所述至少两个箔之后固定地附接于彼此,例如,通过胶合。
箔光栅40的安装状态在图3b中示出。为了更好的理解，形成的狭缝76以阴影线的形式指示。
图3c示出了包括第一箔42和第二箔44的所述箔光栅的横截面。
根据本发明的一方面，所述箔能够为金属箔。
根据另一方面，所述透明缝隙由环绕的箔片段80包围，环绕的箔片段80将所述多个条带在它们的末端处彼此连接。这提供了在加工过程中更简单的操作。
根据优选的示范性实施例，如在图3中指示的，将所述多个条带和所述环绕的箔片段提供为连续箔，即提供为单片箔，在其中，布置所述缝隙。
根据另一方面，将对齐标记81提供在具有所述形成的狭缝的区域之外以用于在装配步骤中提高准确度。
根据另一方面，提供了对齐针和具有孔洞的箔，以及使用用于精确安装的其他工具。
根据另一方面。所述第一间距P1和所述第二间距P2是相等的。
根据另一方面，所述移位的偏移为所述间距P1、P2的一半。
在示出的例子中，所述第一间距P1和所述第二间距P2是相等的，并且所述移位的偏移显示为所述间距的一半。
根据另一方面，针对每个箔，所述条带的宽度小于所述开口宽度。因此，较大的开口中的每个都能被划分为两个形成的狭缝。
当然，也可以提供与所述开口宽度相同宽度的条带，并且通过轻微横向移位，可以部分覆盖所述开口宽度，从而获取相同数量但是具有更小开口宽度的形成的狭缝。
根据另一示范性的实施例(没有示出)，所述第二条带定位于所述第一缝隙前方，从而使每个第一缝隙和第二缝隙至少部分覆盖。
根据另一示范性的实施例(没有示出)，所述第二条带定位于所述第一缝隙前方，从而使每个第一缝隙和第二缝隙至少部分覆盖。
根据另一示范性的实施例(没有示出)，所述第一条带和/或所述第二条带具有非线性形式，并且其中，所述第一缝隙和所述第二缝隙与具有非线性形式，其具有不同片段，所述不同片段具有不同片段开口宽度WS();并且所述至少两个箔的移位导致具有形成的片段开口宽度Waffi的形成的缝隙，所述形成的片段开口宽度小于所述第一缝隙和所述第二缝隙各自的片段开口宽度WM。
例如，所述狭缝能够具有L型形式，并且所述狭缝在两个方向上横跨所述箔以恒定间距重复。通过移位，可以实现具有L型交叉片段的形成的狭缝，其在一个或两个方向上具有更小宽度。
在图3c示出的例子中，由附图标记82指示的，所述形成的狭缝的横截面是类似方格的，从而使由附图标记84指示的通过(thru)方向垂直于所述箔的延伸方向。
根据本发明的另一方面，提供了多个第一箔和第二箔，所述多个第一箔和第二箔以交替方式叠放(没有进一步示出)。因此，在实现相同的形成的狭缝尺寸的同时，能够提供更高的吸收率。
根据另一示范性的实施例，提供多个数量的箔，所述多个数量的箔以叠放方式布置为将间距和开口宽度调适为使得由图4中的附图标记182指示的所述形成的狭缝的横截面适于不同的扇形束角度，所述扇形束角度由附图标记184指示。
在图4a中，多个箔142显示为包括许多形成的狭缝176，与所述箔的延伸方向相t匕，狭缝具有倾斜的通过方向。在图4a中，所有形成的狭缝176具有由角度α指示的相同的倾斜角。在示出的例子中，所述形成的缝隙的横截面具有平行四边形的形式。所述箔具有相似的缝隙/开口宽度，所述狭缝宽度具有相同的间距。它们以大于所述间距一半的值移位。
在图4b中，多 个箔242显示为包括许多形成的狭缝276，调适形成的狭缝276从而为类似扇形形式的射束提供通过开口，其由虚线中心线284指示，每个虚线中心线284都具有相对于所述箔的延伸方向的增加和减少的角度。
根据另一方面，所述通过开口具有梯形形状或三角形形状等，而不是矩形。
因此，能够改变射束的通路方向。在示出的例子中，所述形成的缝隙的横截面具有平行四边形的不同形式。所述箔具有不同开口宽度和间距。所述条带具有相似宽度。
根据另一方面，所述形成的狭缝自身具有梯形形式，其具有在辐射方向上增加或减少的横截面，因此，允许进一步影响通过的辐射(没有示出)。
另外，提供了一种制作用于X射线微分相位对比成像的箔光栅的方法100，方法100以其基本步骤在图5中示出，方法100包括下述步骤:
a)在第一提供步骤110中，提供X射线吸收材料的第一箔112，以及在施加步骤114中，施加具有第一开口宽度的第一多个第一 X射线透明缝隙116，所述透明缝隙以第一间距P1周期性布置，从而实现由所述第一缝隙彼此间隔的具有第一宽度W1的第一多个第一 X射线吸收条带。
b)在进一步提供步骤120中，提供X射线吸收材料的第二箔122，以及在进一步施加步骤124中，施加第二多个第二 X射线透明缝隙126，所述第二缝隙具有第二开口宽度W02并且以第二间距&周期性布置，从而实现由所述第二缝隙彼此间隔的具有第二宽度W2的第二多个第二条带。
c)在定位步骤130中，将至少两个所述箔彼此移位定位，从而使所述第二条带位于所述第一缝隙前方，从而为X射线辐射的通路提供了多个形成的狭缝132，多个形成的狭缝132具有形成的狭缝宽度wK，所述形成的狭缝宽度小于所述第一开口宽度和所述第二开口宽度。[0062]d)在附接步骤134中，将至少两个所述箔附接于彼此，从而提供箔光栅136。
例如，通过激光切割和/或钻孔，或者例如当所述箔为金属箔时，通过金属蚀刻施加所述缝隙。
作为优选的示例，为了将至少两个箔附接，将所述箔胶合于彼此。
根据另一方面，以非平面方式将所述箔附接于彼此，例如，以弯曲几何形状。因此，通过弯曲所述光栅，提供了聚焦开口的备选。
根据本发明的另一方面，如在图6中示出的，针对所述定位，在对齐步骤138中通过对齐标记将所述箔彼此对齐，所述对齐标记提供在具有所述形成的狭缝的区域之外。
根据本发明的另一方面，提供了用于在胶合过程中的对齐的指导支撑物(没有进一步示出)。
应该注意，参考不同主题描述了本发明的实施例。具体地，参考方法类型权利要求
描述了一些实施例，而参考装置类型权利要求
描述了其他实施例。然而，本领域技术人员会从上文和下文描述中总结出，除非另有声明，否则除属于一类型的主题的特征的任何结合之外，也考虑将与不同主题相关的特征间的任何结合通过本申请公开。然而，能够将所有特征结合以提供协同效应，所述协同效应大于所述特征的简单叠加。
在权利要 求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以执行在权利要求
中列举的若干项目的功能。事实是，在互相不同的从属权利要求
中列举的特定措施并不指示这些措施的结合不能有利地利用。
权利要求
1.一种用于X射线微分相位对比成像的箔光栅(40)，包括: -X射线吸收材料的第一箔(42);以及 -X射线吸收材料的至少第二箔(44)； 其中，至少两个所述箔都包括由X射线透明缝隙彼此间隔的多个X射线吸收条带； 其中，所述第一箔包括具有第一宽度W1 (50)的第一多个(46)第一条带(48)，以及以第一间距P1 (58)周期性布置的具有第一开口宽度(56)的第一多个(52)第一缝隙(54);并且 其中，所述第二箔包括具有第二宽度W2 (64)的第二多个(60)第二条带(62)，以及以第二间距P2 (72)周期性布置的具有第二开口宽度W()2 (70)的第二多个(66)第二缝隙(68); 其中，至少两个所述箔被布置为彼此移位，从而使所述第二条带定位于所述第一缝隙前方，使得针对X射线辐射的通路提供了多个(74)形成的狭缝(76)，所述多个(74)形成的狭缝(76)具有形成的狭缝宽度(78)，所述形成的狭缝宽度(78)小于所述第一开口宽度W01和所述第二开口宽度；并且 其中，至少两个所述箔固定地附接于彼此。
2.根据权利要求
1所述的箔光栅，其中，所述透明缝隙由环绕的箔片段(80)包围，所述环绕的箔片段(80)将多个条带在它们的末端处彼此连接，其中，将所述多个条带和所述环绕的箔片段作为连续箔提供。
3.根据权利要求
1或2所述的箔光栅，其中，所述第一间距P1和所述第二间距P2是相等的；并且其中，所述移位的偏移为所述间距？1、&的一半。
4.根据前述权利要求
之一所述的箔光栅，其中，针对每个箔，所述条带的所述宽度Wl、W2小于所述开口宽度Wra、Wq2。
5.根据前述权利要求
之一所述的箔光栅，其中，所述第二条带定位于所述第一缝隙前方，从而使每个第一缝隙和第二缝隙被至少部分覆盖。
6.根据前述权利要求
之一所述的箔光栅，其中，所述第二条带定位于所述第一缝隙前方，从而使每个第一缝隙被所述第二缝隙中的一个划分为两个形成的狭缝。
7.根据权利要求
1到5中之一所述的箔光栅，其中，所述第二条带定位于所述第一缝隙前方，从而使每个第一缝隙和第二缝隙被至少部分遮盖。
8.根据前述权利要求
之一所述的箔光栅，其中，所述第一条带和/或所述第二条带具有非线性形式，并且其中，所述第一缝隙和所述第二缝隙具有非线性形式，其具有不同片段，所述不同片段具有片段开口宽度 ;并且 其中，至少两个所述箔的移位导致形成的缝隙，所述形成的缝隙具有形成的片段开口宽度所述形成的片段开口宽度小于所述第一缝隙和所述第二缝隙各自的片段开口览度W5QO
9.根据前述权利要求
之一所述的箔光栅，其中，提供多个第一箔和第二箔，并且所述多个第一箔和第二箔以交替方式叠放。
10.根据前述权利要求
之一所述的箔光栅，其中，提供多个数量的箔，并且所述多个数量的箔以叠放的方式被布置为将间距和开口宽度调适为使得所述形成的狭缝的横截面(82)适于不同的扇形束角度(84)。
11.一种用于生成对象(26)的相位对比图像的X射线系统的探测器装备(24)，其具有: -源光栅(28)； -相位光栅(30); -分析器光栅(32);以及 -具有传感器(34)的探测器； 其中，所述源光栅适于分裂X射线多色光谱的X射线束(36);其中，所述相位光栅适于在分析器平面中将分裂的射束重组；其中，所述光栅中的一个适于在所述分析器光栅的一个周期上被横向地步进； 其中，所述传感器适于当在所述分析器光栅的一个周期上被横向地步进时记录原始图像数据； 其中，所述光栅中的至少一个为根据前述权利要求
之一所述的箔光栅。
12.根据前述权利要求
所述的探测器装备，其中，所述源光栅为根据权利要求
1到10之一所述的箔光栅。
13.一种用于生成对象的相位对比数据的X射线成像系统(10)，其具有: -X射线源(12)，其生成X射线多色光谱的射束； -X射线探测器单元(16)，其提供对象的原始图像数据； -处理单元(18)，其用于控制所述X射线源并计算生成图像数据的所述原始图像数据；以及 -显示器(20)，其用于显示所计算的图像数据； 其中，所述X射线探测器单元包括根据权利要求
11或12之一所述的探测器装备。
14.一种制作用于X射线微分相位对比成像的箔光栅的方法(100)，其包括下述步骤: -a)提供(110) X射线吸收材料的第一箔(112)，以及施加(114)以第一间距P1周期性布置的具有第一开口宽度W01的第一多个第一 X射线透明缝隙(116)，从而实现由第一缝隙彼此间隔的具有第一宽度W1的第一多个第一 X射线吸收条带；以及 -b)提供(120) X射线吸收材料的第二箔(122)，以及施加(124)以第二间距P2周期性布置的具有第二开口宽度的第二多个第二 X射线透明缝隙(126)，从而实现由所述第二缝隙彼此间隔的具有第二宽度W2的第二多个第二条带； -c)将至少两个所述箔彼此移位定位(130)，从而使所述第二条带位于所述第一缝隙前方，使得针对X射线辐射的通路提供多个形成的狭缝(132)，所述多个形成的狭缝(132)具有形成的狭缝宽度W，所述形成的狭缝宽度W小于所述第一开口宽度和所述第二开口览度Wq2 ;以及 -d)将至少两个所述箔附接(134)于彼此，从而提供箔光栅(136)。
15.根据前述权利要求
所述的方法，其中，针对所述定位，通过对齐标记(138)将所述箔彼此对齐，所述对齐标记(138)被提供在具有所述形成的狭缝的区域之外。
专利摘要
本发明涉及用于X射线微分相位对比成像的箔光栅、用于生成对象的相位对比图像的探测器装备和X射线成像系统、以及制作箔光栅的方法。为了提供具有高纵横比的光栅，提供了一种用于X射线微分相位对比成像的箔光栅(40)，所述箔光栅(40)具有X射线吸收材料的第一箔(42)；以及X射线吸收材料的至少第二箔(44)。至少两个所述箔每个都包括由X射线透明缝隙彼此间隔的多个X射线吸收条带，其中，所述第一箔包括具有第一宽度w1(50)的第一多个(46)第一条带(48)，以及以第一间距p1(58)周期性布置的具有第一开口宽度wO1(56)的第一多个(52)第一缝隙(54)，并且其中，所述第二箔包括具有第二宽度w2(64)的第二多个(60)第二条带(62)，以及以第二间距p2(72)周期性布置的具有第二开口宽度wO2(70)的第二多个(66)第二缝隙(68)。至少两个所述箔被布置为彼此移位，从而使所述第二条带定位于所述第一缝隙前方，从而为X射线辐射的通路提供了多个(74)形成的狭缝(76)，所述多个(74)形成的狭缝(76)具有形成的狭缝宽度WR(78)，所述形成的狭缝宽度WR(78)小于所述第一开口宽度wO1和所述第二开口宽度wO2。至少两个所述箔固定地附接于彼此。
文档编号G01N23/04GKCN103200874SQ201180053589
公开日2013年7月10日 申请日期2011年11月3日
发明者G·福格特米尔 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan