X射线设备制造技术

本发明专利技术涉及一种X射线设备(2)、尤其是医学领域中用于相衬成像的X射线设备(2)，包括X射线辐射源(4)、相干光栅(G0)、相位光栅(G1)和由多个点阵式布置的像素(P)构成的X射线探测器(6)，其中，该X射线设备(2)具有透镜光栅(GL)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】X射线设备
本专利技术涉及一种X射线设备、尤其用于医学领域中相衬成像的X射线设备，包括X射线辐射源、相干光栅、相位光栅和由多个点阵式布置的像素构成的X射线探测器。
技术介绍
电磁辐射，即X射线辐射与介质的相互作用还借助复数表示的折射率描述。折射率的实部和虚部在此分别与介质的材料成分有关与复数表示的折射率对应。虚部描述在介质中吸收电磁辐射的现象，而实部描述大多数从几何光学领域已知的折射现象。两种相互作用现象原则上可以用于成像方法，例如医学诊断。但现在主要使用通过测量技术检测与材料有关的吸收作用的设备，其中，在所谓的X射线放射影像技术中，以X射线辐射待检查的对象并且记录待检查对象后方的、所发射的强度。根据该测量，可以制作投影图像，该投影图像表示对象的吸收特性的二维分布。最后，在X射线断层造影术中，记录多个投影图像，根据这些投影图像，然后算出三维数据组，该三维数据组反映吸收系数的空间分布。由此可以推断出对象的材料组分的空间分布。现今越来越不流行用于检测由待检查的对象导致的相位移动，也就是说X射线辐射的折射的设备来检测对象的材料组成。但相应的方法，称为相衬X射线摄影和相衬断层造影，现今被着重研究并且相应的设备也被增强地开发。通过测量技术检测相位移动在此一般间接地通过强度和干涉条件的测量进行，其中，为此利用的测量技术结构一般基于Talbot-Lau干涉仪。它与之相应包括多个光学和尤其是X射线的光学光栅，该X射线的光学光栅布置在X射线辐射源和X射线探测器之间。这种结构允许干涉仪的测量方法的转换，如它例如从“Xrayphaseimagingwithagratinginterferometer，T.Weitkampetal.，8.August2005/Vol.13，No.16/OPTICSEXPRESS”中得知。用于相衬成像的其他设备还从欧洲专利申请EP1447046A1和德国专利申请102006017290.6、102006015358.8、102006017291.4、102006015356.1和102006015355.3中已知，X射线光学光栅的不同结构方案例如记载在DE102006037281A1中。所有已知的测量设备的输出点形成，如之前已提及的Talbot-Lau干涉仪，其中，沿光学轴线设有X射线辐射源、相干光栅G0、相位光栅G1、分析光栅G2和由多个像素构成的X射线探测器。相干光栅G0在此用于保证X射线辐射源的足够的空间相干。与之相应地，在X射线辐射源(它几乎可以看作点源)的情况下可以省掉相干光栅G0。借助一般具有均匀条状结构的相位光栅或衍射光栅G1产生干涉图案，其中，该干涉图案的周期一般比X射线探测器的像素的大小明显更小，从而不可能用X射线探测器直接检测干涉图案。取而代之，X射线探测器前置有分析光栅或吸收光栅G2，借助该吸收光栅G2，干涉图案可以通过X射线辐射在空间上的周期性衰减几乎被扫描到，从而它可借助X射线探测器的像素描述。为此，分析光栅G2在一个垂直于光学轴线的平面内并且在相位光栅G1为均匀的条状结构时也垂直于该结构条移动并且对于不同的移动位置借助X射线探测器进行强度测量。备选地，对于分析光栅G2提供一种静态的布置，并且干涉图案的扫描通过相干光栅G0或衍射光栅G1的移动进行。该原理结构可以用于成像方法，也就是说用于相衬成像，其中，待检查的对象或患者例如定位在相干光栅G0和/或X射线辐射源与相位光栅G1之间或定位在相位光栅G1与分析光栅G2之间并且靠近相位光栅G1。因此，待检查的对象制约穿透待检查的对象的X射线辐射的与位置有关的相位移动，由此在干涉图案中产生变化，该变化借助X射线探测器通过测量技术检测到。因此，为了确定由待检查的对象导致的相位移动，以离散的步骤进行例如相位光栅G1横向于光学轴线的移动，其中，强度分别在X射线探测器上测得。然后，这样检测到的测量值例如与属于不同相位移动的正弦曲线比较。然后，以这种方式可以回推由待检查的对象引起的相位移动。
技术实现思路
基于此本专利技术所要解决的技术问题是提供一种用于尤其是相衬成像的有利的X射线设备。该技术问题按本专利技术通过一种具有权利要求1所述特征的X射线设备解决。引用的权利要求包含部分地有利的并且部分地本身独自有创造性的、本专利技术的扩展设计。在此，X射线设备的结构基于此认识，相位在较高强度的部位是非常平坦的，也就是说在具有较高强度的区域内仅略微与位置有关地变化。而非常明显与位置有关的相位移动在强度低的区域内可见。透镜系统的光折射集成到该结构中的根本思想基于此认识。X射线设备尤其是设计用于转换相衬成像方法并且优选设计用于使用在医学领域内。它包括X射线辐射源、相干光栅、相位光栅以及由多个点阵式布置的像素组成的X射线探测器，X射线设备的结构还具有透镜光栅。该结构在此主要近似相应于开头所述类型的Talbot-Lau干涉仪的结构，其中，分析光栅G2被透镜光栅代替。透镜光栅在此与会聚透镜均匀的布置一样地作用，其中，每个会聚透镜优选使X射线辐射在其作用范围内聚焦到X射线探测器的正好1个像素上。通过采用X射线探测器的像素一方面成行的，另一方面成列的连续编号，进一步优选每个像素具有一个自己的且与各自像素对应的会聚透镜，其中，会聚透镜一方面成行地，另一方面成列地交替地聚焦到偶数和奇数的像素上。这可以例如通过两个转动90°的光栅的叠置实现。备选地，透镜光栅具有一维聚焦的会聚透镜列均匀的布置，其中，每列会聚透镜优选将X射线辐射在其作用区域内作用到X射线探测器的正好一列像素上。与之相应地，优选矩阵型X射线探测器的每列像素具有自己对应的会聚透镜列。透镜光栅的这种缝隙状或条状结构优选与条状构造的相位光栅G1组合地使用，其中，相位光栅G1的条状结构的条与透镜光栅的会聚透镜列平行地布置。在有利的扩展设计中，相邻的会聚透镜列分别相互交错，从而两个相邻的会聚透镜列的会聚透镜的边缘位于靠近会聚透镜的中心处。该结构在此优选设计为用于借助具有在10keV至100keV范围内的光能的X射线辐射获得医学微分相衬图像。在此光谱的有用工作范围优选选择为，使得上限与下限最大间隔一个系数√3。因此将给范围设计为50keV至86keV或例如对于乳房X射线摄影，该范围为15keV至25keV。借助此限制，不利的影响通过色像差减小到可接受的程度。射线设备优选用于尤其检查软组织并因此检查基本上包含小序数的原子的物质。此外，已知通过可以测得相衬图像的每个设备也可以生成由同样原始数据，也就是同样测量数据构成的所谓的暗场图像。为此，原始数据不同地预加工，其中，例如为了相衬图像，测得的干涉图案位置的偏差沿移动轴线积分，而对于暗场图像，局部对比度在干涉图案中直接可视化。可视化的这两种可能性都可与此处建议的结构兼容并且两者保持不可变化。与之相应地，此处介绍的X射线设备优选设置为，使得通过它可产生暗场图像和相衬图像，其中，两者从同样的原始数据获得。适宜的是，透镜光栅布置在相位光栅与X射线探测器之间并且具有优选横向于该结构的光学轴线的尺寸，该尺寸大致等于相位光栅G1的尺寸。因此，透镜光栅在到达X射线探测器之前改变从相位光栅G1出发的辐射区。此外，透镜光栅可以配有焦点平面，X射线探测器优选定位在该焦点平面内或以较小的距离在相位光栅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种X射线设备(2)、尤其是用于医学领域中的相衬成像的X射线设备，包括X射线‑辐射源(4)、相干光栅(G0)、相位光栅(G1)和由多个点阵式布置的像素(P)构成的X射线探测器(6)，其特征在于，所述X射线设备(2)具有透镜光栅(GL)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.04.24 DE 102012008204.51.一种X射线设备(2)，包括沿X射线设备(2)的光学轴线(8)依次布置的X射线-辐射源(4)、相干光栅(G0)、相位光栅(G1)和由多个点阵式布置的像素(P)构成的X射线探测器(6)，其特征在于，所述X射线设备(2)具有透镜光栅(GL)，所述X射线设备(2)具有吸收光栅(G2)，所述吸收光栅(G2)定位在所述透镜光栅(GL)和所述X射线探测器(6)之间。2.按权利要求1所述的X射线设备(2)，其特征在于，所述X射线设备(2)是用于医学领域中的相衬成像的X射线设备。3.按权利要求1所述的X射线设备(2)，其特征在于，所述透镜光栅(GL)布置在所述相位光栅(G1)和所述X射线探测器(6)之间。4.按权利要求1所述的X射线设备(2)，其特征在于，所述透镜光栅(GL)配有焦点平面(F)，所述X射线探测器(6)定位在所述焦点平面(F)中。5.按权利要求1所述的X射线设备(2)，其特征在于，所述透镜光栅(GL)配有焦点平面(F)，所述吸收光栅(G2)定位在所述焦点平面(F)中。6.按权利要求1至5之一所...

【专利技术属性】
技术研发人员：O普罗伊施，G安东，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE