相应的光栅周期的一半的比值为各种光栅对应的“高宽比”。例如，多毛细管X射线相位光栅4的高宽比为其长度hi与光栅周期的一半的比值。
[0064]需要说明的是，上述各实施例中，多毛细管X射线光栅的光栅周期范围可为0.01-30微米，高宽比的范围可为5-90000。另外，多毛细管X射线光栅沿垂直于其中心对称轴线的界面的直径范围为1-700毫米，适用X射线的能量范围为0.l-200keV。
[0065]作为一种可选的实施方式，上述各实施例中，可采用具有以下参数的多毛细管X射线光栅:
[0066]I)多毛细管X射线源光栅2的光栅周期为6-10微米，高宽比为2000-5000。多毛细管X射线源光栅2沿垂直于其中心对称轴线的界面的直径为10毫米，适用能量为20、60、80keV的X射线。
[0067]2)多毛细管X射线相位光栅4的光栅周期为4-8微米，高宽比为1000-4000，多毛细管X射线相位光栅4沿垂直于其中心对称轴线的界面的直径为11毫米，适用能量为20、40、70keV 的 X 射线。
[0068]3)多毛细管X射线分析吸收光栅5的光栅周期为3-7微米，高宽比为700-1500，多毛细管X射线光栅沿垂直于其中心对称轴线的界面的直径为12毫米，适用能量为20、30、50keV的X射线。
[0069]以上各实施例是本发明的发明人经过反复试验与研宄得到的，利用多毛细管X射线光栅进行相衬成像的方法和系统，具有巨大的潜在应用，特别是利用具有较大“高宽比”的高能X射线光栅。
[0070]另外，对本领域技术人员来讲，基于现有技术，发展X射线相衬成像技术的另一个关键因素在于如何得到高功率的相干光，而比较理想的相干光是同步辐射光源，但同步辐射造价昂贵，不便于推广。对此，为便于推广的X射线相衬成像技术，本发明采用毛细管X射线光栅结合实验室普通X射线光管得到高功率相干光。鉴于上述特点，我们设计了基于该种光栅的X射线光栅相衬成像系统。
[0071]此外，本领域技术人员应当理解的是，上述各实施例的成像系统中还可包括其他有助于成像的辅助器件，如试验台、各光学元件的支架配件、调整装置配件等，这属于本领域常用的器件，因此不再作进一步说明。
[0072]综上，与现有技术相比，本发明各实施例提出的X射线光栅成像系统具有以下优占.V.
[0073]本发明提出的X射线光栅成像系统采用具有较大“高宽比”的多毛细管X射线光栅，可大幅提高该系统的分辨率，具有高分辨率的X射线光栅成像系统的使用范围广，并且可以采用实验室X射线光管，提高性能的同时还能降低造价成本，便于推广，具有潜在重要应用和广泛使用范围。
[0074]以上仅为本发明的实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种X射线光栅成像系统，其特征在于，包括: X射线光源⑴； 多毛细管X射线源光栅(2)，其入口端设置有所述X射线光源(I)，用于会聚所述X射线光源(I)发射的X射线并得到用于照射样品(3)的相干光； 多毛细管X射线相位光栅(4)，设置于所述样品(3)之后，用于收集并调制照射所述样品(3)后的X射线产生衍射自成像效应； 多毛细管X射线分析吸收光栅(5)，设置于所述相位光栅(4)之后，位于所述衍射自成像效应对应的自成像平面位置处，所述分析吸收光栅(5)用于收集并处理所述相位光栅(4)射出的X射线，将其中的相位信息转化为可识别的光强信息； X射线探测器(6)设置在所述多毛细管X射线分析吸收光栅(5)之后，用于探测并收集所述样品(3)的信息。
2.根据权利要求1所述的X射线光栅成像系统，其特征在于，还包括: 信息处理装置，与所述X射线探测器(6)连接，用于提取并分析处理所述样品(3)的信息。
3.根据权利要求1或2所述的X射线光栅成像系统，其特征在于，所述样品(3)放置于所述多毛细管X射线源光栅(2)和多毛细管X射线相位光栅(4)之间，靠近所述多毛细管X射线相位光栅(4)的入口端；所述X射线探测器(6)设置在所述多毛细管X射线分析吸收光栅(5)之后靠近其出口端。
4.根据权利要求3所述的X射线光栅成像系统，其特征在于: 所述多毛细管X射线源光栅(2)沿其长度方向上的外形为圆柱型面段、抛物线型面段或者其它二次曲面段；和/或， 所述多毛细管X射线相位光栅(4)和所述多毛细管X射线分析吸收光栅(5)沿各自长度方向上的外形均为圆柱形面段；其中，所述多毛细管X射线相位光栅(4)入口端和出口端的直径相同；所述多毛细管X射线分析吸收光栅(5)入口端和出口端的直径相同。
5.根据权利要求1至4任一项所述的X射线光栅成像系统，其特征在于，所述多毛细管X射线源光栅(2)、所述多毛细管X射线相位光栅(4)及所述多毛细管X射线分析吸收光栅(5)为多毛细管X射线光栅，由多根硅酸盐或铅玻璃单毛细管拉制而成。
6.根据权利要求5所述的X射线光栅成像系统，其特征在于: 所述多毛细管X射线光栅的光栅周期范围为0.01-30微米，高宽比的范围为5-90000 ；其中，所述光栅周期为相邻单毛细管的中空通道的中心连线的长度；所述高宽比为所述多毛细管X射线光栅的长度与相应光栅周期的一半的比值；和/或， 所述多毛细管X射线光栅沿垂直于其中心对称轴线的界面的直径范围为1-700毫米，适用X射线的能量范围为0.l-200keV。
7.根据权利要求6所述的X射线光栅成像系统，其特征在于，所述多毛细管X射线源光栅(2)中每根单管的中空内经的直径为w，X射线的波长为λ，多毛细管X射线相位光栅(4)的光栅周期为P，则所述多毛细管X射线源光栅(2)和所述毛细管X射线相位光栅(4)之间的距离L彡wp/λ。
8.根据权利要求7所述的X射线光栅成像系统，其特征在于: 所述多毛细管X射线源光栅(2)的入口焦距F的取值范围为1-20厘米、入口端直径d的取值范围为2-8毫米、出口端直径D的范围为0.2-40厘米、光栅长度h的取值范围为0.1-25 厘米； 所述多毛细管X射线相位光栅(4)中，沿光栅水平中心周线方向上的长度为hi的取值范围为0.1-15厘米，入口端和出口端的直径相同且取值范围为0.2-40厘米； 所述多毛细管X射线分析吸收光栅(5)中，沿光栅水平中心周线方向上的长度为h2的取值范围为0.1-10厘米，入口端和出口端直径相同且取值范围为0.2-40厘米。
9.根据权利要求8所述的X射线光栅成像系统，其特征在于: 所述多毛细管X射线源光栅(2)的光栅周期为6微米，高宽比为2000 ;所述多毛细管X射线源光栅(2)沿垂直于其中心对称轴线的界面的直径为10毫米； 所述多毛细管X射线相位光栅(4)的光栅周期为4微米，高宽比为1000，所述多毛细管X射线相位光栅(4)沿垂直于其中心对称轴线的界面的直径为11毫米； 所述多毛细管X射线分析吸收光栅(5)的光栅周期为3微米，高宽比为700，多毛细管X射线光栅沿垂直于其中心对称轴线的界面的直径为12毫米。
10.根据权利要求9所述的X射线光栅成像系统，其特征在于: 所述多毛细管X射线光栅沿垂直于其水平中心线方向的横截面的外形为正六边形；构成所述多毛细管X射线光栅的中空单毛细管的轮廓外形为六角形或圆形； 其中，构成所述多毛细管X射线光栅的多个单毛细管紧密排列，位于中心位置的单毛细管为一根，其所在的层数定义为1，则从内向外各层上的单毛细管的数目为6 (η-1)，其中η为层数，η>1，各单毛细管的内径大小相同。
【专利摘要】本发明公开一种X射线光栅成像系统，该X射线光栅成像系统包括：X射线光源；多毛细管X射线源光栅，其入口端设置有X射线光源，用于会聚X射线光源发射的X射线并得到用于照射样品的相干光；多毛细管X射线相位光栅，设置于样品之后，用于收集并调制照射样品后的X射线产生衍射自成像效应；多毛细管X射线分析吸收光栅，设置于相位光栅之后，用于收集相位光栅射出的X射线并进行处理，将其中的相位信息转化为可识别的光强信息；X射线探测器，设置在分析吸收光栅之后，用于探测并收集样品的信息。本发明的X射线光栅成像系统采用具有较大“高宽比”的多毛细管X射线光栅，不仅可提高分辨率，还能降低造价成本，便于推广。
【IPC分类】G01N23-20
【公开号】CN104833685
【申请号】CN201510190803
【发明人】孙天希, 孙学鹏, 须颖, 董友, 刘志国
【申请人】北京师范大学, 天津三英精密仪器有限公司
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年4月21日