一种快速扇束几何相位衬度ct成像装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及X光成像技术领域，特别设及一种快速扇束几何相位衬度CT成像 装置。
【背景技术】
[0002] 自伦琴发现X光W来，X光广泛应用于医学影像、工业无损检测等领域，然而，传统X 光吸收成像对原子系数低的软组织成像效果不理想。在X光照射下，物体的折射率可用复数 表示为n = l-S-iP，其中S为折射率实部减小量、0为折射率虚部。随着原子系数减小，S和0随 之减小，然在硬X光波段，低原子系数软组织的折射率实部减小量S是折射率虚部0的1000倍 左右。因此，利用物体的相位信息理论上可W获得比吸收图像衬度高的图像。
[0003] 目前，X光相位衬度成像已发展了五种成像方法：同轴相衬成像方法、晶体干设仪 成像方法、分析晶体成像方法、光栅相衬成像方法W及边缘照明成像方法。光栅相衬成像方 法由于对光源相干性要求较低W及成像视场较大等特点，近年来被广泛研究。传统的光栅 相衬成像方法利用相位步进方法完成信息分离和提取，但是相位步进方法需要横向移动光 栅、与CT扫描方式不兼容，导致相衬CT成像时间长、剂量高等弊端，不能对屯、脏等动态组织 成像。2010年，朱佩平研究员等在美国国家科学院院刊发表了一种快速光栅相衬成像方法 (PMS 107，13576- 13581,2010 )即正反投影方法，同时该方法成功申请专利 CN102325498B，然该方法只能应用于平行束照明几何，通常为同步福射X光源，很大程度限 制了其实际应用。如果能把正反投影思想应用于扇束几何照明，将大大促进相衬CT的应用。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型的目的在于提出一种快速扇束几何相位衬度CT成像装置，尤其适用于 医疗成像和食品检测。在传统CT扫描方式下能够获得相位衬度信息，进而实现快速相衬CT。
[0005] 本实用新型采用的技术方案是：
[0006] -种快速扇束几何相位衬度CT成像装置，用于对物体进行S维相衬成像，该装置 沿光路依次包括X光源、样品平台、相位光栅、分析光栅W及探测器，其中：
[0007] X光源，用于向被检测物体发射X光；
[0008] 样品平台，用于固定物体；
[0009] 相位光栅，为相移光栅或V2相移光栅，用于调制入射X光的波前相位；
[0010] 分析光栅，为吸收光栅，与相位光栅自成像图像产生大周期莫尔条纹，便于低分辨 率探测器探测物体信息；
[0011] 探测器，用于记录通过物体和光学系统的X光强度。
[0012] 优选的，所述X光源为硬X光发射装置。
[0013] 优选的，所述相位光栅、分析光栅周期小于10皿。
[0014] 所述探测器像素单元尺寸范围为20WI1~1 OOwii。
[0015] 优选的，相位光栅、分析光栅的占空比均为0.5。
[0016]相位光栅、分析光栅W及探测器均为柱面光学元件。
[0017]相位光栅的曲率半径为虹，位于WX光源为原点、R功半径的圆弧上，分析光栅的曲 率半径为R2,且位于WX光源为原点、化为半径的圆弧上。
[0018] 进一步的，相位光栅和分析光栅周期满巧
关系，其中山为相位光栅 周期，Cb为分析光栅周期，Ri和R2分别为X光源到相位光栅W及相位光栅到分析光栅间的距 离。相位光栅和分析光栅间距R2满足化化Ot距I
。
[0019] 当相位光栅产生V2相移时，11=1;当相位光栅产生n相移时，ri = 2eN为化化Ot自成 像级次，di为相位光栅周期，Cb为分析光栅周期，A为X光波长。
[0020] 有益效果：
[0021] 本实用新型利用与扇束几何匹配的柱面光学元件，避免了大入射角射线受阻挡的 问题，大大提高了成像视场。同时结合正方投影思想，在传统CT扫描模式下，成功提取物体 的相位信息，进而完成快速相衬CT成像。
【附图说明】
[0022] 图1快速扇束几何相位衬度CT成像装置示意图。
【具体实施方式】
[0023] 在光栅相衬成像硬X光照明时，成像系统中的吸收光栅需要较大的厚度，导致高宽 比很大。扇束几何照明时，大高宽比平面光栅将阻挡大入射角射线，严重制约成像视场。
[0024] 如图1所示，本实用新型公开一种快速扇束几何相位衬度CT成像装置，用于对物体 进行=维相衬成像，该装置沿光路依次包括X光源S、样品平台P、相位光栅Gi、分析光栅GsW 及探测器D，其中：
[0025] X光源S用于向被检测物体发射X光；
[0026] 样品平台P用于固定物体；
[0027] 相位光栅Gi为相移光栅或V2相移光栅，用于调制入射X光的波前相位；
[0028] 分析光栅G2为吸收光栅，与相位光栅Gi自成像图像产生大周期莫尔条纹，便于低分 辨率探测器探测物体信息；
[0029] 在本实施例中，相位光栅Gi、分析光栅G2的占空比均为0.5。
[0030] 探测器D用于记录通过物体和光学系统的X光强度，探测器D像素尺寸范围为20皿 ~100咖。
[0031 ]相位光栅Gi、分析光栅GsW及探测器D均为柱面光学元件。
[0032] 相位光栅Gi的曲率半径为Ri,位于WX光源S为原点、Ri为半径的圆弧上，分析光栅 G2的曲率半径为R2,且位于WX光源S为原点、R2为半径的圆弧上。
[0033] 相位光栅Gi和分析光栅G2的周期小于10M1。
[0034] 相位光栅Gi和分析光栅G2周期满足
关系，其中，di为相位光栅Gi周 期，Cb为分析光栅G2周期，Ri和R2分别为X光源巧时目位光栅Gi W及相位光栅Gi到分析光栅G2 的距离，当相位光栅Gi产生V2相移时，Ii= 1;当相位光栅Gi产生相移时，11 = 2。
[0035] 相位光栅Gi和分析光栅G2间距R2满足化化Ot距离
N二\3么1…。
[0036] N为化化Ot自成像级次，di为相位光栅Gi周期，Cb为分析光栅G2周期，A为X光波长。
[0037] W上所述是本实用新型的具体实施方案，应当指出的是，该方案并不用于受限本 实用新型，凡在本实用新型的原理思想前提下，所做的任何修改、等同替换或改进，均应含 在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种快速扇束几何相位衬度CT成像装置，用于对物体进行三维相衬成像，其特征在 于，该装置沿光路依次包括X光源(S)、样品平台（P)、相位光栅(Gi)、分析光栅(G 2)以及探测 器(D)，其中： X光源(S )，用于向被检测物体发射X光； 样品平台(P)，用于固定物体； 相位光栅(G1),为31相移光栅或31/2相移光栅，用于调制入射X光的波前相位； 分析光栅(G2)，为吸收光栅，与相位光栅(G1)自成像图像产生大周期莫尔条纹，便于低 分辨率探测器探测物体信息； 探测器(D)，用于记录通过物体和光学系统的X光强度。2. 根据权利要求1所述的快速扇束几何相位衬度CT成像装置，其特征在于，相位光栅 (Gi )、分析光栅(G2)的占空比均为0.5。3. 根据权利要求1所述的快速扇束几何相位衬度CT成像装置，其特征在于，相位光栅 (GO、分析光栅(G2)以及探测器(D)均为柱面光学元件。4. 根据权利要求1所述的快速扇束几何相位衬度CT成像装置，其特征在于，相位光栅 (G1)的曲率半径为R 1，位于以X光源(S)为原点、心为半径的圆弧上，分析光栅(G2)的曲率半 径为R2,且位于以X光源⑶为原点、R 2为半径的圆弧上。5. 根据权利要求1所述的快速扇束几何相位衬度CT成像装置，其特征在于，相位光栅 (Gi)和分析光栅(G2)的周期小于ΙΟμπι。6. 根据权利要求1所述的快速扇束几何相位衬度CT成像装置，其特征在于，探测器(D) 像素尺寸范围为20μηι~I OOym。7. 根据权利要求1所述的快速扇束几何相位衬度CT成像装置，其特征在于，相位光栅 (G1)和分析光栅(G2)周期满足关系，其中，Cl1为相位光栅(G1)周期，d 2为分析 光栅(G2)周期，Ri和R2分别为X光源⑶到相位光栅(Gi)以及相位光栅(Gi)至Ij分析光栅(G2)的 距离，当相位光栅(G1)产生V2相移时，n=l;当相位光栅(G1)产生π相移时，q = 2。8. 根据权利要求1所述的快速扇束几何相位衬度CT成像装置，其特征在于，相位光栅 (G1)和分析光栅(G2)间距R2满足Talbot距离=1，3，5，7· · .N为Talbot自成像 级次，di为相位光栅(Gi)周期，d2为分析光栅(G2)周期，λ为X光波长。
【专利摘要】本实用新型公开了一种快速扇束几何相位衬度CT成像装置，包括X光源、相位光栅、样品平台、分析光栅以及探测器，本实用新型采用柱面光学元件，在常规X光源照明下可以实现大视场成像；本实用新型利用与光线几何匹配的柱面光学元件，避免了大入射角射线受阻挡的问题，大大提高了成像视场，同时结合正方投影思想，在传统CT扫描模式下，成功提取物体的相位信息，完成了快速相衬CT成像。
【IPC分类】G01N23/04
【公开号】CN205317698
【申请号】CN201620017617
【发明人】吴朝, 颜天信, 汪洪波, 张猛
【申请人】合肥泰禾光电科技股份有限公司
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年1月5日