[發明專利]X射線位相成像裝置

有效

• 申請號: 201010180951.3
• 申請日: 2010-05-18
• 公開（公告）號: CN101833233A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發明（設計）人: 孫天希;李玉德;劉志國;林曉燕;羅萍;潘秋麗;滕玥鵬
• 申請（專利權）人: 北京師范大學
• 主分類號: G03B42/02
• 分類號: G03B42/02;G21K1/00;G01N23/04
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 魏曉波;逯長明

技術領域

本發明涉及X射線光學成像領域，特別是涉及一種X射線位相成像裝置。

背景技術

X射線位相成像的原理是：采用相干光源，當波前通過物體時，相干(平面或球面)波前受到了畸變，進一步傳播時，由于橫截波前的干涉效應，就會產生強度變化，因此使位相變化可以利用可觀察的強度變化顯示出來，即形成位相襯度。現有的X射線位相成像系統有好多種，其中一種利用微焦斑X射線光源發出的連續譜進行位相成像，利用X射線光源連續譜進行成像，這可以縮短成像時間，從而提高成像效率。這種位相成像方法只要求X射線具有高度的空間相干，而對時間相干性要求不高。由于微焦斑X射線光源(小于等于30微米)能提供具有高度空間相干的X射線，而這種光源固有的較低的時間相干影響位相的襯度并不嚴重。因此，如何得到微焦斑X射線光源是利用微焦斑X射線光源發出的連續譜進行位相成像的關鍵。

現有的可用于X射線位相成像的微焦斑光源由于在其靶的微小區域發射X射線的同時會有大量的熱量產生，所以這類可用于X射線位相成像的微焦斑光源強度很低，導致成像效率不高，不能達到理想的成像效果。人們在努力研制可用于X射線位相成像的微焦斑光源過程中，發現可以利用X射線光學器件將大焦斑光源發出的發散X射線會聚為微焦斑，然后再利用該微焦斑作為X射線位相成像的光源。在這些X射線光學器件中，多毛細管X射線光學器件能夠將連續的X射線會聚為微焦斑以達到X射線位相成像的相干要求。

但是，由于多毛細管X射線光學器件是由20-30萬根毛細管拉制而成，在成像過程中，每根玻璃毛細管的管壁不可避免的對成像效果造成影響。因此，在使用多毛細管X射線光學器件進行成像時，多毛細管的管壁所造成的背底對成像質量影響較大，存在較大的缺點，成像質量仍不理想。

因此，如何得到高質量的X射線位相成像的微焦斑光源，以提高X射線位相成像的清晰度，是本領域技術人員目前需要解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種X射線位相成像裝置，該成相裝置可以提高X射線位相成像的空間分辨率，使X射線位相成像更清晰，而且該裝置造價低廉，便于推廣。

為實現上述發明目的，本發明提供一種X射線位相成像裝置，包括依次排列的X射線光源、光學器件和X射線探測器，所述X射線光源發出的X射線沿所述光學器件的一端到另一端，并形成微焦斑，經過被成像的樣品后，在所述X射線探測器上成像，所述光學器件為單毛細管。

優選地，所述單毛細管的各截面均為圓形截面，其母線為光滑漸變的曲線，且其中部截面的面積大于兩端截面的面積。

優選地，所述單毛細管為軸對稱管，其對稱軸的延伸方向與所述單毛細管的延伸方向大體平行。

優選地，所述單毛細管的入口直徑大于所述單毛細管的出口直徑。

優選地，所述單毛細管的長度范圍為0.1cm-50cm，入口直徑的范圍為1mm-10mm，出口直徑的范圍為1μm-30μm，入口焦距的范圍為1cm-50cm，出口焦距范圍為2mm-30mm。

優選地，所述X射線探測器具體為X射線成像板。

優選地，所述單毛細管具體為玻璃單毛細管。

優選地，還包括用于支撐所述樣品的樣品臺，所述樣品設于所述樣品臺的上方。

本發明所提供的X射線位相成像裝置包括X射線光源、光學器件和X射線探測器，其中，與現有技術不同的在于，光學器件為單毛細管。即本發明提供的X射線位相成像裝置在X射線光源之后放置單毛細管，由X射線光源發出的X射線被單毛細管會聚形成微焦斑，由該微焦斑發出X射線依然滿足X射線位相成像的空間相干要求，由該微焦斑發出X射線打在樣品上之后，在X射線探測器上可以形成樣品的像，從而得到樣品的成像圖片。

相比較于多毛細管X射線光學器件，利用單毛細管可以消除管壁輪廓的影響，減少管壁造成的背底影響，提高X射線位相成像質量。另外，單毛細管所形成的微焦斑更小，使X射線的空間相干性更好，樣品經X射線位相成像的圖像更清晰。因此，和多毛細管X射線光學器件相比，采用單毛細管進行X射線位相成像，能夠得到更好的成像效果。

在一種優選的實施方式中，所述單毛細管的入口直徑大于其出口直徑。單毛細管的入口直徑越大，收集的來自X射線光源的X射線越多，這便于形成高功率密度的微焦斑。同時，單毛細管出口直徑控制著其會聚焦斑的直徑，出口直徑越小，經其會聚的微焦斑的直徑越小，成像的空間分辨率越高。所以，為了形成高質量的微焦斑，本發明所提供的單毛細管的入口直徑大于出口直徑，使入口處盡可能地多收集X射線，出口處形成的直徑盡小，使成像更清晰。