具有弯曲的干涉光栅的设备和X射线相衬成像装置和方法与流程

本发明涉及一种用于干涉型x射线成像（interferometrischeroentgenbildgebung）的具有干涉光栅和框式的紧固装置的设备。本发明也涉及一种具有这样的设备的x射线相衬成像装置（roentgenphasenkontrastbildgebungseinrichtung）以及一种用于使得针对干涉型x射线成像的干涉光栅弯曲（biegen）的方法。

背景技术：

x射线相衬成像是一种x射线成像方法，所述x射线成像方法不仅仅将x射线辐射被对象的吸收用作信息源。所述x射线成像方法将所述吸收与x射线辐射在穿过所述对象时的相位的位移（verschiebung）相结合。因为一方面所述吸收提供强烈吸收性的骨骼的准确的图像，另一方面相衬提供软组织的结构的清晰的图像，所以信息内容是高得多的。这提供了如下可能性：可以较早地识别病态的（krankhaft）变化，如肿瘤的形成、血管变窄或者软骨的病态的变化。

借助于复折射指数来描述x射线辐射穿过物质。折射指数的虚部说明了所述吸收的强度，而折射指数的实部说明了延伸穿过材料的x射线波的相位移（phasenverschiebung）。在相衬成像中，确定了局部相位的相位信息或者贯穿对象的波前（wellenfront）的相位的局部梯度。与x射线断层扫描术类似，所述相位移的断层扫描图示也可以基于大量图像来重建。

存在实现x射线相衬成像的多种可能性。在已知的解决方案中涉及：通过特定的装置和方法来使x射线辐射在穿过对象时的相位移作为强度波动（intensitaetsschwankung）可见。一种非常有前途的方法是如多次在文献中描述的、例如也在欧洲公开文献ep1879020a1中描述的光栅相衬成像、也被称作talbot-lau干涉法。talbot-lau干涉仪的主要部件（wesentliche）是三个x射线光栅，所述三个x射线光栅被布置在x射线辐射器与x射线探测器之间。

这样的干涉仪除了常规的吸收图像之外还可以以如下其它的图像的形式来显示两个附加的测量参量：相衬图像和暗场图像。在此，x射线波的相位通过由于使用干涉型光栅装置而引起的与参考波的干涉来确定。

ep1879020a1公开了一种具有x射线辐射器和像素化的（pixeliert）x射线探测器的装置，在所述x射线辐射器与所述像素化的x射线探测器之间布置有要透射的对象。也被称为相干光栅（kohaerenzgitter）的源光栅被布置在x射线管的焦点与所述对象之间。所述源光栅用于模拟具有x射线辐射的在空间上的部分相干（teilkohaerenz）的多个线发射源（linienquelle），这是干涉型成像的前提。

也被称为相光栅或者泰伯（talbot）光栅的衍射光栅（beugungsgitter）被布置在所述对象与所述x射线探测器之间。所述衍射光栅给波前的相位加载（aufpraegen）通常为π（pi）的相位移。

衍射光栅与x射线探测器之间的吸收光栅用于测量通过所述对象产生的相位移。在所述对象之前的波前被所述对象“弄弯（verkruemmen）”。所述三个光栅必须彼此平行地并且彼此以精确的间距地来布置。

x射线探测器用于对x射线量子的位置相关的检测（nachweis）。因为所述x射线探测器的像素化一般来说不足以分辨泰伯图案（talbot-muster）的干涉条纹，所以通过移动所述光栅之一（=“phase-stepping（相移）”）来扫描强度图案。所述扫描与x射线束的方向垂直地并且与所述吸收光栅的缝隙方向垂直地逐步地或者连续地进行。可以记录或者重建三种不同类型的x射线图像：吸收图像、相衬图像和暗场图像。

在使用常规的x射线辐射器的情况下，为了实现对于成像来说足够的横向的相干性，源光栅被放置在x射线束中。由于由锥形射线束几何结构（kegelstrahlgeometrie）引起的球面发散，在具有高的纵横比（aspektverhaeltnis）的平面光栅的情况下在小的发散角度的情况下就已经得出辐射的阴影（abschattung）。所述强度的大部分直接在射线源后面被源光栅吸收。避免由于源光栅引起的阴影的可能性在于使用弯曲的光栅。

从实际中已知的是，通过如下方式来制造弯曲的光栅：将光栅夹紧在弯曲的框半部（rahmenhaelfte）之间，其中在所述框半部的按压部位上的曲率（kruemmung）产生必要的光栅曲率。但是，自身的检查表明：通过这种方式不能产生均匀的曲率，因为光栅的自身刚性（eigensteifigkeit）导致所述光栅的弹回。所希望的曲率半径尤其在光栅的中心严重地（stark）被弄错（verfehlen）。

用于弯曲的另一方法在公开文献de102006037256a1中加以描述，其中可以借助于错开地（versetzt）布置的支撑点来使干涉光栅弯曲。

对于x射线成像来说，所述干涉光栅必须根据与x射线辐射器的焦点（=fokus）的间距以可预先给定的均匀的曲率来实施，以便尤其发生均匀的图像照度（bildausleuchtung）。

技术实现要素：

本发明的任务是说明一种具有弯曲的干涉光栅的设备、一种具有弯曲的干涉光栅的相衬成像装置和一种用于使得干涉光栅弯曲的方法，所述设备、所述相衬成像装置和所述方法确保用于相衬成像的光栅的均匀的曲率。

根据本发明，所提出的任务利用专利独立权利要求所述的设备、相衬成像装置和方法来解决。有利的改进方案在从属权利要求中加以说明。

根据本发明，所述设备由板簧式的干涉光栅构成，所述板簧式的干涉光栅被布置在一个框（=紧固装置）中，使得所述干涉光栅在一维上（eindimensional）弯曲。通过将光栅作为“板簧”安装在单构件的框中，在所述光栅的整个长度上实现均匀的光栅曲率。在所述光栅的宽度上的光栅曲率比在利用按压框（pressrahmen）的实施方案中更均匀。因为复杂的夹紧面（spannflaeche）是不必要的，所以所述单构件的框在制造技术上可更简单地被制造。如果“板簧”的两个夹紧支撑部以可移动的方式来构建，则例如在安装时调整光栅曲率是可能的。如果支撑部的移动以电机驱动的方式（motorisch）来实施，则动态地调整曲率是可能的，所述曲率例如跟随着（folgen）到焦点的可变的间距。

本发明要求保护一种用于干涉型x射线成像的设备，所述设备具有四边形的干涉光栅和框式的、四边形的紧固装置，其中所述干涉光栅以能板簧式地弯曲的方式来构造并且被布置在所述紧固装置的对置的支撑装置中，使得所述干涉光栅在一维上凹面地或者一维上凸面地弯曲。所述支撑装置具有凹槽，在所述凹槽中，所述干涉光栅的两个对置的侧边缘被夹紧。所述支撑装置处在所述紧固装置的两个对置的侧中。

本发明提供如下优点：所述干涉光栅的曲率是非常均匀的并且所述紧固装置平坦地并且简单地被实施。

在另一设计方案中，支撑装置可以以可移动的方式来布置，使得所述干涉光栅的曲率是可改变的。由此可以在调准（justieren）时简单地适配所述曲率。

在另一实施方式中，干涉光栅的载体材料可以由硅或者陶瓷材料构成。由此，所述干涉光栅可以非常柔韧地（flexibel）并且可逆地弯曲。活跃的（aktiv）光栅结构始终是金属或者金属合金。由硅或者陶瓷构成的载体材料可以在最后的处理步骤中完全被除去。

在一优选的设计方案中，所述干涉光栅可以为小于0.5mm厚。当所述干涉光栅例如利用在机械上以及在x射线辐射技术上不活跃的（例如用于保护以免环境影响的）覆盖层来补充时，所述干涉光栅也完全可以是更厚的而且完全可以是更薄的。于是，厚度也可能在毫米范围内。

本发明也要求保护一种x射线相衬成像装置，所述x射线相衬成像装置具有x射线辐射器、x射线探测器并且具有至少一个被布置在所述x射线辐射器与所述x射线探测器之间的根据本发明的设备。

在另一实施方式中，所述装置可以具有调节装置，所述调节装置与至少一个支撑装置保持有效连接，使得所述支撑装置可通过所述调节装置来移动。

优选地，所述调节装置可以具有电动机，由此，动态地适配所述干涉光栅的曲率是可能的。

此外，本发明还要求保护一种用于利用根据本发明的设备使得用于干涉型x射线成像的干涉光栅弯曲的方法，其中所述支撑装置被移向彼此，由此改变所述干涉光栅的曲率。

附图说明

本发明的其它的特点和优点从随后依据示意性附图对实施例的解释中可见。

图1示出了弯曲的干涉光栅的截面图，

图2示出了对弯曲的干涉光栅的俯视图，

图3示出了弯曲的干涉光栅的空间视图，以及

图4示出了x射线相衬成像装置。

具体实施方式

图1示出了具有矩形的干涉光栅2的设备1的横截面。干涉光栅2板簧式地来构造并且被夹紧在所述设备1的矩形的、框式的紧固装置3中，使得所述干涉光栅2在一维上凹面地或者凸面地被弯曲。这通过如下方式来实现：所述干涉光栅2的两个对置的侧边缘位于所述紧固装置3的支撑装置4的纵向布置的凹槽5中并且这样以无张力的方式（spannungsfrei）来安放。

因此，所述紧固装置3构成一个框，在所述框中，两个对置的框侧面（rahmenseite）分别具有位于内部的凹槽6，所述干涉光栅2的对置的侧边缘以被夹紧的方式被安放到所述凹槽6中。因为所述框小于干涉光栅2，所以所述干涉光栅2从框的平面翘曲（woelben）。

如果所述干涉光栅2在其纵向上大于所述支撑装置4彼此之间的间距，则所述干涉光栅2在具有能可逆地弯曲的材料结构时向上翘曲。优选地，所述干涉光栅2为0.1至0.5mm厚并且其载体材料可以由硅或者陶瓷材料构成。所述设备1优选地矩形地来实施。

图2示出了对具有弯曲的干涉光栅2的设备1的俯视图。因为所述干涉光栅2在所述紧固装置3的支撑装置4的不可见的凹槽中以松动的方式被夹住（einklemmen），所以所述干涉光栅2平面地在一维上向上弯曲。左边的支撑装置4可以在框式的紧固装置3中沿箭头的方向移动，由此可以改变所述干涉光栅2的曲率。借助于作为调节装置的电动机6，所述左边的支撑装置4可以沿着所述框式的紧固装置3的侧部（seitenteil）行进。由此可以动态地适配所述干涉光栅2的曲率。

图3示出了具有弯曲的干涉光栅2的设备1的空间视图。所述干涉光栅2被夹紧在框式的紧固装置3的凹槽5中并且由于所述干涉光栅2的板簧式的特性而可以简单地弯曲。所述凹槽5在所述紧固装置3的彼此对置的支撑装置4中延伸。

图4示出了具有其主要部件的x射线相衬成像装置。要透射的对象9处在x射线辐射器7与x射线探测器8之间。一个干涉光栅2作为源光栅处在所述对象9之前，而两个干涉光栅2作为相光栅和吸收光栅被布置在所述对象9之后。这些干涉光栅2都被夹紧在设备1中，使得它们在一维上弯曲。

尽管已经详细地通过实施例进一步图解说明并且描述了本发明，但是本发明并不限于所公开的例子，并且其它的变型方案可以由本领域技术人员从中导出，而不脱离本发明的保护范围。

附图标记列表

1具有干涉光栅2的设备

2干涉光栅

3紧固装置

4支撑装置

5支撑装置4中的凹槽

6电动机

7x射线辐射器

8x射线探测器

9对象