源‑检测器布置结构的制作方法
本发明涉及差分相位-衬度成像，包括暗场成像。具体而言，本发明涉及用于光栅型相位衬度计算机断层扫描的x射线设备的源-检测器布置结构，和包括源-检测器布置结构的用于光栅型相位衬度计算机断层扫描的x射线设备。此外，本发明涉及一种使用用于光栅型相位衬度计算机断层扫描的x射线设备的源-检测器布置结构生成并且检测x射线束的方法，和一种使用用于光栅型相位衬度计算机断层扫描的x射线设备生成对象的图像的方法以及一种控制用于生成对象的图像的x射线设备的计算机程序产品。
背景技术：
当获取x射线图像时，待检查对象(例如患者)被布置在x射线源或生成装置(例如x射线管)与x射线检测系统之间。从x射线源射出的辐射穿透待检查对象，随后到达x射线检测系统。常规的计算机断层扫描(ct)测量对象的线性衰减系数。
在相位衬度成像或相位衬度计算机断层扫描中，使用呈线条图案的至少部分空间相干或准相干的辐射。穿透对象的相干或准相干的x射线可允许相位信息的后续检索。x射线相位衬度成像描述于例如weitkampt.、diaza.、davidc.等人的：“利用光栅干涉仪的x射线相位成像(x-rayphaseimagingwithagratinginterferometer)”(opticsexpress6296,8.2005年8月，第13卷，第16期)中。光栅型相位衬度成像系统进一步提供指示样本的小角度散射功率的暗场图像。这一方面详述于m.bech、o.bunk、t.donath等人的：“计量的x射线暗场计算机断层扫描(quantitativex-raydark-fieldcomputedtomography)”(phys.med.biol.55(2010)5529-5539)中。
x射线束的扇角的增加可导致减少结构可见度。尤其是在由于对象尺寸而需要x射线束的大扇角的医疗应用中，这可能导致结构可见度的显著损失。
技术实现要素：
本发明的一个目的是提供克服以上所提到的缺点中的至少一个的一种用于光栅型相位衬度计算机断层扫描的x射线设备的源-检测器布置结构。本发明的另一目的是提供降低扇角影响的一种用于光栅型相位衬度计算机断层扫描的x射线设备的源-检测器布置结构。本发明的又一目的是提供一种用于光栅型相位衬度计算机断层扫描的x射线设备，所述x射线设备包括源-检测器布置结构。此外，本发明的一个目的是提供一种用于使用用于光栅型相位衬度计算机断层扫描的x射线设备的源-检测器布置结构生成并且检测x射线束的方法和一种用于使用用于光栅型相位衬度计算机断层扫描的x射线设备生成对象的图像的方法，以及提供一种控制用于生成对象的图像的x射线设备的计算机程序。
在本发明的第一方面中，给出一种用于光栅型相位衬度计算机断层扫描的x射线设备的源-检测器布置结构，所述源-检测器布置结构包括：
x射线源，所述x射线源适于相对于对象围绕旋转轴线旋转移动并且适于发射呈线条图案的相干或准相干辐射的x射线束；
x射线检测系统，所述x射线检测系统包括第一光栅元件和第二光栅元件以及检测器元件；其中所述辐射的所述线条图案和所述光栅元件的光栅方向被布置成正交于所述旋转轴线；并且所述第一光栅元件具有依赖于所述x射线束的锥角而变化的第一光栅节距和/或所述第二光栅元件具有依赖于所述x射线束的所述锥角而变化的第二光栅节距。
在本文中，相位衬度成像被理解为包括基于暗场信号的暗场散射成像，所述暗场信号由样本的子象素微结构的超小角度散射产生。在相位衬度成像或相位衬度计算机断层扫描中，使用呈线条图案的至少部分空间相干或准相干的辐射。穿透对象的这种相干或准相干的x射线可允许相位信息的后续检索。术语辐射在本文中可被理解为x射线或x射线束。
为检索该信息，例如通过干涉测量法将相移转换成强度调制。为生成一致的干涉图案，使用第一光栅元件或第一光栅，所谓的相位光栅，其布置在待检查对象与x射线检测器元件之间。这个相位光栅在射线束的较远下游产生干涉图案。第二光栅元件或第二光栅，所谓的分析器光栅，布置在第一光栅元件与x射线检测器元件之间，其中第二光栅的节距匹配由第一光栅元件生成的干涉图案的周期。这种设计允许极灵敏的能力以检测x射线束的极小偏转，因为这转变成干涉图案的小位移。
为获得适当的图像信息，可执行所谓的相位步进。在相位步进中，使相位光栅元件、分析器光栅元件和x射线源的线条图案中的一个相对于其它侧向地移位。
本发明尤其基于下述发现，所述发现是通过使光栅元件和源线条图案相对于已知布置结构转动90°，可避免或减少与在医疗应用中由于对象的尺寸而需要大扇角有关的缺点，即倾斜或弯曲的检测器和/或结构可见度的显著损失。在用于光栅型差分相位衬度ct的已知布置结构中，光栅元件通常与旋转轴线对准。步进方向(即测量波前的梯度时的方向)位于旋转平面内。使用这种已知的布置结构，复数折射率的实部的绝对值可通过简单的滤波反投影重建，其中滤波器是希耳伯特滤波器。然而，这种已知布置结构的缺陷在于所述系统限于相对小的扇角。模拟研究表明，使用平坦的检测系统，结构的可见度对于小至10°的扇角已快速地下降。这意味着对于由于对象尺寸而使较大扇角成为强制性的医疗应用来说，必须使用弯曲的检测系统，所述弯曲的检测系统制造起来困难得多。
通过使光栅元件和源线条图案相对于已知步骤结构转动90°，x射线束的投影线条平行跨过所述扇角，并且因此不再需要弯曲或倾斜的检测器。
在本文中，术语正交地被理解为也包括大致上正交的布置结构，尤其是理解为包括相对于精确的正交布置结构在±5°内的偏差。
x射线束的扇角被理解为x射线束在旋转平面内的角度，而x射线束的锥角被理解为x射线束的正交于所述扇角的角度。通过定义，所述锥角在来自阳极的x射线束的出射角小于在锥角为0°处的出射角的方向上是负的。所述扇角通常比锥角大许多倍。
所述阳极角度被理解为阳极靶表面相对于x射线束中的中心射线(中心轴线)的角度。
应指出的是，相对于对象围绕旋转轴线的旋转移动可例如通过使源-检测器布置结构相对于静止的对象旋转，或通过使对象相对于静止的源-检测器布置结构旋转或两者的组合来实现。为简化本文的描述，在下文中将通常不失一般性地假设源-检测器布置结构相对于环境旋转而具有对象的中心区是固定的。
在本描述的上下文中，术语相干或准相干辐射被理解为在第一光栅元件和第二光栅元件的给定几何形状和给定距离下导致形成干涉图案的辐射。
本发明进一步基于下述发现，所述发现是通过第一光栅元件和/或第二光栅元件的光栅节距的依赖于锥角的变化，可补偿由使所述线条图案和所述光栅元件转动90°使得如从所述检测器元件观察到的光栅元件的节距取决于x射线束的锥角所产生的效应。
这可被看作使用具有关于x射线束的锥角的不均匀或变化的节距结构的相位光栅元件(第一光栅元件)和/或分析器光栅元件(第二光栅元件)。第一光栅元件的光栅节距和/或第二光栅元件的光栅节距沿x射线束的锥角变化，即在正交于光栅方向的方向上变化，尤其是在正交于光栅线条的纵向方向的方向上变化。
每一光栅元件的光栅结构(或简单地称为光栅)可被看作包括各自形成障碍区的单独的障碍元件，所述单独的障碍元件彼此间隔开，因此在障碍元件之间形成沟槽区。优选地，沟槽区和障碍区两者包括相同的宽度，因此沟槽区和障碍区或障碍元件大致具有相同的尺寸。
布置成邻近于彼此的两个障碍元件或光栅线条之间的距离可称为光栅元件的节距。因此，光栅元件的节距是沟槽区的宽度加障碍区的宽度，或因为障碍区和沟槽区优选地包括相同宽度，所以光栅元件的节距还等于沟槽区或障碍区的宽度的两倍。光栅元件的节距也可称为光栅元件的周期。
第一光栅元件和第二光栅元件沿锥角变化的节距优选地匹配由阳极发射的辐射的线条图案的有效节距。
对于二元光栅元件，对于第一光栅元件与第二光栅元件之间的给定距离d来说，如果量
为奇整数，那么可获得干涉图案的最佳可见度。这个整数被称为干涉仪的塔尔博特阶。对于给定的塔尔博特阶、给定距离d和第一光栅元件的给定节距p1，所产生的x射线波长λ被称为设计能量(因为波长对应于能量)。应指出的是，第一光栅元件的高度(或沟槽的深度)也应优选地对应于设计能量，因为期望π或π/2的相移(并且在没有k边缘的情况下相移随硬的x射线状态中的能量平方地减少)。而且，对于非二元光栅，基于可优化哪一个可见度，在第一光栅元件与第二光栅元件之间的距离、光栅元件的节距与x射线波长之间存在一般关系。这个关系可用来补偿光栅元件的节距沿锥角的调制。对于非二元光栅，这个关系例如在a.yaroshenko等人的：“具有紧凑的塔尔博特干涉仪的用于x射线成像的非二元相位光栅(non-binaryphasegratingsforx-rayimagingwithacompacttalbotinterferometer)”(opticsexpress.第22(1)卷，2014年1月，第547-556页)中予以详细地解释，所述文献在此通过引用并入本文。
这种布置结构尤其具有的优点是可在使用大扇角时使用产生高x射线通量的浅阳极角。
在一实施例中，所述x射线源包括具有布置成正交于所述旋转轴线的光栅方向的源光栅元件。通过使用源光栅元件，可产生在预期方向或定向上的呈线条图案的相干或准相干x射线束，而不必改变x射线束的源(通常是阳极)。在x射线源中，优选地仅源光栅元件必须适于形成在正交于旋转轴线的预期方向或定向上的呈线条图案的相干或准相干x射线束。另外，已发现，当使用源光栅元件使得第一光栅元件和/或第二光栅元件的节距的变化(尤其是对于小于±5°的锥角、尤其是对于±1.5°与±3.5°之间的锥角、尤其是对于约±2.5°的锥角)不再是必需的时，如以下所描述的x射线检测系统的第一光栅元件和/或第二光栅元件的节距对锥角的依赖性足够小。
在又一实施例中，所述x射线源包括用以发射呈线条图案的相干或准相干辐射的阳极，所述阳极包括不同辐射发射的条带，所述条带布置成平行于第一光栅元件的光栅线条和/或第二光栅元件的光栅线条。这种阳极也可称为结构化阳极。优选地，所述阳极是具有浅阳极角(优选地小于15°的阳极角)的旋转阳极。所述x射线源可如wo2007/074029a1和/或us7,945,018b2中所描述的进一步详述，所述两个专利在此通过引用并入本文。
通过使用适于在预期方向或定向上发射呈线条图案的相干或准相干x射线束的阳极，不需要另外的源光栅元件。
在一实施例中，第一光栅节距和/或第二光栅节距沿x射线束的锥角均匀地变化。光栅节距的均匀变化可被理解为独立于扇角的变化。
在又一实施例中，第一光栅节距和/或第二光栅节距沿x射线束的锥角逐渐地变化。光栅节距的逐渐变化可被理解为步进变化，所述步进变化可通过两个或两个以上不同的光栅节距区段实现，其中在一个区段内具有相同的光栅节距，但在不同的光栅节距区段内具有不同的光栅节距。
在另一实施例中，第一光栅节距和/或第二光栅节距沿x射线束的锥角从较小的光栅节距变化至较大的光栅节距。
在又一实施例中，第一光栅元件和/或第二光栅元件和/或检测器元件布置在彼此平行延伸的平面内。
光栅元件和源线条图案相对于已知布置结构转动90°进一步具有的优点是提供了使用平面而不是弯曲或倾斜的光栅元件和/或弯曲或倾斜的检测器元件的可能性。优选地，第一光栅元件和第二光栅元件以及检测器元件被布置成彼此平行。
在另一实施例中，第一光栅元件和/或第二光栅元件适于能够相对于彼此移动以提供相位步进。尤其是，第一光栅元件和/或第二光栅元件适于能够在平行于旋转轴线(即正交于光栅方向)的方向上相对于彼此移动。例如，可提供一种用于使第二光栅元件在正交于辐射且正交于光栅线条的方向的方向上相对于第一光栅元件移位的设备。
在x射线源包括源光栅元件的情况下，优选的是所述源光栅元件适于能够相对于第一光栅元件和第二光栅元件移动以提供相位步进。此外，在x射线源包括不具有源光栅的线条源，尤其是结构化阳极和/或结构化电子束的情况下，优选的是使x射线源的线条图案步进，即，优选的是x射线源的线条图案适于能够相对于第一光栅元件和/或第二光栅元件移动以提供相位步进。
根据另一实施例，所述x射线源包括旋转阳极和位置传感器以及束偏转单元，所述位置传感器用于检测所述旋转阳极的靶区域上的电子束焦斑的实际位置相对于预期位置的复现偏差，所述束偏转单元具有用于基于从所述位置传感器获得的测量结果来使所述束偏转的集成控制器。这个实施例具有的优点是克服了所谓的摆动效应，所谓的摆动效应是由于生产过程期间的机械公差和不准确度造成旋转阳极并非端正地安装在阳极轴上的事实而产生的。摆动效应导致阳极靶上的焦斑位置周期性改变。所述x射线源可如wo2010/067260a1中所描述的进一步详述，所述专利在此通过引入并入本文。优选地，所述旋转阳极是如以上所描述的结构化阳极。
在又一实施例中，所述x射线源包括结构化电子束，所述结构化电子束指向阳极以发射呈线条图案的相干或准相干辐射。包括结构化电子束的x射线源可如wo2010/067260a1中所描述的进一步详述，所述专利在此通过引用并入本文。在一优选实施例中，所述结构化电子束适于尤其是能够相对于第一光栅元件和/或第二光栅元件移动以提供相位步进。尤其优选的是所述结构化电子束能够以电磁方式移动，例如通过电磁式束移动单元移动。
根据另一实施例，所述x射线源包括多个液态金属射流，所述多个液态金属射流提供多个焦线。优选地，所述x射线源进一步包括电子束结构，所述电子束结构为每一液态金属射流提供子电子束，其中所述液态金属射流各自被沿电子冲击部分或焦线的所述子电子束撞击。所述x射线源可如wo2014/125389a1中所描述的进一步详述，所述专利在此通过引用并入本文。
在本发明的又一方面，给出一种用于光栅型相位衬度计算机断层扫描的x射线设备，其中所述x射线设备包括如权利要求1中限定的源-检测器布置结构。
在本发明的又一方面，给出一种用于使用用于光栅型相位衬度计算机断层扫描的x射线设备的源-检测器布置结构生成并且检测x射线束的方法，所述方法包括：
使发射相干或准相干辐射的x射线源相对于对象围绕旋转轴线旋转；
通过x射线检测系统检测所述辐射，所述x射线检测系统包括第一光栅元件和第二光栅元件以及检测器元件；其中所述辐射的所述线条图案和所述光栅元件的光栅方向被布置成正交于所述旋转轴线；并且所述第一光栅元件具有依赖于所述x射线束的锥角而变化的第一光栅节距和/或所述第二光栅元件具有依赖于所述x射线束的所述锥角而变化的第二光栅节距。
在本发明的又一方面，给出一种用于使用用于光栅型相位衬度计算机断层扫描的x射线设备生成对象的图像的方法，所述生成图像的方法包括根据权利要求12所述的用于生成并且x射线束的方法，并且相位步进的方向平行于所述旋转轴线。
优选地，现有的滤波反投影算法可通过检测系统根据在旋转轴线的方向上相前梯度的测量值用来重建在旋转轴线的方向上的折射率的对象的实部的梯度投影。滤波反投影算法描述于l.a.feldkamp等人的：“实用的锥形束算法(practicalcone-beamalgorithm)”(j.opt.soc.am.a/第1卷，第6期/1984年6月，第612-619页)中，所述文献在此通过引用并入本文。尤其是在滤波反投影算法的使用足以重建在旋转轴线的方向上的电子密度的一阶导数时，指示使用滤波反投影算法。
在另一实施例中，可使用迭代重建算法。迭代重建算法描述于t.koehler等人的：“使用球对称基函数的用于差分相位衬度成像的迭代重建(iterativereconstructionfordifferentialphasecontrastimagingusingsphericallysymmetricbasisfunctions)”(med.phys.38(8)，2011年8月，第4542-4545页)中，所述文献在此通过引用并入本文。
如先前所提到的，指示样本的小角度散射功率的暗场信号也可由光栅型设置检测。只要散射是各向同性的，光栅方向的改变并不导致重建算法的改变，即仍可使用如在u.vanstevendaal等人的：“用于在暗场成像中依赖对象位置的可见度的重建方法(reconstructionmethodforobject-positiondependentvisibilitylossindark-fieldimaging)”(proc.spie8668,medicalimaging2013:physicsofmedicalimaging,86680z(2013)；doi:10.1117/12.2006711)中所描述的方法。
在本发明的又一方面中，给出一种用于生成对象的图像的计算机程序，其中所述计算机程序包括程序代码工具，所述程序代码工具用于当所述计算机程序在控制所述x射线设备的计算机上运行时，致使根据权利要求11所述的x射线设备执行如权利要求书13中限定的用于生成图像的方法的步骤。
应理解的是，权利要求1的用于光栅型相位衬度计算机断层扫描的x射线设备的源-检测器布置结构、权利要求11的用于光栅型相位衬度计算机断层扫描的x射线设备、权利要求12的用于使用用于光栅型相位衬度计算机断层扫描的x射线设备的源-检测器布置结构生成并且检测x射线束的方法、权利要求13的用于使用用于光栅型相位衬度计算机断层扫描的x射线设备生成对象的图像的方法，和权利要求14的用于控制用于生成对象的图像的x射线设备的计算机程序具有类似和/或相同的优选实施例，尤其是如在从属权利要求中所限定的。
应理解的是，本发明的优选实施例也可以是从属权利要求或以上实施例与相应的独立权利要求的任何组合。
参照下面描述的实施例，本发明的这些和其它方面将变得明显并得以阐明。
附图说明
在以下附图中：
图1示意性地并且示例性地示出用于光栅型相位衬度计算机断层扫描的x射线设备的实施例，
图2示意性地并且示例性地示出用于光栅型相位衬度计算机断层扫描的x射线设备的源-检测器布置结构的实施例，
图3示意性地并且示例性地示出用于光栅型差分相位衬度ct的常规设置，
图4示意性地并且示例性地示出具有常规的x射线线条图案的x射线源的阳极，
图5示意性地并且示例性地示出根据本发明的具有光栅定向的相位衬度ct设置的实施例，
图6示意性地并且示例性地示出用于发射呈线条图案的x射线的x射线源的阳极的实施例的俯视图，
图7示出图6的阳极的侧视图，
图8示意性地并且示例性地示出具有所谓的摆动效应补偿的旋转阳极的实施例，
图9示意性地并且示例性地示出包括多个液态金属射流的x射线源的实施例，
图10示意性地并且示例性地示出从对锥角的依赖转换成对系统覆盖度的依赖的能量依赖，
图11示出示例性地例示用于生成和检测x辐射的方法的实施例的流程图；
图12示意性地并且示例性地示出x射线检测系统的光栅元件的第一实施例，并且
图13示意性地并且示例性地示出x射线检测系统的光栅元件的第二实施例。
具体实施方式
图1示意性地并且示例性地示出用于光栅型相位衬度计算机断层扫描的x射线设备10的实施例。x射线设备10包括具有x射线源12的源-检测器布置结构11，该x射线源用于发射呈线条图案的相干或准相干辐射的x射线束，并且进一步适于相对于放置在操作台14上的对象围绕旋转轴线旋转移动。此外，x射线检测系统16与x射线源12相对地设置，其中在辐射操作期间，布置在操作台14上的对象可沿平行于旋转轴线的方向z移动以将对象定位在x射线源12与x射线检测系统16之间的空间17内。通常，可使用轴向获取(在没有患者移动的情况下)以及螺旋型获取，即在源-检测器布置结构11旋转时使患者沿方向z移动时的获取。x射线检测系统16适于将数据发送至数据处理单元或计算系统18，该数据处理单元或计算系统优选地连接至x射线检测系统16和x射线源12两者。计算系统18可设置于x射线设备10附近。当然，计算系统也可设置于不同地方，如不同的实验室。x射线源12和x射线检测系统16布置在门架13上。门架13适于绕旋转轴线相对于放置在空间17内的对象旋转移动。
此外，显示装置或控制台20被布置在操作台14附近以向操作x射线设备10的人员显示信息。优选地，显示装置20被可移动地安装以允许根据检查情形进行单独的调整。显示装置20也可以包括接口单元以由用户输入信息。显示装置20联接至计算系统18，该计算系统包括重建处理器18a。计算系统18联接至数据储存库19，并且计算系统18和数据储存库19两者联接至x射线设备10。
基本上，x射线检测系统16通过使放置在操作台14上的对象暴露于由x射线源12发射的x射线束来生成图像数据，其中所述图像数据在x射线设备10和重建处理器18a中被进一步处理。
图2示意性地并且示例性地示出源-检测器布置结构11的x射线检测系统16的实施例。在这个布置结构中，x射线源15包括阳极12和源光栅元件22(也称为g0)以发射相干或准相干辐射的x射线束20。对象140被布置在x射线源12与x射线检测系统16之间的x射线束20的路径中。x射线检测系统16包括第一光栅元件或相位光栅元件24和第二光栅元件或分析器光栅元件26。第一光栅元件24也可称为g1并且第二光栅元件26也可称为g2。第一光栅元件24布置成与具有源光栅元件22的x射线源12相距一距离l，并且第二光栅元件26布置成与第一光栅元件相距一距离d。绘示出在到达对象140时具有均匀相位的波前(wavefront)28a，同时绘示出较远的相前(phasefront)28b，该相前具有相对于在穿透对象140时强加于波前上的相移在所述波前内的相位关系改变。
随后，波前到达第一光栅元件24处。第二光栅元件26是能够相对于第一光栅元件24移动的以用于相位衬度图像的获取。然而，使第一光栅元件24而不是分析器光栅元件26或g0移动也是值得考虑的。
x射线束20经过第一光栅元件24，从而生成干涉图案，该干涉图案通过第二光栅元件26与检测器像素元件8组合而进行分析。
在图2中为清晰起见，第一光栅元件24被绘示成具有均匀的节距p并且第二光栅元件26被绘示成具有均匀的节距q。然而，可从图12或图13得到关于第一光栅元件和第二光栅元件两者的节距布置的示例性实施例的详细图示。
图3示意性地并且示例性地示出具有x射线源12’和检测系统16’的用于光栅型差分相位衬度ct的常规设置。第一光栅元件和第二光栅元件(为简单起见，图3仅示出一个光栅g’)与旋转轴线r对准，并且相位步进方向s’位于旋转平面内。
可按照惯例使用图3中所示的这种常规设置，如图4中所示，其中x射线源的阳极120'具有线条图案121'以用于发射呈线条图案21'的辐射。阳极120'的线条图案121'在沿所述布置结构的光学轴线观察时看起来像竖直光栅(图4右边的中间图案)。然而，即使对于相当小的扇角α'(在图4的图示中是15°)，线条图案121'在检测系统上的投影导致图案21'的偏斜，该偏斜需要检测系统的第一光栅元件和第二光栅元件一致倾斜。假设图4中所示的阳极120'具有8°的阳极角度。图5示意性地并且示例性地示出具有x射线源12和检测系统16的用于光栅型差分相位衬度ct的设置的实施例，其中第一光栅元件和第二光栅元件(为简单起见，在图5中仅示出一个光栅g)以正交于旋转轴线r的定向布置。在平行于旋转轴线r的相位步进方向s上执行相位步进。
现有的滤波反投影算法可通过检测系统根据在旋转轴线的方向上的相前梯度的测量值用来重建在旋转轴线的方向上的折射率的对象的实部的梯度投影。尤其是在滤波反投影算法的使用足以重建在旋转轴线的方向上的电子密度的一阶导数时，指示使用滤波反投影算法。替代地或另外，可使用迭代重建算法。
图6和图7在俯视图(图6)和侧视图(图7)中示意性地并且示例性地示出用于在根据图5的x射线源12中使用的阳极120的实施例。阳极120是旋转类型的并且布置在旋转轴122上。阳极角度γ再次被假设为8°，然而，该阳极角度在图7中为了清晰性而示为显著地放大。旋转阳极120是适于发射呈线条图案21的相干或准相干辐射的x射线束20的结构化阳极。结构化的旋转阳极120包括不同辐射发射的条带121，所述条带被布置成平行于在图5中以g表示的第一光栅的光栅线条和/或第二光栅的光栅线条。为补偿在将阳极安装于阳极轴122上的生产过程期间的机械公差和不准确度，x射线源12优选地设有位置感测器和具有整合式控制器的束偏转单元，如以下关于图8进一步所描述的。
旋转阳极120也可以是非结构化的，并且所述线条图案是通过直接电磁地形成撞击阳极的呈线条图案的电子束来生成的。
如可从图6看出的，通过使阳极120的线条图案121与图4中所示的常规定向相比转动90°，投影的线条图案21的定向不再与扇角α一起改变。然而，在这种布置结构中，投影的线条图案21的有效节距随锥角β变化，如可从图7看出的。这在检测系统中通过第一光栅元件和第二光栅元件的节距的对应变化予以补偿，如图12和图13中示意性地并且示例性地所示。
图8示意性地并且示例性地示出x射线源的元件的实施例，该x射线源包括用于测量并补偿阳极倾角的周期性摆动的系统以用于与例如图6和图7的阳极120一起使用。在图8中，示出旋转阳极轴122上倾斜安装的旋转阳极120的横截面示意图。这通常导致阳极120的靶表面上的焦斑123的位置周期性改变，使得焦斑可能被模糊。在图8中，在横截面示意图中示例性地示出倾斜地安装在其旋转阳极轴122上的旋转阳极120的两个不同的旋转阶段。相对于彼此移位180°的旋转角度的这些旋转阶段示出旋转阳极120相对于旋转阳极的旋转平面的不同倾斜角度。旋转平面被定向成垂直于旋转轴122的旋转轴线。位置传感器40被设置成针对可能对失真摆动效应(例如通过由于热条件造成的阳极圆盘弯曲)具有影响的各种条件测量阳极的相位解析的焦斑位置。基于这个测量，可将从位置传感器40的测量结果获得的控制数据供应至整合式的束偏转单元51，该整合式的束偏转单元用来相应地使由x射线源的阴极发射的电子束50转向。如果旋转阳极120在
图9示意性地并且示例性地示出用于在例如图5的设置中使用的x射线源中的液态金属射流设置的实施例。电子束结构52包括作为子电子束供应的多个53单独的电子束54。图案46指示所生成的辐射。单独的电子束54被供应至多个液态金属射流124。这些液态金属射流124提供多个焦线125并且形成导致产生多个x射线束46的阳极结构以被用作x射线源。
图10示意性地并且示例性地示出在竖直轴线上以kev为单位对锥角的能量依赖，该能量依赖被转换为在水平轴线上以mm为单位对距中心平面的距离的依赖，即，对系统覆盖度的依赖。对于图10中所示的示例，已假设具有8°(左)或12°(右)的阳极角度的示例系统的几何形状、570mm的在x射线源与旋转轴线之间的距离和70kev的在0°锥角处的设计能量。如可在图10中看出的，对于具有20mm覆盖度和8°的阳极角度的系统，光栅节距的变化导致设计能量从近似55kev变化至91kev。此外，这种变化强烈地取决于阳极角度，如可从图10的右部分和左部分的比较看出的，其中通过使阳极角度增加至12°将所述变化降低至60kev至83kev的范围。
图11示意性地并且示例性地示出使用用于光栅型相位衬度计算机断层扫描的x射线设备的源-检测器布置结构生成和检测x射线束的方法的实施例，该方法具有使发射相干或准相干辐射的x射线束的x射线源相对于对象围绕旋转轴线旋转的步骤1001和通过x射线检测系统检测辐射的步骤1002，该x射线检测系统包括第一光栅元件和第二光栅元件以及检测器元件，其中所述辐射的所述线条图案和所述光栅元件的光栅方向被布置成正交于所述旋转轴线；并且所述第一光栅元件具有依赖于所述x射线束的锥角而变化的第一光栅节距并且所述第二光栅元件具有依赖于所述x射线束的所述锥角而变化的第二光栅节距。
图12示意性地并且示例性地示出x射线检测系统的光栅元件2000的第一实施例，该光栅元件可用作第一光栅元件和/或第二光栅元件，该光栅元件具有沿x射线束的锥角逐渐地或逐步的变化的光栅节距。图12中所示的光栅元件2000具有三个不同的光栅节距区段2100、2200、2300，在所述区段中的每一个内具有相同的光栅节距，但在不同的光栅节距区段内具有不同的光栅节距。换句话说，光栅节距区段2100的光栅节距p1a在光栅节距区段2100内是相同的，光栅节距区段2200的光栅节距p1b在光栅节距区段2200内是相同的，并且光栅节距区段2300的光栅节距p1c在光栅节距区段230内是相同的。然而，三个光栅节距区段2100、2200、2300的光栅节距p1a、p1b、p1c彼此不同，尤其是，光栅节距区段2300的光栅节距p1c大于光栅节距区段2200的光栅节距p1b，该光栅节距p1b又大于光栅节距区段2100的光栅节距p1a。
图13示意性地并且示例性地示出x射线检测系统的光栅元件3000的第二实施例，该光栅元件可用作第一光栅元件和/或第二光栅元件，该光栅元件具有沿x射线束的锥角均匀地或单调地变化的光栅节距。图13中所示的光栅元件3000的每一光栅线条与邻近的光栅线条py1、py2相比具有不同光栅节距px。在图13中所示的实施例中，光栅节距px在图13中所示的箭头指示的方向上随每一光栅线条增加。
此外，应指出的是，在本描述中给出的医用计算机断层扫描系统仅旨在作为本发明的替代性应用的示例性代表。本发明的至少一个实施例可在不脱离本申请范围的情况下同样地结合另外的检查生物或无机物样本的系统使用。尤其是，本发明的至少一个实施例也适用于用于物质分析的系统。
根据对附图、公开内容和所附权利要求的研究，本领域技术人员在实现所主张的发明中可理解并且实现对所公开的实施例的其它变化。
在权利要求中，词语“包括”不排除其它元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。
单个单元或装置可实现权利要求中记载的若干项的功能。在相互不同的从属权利要求中记载的某些措施并不表明不能有利地使用这些措施的组合。
通过一个或若干单元或设备执行的如根据用于生成并且检测x射线束或用于生成对象的图像等的方法的对源-检测器布置结构或x射线设备的控制的操作，可通过任何其它数目个单元或设备执行。根据用于生成并且检测x射线束或用于生成对象的图像的方法的对源-检测器布置结构或x射线设备的控制，可被实施为计算机程序的程序代码工具和/或实施为专用硬件。
计算机程序可存储/分布在与其它硬件一起或作为其它硬件的一部分供应的比如光学存储介质或固态介质的合适介质上，并且也可呈其它形式分布，比如通过因特网或其它有线或无线电信系统。
权利要求书中的任何附图标记不应被视为限制范围。
本发明涉及一种用于光栅型相位衬度计算机断层扫描的x射线设备的源-检测器布置结构。所述源-检测器布置结构包括：x射线源，所述x射线源适于相对于对象围绕旋转轴线旋转移动并且适于发射呈线条图案的相干或准相干辐射的x射线束；以及x射线检测系统，所述x射线检测系统包括第一光栅元件和第二光栅元件以及检测器元件；其中所述辐射的所述线条图案和所述光栅元件的光栅方向被布置成正交于所述旋转轴线；并且所述第一光栅元件具有依赖于所述x射线束的锥角而变化的第一光栅节距和/或所述第二光栅元件具有依赖于所述x射线束的所述锥角而变化的第二光栅节距。
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