[發明專利]用于放射線圖像攝影的柵格及制造方法和放射線成像系統

無效

• 申請號: 201110378444.5
• 申請日: 2011-11-24
• 公開（公告）號: CN102525541A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 金子泰久
• 申請（專利權）人: 富士膠片株式會社
• 主分類號: A61B6/06
• 分類號: A61B6/06;G21K1/00;G21K1/06
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 李輝;王伶

技術領域

本發明涉及一種用于放射線圖像攝影的柵格(grid)、該柵格的制造方法、以及使用該柵格的放射線成像系統。

背景技術

當例如X射線的放射線入射到物體上時，X射線的強度和相位由于X射線和物體之間的相互作用而改變。此時，已知的是X射線的相位變化大于強度變化。利用X射線的這些性質，積極研發X射線相位成像技術。在X射線相位成像技術中，即使樣本具有低X射線吸收性，也可基于由樣本導致的X射線的相位變化(角度變化)，來獲得樣本的高對比度圖像(以下稱為相位對比度圖像)。

已設計出一種X射線成像系統，其利用由兩個透射型衍射格柵所生成的Talbot(塔爾博特)效應來進行X射線相位成像(參見例如日本專利特許公開No.2009-240378，以及2002年10月“Applied?Physics?Letters”第81卷第17期第3287頁(由C.David等人撰寫))。在該X射線成像系統中，從X射線源這側觀看時，第一柵格設置在樣本后面，第二柵格設置在第一柵格下游相距Talbot距離處。在第二柵格后面設置有X射線圖像檢測器(FPD：平板檢測器)以檢測X射線并生成相位對比度圖像。作為一維格柵的第一柵格和第二柵格各具有窄的X射線吸收部和X射線透過部，這些X射線吸收部和X射線透過部彼此平行排列且邊緣對齊。Talbot距離是指已穿過第一柵格的X射線通過Talbot效應形成自身圖像(條紋圖像)的距離。

在上述X射線成像系統中，通過條紋掃描法檢測由第二柵格在第一柵格的自身圖像上的疊加(強度調制)而生成的條紋圖像，以根據由樣本引起的條紋圖像變化來獲得樣本的相位信息。在條紋掃描法中，每當第二柵格相對于第一柵格在近似平行于第一柵格的表面且近似正交于第一柵格的柵格方向的方向上平移掃描間距(其是柵格間距的整因數)時，拍攝圖像。從X射線圖像檢測器所檢測到的每一像素值的變化，獲得被樣本折射的X射線的角度分布(相移的差分圖像)。然后，基于該角度分布獲得樣本的相位對比度圖像。條紋掃描法還可用在使用激光的成像系統中(參見例如1998年9月“Applied?Optics”第37卷第26期第6227頁(由Hector?Canabal等人撰寫))。

第一柵格和第二柵格具有細微結構，其中X射線吸收部的寬度和間距為例如幾微米。除此之外，第一柵格和第二柵格在其X射線吸收部處需要高X射線吸收性。第二柵格尤其需要比第一柵格更高的X射線吸收性，以可靠地對條紋圖像施加強度調制。因此，第一柵格和第二柵格的X射線吸收部由具有高原子量的金(Au)制成。另外，第二柵格的X射線吸收部需要在X射線的傳播方向上具有相對大的厚度，換言之，具有高縱橫比(X射線吸收部的厚度除以其寬度所得的值)。

由于第一柵格和第二柵格的尺寸限制要拍攝的相位對比度圖像的尺寸，所以期望增大柵格的尺寸。另一方面，從X射線源發出的X射線發散成錐形光束。因此，如果柵格的尺寸增大，則在柵格的周邊部分X射線的漸暈成為問題。為了減小由柵格引起的X射線的漸暈，也期望X射線吸收部和X射線透過部傾斜，以會聚于X射線的焦點處。

傳統上，已知有一種制造柵格的方法，其中將具有不同X射線吸收性的兩類片材交替層疊以形成疊層結構，并且將該疊層結構切片以形成柵格(參見例如日本專利特許公開No.2009-240378)。根據該方法，可通過調節疊層結構的切片厚度來形成具有高縱橫比的柵格。

然而，日本專利特許公開No.2009-240378中所描述的方法具有難以處理片材的問題，因為不得不層疊厚度為幾微米的極薄的片材。如果例如片材在層疊時扭結、彎曲或松弛，則無法沒有間隙地整齊層疊這些片材。在這種情況下，在完成的柵格中X射線吸收部和X射線透過部具有不規則的寬度和間距，從而導致相位對比度圖像的圖像質量下降。

另外，當通過日本專利特許公開No.2009-240378的方法制造的柵格被制成會聚型結構時，柵格必須彎曲成凹形。然而，由于彎曲會在柵格中產生應力，所以X射線吸收部和X射線透過部有時會彼此剝離，或者柵格有時會斷裂。另外，當柵格彎曲時，用于使柵格保持彎曲狀態的附加部件變得必不可少，這將使柵格的尺寸和成本增大。

更糟糕的是，當柵格由于X射線的照射而被加熱時，由金等制成的X射線吸收部有時會由于熱反應而擴散到X射線透過部中。例如，當金擴散到X射線透過部中時，X射線吸收部和X射線透過部之間的分界線變得不清晰。因此，穿過X射線透過部的X射線的強度輪廓也變得不清晰，因此柵格性能變差。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有高縱橫比并且在彎曲或變形時耐損壞的柵格。