专利名称：放射线照相装置和放射线照相系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及放射线照相装置和放射线照相系统。
背景技术：
由于X射线随着构成物质的元素的原子数以及物质的密度和厚度而衰减，其用作透视被照对象内部的探头。在医疗诊断、非破坏性检查等领域中，广泛使用X射线进行成像。在一般的X射线成像系统中，将被照对象布置在辐照X射线的X射线源和检测该X 射线的X射线图像检测器之间，且捕捉被照对象的透射图像。在该情况下，从X射线源向X 射线图像检测器辐照的X射线受到衰减(吸收)，然后入射到X射线图像检测器的每个像素中，所述衰减(吸收)的量值取决于在到X射线图像检测器的路径上存在的物质属性(例如，原子数、密度和厚度)的差异。因此，由X射线图像检测器来检测和捕捉被照对象的X 射线吸收图像。作为X射线图像检测器，除了 X射线强化屏幕和膜以及辉尽性荧光体之外， 还普遍使用采用了半导体电路的平板检测器(FPD)。然而，如果构成物质的元素的原子数较小，则减少了 X射线的吸收能力。因此，对于柔软的生物组织或柔软的物质，对于X射线吸收图像不能获取足够的图像对比。例如，构成身体的关节的软骨部和关节液主要由水构成。因此，由于其X射线吸收量的差异很小，难以获得遮光(shading)差异。迄今，可以通过使用MRI (核磁共振成像)对软组织进行成像。 然而，需要几十分钟来执行成像，且图像的分辨率较低，例如约1mm。因此，由于成本效率原因，难以在定期身体检查(例如体格检查)中使用MRI。对于上述问题，取代被照对象对X射线的强度改变，近些年来已积极开展了对X射线相位成像的研究，X射线相位成像基于被照对象对X射线的相位改变(折射角改变)来获得图像(下文中称作相位对比图像)。一般而言，已知在X射线入射物体时，X射线的相位而不是X射线的强度显示出更大的相互作用。因此，在使用相位差的X射线相位成像中， 即使对具有低χ射线吸收能力的弱吸收物质，也可能获得高对比的图像。迄今，对于χ射线相位成像，已经有可能通过使用采用了加速器的大规模同步加速器放射线设施等(例如 SPring-8)来产生具有波长和相位的X射线，以执行成像。然而，由于该设施过于巨大，不可能在一般的医院中使用。作为解决上述问题的X射线相位成像，最近提出了如下X射线成像系统其使用具有两个透射衍射光栅(相位型光栅和吸收型光栅)以及一个X射线图像检测器的X射线iTalbot干涉仪(例如，参见JP-2008-200359-A)。X射线Talbot干涉仪包括第一衍射光栅Gl (相位型光栅或吸收型光栅)，被布置在被照对象的后侧；第二衍射光栅G2 (吸收型光栅)，被布置在下游由第一衍射光栅的栅线间距和X射线波长所确定的特定距离处；以及X射线图像检测器，被布置在第二衍射光栅的后侧。Talbot干涉距离是已通过第一衍射光栅Gl的X射线通过Talbot干涉效应而形成自身像的距离。由被布置在X射线源和第一衍射光栅之间的被照对象和X射线的相互作用 (相位改变)来调制自身像(self-image)。
在X射线Talbot干涉仪中，检测由第一衍射光栅的自身像和第二衍射光栅的叠加(强度调制)产生的莫尔条纹，且分析要被检测的物体对莫尔条纹的改变，以获取要被诊断的物体的相位信息。作为莫尔条纹的分析方法，例如条纹扫描法是已知的。根据条纹 (fringe)扫描法，当第二衍射光栅在与第一衍射光栅的平面实质上平行且与第一衍射光栅的光栅方向(条方向)实质上垂直的方向上，相对于第一衍射光栅平移时，使用通过将栅线间距等分所获得的扫描间距来执行多次成像，且根据在X射线图像检测器中获得的相应像素的信号值的改变，获取在被照对象处折射的X射线的角度分布(相移的微分像)。基于角度分布，有可能获取被照对象的相位对比图像。根据该X射线相位成像，有可能如上所述通过X射线捕捉在X射线吸收图像中看不到的软骨或软组织的图像。因此，有可能通过X射线快速且容易地诊断膝关节炎(50岁以上的约一半老人(约3千万人)被视为具有膝关节炎)、由于运动失调而导致的半月板和腱损伤、关节疾病(比如，关节风湿病)、以及软组织 (比如，乳腺)肿块。因此，希望在未来的老龄化社会中能够对潜在病人的早期诊断和早期治疗以及医疗护理成本的减少做出贡献。基于根据通过多次成像获得的相应像素的信号值的改变而计算出的X射线的折射角度分布，产生相位对比图像。然而，由在通过被照对象(特别是软组织)时引起的X射线的相位改变所导致的折射角度非常小，比如几yrad。因此，在放射线图像检测器的表面上，X射线的相位偏差量很小(例如几μ m)，应当检测该相位偏差量，以给出能够区分上述组织的相位对比图像。在上述X射线相位图像捕捉装置中，如上所述，在将第二光栅平移预定扫描间距时，执行多次成像，且根据X射线图像检测器获得的相应像素的信号值中的莫尔图像的微小强度改变，测量X射线的位置偏差量，以重新构建折射角度分布，即相位对比图像。因此，在计算折射角度分布时，第一衍射光栅和X射线图像检测器或第二衍射光栅和 X射线图像检测器之间的相对位置的偏差变为计算误差。计算误差导致相位对比图像的粒度、对比度和分辨率恶化，可能显著地使得诊断和检查精度恶化。这样，相比于X射线的一般静态图像或在不根据多个图像的微小改变通过计算来重构图像的运动图片成像，第一衍射光栅和X射线图像检测器或第二衍射光栅和X射线图像检测器之间的相对位置的偏差对相位对比图像的影响要大得多。同样地，相比于以下的执行多次成像(比如CT或断层合成)的技术，上述影响也是非常大的，在所述执行多次成像的技术中，在改变X射线对被照对象的入射角度，然后重构图像时，很大程度上改变被照对象的图像。原因如下。在上述X射线相位图像捕捉装置中，在平移第二光栅且不改变X射线对被照对象的入射角度时，测量由于X射线的相位改变而引起的在放射线图像检测器上的X射线的微小的位置偏差(如若干μ m)，以根据莫尔图像之间的微小强度改变来重构相位对比图像。此时，被照对象的图像本身发生微小改变。同时，在根据改变X射线的入射角度时的多个图像来计算重构图像的CT或断层合成中，被照对象的图像本身发生很大程度地改变。然而，即使相比于执行重构的其他成像(比如根据多个图像计算重构图像的CT或断层合成)，微小图像改变对相位对比图像的影响也是很大的。同样地，在能量减少成像技术中，成像能量在能量减少图像中不同，使得图像之间的被照对象对比度发生很大程度上的改变，所述能量减少成像技术根据具有相同X射线入射角度的不同能量的被照对象图像来重构能量吸收分布，并从而分离软组织、骨组织等。因此， 由于第一衍射光栅和X射线图像检测器或第二衍射光栅和X射线图像检测器之间的相对位置的偏差而引起的微小图像变化极大地影响相位对比图像。因此，在相位对比图像中，第一衍射光栅和X射线图像检测器或第二衍射光栅和X射线图像检测器之间的相对位置的偏差显著地影响重构的图像。每个衍射光栅和X射线图像检测器之间的相对位置的偏差可以由每个衍射光栅的基板和X射线图像检测器的基板之间的热膨胀系数的差异引起。然而，根据WO 2008/102598，当每个衍射光栅的温度超过预定值时，简单地通知警告，使得将每个衍射光栅的温度控制在预定范围中。当每个衍射光栅和X射线图像检测器之间的相对位置偏离时，入射到构成X射线图像检测器的相应像素上的放射线剂量由于第二衍射光栅发生平移之外的原因而变化，使得不可能准确地读出相应图像的信号值的改变。因此，降低了相位成像中的相位恢复准确度。做出本发明以解决上述问题。本发明的目的是在通过例如X射线的放射线进行相位成像中，减少光栅的基板和图像检测器的基板之间的热膨胀系数的差异，且避免放射线相位对比图像的质量下降。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种放射线照相装置，包括第一光栅单元、光栅图案单元、放射线图像检测器。所述第一光栅单元被布置在从放射线源发射的放射线的行进方向上，且具有多个放射线屏蔽单元，屏蔽从所述放射线源发射的放射线；以及基板，在所述基板上布置第一放射线屏蔽单元，且所述基板使得从所述放射线源发射的放射线能够穿透基板。所述光栅图案单元具有与放射线图像的图案周期实质上一致的周期，所述放射线图像是由已通过所述第一光栅单元的放射线形成的。所述放射线图像检测器检测由所述光栅图案单元遮蔽的放射线图像，且具有多个像素，将放射线转换为电荷并加以蓄积；以及基板，在所述基板上以二维方式布置所述像素。所述第一光栅单元的基板的热膨胀系数与所述放射线图像检测器的基板的热膨胀系数实质上相同。根据本发明的第二方面，在根据第一方面的放射线照相装置中，所述放射线图像检测器针对每个所述像素具有转换层，将所述放射线转换为电荷；以及电荷收集电极，收集由所述转换层转换的电荷。所述电荷收集电极具有多个线性电极组，每个线性电极组具有与所述放射线图像的图案周期实质上相同的周期。所述线性电极组被布置为使得其相位彼此不同。所述光栅图案单元由每个所述线性电极组配置而成。根据本发明的第三方面，在根据第一方面的放射线照相装置中，所述光栅图案单元是第二光栅单元。所述第二光栅单元具有多个第二放射线屏蔽单元，屏蔽已通过所述第一光栅单元的放射线；以及基板，在所述基板上布置所述第二放射线屏蔽单元，且所述基板使得已通过所述第一光栅单元的放射线能够通过基板。所述第二光栅单元的基板的热膨胀系数与所述放射线图像检测器的基板的热膨胀系数实质上相同。根据本发明的第四方面，提供了一种放射线照相装置，包括第一光栅单元、第二光栅单元以及放射线图像检测器。所述第一光栅单元被布置在从放射线源发射的放射线的行进方向上。所述第二光栅单元具有与放射线图像的图案周期实质上相同的周期，所述放射线图像是由已通过所述第一光栅单元的放射线形成的，并且所述第二光栅单元包括多个第二放射线屏蔽单元，屏蔽已通过所述第一光栅单元的放射线；以及基板，在所述基板上布置所述第二放射线屏蔽单元，且所述基板使得已通过所述第一光栅单元的放射线能够通过基板。所述放射线图像检测器检测由所述第二光栅单元遮蔽的放射线图像，且具有多个像素，将放射线转换为电荷并加以蓄积；以及基板，在所述基板上以二维方式布置所述像素。所述第二光栅单元的基板的热膨胀系数与所述放射线图像检测器的基板的热膨胀系数实质上相同。根据本发明的第五方面，在根据第一至第四方面中任一方面的放射线照相装置中，所述第一光栅单元的基板的热膨胀系数和所述放射线图像检测器的基板的热膨胀系数之差是 7. 50 X 10"5/oC ο根据本发明的第六方面，在根据第五方面的放射线照相装置中，所述第一光栅单元的基板和所述放射线图像检测器的基板都是由玻璃制成。根据本发明的第七方面，在根据第五方面的放射线照相装置中，所述第一光栅单元的基板和所述放射线图像检测器的基板都是由硅制成。根据本发明的第八方面，根据第三或第四方面的放射线照相装置中，所述第二光栅单元的基板的热膨胀系数和所述放射线图像检测器的基板的热膨胀系数之差是 7. 50Xl(r5,C。根据本发明的第九方面，在根据第八方面的放射线照相装置中，所述第二光栅单元的基板和所述放射线图像检测器的基板都是由玻璃制成。根据本发明的第十方面，在根据第八方面的放射线照相装置中，所述第二光栅单元的基板和所述放射线图像检测器的基板都是由硅制成。根据本发明的第十一方面，根据第三至第十方面中任一方面的放射线照相装置还包括扫描机构，移动所述第一光栅单元和所述第二光栅单元之一，并将所述第二光栅单元放在多个相对位置处，在所述多个相对位置处，相对于所述放射线图像的相位不同。根据本发明的第十二方面，在根据第三至第十方面中任一方面的放射线照相装置中，在所述放射线图像检测器中，关于与像素行正交的像素列方向，顺序扫描所述像素行， 从而顺序读出与每个所述像素行的放射线图像相对应的图像信号。所述第一光栅单元和所述第二光栅单元被布置为使得所述第一光栅单元的延伸方向和所述第二光栅单元的延伸方向相对倾斜。根据本发明的第十三方面，根据第十二方面的放射线照相装置还包括线性读取光源，在所述像素行的延伸方向上延伸。在由所述线性读取光源在所述像素行的延伸方向上扫描所述放射线图像检测器时，读出所述图像信号。根据本发明的第十四方面，根据第一至第十三方面中任一方面的放射线照相装置还包括第三光栅，使得从所述放射线源发射的放射线能够关于一个区域选择性地通过第三光栅，并将选择性地通过第三光栅的放射线辐照至所述第一光栅单元。向所述放射线源提供所述第三光栅。根据本发明的第十五方面，提供了一种放射线照相系统，包括根据第一至第十一方面中任一方面的放射线照相装置；以及计算单元，根据由所述放射线图像检测器获取的图像，计算入射到所述放射线图像检测器的放射线的折射角度分布，并基于所述折射角度分布，产生被照对象的相位对比图像。
根据本发明的第十六方面，提供了一种放射线照相系统，包括根据本发明第十二或第十三方面中任一方面的放射线照相装置；以及相位图像产生单元，基于由所述放射线图像检测器获取的图像信号，获取从不同像素行的组中读出的图像信号作为不同条纹图像的图像信号，且基于所获取的所述条纹图像的图像信号，产生相位对比图像。根据本发明，有可能在通过放射线(如X射线)进行相位成像中，避免降低放射线相位对比图像的质量。
图1是示出了用于说明本发明的说明性实施例的放射线照相系统的配置的示例的视图。图2是图1的放射线照相系统的控制框图。图3是示出了图1的放射线照相系统的放射线图像检测器的配置的视图。图4示出了图1的放射线照相系统的放射线图像检测器的一个像素电路的配置。图5是图1的放射线照相系统的成像单元的立体图。图6是图1的放射线照相系统的成像单元的侧视图。图7是示出了用于改变因第一和第二光栅的叠加导致的莫尔条纹周期的机构的视图。图8是示出了被照对象对放射线的折射的视图。图9是示出了条纹扫描法的视图。图10是示出了根据条纹扫描的放射线图像检测器的像素信号的图。图11是示出了用于说明本发明的说明性实施例的放射线照相系统的配置的另一示例的视图。图12是示出了用于说明本发明的说明性实施例的放射线照相系统的配置的另一示例的视图。图13是图12的放射线照相系统的立体图。图14是示出了用于说明本发明的说明性实施例的放射线照相系统的配置的另一示例的视图。图15是示出了图14的放射线照相系统修改后的实施例的配置的视图。图16是示出了用于说明本发明的说明性实施例的放射线照相系统的配置的另一示例的视图。图17示出了用于本发明的说明性实施例的放射线照相系统的配置的另一示例， 其示出了该放射线照相系统的放射线图像检测器的配置。图18是示出了根据用于说明本发明的说明性实施例的放射线照相系统的另一示例的、产生放射线图像的计算单元的配置的框图。图19是示出了放射线图像检测器的像素信号的图，用于说明图18所示的放射线照相系统的计算单元中的过程。图20是示出了用于说明本发明的说明性实施例的放射线照相系统的配置的另一示例的示意图。图21示出了光学读取型放射线图像检测器的示意配置。
图22示出了第一光栅、第二光栅和放射线图像检测器的像素的布置关系。图23示出了设置第一光栅相对于第二光栅的倾斜角度的方法。图M示出了调整第一光栅相对于第二光栅的倾斜角度的方法。图25示出了光学读取型放射线图像检测器的记录操作。图沈示出了光学读取型放射线图像检测器的读取操作。图27示出了基于从光学读取型放射线图像检测器中读出的图像信号来获取多个条纹图像的操作。图观示出了基于从光学读取型放射线图像检测器中读出的图像信号来获取多个条纹图像的操作。图四示出了使用TFT开关的放射线图像检测器以及第一和第二光栅之间的布置关系。图30示出了使用CMOS的放射线图像检测器的示意配置。图31示出了使用CMOS的放射线图像检测器的一个像素电路的配置。图32示出了使用CMOS的放射线图像检测器以及第一和第二光栅之间的布置关系。图33是示出了用于说明本发明的说明性实施例的放射线照相系统的配置的另一示例的示意图。图34示出了放射线图像检测器的说明性实施例的示意配置。图35示出了根据说明性实施例的放射线图像检测器的记录操作。图36示出了根据说明性实施例的放射线图像检测器的读取操作。图37示出了放射线图像检测器的另一说明性实施例。图38示出了根据另一说明性实施例的放射线图像检测器的记录操作。图39示出了根据另一说明性实施例的放射线图像检测器的读取操作。图40示出了具有作为凹曲面的光栅表面的光栅的示例。
具体实施例方式图1示出了用于说明本发明的说明性实施例的放射线照相系统的配置的示例，且图2是图1的放射线照相系统的控制框图。X射线成像系统10是在病人站立时对被照对象(病人)H执行成像的X射线诊断装置，且包括x射线源11，对被照对象H进行X射线辐照；成像单元12，与X射线源11相对，检测来自X射线源11的已穿透被照对象H的X射线，并从而产生图像数据；以及控制台 13，基于操作者的操作，控制X射线源11的曝光操作和成像单元12的成像操作，计算通过成像单元12获取的图像数据，并从而产生相位对比图像。通过悬挂在天花板的X射线源保持设备14来保持X射线源11，使得其可以沿上下方向(X方向)移动。通过安装在底部上的直立支架15来保持成像单元12，可以沿上下方向移动成像单元12。X射线源11包括X射线管18，基于X射线源控制单元17的控制，响应于从高压产生器16施加的高压而产生X射线；以及准直仪单元19，具有限制辐照场以屏蔽从X射线管 18产生的一部分X射线的可移动准直仪19a，所述一部分射线不对被照对象H的检查区域做出贡献。X射线管18是旋转阳极型射线管，从作为电子发射源(阴极)的丝极(filament， 图中未示出)发射电子束，并使该电子束与以预定速度旋转的旋转阳极18a碰撞，从而产生 X射线。旋转阳极18a的电子束碰撞部分是X射线焦点18b。X射线源保持设备14包括滑架单元14a，适于通过在天花板上安装的天花板轨道 (未示出)在水平方向(ζ方向)上移动；以及多个支柱单元14b，在上下方向上连接。滑架单元Ha具有马达(未示出)，所述马达使支柱单元14b展开和收缩，以在上下方向上改变 X射线源11的位置。直立支架15包括主体15a，安装在底部上；以及保持单元15b，保持成像单元12 并附接至主体15a以在上下方向上移动。保持单元1 连接至环带15d，环带15d在上下间隔的两个滑轮15c之间延伸，并由马达(未示出)驱动，马达使滑轮15c旋转。控制台 13 (稍后将描述)的控制设备20基于操作者的设置操作来控制马达的驱动。同样地，直立支架15具有位置传感器(未示出)，比如电位计，其测量滑轮15c或环带15d的移动量，并从而检测成像单元12在上下方向上的位置。将位置传感器的检测值通过电缆等提供给X射线源保持设备14。X射线源保持设备14基于检测值来展开和收缩支柱14b，并从而移动X射线源11，使其跟随成像单元12的垂直移动。控制台13具有控制设备20，控制设备20包括CPU、ROM、RAM等。控制设备20连接到输入设备21、计算处理单元22、存储单元23监视器M以及接口(I/F)25，操作者使用输入设备21输入成像指令及其指令内容；计算处理单元22计算由成像单元12获取的图像数据，并从而产生X射线图像；存储单元23存储X射线图像；监视器对显示X射线图像等； 接口(I/F)25经由总线沈连接到X射线成像系统10的相应单元。作为输入设备21，可以使用例如开关、触摸板、鼠标、键盘等。通过操作输入设备 21，输入放射线照相条件(比如X射线管电压、X射线辐照时间等)、成像定时等。监视器M 由液晶显示器等构成，且在控制设备20的控制下显示诸如放射线照相条件的字符和X射线图像。成像单元12具有平板检测器(FPD) 30，具有半导体电路；以及第一吸收型光栅 31和第二吸收型光栅32，检测被照对象H对X射线的相位改变(角度改变)，并执行相位成像。FPD 30具有被布置为与从X射线源11辐照的X射线的光轴A相正交的检测面。 如下面具体描述的，第一和第二吸收型光栅31、32被布置在FPD 30和X射线源11之间。同样地，成像单元12具有扫描机构33，其在上下(X方向)平移第二吸收型光栅 32，并从而改变第二吸收型光栅32与第一吸收型光栅31的相对位置关系。扫描机构33由例如致动器(比如，压电设备)构成。图3示出了图1的放射线照相系统的放射线图像检测器的配置，且图4示出了图 1的放射线照相系统的放射线图像检测器的一个像素电路的配置。作为放射线图像检测器的FPD 30包括图像接收单元41，具有将X射线转换为电荷并蓄积该电荷的多个像素40，该多个像素40在xy方向上被二维布置在有源矩阵基板上； 扫描电路42，控制从图像接收单元41中读出电荷的定时；读出电路43，读出在相应像素40 中蓄积的电荷，并将电荷转化和存储在图像数据中；以及数据发送电路44，将图像数据通过控制台13的I/F 25发送到计算处理单元22。同样地，通过每行中的扫描线45将扫描电路42和相应的像素40相连，且通过每列中的信号线46将读出电路43和相应的像素40相连。每个像素40可以被配置为直接转换型X射线检测单元，利用由非晶硒等制成的转换层将X射线直接转换为电荷，并在连接到转换层的下电极的电容器(未示出)中蓄积该转换后的电荷。每个像素40连接有TFT开关48，且TFT开关48的栅极48a连接到扫描线 45，源极48b连接到电容器，且漏极48c连接到信号线46。当通过来自扫描电路42的驱动脉冲接通TFT开关48时，将电容器中蓄积的电荷读出到信号线46。同时，每个像素40还可以被配置为间接转换型X射线检测单元，其使用由铽掺杂钆硫氧化物(terbium-doped gadolinium oxysulfide (Gd2O2S: Tb))、铭掺杂碘化铯 (thallium-doped cesium iodide (CsI Tl)等制成的闪烁器(未示出)将X射线转换为可见光，并用光电二极管(未示出)将转换后的可见光转换为电荷并加以蓄积。尽管在本实施例中将基于TFT面板的FPD用作放射线图像检测器，还可以使用基于固体成像设备(比如CCD传感器、CMOS传感器等等)的各种放射线图像检测器。读出电路43包括未示出的积分放大电路、A/D转换器、校正电路和图像存储器。积分放大电路对从相应像素40通过信号线46输出的电荷进行积分并转换为电压信号(图像信号)，并将其输入A/D转换器。A/D转换器将输入的图像信号转换为数字图像数据，并将其输入到校正电路。校正电路对图像数据执行例如偏移量校正、增益校正以及线性校正，并在图像存储器中存储校正后的图像数据。同时，校正电路的校正过程可以包括对X射线的曝光量和曝光分布(所谓的遮光(shading))的校正、取决于FPD 30的控制条件(驱动频率、读出周期等等)的图形噪声的校正等等。图5和6示出了图1的放射线照相系统的成像单元。第一吸收型光栅31具有X射线透射单元(基板)31a和布置在X射线透射单元 31a上的多个X射线屏蔽单元31b。类似地，第二吸收型光栅32具有X射线透射单元(基板)32a和布置在X射线透射单元3 上的多个X射线屏蔽单元32b。X射线透射单元31a、 32a由射线可穿透的元件(例如玻璃)构成，X射线穿透这些射线可穿透的元件。此处，第一吸收型光栅31的基板31a和第二吸收型光栅32的基板3 是由玻璃、 硅等制成的。X射线屏蔽单元31b、32b由线性元件构成，该线性元件在平面内的一个方向上(在实施例中，与X和Z方向正交的y方向上)延伸，所述一个方向与从X射线源11辐照的X 射线的光轴A正交。作为相应X射线屏蔽单元31b、32b的材料，具有极佳的X射线吸收能力的材料是优选的。例如，诸如金、钼等的金属是优选的。可以通过金属电镀或沉积方法来形成X射线屏蔽单元31b、32b。X射线屏蔽单元31b被布置在与X射线的光轴A正交的平面内，且在与所述一个方向正交的方向(在本说明性实施例中，X方向)上具有恒定间距P1和预定间隔屯。类似地，X射线屏蔽单元32b被布置在与X射线的光轴A正交的平面内，且在与所述一个方向正交的(在本说明性实施例中，χ方向)上具有恒定间距P2和预定间隔d2。由于第一和第二吸收型光栅31、32提供了具有强度差异而不是相位差异的入射X射线，也将它们称作振幅类型光栅。同时，缝(slit)(间隔屯或屯的区域)可以不是空的。例如，可以用X射线低吸收材料(比如高分子或轻金属)来填充该空隙。
无论Talbot干涉效应如何，第一和第二吸收型光栅31、32适于对已通过缝的X射线进行几何投影。具体地，将间隔dp d2设置为充分大于从X射线源11辐照的X射线的峰值波长，使得在辐照的X射线中包括的大部分X射线能够透过缝，同时保持其线性，而不在缝中发生衍射。例如，在旋转阳极18a由钨制成且管电压是50kV时，X射线的峰值波长约为0.4 A。在该情况下，当间隔dl、d2被设置为约1至10 μ m时，将大部分X射线几何投影到缝中，而不发生衍射。由于从X射线源11辐照的X射线是以X射线焦点18b作为发射点的锥形束，而不是平行束，因此与到X射线焦点18b的距离成比例地放大已通过第一吸收型光栅31且被投影的投影像(下文中，称作Gl像)。确定第二吸收型光栅32的栅线间距P2和间隔d2，使得缝与Gl像在第二吸收型光栅32的位置处的明亮部分的周期性图案实质一致。即，当从X 射线焦点18b到第一吸收型光栅31的距离是L1,且从第一吸收型光栅31到第二吸收型光栅32的距离是L2时，确定栅线间距P2和间隔d2，以满足以下公式(1)和(2)。[公式1]
L1 +L0P2 = ~~-P1 '-(I)[公式2]d2 = —--dx · · · (2)在Talbot干涉仪中，从第一吸收型光栅31到第二吸收型光栅32的距离L2受到 Talbot干涉距离的限制，该Talbot干涉距离由第一衍射光栅的栅线间距和X射线波长来确定。然而在该说明性实施例的成像单元12中，由于第一吸收型光栅31在不使入射X射线发生衍射的情况下对其进行投影，且在第一吸收型光栅31的后部的所有位置处类似地获得第一吸收型光栅31的Gl像，因此有可能与Talbot干涉距离无关地设置距离L2。尽管成像单元12未配置Talbot干涉仪，如上所述，如果使用第一吸收型光栅31 的栅线间距P1、第二吸收型光栅32的栅线间距p2、X射线波长(峰值波长)λ以及正整数m， 通过以下公式C3)来表达在第一吸收型光栅31对X射线进行衍射的情况下获得的Talbot 干涉距离Z。[公式3]Z = Ttl^1- ---(3)公式(3)指示了在从X射线源11辐照的X射线是锥形束时的Talbot干涉距离， 且该公式(3)由 Atsushi Momose 等人所发现(Japanese Journal ofApplied Physics, Vol. 47，No. 10，2008，August, page 8077)。在X射线成像系统10中，当m= 1时，将距离L2设置为比最小Talbot干涉距离Z 更短，以使得成像单元12更小。即，由满足以下公式⑷的区间中的值来设置距离L2。[公式4]
权利要求
1.一种放射线照相装置，包括第一光栅单元，被布置在从放射线源发射的放射线的行进方向上，且具有 多个放射线屏蔽单元，屏蔽从所述放射线源发射的放射线；以及基板，在所述基板上布置第一放射线屏蔽单元，且所述基板使得从所述放射线源发射的放射线能够穿透基板；光栅图案单元，具有与放射线图像的图案周期实质上一致的周期，所述放射线图像是由已通过所述第一光栅单元的放射线形成的；以及放射线图像检测器，检测由所述光栅图案单元遮蔽的放射线图像，且具有 多个像素，将放射线转换为电荷并加以蓄积；以及基板，在所述基板上以二维方式布置所述像素，其中，所述第一光栅单元的基板的热膨胀系数与所述放射线图像检测器的基板的热膨胀系数实质上相同。
2.根据权利要求1所述的放射线照相装置，其中，所述放射线图像检测器针对每个所述像素具有转换层，将所述放射线转换为电荷；以及电荷收集电极，收集由所述转换层转换的电荷，其中，所述电荷收集电极具有多个线性电极组，每个线性电极组具有与所述放射线图像的图案周期实质上相同的周期，其中，所述线性电极组被布置为使得其相位彼此不同，以及其中，所述光栅图案单元由每个所述线性电极组配置而成。
3.根据权利要求1所述的放射线照相装置，其中，所述光栅图案单元是第二光栅单元， 其中，所述第二光栅单元具有多个第二放射线屏蔽单元，屏蔽已通过所述第一光栅单元的放射线；以及基板，在所述基板上布置所述第二放射线屏蔽单元，且所述基板使得已通过所述第一光栅单元的放射线能够通过基板，以及其中，所述第二光栅单元的基板的热膨胀系数与所述放射线图像检测器的基板的热膨胀系数实质上相同。
4.一种放射线照相装置，包括第一光栅单元，被布置在从放射线源发射的放射线的行进方向上； 第二光栅单元，具有与放射线图像的图案周期实质上相同的周期，所述放射线图像是由已通过所述第一光栅单元的放射线形成的，并且所述第二光栅单元包括 多个第二放射线屏蔽单元，屏蔽已通过所述第一光栅单元的放射线；以及基板，在所述基板上布置所述第二放射线屏蔽单元，且所述基板使得已通过所述第一光栅单元的放射线能够通过基板，以及放射线图像检测器，检测由所述第二光栅单元遮蔽的放射线图像，且具有 多个像素，将放射线转换为电荷并加以蓄积；以及基板，在所述基板上以二维方式布置所述像素，其中，所述第二光栅单元的基板的热膨胀系数与所述放射线图像检测器的基板的热膨胀系数实质上相同。
5.根据权利要求1所述的放射线照相装置，其中，所述第一光栅单元的基板的热膨胀系数和所述放射线图像检测器的基板的热膨胀系数之差是7. 50X10_5/°C。
6.根据权利要求5所述的放射线照相装置，其中，所述第一光栅单元的基板和所述放射线图像检测器的基板都是由玻璃制成。
7.根据权利要求5所述的放射线照相装置，其中，所述第一光栅单元的基板和所述放射线图像检测器的基板都是由硅制成。
8.根据权利要求3所述的放射线照相装置，其中，所述第二光栅单元的基板的热膨胀系数和所述放射线图像检测器的基板的热膨胀系数之差是7. 50X10_5/°C。
9.根据权利要求8所述的放射线照相装置，其中，所述第二光栅单元的基板和所述放射线图像检测器的基板都是由玻璃制成。
10.根据权利要求8所述的放射线照相装置，其中，所述第二光栅单元的基板和所述放射线图像检测器的基板都是由硅制成。
11.根据权利要求3至10中任一项所述的放射线照相装置，还包括扫描机构，移动所述第一光栅单元和所述第二光栅单元之一，并将所述第二光栅单元放在多个相对位置处， 在所述多个相对位置处，相对于所述放射线图像的相位不同。
12.根据权利要求3至10中任一项所述的放射线照相装置，其中，在所述放射线图像检测器中，关于与像素行正交的像素列方向，顺序扫描所述像素行，从而顺序读出与每个所述像素行的放射线图像相对应的图像信号，以及其中，所述第一光栅单元和所述第二光栅单元被布置为使得所述第一光栅单元的延伸方向和所述第二光栅单元的延伸方向相对倾斜。
13.根据权利要求12所述的放射线照相装置，还包括线性读取光源，在所述像素行的延伸方向上延伸，其中，在所述线性读取光源沿所述像素行的延伸方向扫描所述放射线图像检测器时， 读出所述图像信号。
14.根据权利要求1或4所述的放射线照相装置，还包括第三光栅，使得从所述放射线源发射的放射线能够关于一个区域选择性地通过第三光栅，并将选择性地通过第三光栅的放射线辐照至所述第一光栅单元，其中，向所述放射线源提供所述第三光栅。
15.一种放射线照相系统，包括根据权利要求1或4所述的放射线照相装置；以及计算单元，根据由所述放射线图像检测器获取的图像，计算入射到所述放射线图像检测器的放射线的折射角度分布，并基于所述折射角度分布，产生被照对象的相位对比图像。
16.一种放射线照相系统，包括根据权利要求12所述的放射线照相装置；以及相位图像产生单元，基于由所述放射线图像检测器获取的图像信号，获取从不同像素行的组中读出的图像信号作为不同条纹图像的图像信号，且基于所获取的所述条纹图像的图像信号，产生相位对比图像。
全文摘要
一种放射线照相装置和放射线照相系统。所述放射线照相装置包括第一光栅单元、光栅图案单元、放射线图像检测器。所述第一光栅单元具有多个放射线屏蔽单元，屏蔽从所述放射线源发射的放射线；以及基板，在所述基板上布置第一放射线屏蔽单元，且所述基板使得从所述放射线源发射的放射线能够穿透基板。所述光栅图案单元具有与放射线图像的图案周期实质上一致的周期。所述放射线图像检测器检测由所述光栅图案单元遮蔽的放射线图像，且具有多个像素，将放射线转换为电荷并加以蓄积；以及基板。所述第一光栅单元的基板的热膨胀系数与所述放射线图像检测器的基板的热膨胀系数实质上相同。
文档编号A61B6/00GK102551765SQ20111040236
公开日2012年7月11日 申请日期2011年11月30日 优先权日2010年12月20日
发明者多田拓司, 岩切直人 申请人:富士胶片株式会社