[發明專利]用于大視場X射線相襯成像的X射線源

有效

• 申請號: 201210265909.0
• 申請日: 2012-07-30
• 公開（公告）號: CN102768931A
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發明（設計）人: 黃建衡;杜楊;牛憨笨;郭金川;劉鑫;林丹櫻
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: H01J35/08
• 分類號: H01J35/08;H01J35/06
• 代理公司: 深圳市順天達專利商標代理有限公司 44217
• 代理人: 易釗

技術領域

本發明屬于X射線相襯成像技術領域,涉及一種X射線源，尤其涉及一種用于大視場X射線相襯成像的X射線源。

背景技術

X射線成像技術是一種無損檢測技術，在化學領域、農業領域、生物學領域、醫療領域以及安檢領域已經取得了廣泛的應用。傳統的X射線成像技術的物理機制是通過X射線透過不同厚度和不同物質組成的物體而產生不同的衰減來獲得物體的內部信息。對于原子序數較大的物質而言（例如重金屬、人體的骨骼），由于對X射線的吸收較大，因此可獲得清晰的圖像。然而對于由輕元素（例如C、H、O、N）構成的物質，如人體的軟組織、活體生物樣本、光學纖維、固體氘-氚燃料以及汽油、酒精等危險品，由于對X射線的吸收很弱，所以傳統的X射線成像技術幾乎探測不到它們的內部結構。

X射線相襯成像技術是近幾年發展的新型X射線成像技術，它通過探測X射線透過物體之后相位的變化來探測物體的內部信息，對于輕元素構成的物質而言，和相位信息有關的相位因子通常要比和吸收信息有關的吸收因子大3個數量級以上。因此，對于輕元素物質以及對X射線吸收較弱的物質來說，X射線相襯成像技術可以分辨傳統X射線成像技術無法分辨的圖像。另外，由于X射線相襯成像采用具有一定相干性的X射線源和高分辨率的探測器，因此獲得的圖像具有很高的空間分辨率。

目前，X射線相襯成像技術的發展有很多種，早期發展的X射線相襯成像技術通常需要高相干性和高亮度的X射線源，因此需要依賴同步輻射源來實現，從而限制了這項技術的發展和應用。F.Pfeiffer等人在普通的X射線源后放置一個源光柵，使產生的X射線滿足X射線相襯成像對X射線源相干性和亮度的要求，從而使這種基于光柵微分干涉X射線相襯成像技術突破了同步輻射源的限制，可以在普通的X射線源的條件下實現相襯成像。然而這種成像技術中存在一些問題：首先，這種源光柵是采用在硅基光柵中填充高Z物質（例如金）的吸收光柵，光柵的制作工藝復雜、難度高，制作成本很高，尤其當X射線的能量增大時，要求這種器件具有更高的深寬比，使制作工藝的復雜程度進一步提高，目前只有國際上少數幾個國家掌握這種技術。其次，在實際應用中通常需要高能量的X射線（例如60keV-120keV）,然而現有的源光柵的技術參數通常受到高能X射線的限制，源光柵不能夠完全吸收高能量的X射線，從而導致相位光柵自成像的條紋對比度降低，嚴重影響系統的靈敏度和成像質量。

另外一種方法是采用陣列結構X射線源的方法，這種方法通過在X射線管的陽極是多個線發射體間隔排布形成的陣列結構，陣列結構的各個線發射體之間形成溝槽，當電子束轟擊陽極靶的發射面時，只有一部分的電子束轟擊到陽極靶的發射面上，另一部分進入線發射體之間的溝槽中，由于電子轟擊溝槽內產生的X射線被溝槽的側壁吸收，只有轟擊到陽極靶的發射面所產生的X射線才可以發射出去，從而產生可用于X射線微分干涉相襯成像的結構陣列光源。這種結構不需要源光柵便可以實現源光柵的功能，同時可以克服源光柵不能完全吸收高能X射線從而導致圖像質量下降的限制，因此更適用于高能X射線，大大提高X射線的利用效率。然而由于這種結構產生的陣列X射線源在光軸方向上延展分布，從而使陣列X射線源中的每個線發射體到探測面的距離不等，導致成像視場受限。特別在普通實驗室和醫院中，通常需要大視場成像，由于這種陣列X射線源的成像視場受到限制，因此很難應用在大視場X射線相襯成像中。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術采用源光柵的方式中，源光柵制造復雜、難度大的缺陷，以及采用陣列結構X射線源成像視場受到限制，因此很難應用在大視場X射線相襯成像中的缺陷，提供一種能應用在大視場X射線相襯成像中、克服陣列結構陽極的視場限制、制造成本低、制作工藝簡單可靠的用于大視場X射線相襯成像的X射線源。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種用于大視場X射線相襯成像的X射線源，包括用于發射電子束的電子源和響應于電子束入射而發射X射線的陽極靶，所述陽極靶為一體結構的柱體，所述陽極靶頂端設有發射面，所述發射面由多個呈階梯狀排布且相互平行的傾斜發射面單元組成；相鄰的所述發射面單元之間的階梯間側壁與陽極靶發射面之間的夾角α為50°-120°，且該階梯間側壁與陽極靶發射面的主光軸之間的夾角β為大于等于90°。

所述用于大視場X射線相襯成像的X射線源中，所述發射面在陽極靶發射面的主光軸的垂直方向上的投影是一個連續的整體。