本發(fā)明涉及一種x射線成像裝置、一種操作x射線成像裝置的方法、一種計(jì)算機(jī)程序單元、以及一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。

背景技術(shù)：

基于光柵的干涉微分相襯和暗場(chǎng)成像是一種尤其在胸部成像領(lǐng)域中增加診斷價(jià)值的有前景的技術(shù)，因?yàn)榘祱?chǎng)信號(hào)通道對(duì)肺組織的微結(jié)構(gòu)的改變高度敏感。

然而，針對(duì)不同成像任務(wù)調(diào)整基于光柵的干涉成像器械有時(shí)非常繁瑣。例如，該調(diào)整可能涉及對(duì)在成像中所使用的干涉儀進(jìn)行困難且耗時(shí)的調(diào)節(jié)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

可能需要一種替代的x射線成像裝置。

本發(fā)明的目的是通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求的主題來(lái)解決的，其中，在從屬權(quán)利要求中結(jié)合了進(jìn)一步的實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)指出，下文所描述的本發(fā)明的各方面同樣適用于操作x射線成像裝置的方法、計(jì)算機(jī)程序單元、以及計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種x射線成像裝置，包括：

x射線源，其被配置為發(fā)射x輻射；

x射線探測(cè)器，其配置為探測(cè)所述x輻射；

干涉儀，其被布置在所述x射線源與所述探測(cè)器之間的，所述干涉儀包括至少一個(gè)(第一)干涉光柵結(jié)構(gòu)；

其中，所述至少一個(gè)干涉光柵結(jié)構(gòu)能繞垂直于所述成像裝置的光軸的軸傾斜，所述至少一個(gè)光柵由此能夠相對(duì)于所述軸以不同的傾角來(lái)取向。

傾斜干涉光柵結(jié)構(gòu)允許將成像裝置、尤其是其干涉儀調(diào)節(jié)到不同的設(shè)計(jì)能量，因?yàn)閮A斜導(dǎo)致光柵結(jié)構(gòu)的傾斜照射，并且由此導(dǎo)致通過(guò)干涉儀的有效talbot距離的改變。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述成像裝置包括至少一個(gè)另外的光柵，在此被稱為源光柵，其被布置在所述干涉光柵與所述x射線源之間，所述源光柵結(jié)構(gòu)被配置為將所述發(fā)射的x輻射轉(zhuǎn)換成具有增加的相干性的x輻射，并且所述源光柵結(jié)構(gòu)同樣能繞平行于第一軸的第二軸傾斜地布置，以便維持或重新建立所述源光柵與所述至少一個(gè)干涉光柵之間的空間關(guān)系(具體而言，平行性)。具體而言，如果光柵能獨(dú)立地旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)之后，兩個(gè)光柵要保持基本平行，或者其平行性應(yīng)當(dāng)恢復(fù)。在傾斜時(shí)，(一個(gè)或多個(gè))干涉儀光柵和/或源光柵的平面法線不與光軸平行。更具體而言，光柵能繞平行于光柵劃線(溝槽和脊)方向的路線延伸的相應(yīng)軸旋轉(zhuǎn)。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述傾角是大致+/-30°、+/-45°和+/-60°中的任一個(gè)?！?”和“–”指示傾斜或旋轉(zhuǎn)的取向(順時(shí)針/逆時(shí)針)，0°指示垂直照射的配置，換言之，光柵平面的法線平行于光軸的配置。如上所述，所述源光柵的傾斜和/或所述至少一個(gè)干涉光柵的傾斜改變所述干涉儀的設(shè)計(jì)能量。換言之，不同的傾角允許將成像系統(tǒng)調(diào)節(jié)到不同設(shè)計(jì)能量的范圍。具體而言，在光柵不傾斜(正交輻照)的配置中，該系統(tǒng)被配置到特定的基礎(chǔ)(ground)設(shè)計(jì)能量e0，并且傾角允許將該基礎(chǔ)設(shè)計(jì)能量放大比例因子。例如，+/-60°允許兩倍放大。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，該成像系統(tǒng)包括光柵調(diào)整器機(jī)構(gòu)，以調(diào)整相對(duì)于源光柵(g0)和/或相對(duì)于至少一個(gè)干涉儀的有效光柵間距。換言之，該調(diào)整器可以相對(duì)于源光柵或者相對(duì)于干涉儀的一個(gè)或兩個(gè)光柵(g1、g2)來(lái)操作。該機(jī)構(gòu)允許構(gòu)建新的或有效間距。這可以通過(guò)將光柵之一與另一個(gè)進(jìn)行交換或者通過(guò)將光柵組合在一起以從現(xiàn)有間距構(gòu)建有效間距來(lái)實(shí)現(xiàn)。新的或有效間距被配置為匹配傾斜的光柵幾何結(jié)構(gòu)，并且要確保觀察到針對(duì)talbot或lau-talbot干涉儀的特定光柵設(shè)計(jì)規(guī)則。具體而言，這些規(guī)則在光柵節(jié)距與源光柵和干涉儀之間的距離或“路徑”長(zhǎng)度以及跨干涉儀的路徑長(zhǎng)度之間施加特定的函數(shù)關(guān)系。

更具體而言，根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，所述光柵調(diào)整器機(jī)構(gòu)是源光柵調(diào)整器機(jī)構(gòu)。其被配置為：i)將所述源光柵結(jié)構(gòu)交換成具有與所述源光柵的節(jié)距不同的節(jié)距的新源光柵結(jié)構(gòu)，或者ii)至少將所述源光柵結(jié)構(gòu)和具有與所述源光柵的節(jié)距不同的節(jié)距的另一源光柵結(jié)構(gòu)組合，以便補(bǔ)償通過(guò)所述源光柵與所述干涉儀之間的空間的有效路程長(zhǎng)度的改變，所述有效路程長(zhǎng)度的改變是由所述傾角中的任一個(gè)傾角導(dǎo)致的。換言之，所述光柵調(diào)整器機(jī)構(gòu)僅操作于源光柵上，而不操作于干涉光柵g1、g2上。這允許簡(jiǎn)單的實(shí)施方式。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，由所述源光柵調(diào)整器機(jī)構(gòu)執(zhí)行的組合操作是通過(guò)疊加所述兩個(gè)源光柵或者通過(guò)在所述兩個(gè)源光柵至少部分地疊加到彼此上時(shí)相對(duì)于彼此滑動(dòng)所述兩個(gè)源光柵來(lái)實(shí)現(xiàn)的，以便形成具有有效間距的雙層光柵結(jié)構(gòu)，所述有效間距補(bǔ)償由所述傾角中的任一個(gè)傾角導(dǎo)致的有效路程長(zhǎng)度的所述改變。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述x射線成像系統(tǒng)包括被配置為相對(duì)于光軸平移至少一個(gè)干涉光柵和/或源光柵的平移平臺(tái)(stage)。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述干涉儀還包括另外的光柵結(jié)構(gòu)(g2)，其中，所述另外的光柵結(jié)構(gòu)(g2)同樣能繞平行于所述第一軸的第三軸傾斜地布置，以便維持或重新建立所述至少一個(gè)干涉光柵(g1)和/或所述源光柵(g0)之間的空間關(guān)系。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述干涉光柵和所述另外的光柵結(jié)構(gòu)被布置在x射線成像裝置的檢查區(qū)域的相互相對(duì)側(cè)。

備選地，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，該另外的干涉光柵結(jié)構(gòu)和該干涉光柵被布置在所述x射線成像裝置的檢查區(qū)域的同一側(cè)。

術(shù)語(yǔ)“另外的光柵結(jié)構(gòu)”是除第一干涉光柵之外的分離、分立或獨(dú)立的干涉光柵。該另外的干涉結(jié)構(gòu)可以是干涉儀的一部分，因此干涉儀包括兩個(gè)光柵。但是，該另外的干涉結(jié)構(gòu)也可以是系統(tǒng)的其他成像裝置(諸如探測(cè)器)的部分。在一些實(shí)施例中，探測(cè)器自身形成所述另外的干涉結(jié)構(gòu)。

所提出的系統(tǒng)允許通過(guò)方便的方式針對(duì)不同的設(shè)計(jì)能量來(lái)調(diào)整所述系統(tǒng)。具體而言，這能夠在不改變?cè)垂鈻排c干涉儀之間的距離的情況下實(shí)現(xiàn)。同樣地，不需要改變干涉光柵的高寬比，因?yàn)橐呀?jīng)發(fā)現(xiàn)繞平行于光柵劃線方向的軸旋轉(zhuǎn)會(huì)由于傾斜照射而自動(dòng)地產(chǎn)生光柵高度的對(duì)應(yīng)放大。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述系統(tǒng)還包括x輻射濾波器，所述x輻射濾波器被配置為在針對(duì)給定傾角的設(shè)計(jì)能量附近拓寬譜窗口，以方便譜信息的收集。譜(能量)窗口定義針對(duì)(一個(gè)或多個(gè))任意給定光柵傾斜的設(shè)計(jì)能量的范圍。所述濾波器的配置和布置允許通過(guò)利用如下事實(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)這種譜窗口拓寬：針對(duì)非平行射束幾何結(jié)構(gòu)而言，存在設(shè)計(jì)能量與扇形角的相關(guān)性。換言之，能夠?qū)崿F(xiàn)與對(duì)應(yīng)于所選的傾斜的設(shè)計(jì)能量不同的設(shè)計(jì)能量，因?yàn)橥ㄟ^(guò)干涉儀的有效talbot距離的相應(yīng)改變隨著扇形角而變化。

更具體而言，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述x輻射濾波器具有針對(duì)不同k邊緣能量配置的多個(gè)濾波器元件。所述濾波器元件根據(jù)其相應(yīng)的k邊緣能量以升序或降序依次跨光軸來(lái)布置。相應(yīng)濾波器元件的相應(yīng)厚度和/或材料被配置為：能夠以“平衡”方式配置不同濾波器元件的傳輸函數(shù)，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)譜信息的更好的分離。

根據(jù)本發(fā)明的x射線成像裝置允許在諸如醫(yī)院的臨床環(huán)境中進(jìn)行有用的應(yīng)用。更具體而言，本發(fā)明非常適于應(yīng)用于如下成像模態(tài)，諸如用于對(duì)患者進(jìn)行醫(yī)學(xué)檢查的乳腺攝影、診斷放射和介入放射。另外，本發(fā)明允許在工業(yè)環(huán)境中有用地應(yīng)用。更具體而言，本發(fā)明非常適合應(yīng)用于非破壞性測(cè)試(例如，分析生物和非生物樣品的成分、結(jié)構(gòu)和/或質(zhì)量)以及安全掃描(例如，在機(jī)場(chǎng)掃描行李)中。

根據(jù)另一方面，提供了一種用于操作具有被布置在x射線源與探測(cè)器之間的干涉儀的x射線成像裝置的方法，所述干涉儀包括至少一個(gè)干涉光柵結(jié)構(gòu)：

接收針對(duì)所述x射線成像裝置的設(shè)計(jì)能量的指定；并且

響應(yīng)于所指定的設(shè)計(jì)能量，相對(duì)于所述x射線成像裝置的光軸來(lái)傾斜所述光柵。

附圖說(shuō)明

現(xiàn)在將參考如下附圖來(lái)描述本發(fā)明的示范性實(shí)施例，在附圖中：

圖1示出了x射線成像裝置的不同狀態(tài)的視圖；

圖2示出了源光柵調(diào)整機(jī)構(gòu)的不同實(shí)施例；

圖3示出了源光柵交換器機(jī)構(gòu)的另一實(shí)施例；

圖4示出了具有不同間距的吸收器光柵；

圖5示出了具有不同間距的光柵的疊置；

圖6示出了根據(jù)另一實(shí)施例的x射線成像裝置的不同狀態(tài)的視圖；

圖7示出了x射線成像裝置中的x輻射濾波器；

圖8示出了不同濾波器元件的平衡透射曲線；并且

圖9示出了當(dāng)使用具有平衡濾波器元件的x輻射濾波器時(shí)能收集的譜信息的范例。

具體實(shí)施方式

圖1給出了x射線成像裝置處于分別在窗格a和窗格b中所示的不同狀態(tài)處的兩個(gè)不同側(cè)視圖。所述x射線成像裝置包括x射線源xr、跨檢查區(qū)域er與所述源xr相對(duì)布置的輻射敏感探測(cè)器d。檢查區(qū)域er被配置為接收要成被像的對(duì)象ob的至少一部分。優(yōu)選地，所述x射線源能以不同的電壓操作以產(chǎn)生處在不同能量處的x輻射。所述x射線成像裝置還包括被布置在x射線源與探測(cè)器之間的干涉儀if。在下文中，方便的做法是引入軸x、y和z的參考系，以更好地解釋在本文中所提出的x射線成像裝置的操作。軸x、y定義探測(cè)器d的圖像平面或視場(chǎng)平面。例如，軸x、y可以被取為分別沿探測(cè)器d的兩個(gè)相鄰邊緣延伸。垂直于圖像平面x、y的是軸z。該軸大致對(duì)應(yīng)于發(fā)射x射線源xr的焦斑fs的x射線射束的傳播方向。同樣地，軸z平行于x射線成像裝置的光軸。所述光軸從源xr的焦斑fs延伸到探測(cè)器d的圖像平面的中心。在一個(gè)實(shí)施例中，還存在被布置在對(duì)象ob與x射線源xr之間的在圖1所示的預(yù)準(zhǔn)直器pc。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，替代預(yù)準(zhǔn)直器pc或者除了預(yù)準(zhǔn)直器pc之外，在對(duì)象ob與探測(cè)器d之間還存在后準(zhǔn)直器(未示出)。

現(xiàn)在更詳細(xì)地參考圖1，尤其是圖1的窗格a，成像器im具有多通道成像能力，這至少部分地由構(gòu)建到x射線成像裝置中的干涉儀if提供。如在本文中所使用的，“多通道成像”具體意指針對(duì)如下內(nèi)容的成像能力：i)由對(duì)象ob導(dǎo)致的折射(相襯成像)活動(dòng)的空間分布，和/或ii)由被成像對(duì)象導(dǎo)致的小角度散射(暗場(chǎng)成像)的空間分布。除此之外，針對(duì)對(duì)象ob中的吸收的空間分布的更常規(guī)的成像方式也是可能的。這種多成像能力有時(shí)被稱為dpci(微分相襯成像)，但是，這不排除對(duì)其他圖像信號(hào)、暗場(chǎng)和/或吸收的成像。

在一個(gè)實(shí)施例中，干涉儀if包括兩個(gè)光柵結(jié)構(gòu)g1和g2，但是在本文中不排除單個(gè)光柵干涉儀(僅具有單個(gè)光柵g1)并將在下文稍后進(jìn)行描述。光柵g1是吸收光柵或相移光柵，而g2是吸收光柵。所述光柵是通過(guò)對(duì)適當(dāng)基底、諸如硅晶片(矩形，甚至正方形形狀，但在其他語(yǔ)境中也可以使用其他形狀)進(jìn)行光刻處理來(lái)制造的。在那些基底中形成周期性劃線的圖案作為平行溝槽的序列，其中，任意兩個(gè)相鄰溝槽由棒條(bar)或脊分離開(kāi)。在圖1中，劃線(亦即，溝槽和脊)沿y方向延伸，亦即，延伸到圖1中的繪圖平面中?？梢岳眠m當(dāng)?shù)奶畛洳牧?、諸如金或其他材料來(lái)填充溝槽，以實(shí)現(xiàn)期望的相移行為。劃線圖案優(yōu)選是一維的，但也可以是二維的，從而給出棋盤圖案，其中，有兩組溝槽：一組沿y方向延伸，另一組沿x方向與第一組交叉延伸。在1d范例中，劃線僅沿一個(gè)方向跨基底表面延伸。

優(yōu)選地，x射線探測(cè)器d是平面或彎曲的2d全視圖x射線探測(cè)器。多個(gè)探測(cè)器像素被布置成行和列作為陣列，以形成像素化的2dx射線輻射敏感表面，其能夠記錄由x射線源所發(fā)射的x射線輻射。備選地，也可以將x射線探測(cè)器d布置為探測(cè)器元件的多個(gè)離散間隔的個(gè)體線。這樣的x射線探測(cè)器有時(shí)被稱為“線探測(cè)器”布置。探測(cè)器d是能量積分型，或者備選地是能量解析型(諸如光子計(jì)數(shù)探測(cè)器)。

x射線探測(cè)器d和x射線源被間隔開(kāi)以形成檢查區(qū)域er。所述檢查區(qū)域被適當(dāng)?shù)亻g隔開(kāi)以接收要被成像的對(duì)象ob。對(duì)象ob可以是無(wú)生命的或有生命的。例如，對(duì)象可以是諸如在非侵?jǐn)_材料測(cè)試等中要被成像的一件行李或其他樣本。然而，優(yōu)選地，設(shè)想一種醫(yī)學(xué)語(yǔ)境，其中，(有生命的)“對(duì)象”是人或動(dòng)物患者，或者至少是其解剖部分，因?yàn)椴⒎鞘冀K要對(duì)整個(gè)對(duì)象成像，而是僅對(duì)特定感興趣解剖區(qū)域成像。

在一個(gè)實(shí)施例中，干涉光柵結(jié)構(gòu)g1和g2被布置在x射線源xr與x射線探測(cè)器d之間，從而在x射線源與干涉儀if之間界定檢查區(qū)域er。更具體而言，x射線源xr具有焦斑fs，x射線輻射束從所述焦斑發(fā)射。兩個(gè)光柵結(jié)構(gòu)g1和g2布置在焦斑fs和x射線探測(cè)器的輻射敏感表面之間的空間，然后由焦斑和光柵d1之間的空間形成檢查區(qū)域。在下文中將要方便地將光柵g1稱為相位光柵，并且將光柵g2稱為分析器光柵。從功能上講，光柵g1是吸收器光柵或者優(yōu)選是相移光柵，而g2是吸收器光柵。然而，本文不排除其他功能組合。

在一些實(shí)施例中，除了干涉儀if的干涉光柵g1、g2之外，還存在另一個(gè)光柵g0，其在本文中將被稱為源光柵。源光柵g0被布置在距x射線源的焦斑fs距離f0的鄰近處。例如，源光柵g0可以被布置在x射線管單元xr外殼的出射窗口處。如果存在源光柵，檢查區(qū)域在源光柵g0與干涉儀if之間，具體而言，在g0與g1之間。源光柵g0的功能是使所發(fā)射的輻射至少部分相干。換言之，如果使用能夠產(chǎn)生天然相干輻射的x射線源，則能夠省去源光柵g0。

在成像操作期間，源光柵g0(如果有的話)下游出現(xiàn)至少部分相干的輻射，其然后通過(guò)檢查區(qū)域er并與其中的對(duì)象ob交互作用。該對(duì)象然后向輻射上調(diào)制衰減、折射和小角散射信息，然后可以通過(guò)操作干涉儀if光柵g1和g2來(lái)提取這些信息。更具體而言，光柵g1、g2誘發(fā)干涉圖案，其能夠在x射線探測(cè)器d處被探測(cè)為莫爾圖案的條紋。然而，更具體而言，如果檢查區(qū)域中沒(méi)有對(duì)象，在x射線探測(cè)器d處仍然能夠探測(cè)到干涉圖案，其被稱為參考圖案，通常是在校準(zhǔn)成像流程期間捕獲的。莫爾圖案是尤其通過(guò)誘發(fā)輕微彎曲，例如，使得兩個(gè)光柵不完美平行，來(lái)調(diào)節(jié)或“去諧”兩個(gè)光柵g1和g2之間的相互空間關(guān)系而產(chǎn)生的?，F(xiàn)在，如果對(duì)象處在檢查區(qū)域中并且如所提到的與輻射交互作用，則莫爾圖案(這里更適合被稱為對(duì)象圖案)可以被理解為是參考圖案的干擾版本。然后，能夠使用與參考圖案的這種偏離來(lái)計(jì)算三幅圖像(衰減、相襯、暗場(chǎng))中的期望的一幅、或兩幅、或所有圖像。為了良好的成像結(jié)果，對(duì)光柵g1、g2進(jìn)行去諧，使得一個(gè)周期的莫爾圖案應(yīng)當(dāng)跨探測(cè)器的視場(chǎng)延伸其數(shù)個(gè)周期(兩個(gè)或三個(gè))。例如，能夠?qū)δ獱枅D案進(jìn)行傅里葉處理，以提取三幅圖像中的至少一幅(尤其是全部)。這里也想到了其他類型的信號(hào)處理，諸如相位步進(jìn)技術(shù)。

上文所述的干涉儀if是通常被稱為talbot-lau干涉儀的那種干涉儀。干涉x射線裝置的成像能力的大部分精確性取決于在探測(cè)器d處探測(cè)到莫爾圖案或干涉圖案的清晰度。所述清晰度能夠由“可見(jiàn)度”的干涉概念來(lái)量化?？梢?jiàn)度是通過(guò)試驗(yàn)?zāi)茯?yàn)證的量，例如被定義為比率(imax-imin)/(imax+imin)。換言之，可見(jiàn)度能夠被理解為干涉圖案的“調(diào)制深度”，亦即，條紋幅度與條紋振蕩平均值的比率。干涉圖案的可見(jiàn)度繼而是“設(shè)計(jì)能量”的函數(shù)，x輻射(由x射線源產(chǎn)生)以“設(shè)計(jì)能量”照射干涉儀和源光柵g0(如果有的話)。所述設(shè)計(jì)能量是干涉圖案具有最大可見(jiàn)度處的能量。每種干涉設(shè)置都通常被調(diào)節(jié)到特定設(shè)計(jì)能量或至少調(diào)節(jié)到設(shè)計(jì)能量值周圍的特定設(shè)計(jì)能量帶寬。針對(duì)適當(dāng)設(shè)計(jì)能量的范例例如是25kev或50kev，但這些數(shù)值純粹是示范性的。在不同于設(shè)計(jì)能量的能量處或者至少在所述帶寬之外的能量處操作x射線管將導(dǎo)致更低可見(jiàn)度的莫爾圖案，并且因此，導(dǎo)致圖像質(zhì)量總體下降。在例如以高于設(shè)計(jì)能量的能量操作而引起的能量消耗和劑量方面，這也是低效的。

為x射線成像裝置選擇的設(shè)計(jì)能量通常是希望成像的對(duì)象性質(zhì)的函數(shù)。對(duì)于更厚或更密的對(duì)象，要求更高的設(shè)計(jì)能量。例如，胸部x射線通常要求比更薄生理部分、諸如手臂或腿部更高的設(shè)計(jì)能量，因?yàn)樯婕暗礁L(zhǎng)的組織內(nèi)路徑長(zhǎng)度。這是因?yàn)椋瑸榱藢?shí)現(xiàn)良好的成像，必須要確保x射線射束的充分大的比例實(shí)際通過(guò)對(duì)象，以便能夠在探測(cè)器中探測(cè)到。

此外，選擇特定的設(shè)計(jì)能量對(duì)干涉和源光柵設(shè)置施加限制。干涉設(shè)置包括如下設(shè)計(jì)參數(shù)中的一個(gè)或多個(gè)(尤其是所有)：存在光柵內(nèi)距離d0或talbot距離，其是沿著成像系統(tǒng)的光軸在光柵g1與光柵g2之間的路徑的距離。還存在源光柵g0(如果有的話)與干涉儀if之間的距離l0，亦即，沿著光軸從g0到分析器光柵g1的距離。這里將把該距離l0稱為“源光柵距離”。

干涉或源光柵設(shè)置還包括光柵自身的結(jié)構(gòu)性質(zhì)。所述結(jié)構(gòu)性質(zhì)分別包括三個(gè)光柵的間距p0、p1和p2，以及源光柵g0和g1和/或g2的高寬比?！伴g距”是光柵劃線的空間段。高寬比描述在光柵基底中形成的相應(yīng)溝槽的高度與兩個(gè)相鄰溝槽之間的距離的比率。例如，大約30-50的高寬比并非前所未有，所述高寬比意味著溝槽的相應(yīng)高度是相鄰溝槽之間距離的30-50倍。例如，溝槽高度30-40微米，大約30-40的高寬比要求溝槽間的距離大約為1微米。這樣的微結(jié)構(gòu)難以生產(chǎn)，并且在過(guò)去必須要針對(duì)不同的設(shè)計(jì)能量要求對(duì)其進(jìn)行調(diào)整。例如，由于源光柵g0充當(dāng)吸收器光柵，這對(duì)恰當(dāng)?shù)貓?zhí)行該功能所需的溝槽高度施加了特定要求。增加能量源實(shí)現(xiàn)期望能量所需的能量通常將意味著，對(duì)于給定的固定光柵高度，源光柵的吸收特性減小。這然后將導(dǎo)致源光柵g0下游出現(xiàn)非相干輻射，其繼而將危害干涉儀的功能。對(duì)于分析器光柵g2(通常也被配置為吸收器光柵)需要類似的需求，分析器光柵g2實(shí)質(zhì)上操作用于放大由g1源產(chǎn)生的干涉圖案，以便使干涉圖案能在探測(cè)器處以給定分辨率被探測(cè)到。同樣地，光柵g1適于在期望的talbot距離處(吸收光柵g2所在處)在下游以精確定義的相移(通常為π或π/2)產(chǎn)生干涉圖案。再次地，為了確保在期望的talbot距離處以所需相移精確再現(xiàn)干涉圖案，針對(duì)給定成像任務(wù)期望的具體設(shè)計(jì)能量而要求適當(dāng)?shù)母邔挶取?/p>

在一個(gè)實(shí)施例中，所提出的x射線成像裝置能夠以不同的設(shè)計(jì)能量來(lái)操作，同時(shí)維持x射線成像裝置的尺度(z方向)，而不必改變干涉儀光柵g1和g2的高寬比。更具體而言，對(duì)于任何選擇的設(shè)計(jì)能量，焦斑與探測(cè)器之間的距離都保持相同。具體而言，在一個(gè)實(shí)施例中，x射線成像能以特定給定設(shè)計(jì)能量e0的兩倍來(lái)操作。與圖1的視圖a中所示的正交入射照射相比，這種對(duì)不同設(shè)計(jì)能量的適應(yīng)性是通過(guò)干涉光柵(圖1的視圖b中所示)的傾斜或斜向?qū)訅簩?shí)現(xiàn)的。更具體而言，這里提出了布置干涉儀if以能相對(duì)于系統(tǒng)光軸傾斜。亦即，能夠調(diào)節(jié)(一個(gè)或多個(gè))干涉儀光柵g1的平面法線以不再與光軸平行。更具體而言，光柵g1能繞y軸旋轉(zhuǎn)，亦即，繞平行于光柵溝槽路線行進(jìn)的軸旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)角可以是實(shí)測(cè)的順時(shí)針+θ或逆時(shí)針-θ。旋轉(zhuǎn)角θ對(duì)應(yīng)于光柵平面法線與光軸之間的傾角。在2d光柵中，可以繞y軸或x軸旋轉(zhuǎn)。能夠以不同的設(shè)計(jì)能量操作提供了雙能量成像能力，其允許產(chǎn)生用于材料分解的圖像。更具體而言，能夠產(chǎn)生針對(duì)不同材料類型的暗場(chǎng)或相襯圖像或吸收?qǐng)D像。同樣地，能夠?qū)⑽招盘?hào)分解成來(lái)自康普頓散射和光電吸收等的貢獻(xiàn)。

圖1的窗格b中示出了干涉儀if被旋轉(zhuǎn)示范性旋轉(zhuǎn)角θ＝60°的布置。如果干涉儀包括兩個(gè)光柵g1、g2，如圖1所示，兩者都能繞相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)所需的角度，以便保持始終平行或者至少保持先前調(diào)節(jié)的去諧，以實(shí)現(xiàn)莫爾參考圖案。兩個(gè)光柵g1和g2能同時(shí)或獨(dú)立地旋轉(zhuǎn)。g1和g2的相應(yīng)旋轉(zhuǎn)軸彼此平行并且平行于y軸。如果該裝置還包括源光柵g0，這也能繞平行于g1和g2的相應(yīng)旋轉(zhuǎn)軸的另一旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，以便保持平行于干涉儀if的干涉儀光柵g1、g2。干涉儀if和源光柵g的相應(yīng)旋轉(zhuǎn)能夠分別由相應(yīng)的致動(dòng)機(jī)構(gòu)(這里也稱為旋轉(zhuǎn)平臺(tái))rs1和rs2來(lái)實(shí)現(xiàn)。

更具體而言，能夠通過(guò)使用壓電致動(dòng)器或步進(jìn)電動(dòng)機(jī)或類似機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)施源光柵g0的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)rs2。更具體而言，并且根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，g0基底被分割成小框架(未示出)。經(jīng)由在安裝籠202中的至少一個(gè)、優(yōu)選兩個(gè)樞軸點(diǎn)pp能旋轉(zhuǎn)地布置光柵小框架。一個(gè)或多個(gè)樞軸點(diǎn)界定通過(guò)光柵g0的中心平行于光柵劃線方向延伸的旋轉(zhuǎn)軸。在一個(gè)實(shí)施例中，形成小框架相對(duì)側(cè)的一組兩個(gè)管腳。管腳被接收在安裝籠202中的相應(yīng)凹槽中，以實(shí)現(xiàn)對(duì)小框架以及因此對(duì)光柵g0的能旋轉(zhuǎn)的安裝。在圖1b的視圖中，旋轉(zhuǎn)軸垂直延伸到繪圖平面中。更具體而言，通過(guò)相應(yīng)光柵的旋轉(zhuǎn)軸垂直于由相應(yīng)光柵界定的平面的法線并且通過(guò)光柵g0的重心。安裝籠202和小框架應(yīng)當(dāng)由具有充分硬度的材料(諸如鋁或硬化鋼等)制成。例如，然后可以將壓電致動(dòng)器施加至所述小框架以實(shí)現(xiàn)小框架以及因此布置于其中的光柵g0相對(duì)于光軸的旋轉(zhuǎn)。在光柵為2d光柵的實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)能繞平行于一組溝槽的y軸或者繞平行于另一組溝槽的x軸切換。例如，能夠通過(guò)以嵌套方式在兩個(gè)萬(wàn)向節(jié)中安裝兩個(gè)小框架來(lái)實(shí)施這種繞兩個(gè)正交軸的能旋轉(zhuǎn)性，每個(gè)萬(wàn)向節(jié)具有一對(duì)管腳，這些對(duì)管腳被布置成在兩個(gè)小框架的相應(yīng)一個(gè)上彼此正交。能夠鎖定萬(wàn)向節(jié)中的每個(gè)小框架以確保根據(jù)針對(duì)給定成像任務(wù)的需要，光柵僅繞x或y軸旋轉(zhuǎn)。能夠經(jīng)由可由適當(dāng)致動(dòng)機(jī)構(gòu)(諸如電磁或其他方式)控制的捕捉器機(jī)構(gòu)人工或自動(dòng)地進(jìn)行對(duì)繞x或y的旋轉(zhuǎn)的選擇。

對(duì)于干涉儀if的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)rs，還設(shè)想到了實(shí)現(xiàn)相對(duì)于光軸的傾斜的類似構(gòu)造。亦即，在一個(gè)實(shí)施例中，兩個(gè)光柵g1和g2共同被布置在雙框架或“盒子”206中以形成干涉儀，其中，當(dāng)沿朝向探測(cè)器d的負(fù)z方向查看時(shí)，光柵g1在光柵g2的頂部。然后在安裝托架208中的一個(gè)或優(yōu)選兩個(gè)樞軸點(diǎn)處繞旋轉(zhuǎn)軸能旋轉(zhuǎn)地布置干涉儀盒子206。再次地，如光柵g0那樣，干涉儀if的旋轉(zhuǎn)軸垂直地延伸到圖1的繪圖平面中。旋轉(zhuǎn)軸通過(guò)光柵g1或g2的中心或者被布置在兩個(gè)光柵之間的中途，并且通過(guò)干涉儀盒子的相對(duì)側(cè)。能夠使用如上所述針對(duì)rs1的類似凹槽中管腳的安裝以提供光柵g1、g2的能旋轉(zhuǎn)性。為了確保即使在干涉儀旋轉(zhuǎn)時(shí)的足夠的視場(chǎng)，兩個(gè)光柵g1、g2能相對(duì)于彼此滑動(dòng)，如在圖1中所示。在一個(gè)實(shí)施例中，光柵響應(yīng)于對(duì)特定旋轉(zhuǎn)角θ≠0°(因此，對(duì)特定設(shè)計(jì)能量)的請(qǐng)求而彼此滑動(dòng)離開(kāi)，以覆蓋更大的fov，并且對(duì)于θ＝0°，朝向彼此滑動(dòng)回來(lái)，g1對(duì)準(zhǔn)于g2上。

在優(yōu)選實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)rs1、rs2之一或兩者基于壓電致動(dòng)器，但本文還設(shè)想到了其他選項(xiàng)，諸如步進(jìn)電動(dòng)機(jī)或其他。在一些實(shí)施例中，源光柵g0和干涉儀if能彼此獨(dú)立地旋轉(zhuǎn)。在一個(gè)實(shí)施例中，甚至光柵g1、g2也是能獨(dú)立旋轉(zhuǎn)的。備選地，通過(guò)適當(dāng)?shù)凝X輪機(jī)構(gòu)機(jī)械耦合相應(yīng)致動(dòng)機(jī)構(gòu)rs1和rs2，以實(shí)現(xiàn)源光柵g0和干涉儀if的同時(shí)旋轉(zhuǎn)。同樣地，在一個(gè)實(shí)施例中，光柵g1、g2被機(jī)械地耦合成一起同時(shí)旋轉(zhuǎn)，以便更好地維持其相互對(duì)準(zhǔn)。

如果成像裝置為掃描型的，那么在圖像采集期間，在要成像的對(duì)象ob與x射線源xr和/或探測(cè)器d之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)。能夠根據(jù)不同實(shí)施例實(shí)施該掃描系統(tǒng)。掃描運(yùn)動(dòng)能夠是線性或曲線的，例如，繞樞軸點(diǎn)的鐘擺運(yùn)動(dòng)，樞軸點(diǎn)可以位于或不位于x射線源xr的焦斑fs處。在一個(gè)實(shí)施例中，存在被用于掃描對(duì)象ob的掃描臂。例如在一些乳房造影成像系統(tǒng)中是這種情況?？梢允褂盟鰭呙璞墼趻呙杵陂g相對(duì)于對(duì)象移動(dòng)探測(cè)器d和干涉儀if兩者。在這些實(shí)施例的一些(但未必全部)實(shí)施例中，探測(cè)器d的面積基本與干涉儀的覆蓋區(qū)(footprint)(即，(一個(gè)或多個(gè))光柵的面積)同樣大。備選地，所述掃描臂僅包括干涉儀，并且相對(duì)于固定探測(cè)器僅對(duì)其進(jìn)行掃描，該固定探測(cè)器優(yōu)選是、但未必是全場(chǎng)2d探測(cè)器，其優(yōu)選具有、但未必具有比干涉儀覆蓋區(qū)更大的面積。在這些掃描系統(tǒng)實(shí)施例的任一個(gè)中，至少干涉光柵和源光柵能夠繞其垂直于上述掃描臂上或之內(nèi)的光軸的相應(yīng)軸能轉(zhuǎn)地布置。在其他實(shí)施例中，所述掃描系統(tǒng)為狹縫掃描系統(tǒng)，其中，預(yù)準(zhǔn)直器pc(或后準(zhǔn)直器)被配置為遵循掃描運(yùn)動(dòng)，并且被布置為狹縫準(zhǔn)直器，以將射束分成一個(gè)或多個(gè)窄的狹縫射束，每條射束照射探測(cè)器的相應(yīng)部分。如果探測(cè)器被布置為一系列的一個(gè)或多個(gè)線探測(cè)器，每個(gè)探測(cè)器線一次由狹縫射束的相應(yīng)的射束照射。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)回能旋轉(zhuǎn)地布置光柵的基本原理：假設(shè)已經(jīng)針對(duì)在θ＝0°(參見(jiàn)圖1a)處的法向輻射的特定“基本”設(shè)計(jì)能量e0設(shè)置了上述設(shè)計(jì)參數(shù)，申請(qǐng)人執(zhí)行的幾何考慮表明，實(shí)現(xiàn)光柵g0、g1和g2的傾斜照射的相應(yīng)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致針對(duì)設(shè)計(jì)能量e0的所有設(shè)計(jì)參數(shù)的放大。放大倍數(shù)為1/cos(θ)，其中，θ為旋轉(zhuǎn)角。這導(dǎo)致基本設(shè)計(jì)能量e0對(duì)應(yīng)放大相同倍數(shù)1/cos(θ)。例如，對(duì)于θ＝60°的光柵旋轉(zhuǎn)，本文在有利實(shí)施例中設(shè)想到了，將設(shè)計(jì)能量e0(在θ＝0°處)加倍成2*e0。

干涉和源光柵設(shè)置受到必須要遵從的特定“設(shè)計(jì)規(guī)則”的支配。一條這樣的設(shè)計(jì)規(guī)則是要求：

d0/l0＝p2/p0(1)

假設(shè)對(duì)于在θ＝0°處的e0這是成立的。幸運(yùn)的是，因?yàn)閐0、l0一起縮放上述公共比例因子1/cos(θ)，方程(1)在旋轉(zhuǎn)時(shí)保持或不變。這種不變性允許尤其是保持干涉儀if的talbot要求基本操作。換言之，通過(guò)deff、leff分別表示放大的有效talbot距離(亦即通過(guò)干涉儀的光柵內(nèi)路徑長(zhǎng)度)和放大的有效源光柵距離，以下公式成立：

d0/l0＝deff/leff＝p2/p0(2)

然而，在另一種意義上，對(duì)源距離l0的縮放也是令人遺憾的，因?yàn)檫@將意味著在z方向上改變x射線裝置的尺度，這是不希望的情況，因?yàn)槔缈臻g限制或者因?yàn)樾枰獜?fù)雜的機(jī)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)對(duì)源光柵距離l0的縮放。為了消除縮放源距離l0的這種要求，申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)通過(guò)適當(dāng)?shù)恼{(diào)整間距p0，例如調(diào)整為p0'，仍然能夠遵守根據(jù)方程(2)的設(shè)計(jì)規(guī)則。能夠使用這種間距調(diào)整來(lái)補(bǔ)償本來(lái)要求的對(duì)源距離l0的縮放。因此，在本文中提出了在干涉x射線成像裝置中包括間距調(diào)整機(jī)構(gòu)sgc(圖1中未示出，但參見(jiàn)圖2、3)與旋轉(zhuǎn)平臺(tái)rs2相組合。間距調(diào)整機(jī)構(gòu)sgc被配置為調(diào)整g0的間距p0，以補(bǔ)償改變的光柵內(nèi)路徑長(zhǎng)度，并且由此根據(jù)設(shè)計(jì)能量eo來(lái)維持源光柵距離，以在參考傾角θ＝0°處進(jìn)行正常照射。換言之，使用經(jīng)調(diào)整的源間距p0'，方程(2)中的等式對(duì)于同一l0能夠維持：

deff/l0＝p2/p0’(3)

作為例示，假設(shè)不使用d0，而是對(duì)于θ＝60°，使用有效距離d'＝d0/cos60°＝2*d0。那么，從(3)得到deff/l0＝2*d0/l0＝2*p2/p0＝p2/(1/2*p0)。針對(duì)“偽”光柵g'0(p'0＝1/2*p0)，引入經(jīng)調(diào)整的間距p'0，根據(jù)deff/l0＝p2/p'0完成方程(3)。因此，通過(guò)在維持源光柵距離l0的同時(shí)使g'0光柵具有其基本間距的一半，來(lái)補(bǔ)償talbot距離增大2倍。換言之，通過(guò)這里在有利實(shí)施例中設(shè)想到的光柵旋轉(zhuǎn)θ＝60°，針對(duì)θ＝0°的設(shè)計(jì)能量e0被加倍，而維持根據(jù)θ＝0°設(shè)置的源光柵距離l0。在旋轉(zhuǎn)光柵時(shí)保持源光柵距離恒定的效果是，源光柵的間距p0被平分。當(dāng)然，對(duì)于任何θ相同的推算成立，但現(xiàn)在縮放是根據(jù)因子1/cos(θ)的。例如，旋轉(zhuǎn)θ＝45°允許將基本設(shè)計(jì)能量e0增大大約40％，而旋轉(zhuǎn)θ＝30°造成增大大約15％。要指出的是，先前提到的高寬比也相應(yīng)地縮放，這帶來(lái)了很大簡(jiǎn)化，因?yàn)椴辉傩枰獮椴煌O(shè)計(jì)能量使用具有特定高寬比的專用光柵。因?yàn)樾D(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)了傾斜照射，所以放大正確量的還有通過(guò)光柵的路徑。這然后導(dǎo)致了正確的有效高寬比。

現(xiàn)在參考圖2，示出了上文介紹的源光柵調(diào)整器機(jī)構(gòu)sgc的實(shí)施例。在圖2的實(shí)施例中，根據(jù)期望的設(shè)計(jì)能量，源光柵調(diào)整器機(jī)構(gòu)將一個(gè)源光柵與具有對(duì)應(yīng)于期望設(shè)計(jì)能量的不同間距的另一個(gè)源光柵交換。換言之，交換一組多個(gè)源光柵，每個(gè)源光柵具有匹配根據(jù)以上方程(3)的預(yù)定義一組設(shè)計(jì)能量中的設(shè)計(jì)能量之一的專用間距。圖2示出了能夠如何實(shí)施這樣的交換器機(jī)構(gòu)sgc的兩個(gè)不同實(shí)施例。圖2a和圖2b示出了一個(gè)實(shí)施例的兩個(gè)不同視圖，圖2c、圖2d示出了另一個(gè)實(shí)施例的兩個(gè)不同視圖。視圖a、c是沿y的側(cè)視圖，而視圖b、d是沿z的平面圖。

寬泛地講，根據(jù)視圖2a、2b的實(shí)施例是用于交換源光柵的“轉(zhuǎn)輪”結(jié)構(gòu)，而圖2c和2d示出了線性交換器結(jié)構(gòu)。不同的光柵均具有適于不同設(shè)計(jì)能量的專用間距，并且在視圖a中被指定為g01-g04。亦即，交換器sgc能夠交換四個(gè)不同的光柵，但這僅僅是用于例示，本文還設(shè)想到了任意其他多個(gè)(除四個(gè)之外)，例如兩個(gè)、或三個(gè)、或五個(gè)等?？梢匀缜八?，為旋轉(zhuǎn)平臺(tái)rs2實(shí)施所述光柵中的每個(gè)光柵的個(gè)體可旋轉(zhuǎn)性，交換器實(shí)質(zhì)上實(shí)施多個(gè)這樣的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，針對(duì)該組光柵中的每個(gè)光柵有一個(gè)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)。換言之，每個(gè)源光柵g01-g04被封裝在其相應(yīng)小框架(未示出)中，每個(gè)小框架都能旋轉(zhuǎn)地布置在其安裝托架202中，類似于上文在圖1中所解釋的。托架202通過(guò)連接元件204互連，以形成實(shí)質(zhì)上環(huán)形或柱形結(jié)構(gòu)，其總體上能旋轉(zhuǎn)地布置為繞中心點(diǎn)(例如繞焦斑fs)盤旋。優(yōu)選地，轉(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu)scg能順時(shí)針和逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，以提高交換操作的響應(yīng)性。轉(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu)sgc的旋轉(zhuǎn)允許在焦斑fs下方放置源光柵g01-g04中的期望的一個(gè)以用于由x射線射束曝光。一旦期望的源光柵已經(jīng)旋轉(zhuǎn)到焦斑下方(當(dāng)沿負(fù)z方向觀察時(shí))并且旋轉(zhuǎn)到光軸上，那么就將相應(yīng)光柵自身旋轉(zhuǎn)θ以針對(duì)放大1/cos(θ)倍的新設(shè)計(jì)能量進(jìn)行調(diào)節(jié)。然后該系統(tǒng)準(zhǔn)備好曝光。在圖a的視圖中，當(dāng)前位于焦斑fs下方且繞θ旋轉(zhuǎn)的源光柵g01準(zhǔn)備好曝光。如上文針對(duì)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)rs2所述，致動(dòng)器ac實(shí)現(xiàn)相應(yīng)小框架(其中具有光柵)繞通過(guò)相應(yīng)光柵中心的旋轉(zhuǎn)軸的θ度旋轉(zhuǎn)?；蛘叽嬖趩蝹€(gè)致動(dòng)器ac，或者每個(gè)光柵g01-g04具有其自己的致動(dòng)器，從而一旦將它們置于焦斑下方，就實(shí)現(xiàn)光柵g01-g02的旋轉(zhuǎn)。

圖2c、2d示出了交換器機(jī)構(gòu)的不同實(shí)施例，其中，不是通過(guò)圖2a、2b中的回轉(zhuǎn)而是通過(guò)線性平移來(lái)實(shí)現(xiàn)交換操作。其中具有光柵結(jié)構(gòu)g01-g03的小框架被能旋轉(zhuǎn)地布置在安裝托架202中的線性序列中。一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器ac實(shí)現(xiàn)如上文針對(duì)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)rs2所述的光柵的相應(yīng)旋轉(zhuǎn)。能夠向前或向后推進(jìn)整個(gè)結(jié)構(gòu)sgc通過(guò)焦斑fs，以便將光柵中的期望的一個(gè)置于焦斑fs下方。

能夠?qū)D2所示的兩個(gè)交換器結(jié)構(gòu)中的任一個(gè)例如布置在x射線單元外殼內(nèi)部或外殼外部。應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)圖2的實(shí)施方式是示范性實(shí)施例，本文還設(shè)想到了其他適當(dāng)機(jī)械實(shí)施方式或以上實(shí)施方式的變體。

在一個(gè)實(shí)施例中，交換器結(jié)構(gòu)sgc包括恰好兩個(gè)源光柵g01、g02，一個(gè)在間距上適于一種設(shè)計(jì)能量e0，而另一個(gè)適于加倍的設(shè)計(jì)能量2*e0。然后適于2*e0的源光柵旋轉(zhuǎn)θ＝60°。當(dāng)交換器sgc交換回到適于(“基本”)設(shè)計(jì)能量e0的間距的光柵時(shí)，旋轉(zhuǎn)被重置為θ＝0°。然而，還想到了其他這樣的“雙”組合。例如，旋轉(zhuǎn)θ＝45°允許將基本設(shè)計(jì)能量e0增大大約40％，而旋轉(zhuǎn)θ＝30°造成增大大約15％。

現(xiàn)在參考圖3，其示出了源光柵調(diào)整器機(jī)構(gòu)sgc的另一實(shí)施例。在該實(shí)施例中，沒(méi)有交換操作，但第一源光柵與第二源光柵組合以實(shí)現(xiàn)間距調(diào)整。更具體而言，在一個(gè)實(shí)施例中，具有相應(yīng)間距p0'和p0'/2的兩個(gè)光柵g01和g02中的一個(gè)被布置在另一的頂部上，至少部分疊加。光柵的疊加使得兩個(gè)光柵的劃線平行，換言之，兩個(gè)光柵的棒條和溝槽平行延伸。當(dāng)沿光軸觀察時(shí)，那么形成雙層光柵結(jié)構(gòu)，其中，將兩個(gè)光柵組合成交疊。當(dāng)兩個(gè)光柵的相應(yīng)棒條彼此對(duì)準(zhǔn)時(shí)，雙層光柵結(jié)構(gòu)在交疊處的間距為p0'。但是如果在垂直于劃線的方向上實(shí)現(xiàn)與光柵之一的劃線方向交叉的橫向位移δx＝1/2*p0'，使得相應(yīng)光柵進(jìn)入反對(duì)準(zhǔn)(亦即，當(dāng)沿光軸觀察時(shí)，一個(gè)光柵的棒條遮擋另一個(gè)光柵的溝槽)，那么雙層光柵結(jié)構(gòu)在交疊處的間距現(xiàn)在為p0'/2。因此，能夠通過(guò)將兩個(gè)光柵之一橫向移動(dòng)δx或-δx來(lái)有選擇地使雙層光柵結(jié)構(gòu)的間距加倍或平分，以從第一階能量e0轉(zhuǎn)換到第二階能量2*e0。換言之，在該實(shí)施例中，從兩個(gè)光柵組合新的光柵結(jié)構(gòu)(交疊區(qū)或雙層)，這種新光柵結(jié)構(gòu)根據(jù)兩組棒條對(duì)準(zhǔn)還是反對(duì)準(zhǔn)而具有有效間距p0'/2p0'。

繼續(xù)參考圖3，示出了用于間距調(diào)整的橫向位移的非限制性實(shí)施例。圖3中示出了由充分硬度的材料(鋁或硬化鋼等)形成的籠或框架結(jié)構(gòu)302，其中，a、b給出了沿不同方向的不同視圖。視圖a示出了源光柵調(diào)整機(jī)構(gòu)sgc沿y方向(亦即，沿光柵劃線的取向)的側(cè)視圖，視圖b是沿著與劃線方向交叉的x方向的90°的側(cè)視圖。在框架結(jié)構(gòu)302的側(cè)壁中形成上下(相對(duì)于z方向)兩組軌道306。兩個(gè)光柵g01和g02能在所述軌道302中彼此相對(duì)地滑動(dòng)。通過(guò)這種方式，能夠方便兩個(gè)光柵的橫向位移。光柵中僅一個(gè)能相對(duì)于另一個(gè)(固定的一個(gè))滑動(dòng)是足夠的，盡管本文不排除兩個(gè)光柵都能滑動(dòng)的實(shí)施例。橫向位移是由致動(dòng)器ac實(shí)現(xiàn)的。應(yīng)當(dāng)理解，源光柵調(diào)整器結(jié)構(gòu)sgc被構(gòu)建到圖1的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)rs2中。換言之，根據(jù)希望在哪個(gè)設(shè)計(jì)能量(在這種情況下為兩個(gè))e0或2*e0下操作，源光柵調(diào)整機(jī)構(gòu)sgc的整體能相對(duì)于光軸旋轉(zhuǎn)θ＝60°。如前所述，該旋轉(zhuǎn)是由平臺(tái)rs2的致動(dòng)器實(shí)現(xiàn)的(圖3中未示出)。備選地，單個(gè)致動(dòng)器可以被配置為通過(guò)適當(dāng)?shù)凝X輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)橫向位移和旋轉(zhuǎn)兩者。根據(jù)方程(3)，如果要求設(shè)計(jì)能量放大100％，則使源光柵g0、g02之一(或兩者)位移δx，以實(shí)現(xiàn)一半間距p0'/2。如果使位移反轉(zhuǎn)-δx，并將雙層光柵旋轉(zhuǎn)回到θ＝0°，該系統(tǒng)就返回基本能量e0配置。能夠在將雙層旋轉(zhuǎn)+/-θ的同時(shí)，進(jìn)行光柵g01、g02的相對(duì)位移δx或-δx以實(shí)現(xiàn)間距調(diào)整，或者相繼地執(zhí)行旋轉(zhuǎn)和位移。旋轉(zhuǎn)+/-θ繞著沿光柵劃線的旋轉(zhuǎn)軸并延伸到y(tǒng)方向中，亦即，進(jìn)入根據(jù)圖3a)的側(cè)視圖的繪圖平面中。旋轉(zhuǎn)軸通過(guò)疊加的光柵g01和g02的中心或之間的空間。

圖4和圖5是根據(jù)圖3的源光柵調(diào)整器工作所依據(jù)原理的示意圖。在圖4中，比較上部中的p0間距光柵和下部中的p'0光柵(p'0＝1/2*p0)。在右下方，g'0光柵的每隔一個(gè)溝槽被遮擋，并且所得到的光柵是“二階”g'0光柵，亦即，其間距現(xiàn)在適于使設(shè)計(jì)能量加倍的光柵。將這個(gè)二階g'0光柵與右上方的光柵(其是(一階)g0光柵)比較，發(fā)現(xiàn)至少相對(duì)于間距而言，兩個(gè)光柵是相同的。因此，對(duì)于相同的l0和基本相同的g0光柵能夠保持設(shè)計(jì)規(guī)則方程(3)中的等式(對(duì)于被遮擋溝槽而言是安全的)。這種相互遮擋是很好的，因?yàn)間0光柵的所有溝槽都充當(dāng)分立的相干x射線源，其在光柵g1和g2之間的空間中產(chǎn)生其自己的強(qiáng)度分布(talbot毯)，光柵g1和g2在相同位置具有其全部最小值和最大值。遮擋這些獨(dú)立x射線源的一些然后將僅減少在g2光柵處的總x射線通量。如在圖4的右下方所示，溝槽的規(guī)則遮擋圖案然后將導(dǎo)致與沒(méi)有遮擋時(shí)相比x射線通量均勻減少一半。

圖5是圖4中概念的實(shí)際實(shí)施方式(根據(jù)圖3)。亦即，結(jié)合圖4所述的溝槽遮擋是通過(guò)在反向?qū)?zhǔn)的光柵之間對(duì)準(zhǔn)棒條來(lái)實(shí)現(xiàn)的。亦即，通過(guò)兩個(gè)光柵的疊加，與彼此相對(duì)的小線性位移組合，間距為p'0的一階高能量光柵被轉(zhuǎn)變?yōu)槎A光柵。這一原理類似于申請(qǐng)人的wo2012/063169a1中所述的原理。如圖5中所示，兩個(gè)光柵被疊加：一個(gè)(g01)具有間距p0'，另一個(gè)(g02)具有雙倍間距2*p0'，但具備吸收棒條，該棒條與第一光柵g01的棒條具有相同寬度。這樣對(duì)準(zhǔn)光柵，使其劃線平行。在圖5中，y軸從上到下延伸，并且光柵上的視圖在z方向上。根據(jù)圖5左側(cè)，如果光柵被疊加，同時(shí)其相應(yīng)棒條配準(zhǔn)，則由疊加的光柵形成的交疊區(qū)域?qū)⒃佻F(xiàn)p0'間距光柵。通過(guò)執(zhí)行疊加的光柵相對(duì)于彼此地輕微位移，導(dǎo)致間距加倍2*p'0＝p0的光柵與p0'光柵，其具有相同溝槽寬度，并且在交疊區(qū)域中棒條以反向配準(zhǔn)對(duì)準(zhǔn)。因此，這種光柵組合操作形成新的源光柵g0。換言之，通過(guò)至少部分疊加來(lái)布置兩個(gè)光柵并且通過(guò)確保這樣形成的交疊區(qū)域在光軸之內(nèi)，交疊區(qū)域中的間距能夠通過(guò)兩個(gè)光柵在與劃線交叉方向x上相對(duì)平移來(lái)改變。

應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，根據(jù)圖3的方案將需要比圖2，尤其是圖2c、2d中所提出方案更小的覆蓋區(qū)，因?yàn)樵趫D3中，兩個(gè)光柵保持始終基本疊加，并且在焦斑fs下方，兩個(gè)能量階e0和2*e0之間的設(shè)計(jì)能量轉(zhuǎn)換僅需要相當(dāng)微小的橫向位移δx。相反，在根據(jù)圖2c、2d的交換器機(jī)構(gòu)中，在任一時(shí)間，焦斑fs下方僅有一個(gè)光柵，于是覆蓋區(qū)要求至少是圖3中覆蓋區(qū)的兩倍。

作為圖3中實(shí)施例的備選，還設(shè)想到了與劃線方向交叉沒(méi)有橫向位移的方案，但這樣做的代價(jià)是更大的覆蓋區(qū)要求。在該實(shí)施例中，僅有沿光柵劃線方向的運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)疊加并構(gòu)建交疊區(qū)域。移動(dòng)兩個(gè)光柵以便構(gòu)建雙層結(jié)構(gòu)。在該實(shí)施例中，光柵已經(jīng)保持對(duì)準(zhǔn)，如圖5中右側(cè)所示，兩組棒條反向配準(zhǔn)。如果光柵尚未疊加，(圖5左下方)，則僅具有更高間距的光柵(g02)與光軸相交。如果要求轉(zhuǎn)換到另一個(gè)(雙倍設(shè)計(jì)能量)，則沿著劃線方向移動(dòng)另一個(gè)光柵(其尚未與光軸相交)，以形成具有更低間距的雙層光柵結(jié)構(gòu)的交疊區(qū)域，從而與光軸相交。在圖5右方示出了兩個(gè)光柵部分交疊的情況，光柵g01的棒條被示為帶斜線，并且g2的棒條被示為黑色，以更好地例示它們彼此處于反配準(zhǔn)中。

盡管已經(jīng)針對(duì)θ＝60°，亦即針對(duì)設(shè)計(jì)能量的加倍或平分，解釋了圖3-5中的實(shí)施例，但應(yīng)當(dāng)理解，也可以將其應(yīng)用于其他縮放因子1/cos(θ)。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，并且如早前所述，所提出的干涉儀的操作依賴于在干涉儀有效局部視場(chǎng)上具有適當(dāng)調(diào)節(jié)的周期的莫爾圖案。在這里能夠通過(guò)使用額外的平移平臺(tái)結(jié)合上述旋轉(zhuǎn)平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)干涉圖案的莫爾周期的調(diào)節(jié)。通過(guò)使g1/g2單元相互去諧，結(jié)合輕微調(diào)節(jié)d0或優(yōu)選l0的平移平臺(tái)，來(lái)完成對(duì)莫爾干涉圖案的調(diào)節(jié)。在一個(gè)實(shí)施例中，x射線成像裝置包括x、z平移平臺(tái)ts。能夠?qū)⒕哂蓄~外平移平臺(tái)的該實(shí)施例與圖1-2中的任何上述實(shí)施例組合。與圖3的實(shí)施例的組合也是可能的，然而，在這種情況下，必須要小心地調(diào)節(jié)交疊區(qū)域中的間距和干涉圖案兩者。所述平移平臺(tái)經(jīng)由適當(dāng)配置的致動(dòng)器實(shí)現(xiàn)沿與光柵劃線方向交叉的z軸和x軸的平移。用于平移平臺(tái)ts的致動(dòng)器是rs平臺(tái)致動(dòng)器的補(bǔ)充，或者單個(gè)致動(dòng)器可以被配置為通過(guò)適當(dāng)?shù)凝X輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)x、z平移和旋轉(zhuǎn)兩者。在一個(gè)實(shí)施例中，平移平臺(tái)ts與能旋轉(zhuǎn)的干涉儀g1/g2耦合。備選地并且優(yōu)選地，x、z平移平臺(tái)與能旋轉(zhuǎn)g0單元組合，如在圖1中所示。在條紋調(diào)節(jié)的第一步驟中，將系統(tǒng)設(shè)置到θ＝0°，并且通過(guò)使用平移平臺(tái)ts的z平臺(tái)部件，調(diào)節(jié)適當(dāng)?shù)哪獱枟l紋方向。在第二步驟中，在將光柵g0或g1/g2旋轉(zhuǎn)θ之后，平臺(tái)ts的x平移部被用于在系統(tǒng)的二階設(shè)計(jì)能量下的條紋方向調(diào)節(jié)。這是由于在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)(例如，θ＝60°)的情況下，g0光柵的沿x軸的任何改變?chǔ)膞將導(dǎo)致l0距離根據(jù)δleff＝δl/cosθ的有效改變?chǔ)膌eff。這里要指出，x調(diào)節(jié)不影響δ＝0°狀態(tài)，因?yàn)楣鈻畔到y(tǒng)相對(duì)于與溝槽(光柵溝槽平行于y軸延伸)交叉的x方向具有平移不變形。但是為了確保能夠?qū)崿F(xiàn)δleff適當(dāng)?shù)膭?dòng)態(tài)范圍，以便維持方程(3)中talbot距離相對(duì)于源光柵距離的比率，可能需要增大δx位移的動(dòng)態(tài)范圍。當(dāng)如圖1那樣旋轉(zhuǎn)軸通過(guò)光柵中心延伸時(shí)，δx位移范圍限于稍小于沿x軸的g0光柵邊緣長(zhǎng)度的1/2。因此，在圖6中，提出了圖1中實(shí)施例的變體，其中，現(xiàn)在g0的旋轉(zhuǎn)軸被設(shè)置成偏離中心，優(yōu)選接近g0光柵的邊緣之一。因此，通過(guò)不對(duì)稱旋轉(zhuǎn)，與圖1的對(duì)稱實(shí)施例相比，可用動(dòng)態(tài)范圍δleff接近加倍，其中，g0的旋轉(zhuǎn)繞通過(guò)g0光柵的中心軸。如果平移平臺(tái)ts轉(zhuǎn)而耦合到干涉儀if，能夠布置光柵g1或g2的類似偏離中心的旋轉(zhuǎn)。

在下文中，將描述對(duì)以上實(shí)施例的若干變化或增加。

例如，這里應(yīng)當(dāng)指出，上文所提出的通過(guò)旋轉(zhuǎn)光柵實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)能量切換功能，不限于掃描dpci系統(tǒng)，而是還能適用于靜態(tài)dpci系統(tǒng)。在后一種系統(tǒng)中，通過(guò)g1和g2光柵垂直于溝槽方向(這里表示為y方向)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，或者通過(guò)g0單元相對(duì)于g1/g2干涉儀單元的優(yōu)選運(yùn)動(dòng)，執(zhí)行相位步進(jìn)。在靜態(tài)相位步進(jìn)系統(tǒng)的這種情況下，上述x、z平移平臺(tái)ts還包括x平臺(tái)平移部件，用于沿與劃線方向交叉的x軸平移。然后能夠?qū)平移部件用于相位步進(jìn)，而將其他部件用于條紋調(diào)節(jié)或間距調(diào)整(圖3)，如上所述。

盡管在以上實(shí)施例中，光柵的旋轉(zhuǎn)是通過(guò)適當(dāng)致動(dòng)器自動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，但本文不排除人工實(shí)施例。例如，通過(guò)適當(dāng)?shù)凝X輪機(jī)構(gòu)，通過(guò)操作適當(dāng)?shù)娜斯ぶ聞?dòng)器，例如拇指輪等，可以影響光柵的旋轉(zhuǎn)和/或平移。

在一個(gè)實(shí)施例中，x射線成像裝置包括用戶輸入設(shè)備(例如，gui或其他)以選擇x射線成像裝置的期望設(shè)計(jì)能量。能夠?qū)⑵谕芰勘磉_(dá)為當(dāng)前設(shè)計(jì)能量乘以比例因子1/cosθ。然后，在步驟s10中在控制模塊cc處接收指定的設(shè)計(jì)能量。響應(yīng)于這樣的選擇，在步驟s20中由控制模塊cc向光柵的致動(dòng)器轉(zhuǎn)發(fā)適當(dāng)?shù)男盘?hào)，以實(shí)現(xiàn)干涉儀和源光柵(如果有的話)的對(duì)應(yīng)旋轉(zhuǎn)θ和/或平移?？刂颇Kcc可以被布置為諸如工作站的通用計(jì)算單元上的軟件模塊。這樣實(shí)現(xiàn)的旋轉(zhuǎn)對(duì)應(yīng)于由用戶選擇的期望的設(shè)計(jì)能量。在人工實(shí)施例中，對(duì)期望設(shè)計(jì)能量的選擇將向用戶指示光柵需要傾斜的角度θ。用戶然后能夠使用人工致動(dòng)器，例如拇指輪，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)。為了提高準(zhǔn)確度，可以使用視覺(jué)引導(dǎo)工具在人工將旋轉(zhuǎn)角θ設(shè)置成期望值時(shí)幫助用戶。例如，光柵處的傳感器能夠拾取當(dāng)前旋轉(zhuǎn)角，并且能夠在顯示單元上呈現(xiàn)其視覺(jué)指示，與目標(biāo)旋轉(zhuǎn)的視覺(jué)指示形成對(duì)照。

作為以上實(shí)施例的任意實(shí)施例的另一變體，并且返回參考方程(1-3)，還可能能夠調(diào)節(jié)分析器光柵的間距p2而不是源光柵的間距p0，以確保設(shè)計(jì)方程中的等同性。然而，如上所述調(diào)節(jié)源光柵間距p0是優(yōu)選的，因?yàn)樯暾?qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這樣更容易實(shí)施。如果類似于上文針對(duì)g0所解釋的使用針對(duì)g2的間距調(diào)整機(jī)構(gòu)，將需要相應(yīng)地調(diào)節(jié)g1的間距。本文還設(shè)想到了這些替代方案。具體而言，可以轉(zhuǎn)而將根據(jù)圖2、3的上述調(diào)整器機(jī)構(gòu)的任一種應(yīng)用于g2和/或g1。就此而言，線性平移方案可能尤其適用。

盡管在以上實(shí)施例中，在干涉儀if中使用了獨(dú)立或分立的專用吸收器光柵結(jié)構(gòu)g2，但并非在所有實(shí)施例中都必然是這樣。例如，也能夠?qū)⒎治銎鞴鈻舋2功能性集成到x射線探測(cè)器d自身中。此外，光柵功能能夠完全由x射線探測(cè)器通過(guò)仔細(xì)布置像素幾何結(jié)構(gòu)、尤其是像素之間的中間間距來(lái)接管，以再現(xiàn)g2的功能。能夠在所述實(shí)施例中的任一個(gè)實(shí)施例中使用具有單個(gè)光柵g1的這種“混合式”或“無(wú)g2光柵”的干涉儀布置。具體而言，然后，在該實(shí)施例中，相對(duì)于光軸傾斜θ的是探測(cè)器d，與g0和g1傾斜相同角度一致。在這種單光柵干涉儀if實(shí)施例中，x射線探測(cè)器d優(yōu)選具有充分小的間距，因此空間分辨率充分大，以用于探測(cè)，即充分解析由光柵g1生成的干涉圖案，以用于微分相襯成像和/或暗場(chǎng)成像的目的。為了該目的，x射線探測(cè)器可以是高分辨率x射線探測(cè)器，空間分辨率在微米范圍或亞微米范圍，例如50微米或更大。

作為又一個(gè)變體，可以使用與圖1-6所示相反幾何結(jié)構(gòu)的干涉儀if。在這種相反幾何結(jié)構(gòu)的干涉儀中，檢查區(qū)域被夾在干涉儀if之間，亦即，檢查區(qū)域er在光柵g1與g2之間，或者對(duì)于單光柵干涉儀實(shí)施例而言，檢查區(qū)域在g1與探測(cè)器之間。這與圖1、6中所示的實(shí)施例不同，其中，檢查區(qū)域在源光柵和干涉儀if的光柵g1之間。在反幾何結(jié)構(gòu)情形中，然后可以如上文針對(duì)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)rs1所述那樣，在框架結(jié)構(gòu)中能旋轉(zhuǎn)地一起布置源光柵g0和光柵g1。

盡管以上全部實(shí)施例對(duì)于大部分實(shí)際目的而言在充分近似方面效果良好，但將要指出，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，在選定傾角θ0處的設(shè)計(jì)能量將僅對(duì)沿光軸oa傳播的x射線射束的一部分有效，如圖7所示。對(duì)于相對(duì)于光軸沿不同角度傳播的射線，如扇形射束幾何結(jié)構(gòu)而非平行射束幾何結(jié)構(gòu)中的情況，針對(duì)不同的設(shè)計(jì)能量對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。更具體而言，對(duì)于并非沿光軸傳播而是相對(duì)于光軸以扇形角度φ(-δφ＜φ＜δφ)傳播的個(gè)體x射線射束而言，有效傾斜角θeff為θeff＝θ0+φ。對(duì)于有效設(shè)計(jì)能量eeff(φ)，那么有根據(jù)下式的扇形角度依賴關(guān)系：

eeff(φ)＝e0/cos(θeff)＝e0/cos(θ0+φ)＝eeff(φ＝0)*cos(θ0)/cos(θ0+φ)(4)

其中，e0是φ＝0°處的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)能量，并且θ0表示給定傾角或光柵當(dāng)前假定的給定傾斜。能夠使用這種扇形角相對(duì)于設(shè)計(jì)能量的依從性(4)，以通過(guò)在針對(duì)所選傾斜的平均設(shè)計(jì)能量附近拓寬譜設(shè)計(jì)能量窗口，來(lái)細(xì)化所提出的雙能量或多能量成像方案。例如，在一些dcpi系統(tǒng)中，對(duì)于θ0＝60°的光柵傾斜，對(duì)于與θ0相關(guān)聯(lián)的設(shè)計(jì)能量，能實(shí)現(xiàn)大約+/-7.5％的拓寬。

例如，與大約12kev的光柵系統(tǒng)的給定譜寬或“半極大值全寬”(fwhm)以及在光軸處選擇33kev的設(shè)計(jì)能量相比，通過(guò)使用上述扇形角相對(duì)于設(shè)計(jì)能量的依從性能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)能量的大約5kev的額外變化。對(duì)于這一數(shù)值范例，能夠?qū)崿F(xiàn)大約17kev的有效總能量窗口寬度，范圍從大約25kev到41kev。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這樣拓寬的能量窗口在結(jié)構(gòu)參數(shù)的大集合上極好地匹配暗場(chǎng)信號(hào)的能量依賴性。

能夠通過(guò)使用能量分辨探測(cè)器d(諸如光子計(jì)數(shù)探測(cè)器)為拓寬范圍中的不同設(shè)計(jì)能量設(shè)置適當(dāng)數(shù)量的分箱(兩個(gè)或更多，優(yōu)選三個(gè))來(lái)收集譜信息。

然而，在與平衡x輻射濾波器fl組合時(shí)，也可以轉(zhuǎn)而使用常規(guī)能量積分探測(cè)器，如圖7所示。濾波器fl包括一系列濾波器元件fei，每個(gè)都由針對(duì)不同k邊緣能量的材料選擇和/或厚度來(lái)配置。因?yàn)樯衔闹赋鲈O(shè)計(jì)能量隨著扇形角而穩(wěn)定改變，所以按照其相應(yīng)k邊緣能量的升序或降序跨光軸線性地布置濾波器元件fei。濾波器元件fei沿x軸降序還是升序排列取決于光柵系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)的方向。在圖7的實(shí)施例中，與相應(yīng)濾波器元件fei相關(guān)聯(lián)的k邊緣能量ekn在干涉儀if順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)沿x軸增大。

在一個(gè)實(shí)施例中，存在奇數(shù)個(gè)濾波器元件，諸如三個(gè)或五個(gè)(如在圖7的實(shí)施例中那樣)，中心的元件被布置在光軸處，并且具有大致等于與給定傾斜θ0相關(guān)聯(lián)的放大設(shè)計(jì)能量的k邊緣能量。也能夠使用偶數(shù)個(gè)濾波器元件(兩個(gè)或更多個(gè))，其中，兩個(gè)中心元件的k邊緣能量處于對(duì)應(yīng)于傾斜θ0的設(shè)計(jì)能量?jī)蛇叀?/p>

出于節(jié)省輻射劑量的原因，能夠在x射線源xr與對(duì)象ob之間的任何地方布置濾波器fl。在一個(gè)實(shí)施例中，濾波器fl被安裝于預(yù)準(zhǔn)直器pc上方(相對(duì)于x射線射束的傳播方向)或下方。備選地，濾波器fl被安裝于g0源光柵上方或下方。備選地，濾波器fl能夠被布置在干涉儀if處，或者在其頂部或者在干涉儀if之內(nèi)(即，在g1與g2光柵之間)。備選地，濾波器fl被安裝于干涉儀if與探測(cè)器之間。

如上所述，為了實(shí)現(xiàn)更好的譜分離，配置濾波器元件fei的材料和/或厚度，使得相應(yīng)濾波器元件的傳輸函數(shù)“平衡”。換言之，選擇濾波器元件，使得k邊緣左側(cè)的相應(yīng)低能量分支實(shí)質(zhì)上如圖8的示意圖中所示的那樣，在針對(duì)濾波器fl的三條透射曲線t的范例處是一致的，該濾波器的三個(gè)濾波器元件由具有相應(yīng)厚度的如下三種不同材料形成，即ag(z＝47；k-邊緣＝25.5kev)、in(z＝49；k-邊緣＝27.9kev)和sb(z＝51；k-邊緣＝30.5kev)。垂直軸是透射輻射的比例(％)，而水平軸是以kev為單位的輻射能量。備選地，使相應(yīng)的高能量分支(k邊緣的右側(cè))基本重合。

通過(guò)根據(jù)濾波后的信號(hào)形成相應(yīng)的差值圖像，能夠針對(duì)雙能量或多能量成像實(shí)現(xiàn)銳利的譜分離，在由k邊緣濾波器元件的k邊緣能量界定的能量窗口外部幾乎沒(méi)有通量貢獻(xiàn)。這種譜分離在圖9中被示范性示出，其中，基于圖8中的傳輸函數(shù)示出了兩個(gè)相應(yīng)的差值信號(hào)sb-in和in-ag。在圖9中，垂直軸代表光子通量，而水平軸代表以kev為單位的光子能量。

用于乳腺攝影應(yīng)用的適當(dāng)其他材料組合和厚度包括：sn(z＝50，k-邊緣＝29.2kev)和te(z＝52；k-邊緣＝31.8kev)。在當(dāng)前語(yǔ)境中，大約40到50μm的濾波器厚度是適當(dāng)?shù)?。?duì)于醫(yī)學(xué)應(yīng)用之外的應(yīng)用，也可以使用cd(z＝48)。在大約50kev到60kev的不同光子能量區(qū)域中，適當(dāng)?shù)脑匕ǎ篻d(z＝64；k-邊緣＝50.2kev)、tb(z＝65；k-邊緣＝52.0kev)、dy(z＝66；k-邊緣＝53.8kev)、ho(z＝76；k-邊緣＝55.6kev)、er(z＝68；k-邊緣＝57.5kev)和yb(z＝70；k-邊緣＝61.3kev)。

使用由ag(金)、sb(銻)和in(銦)形成的三元件濾波器作為范例，由下式給出用于平衡濾波器fl的方程：

μag(e0＝25kev)*dag(＝40μm)＝μin(e0)*din＝μsb(e0)*dsb(5)

其中，e0為參考x射線光子能量，例如25kev，μag(e0)、μin(e0)和μsb(e0)為適當(dāng)濾波器在能量e0處的衰減系數(shù)，并且dag、din和dsb為平衡濾波器厚度。應(yīng)當(dāng)清楚，方程(6)適用于任何材料組合的任意數(shù)量的濾波器元件。平衡方程系(6)要求材料衰減系數(shù)的相應(yīng)比率恒定且等于相應(yīng)厚度的反比。在本范例中，相對(duì)于ag元素40μm的厚度，in和sb濾波器的平衡厚度分別為53μm和51μm。通常，在k邊緣閾值以上的高能量區(qū)域中有輕微失配。如上所述，備選地，可以嘗試通過(guò)嘗試使透射曲線的高能量部分重合來(lái)用相反方式來(lái)匹配平衡濾波器組的厚度。

由于設(shè)計(jì)能量隨著扇形角而變化，所以系統(tǒng)im優(yōu)選是掃描型的，因?yàn)橄Ｍ上竦膶?duì)象ob的任何部分都應(yīng)當(dāng)被dpci設(shè)置的整個(gè)有效譜寬曝光。換言之，由于掃描型系統(tǒng)im中的掃描運(yùn)動(dòng)，能夠通過(guò)使用由相應(yīng)濾波器元件fei中的每個(gè)濾波的相應(yīng)射線對(duì)對(duì)象的每個(gè)部分成像。結(jié)合掃描運(yùn)動(dòng)來(lái)移動(dòng)濾波器fl。例如，能夠通過(guò)將濾波器fl耦合到預(yù)準(zhǔn)直器或g0光柵單元來(lái)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。

能通過(guò)x射線濾波器fl實(shí)現(xiàn)的譜窗口的拓寬對(duì)于肺或胸部暗場(chǎng)成像中的慢性阻塞性肺病(copd)探測(cè)尤其有用。通過(guò)以所述方式增大dpci中的可用能量窗口，能夠提供關(guān)于被成像肺組織的局部微觀組織性質(zhì)的更準(zhǔn)確信息。

在備選的更簡(jiǎn)單實(shí)施例中，x射線濾波器fn僅包括單個(gè)(固體材料)濾波器元件，其布被置在成像器im之內(nèi)，使得這一單個(gè)濾波器元件fe1僅影響x射線射束的一部分。具體而言，在一個(gè)實(shí)施例中，布置單個(gè)濾波器元件fe1以僅延伸到光軸oa，因此，僅在給定截面處與射束中途交叉。因此，單個(gè)濾波器元件僅影響半個(gè)x射線射束，而其他部分基本通過(guò)“空氣”未經(jīng)濾波地穿過(guò)。因此，濾波器包括單個(gè)固體部分的濾波器元件部分fe1和光軸oa另一側(cè)的“空氣部分”。

最后，以上實(shí)施例中已經(jīng)解釋的所有內(nèi)容同樣適用于光軸相對(duì)于成像區(qū)域能移動(dòng)、尤其是能旋轉(zhuǎn)或能平移的成像系統(tǒng)。范例是乳腺攝影掃描器中所使用的ct掃描器或斷層攝影成像裝置。

在本發(fā)明的另一示范性實(shí)施例中，提供了一種計(jì)算機(jī)程序或計(jì)算機(jī)程序單元，其特征在于適于在適當(dāng)系統(tǒng)上執(zhí)行根據(jù)前述實(shí)施例之一所述的方法的方法步驟。

因此可以在計(jì)算機(jī)單元上存儲(chǔ)該計(jì)算機(jī)程序單元，該計(jì)算機(jī)單元也可以是本發(fā)明實(shí)施例的部分。這種計(jì)算單元可以適于執(zhí)行或誘發(fā)執(zhí)行上述方法的步驟。此外，其可以適于操作上述裝置的部件。計(jì)算單元能夠適于自動(dòng)操作和/或執(zhí)行用戶的命令?？梢詫⒂?jì)算機(jī)程序加載到數(shù)據(jù)處理器的工作存儲(chǔ)器中。因此，數(shù)據(jù)處理器可以被裝備成執(zhí)行本發(fā)明的方法。

本發(fā)明的該示范性實(shí)施例既覆蓋了從一開(kāi)始就使用本發(fā)明的計(jì)算機(jī)程序，又覆蓋了通過(guò)更新將現(xiàn)有程序變?yōu)槭褂帽景l(fā)明的程序的計(jì)算機(jī)程序。

此外，計(jì)算機(jī)程序單元可能能夠提供所有必要步驟以實(shí)現(xiàn)上述方法的示范性實(shí)施例的流程。

根據(jù)本發(fā)明的另一示范性實(shí)施例，提供了一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，例如cd-rom，其中，該計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序單元，該計(jì)算機(jī)程序單元由前面段落描述。

可以在適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)(具體而言，但未必是非瞬態(tài)介質(zhì))上存儲(chǔ)和/或分布計(jì)算機(jī)程序，介質(zhì)例如是與其他硬件一起供應(yīng)或作為其他硬件一部分供應(yīng)的光存儲(chǔ)介質(zhì)或固態(tài)介質(zhì)，但也可以以其他形式分布，例如通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)或其他有線或無(wú)線電信系統(tǒng)。

然而，也可以在諸如萬(wàn)維網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)上提供計(jì)算機(jī)程序，并且可以從這樣的網(wǎng)絡(luò)向數(shù)據(jù)處理器的工作存儲(chǔ)器中下載程序。根據(jù)本發(fā)明的另一示范性實(shí)施例，提供了一種用于使計(jì)算機(jī)程序單元可供下載的介質(zhì)，該計(jì)算機(jī)程序單元被布置成執(zhí)行根據(jù)前述本發(fā)明的實(shí)施例之一所述的方法。

必須要指出，本發(fā)明的實(shí)施例是參考不同主題描述的。具體而言，一些實(shí)施例是參考方法類型的權(quán)利要求描述的，而其他實(shí)施例是參考裝置類型的權(quán)利要求描述的。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將從以上和下面的描述中了解到，除非另行指出，除了屬于一種主題的特征的任何組合之外，涉及不同主題的特征之間的任何組合也被認(rèn)為是本申請(qǐng)公開(kāi)的。然而，可以組合所有特征，提供了超過(guò)特征的簡(jiǎn)單相加的協(xié)同效應(yīng)。

盡管已經(jīng)在附圖和前面的描述中詳細(xì)例示和描述了本發(fā)明，但這樣的例示和描述被認(rèn)為是例示性或示范性的而非限制性的。本發(fā)明不限于所公開(kāi)的實(shí)施例。通過(guò)研究附圖、公開(kāi)和從屬權(quán)利要求，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在實(shí)踐請(qǐng)求保護(hù)的本發(fā)明時(shí)能夠理解和實(shí)現(xiàn)所公開(kāi)實(shí)施例的其他變化。

在權(quán)利要求中，“包括”一詞不排除其他元件或步驟，不定冠詞“一”不排除多個(gè)。單個(gè)處理器或其他單元可以完成權(quán)利要求中敘述的幾個(gè)項(xiàng)目的功能。在互不相同的從屬權(quán)利要求中列舉特定手段的簡(jiǎn)單事實(shí)并不表示不能有利地使用這些手段的組合。權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記不應(yīng)被解釋為限制范圍。