倾斜光栅和用于生产倾斜光栅的方法技术

本发明专利技术涉及使通过扫描对象的相干辐射的相位信息可视化的相衬成像。聚焦光栅被使用，其减少了与光轴成特定角度的投影中梯形轮廓的创建。结合专用刻蚀过程使用激光支持的方法来创建这种聚焦光栅结构。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及相衬成像。具体而言，本专利技术涉及用于相衬成像装置的光栅、包括这种光栅的相衬成像装置以及制造用于相衬成像装置的光栅的方法。
技术介绍
为了利用电磁辐射检查感兴趣对象，可以使用可见或不可见光或X射线。X射线微分相衬成像(DPCI)使通过扫描对象的相干X射线的相位信息可视化。除经典X射线透射成像之外，DPCI不仅确定了扫描对象沿投影线的吸收性质，而且确定了透射的X射线的相移，从而提供了变量的额外信息，其可用于对比度增强、材料组成或减小剂量。最近，瑞士Villingen的Paul-Scherrer Institute的小组介绍了DPCI的实现(例如，参见EP 1731099 A1、EP 1879020 A1、Pfeiffer等人Nature Physics2，258(2006))。尽管较早的微分或非微分PCI方法可能存在需要高度单色且相干X射线源的问题，但以上方法可以允许使用标准的X射线源，即X射线管，并利用可以确保通过小开口的相干性的额外的源光栅。在要成像的感兴趣对象后方，放置相移光栅(G1)(充当“分束器”)。所得的干涉图样(参见图2)包含关于其极小值和极大值的相对位置中的射束相移(通常约为几个微米)的所需信息。由于普通X射线探测器(典型分辨率约为150μm)不能分辨这种精细结构，所以利用相位分析器光栅(也称为“吸收器光栅(absorber grating)G2”)对干涉采样，该光栅的特征是透射和吸收条带的周期性图样，其中周期性类似于干涉图样的周期性。类似的周期性在光栅后方产生具有大得多的周期性的Moire图样，其可以通过普通X射线探测器探测到(参见图3)。为了获得微分相移，分析器光栅(吸收器光栅)G2需要横向移位光栅节距p(通常约为1μm)的分数倍，这称为“相位步进”。可以从针对分析器光栅的每个位置测量的特定Moire图样提取相移。在扩展中，也可以执行利用硬X射线的相移的计算机断层摄影。不过，尤其是在锥形射束几何结构的情况下，在视场(FOV)中心外部的区域中可能出现强的相衬失真。
技术实现思路
可能希望有一种产生具有较少相衬失真的图像的成像系统。本专利技术涉及用于用于检查感兴趣对象的相衬成像装置的光栅、具有这种光栅的相衬成像装置以及制造这种光栅的方法。在从属权利要求中阐述了本专利技术示范性实施例的更多特征。应当指出，在下文中例如相对于相位光栅描述的特征也可以是成像装置的部分，反之亦然。此外，在下文中相对于一个或多个光栅描述的所有特征与制造一个或多个光栅的相应方法步骤相关。根据本专利技术的示范性实施例，提供了一种用于用于检查感兴趣对象的相衬成像装置的光栅，所述光栅具有在将所述光栅安装在所述成像装置中时布置在朝向辐射源的方向上的主轴。该光栅包括晶片材料，以及在所述晶片材料内部并具有第一方向上的深度的第一沟槽，其中所述第一方向与所述主轴不同，从而使得所述第一沟槽相对于所述主轴倾斜。换言之，沟槽不是通过简单地在主轴方向上“挖入”衬底中而钻成或刻蚀或“制造”的，而是相对于主轴成倾斜角度。主轴通常垂直于衬底的表面。应当指出，“沟槽”不必被钻入或刻蚀到衬底中，还可以通过向衬底上生长沟槽壁来在衬底上“生长”沟槽。一种可能性可以是预制造步骤，其中在衬底上提供材料牺牲层，向其中切出用于随后的沟槽壁的间隙(例如，通过电子束光刻，继之以适当的刻蚀步骤)。然后，在下一步骤中，可以通过例如溅射来在衬底上生长出沟槽壁。在第三步骤中，如有必要，可以去除剩余的牺牲层。应当进一步指出，光栅被定义为具有沟槽的结构，可以用空气填充沟槽以实现相位光栅或利用吸收材料填充沟槽以实现吸收光栅。在光栅是分段或二维结构的情况下，主轴是对于个体段的主轴。于是，层的生长是对刻蚀的替代，尽管对于生产而言，其与在硅中刻蚀相比可能花费更多时间。如塑料/金属的3D印刷或激光烧结的方法也是可能的，甚至对于小于50μm的特征尺寸。精细粉末颗粒尺寸可以允许烧结这样较小的结构。根据本专利技术的另一示范性实施例，该光栅包括在晶片材料内部的第二沟槽。第一沟槽相对于主轴倾斜第一角度，而第二沟槽相对于主轴倾斜第二角度。所述第一角度小于所述第二角度。根据本专利技术的另一示范性实施例，提供了沟槽序列，其中所述沟槽序列中的每个沟槽相对于(可能分段的)主轴倾斜相应角度，其中所述相应角度从沟槽到沟槽增大。换言之，在从沟槽移动到沟槽时，每个下一沟槽都比前面的沟槽倾斜更多一点。例如，第一沟槽相对于主轴倾斜-20°的角度(在将光栅插入成像装置中时，其指向电磁辐射源)，下一沟槽仅倾斜-19.9999°，下一沟槽倾斜-19.9998°，以此类推。中央的沟槽不倾斜，中央沟槽的下一沟槽倾斜0.0001°，以此类推，其中最后的沟槽倾斜+20°。如果观看一个光栅，该光栅沟槽到沟槽的距离为1μm，从源到光栅/探测器的距离大约为1m，且探测器尺寸大约为30cm，那么从沟槽到沟槽的角倾斜要小得多——在每个沟槽0.0001°到0.001°的范围中更大——因此从结构到结构实现了非常精确的对准和修改。这可以允许以聚焦几何结构的成像装置的操作。根据本专利技术的另一示范性实施例，沟槽是线性沟槽，例如在垂直于主轴的平面中彼此平行地布置它们。换言之，在沿着光栅的主轴观看时，每个沟槽沿着垂直于主轴的平面线性延伸并被布置成平行于其他沟槽(尽管大部分沟槽相对于主轴方向是倾斜的)。根据本专利技术的另一示范性实施例，光栅的主轴垂直于光栅的表面。根据本专利技术的另一示范性实施例，提供了一种用于检查感兴趣对象的相衬成像装置。该装置包括用于发射辐射束的源、用于探测辐射的探测器和定位于源和探测器之间的相位光栅。探测器适于在辐射通过感兴趣对象和相位光栅(G1)之后探测辐射。此外，相位光栅具有聚焦几何结构。根据本专利技术的另一示范性实施例，该成像装置具有锥形射束几何结构，例如C臂系统或CT系统。根据本专利技术的另一示范性实施例，该成像装置适于是Talbot干涉测量成像装置的形式。根据本专利技术的另一示范性实施例，该成像装置具有从源指向探测器的光轴，其中光栅具有主轴，在将光栅安装在成像装置中时，主轴布置在光轴的方向上。相衬成像装置的相位光栅是上文已经描述且将在下文中更详细描述的光栅之一。根据本专利技术的另一示范性实施例，该成像装置包括第二光栅，第二光栅是位于探测器前方且在第一光栅G1后方的吸收光栅(G2)。第二光栅也具有聚焦几何结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.06.16 EP 09162787.71.一种制造用于相衬成像装置的光栅(100)的方法，该相衬成像装
置用于检查感兴趣对象，所述光栅(100)具有在将所述光栅安装在所述成
像装置中时布置在朝向辐射源的方向上的主轴，所述方法包括如下步骤：
利用电磁辐射束向晶片材料中写入至少第一沟槽(101)；
通过刻蚀技术使所写入的第一沟槽表的面平滑；
其中，所述第一沟槽(101)具有第一方向上的深度；
其中，所述第一方向与所述主轴不同，从而使得所述第一沟槽(101)
相对于所述主轴倾斜第一角度。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括如下步骤：
利用吸收材料填充至少第一沟槽(101)。
3.一种用于相衬成像装置的光栅，该相衬成像装置用于检查感兴趣对
象，所述光栅(100)具有在将所述光栅安装在所述成像装置中时布置在朝
向辐射源的方向上的主轴，所述光栅(100)包括：
晶片材料(701)；
在所述晶片材料(701)内部并在第一方向上具有深度的第一沟槽
(101)；
其中，所述第一方向与所述主轴不同，从而使得所述第一沟槽(101)
相对于所述主轴倾斜。
4.根据权利要求3所述的光栅，其是由根据权利要求1或2所述的方
法制造的。
5.根据权利要求3和4之一所述的光栅，还包括：
在所述晶片材料(701)内部的第二沟槽(102)；
其中，所述第一沟槽(101)相对于所述主轴倾斜第一角度；
其中，所述第二沟槽(102)相对于所述主轴倾斜第二角度；
其中，所述第一角度小于所述第二角度。
6.根据权利要求3到5之一所述的光栅，还包括：
沟槽序列(101-113)，
其中，所述沟槽序列中的每个沟槽相对于所述主轴倾斜相应角度，并
且
其中，所述相应角度从沟槽到沟槽增大。
7.根据权利要求3到6之一所述的光栅，
其中，所述光栅(100)允许以聚焦几何结构的所述成像装置的操作。
8.根据权利要求3到7之一所述的光栅，
其中，所述沟槽是以聚焦几何结构的线性沟槽、梯形沟槽和不对称沟
槽中的至少一种。
9.根据权利要求3到8之一所述的光栅，
其中，所述光栅(100)的所述主轴垂直于所述光栅(100)的表面。
10.一种用...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·福格特米尔，K·J·恩格尔，T·克勒，E·勒斯尔，JP·施洛姆卡，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：