一種快速扇束幾何相位襯度ct成像裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型設(shè)及X光成像技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種快速扇束幾何相位襯度CT成像 裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 自倫琴發(fā)現(xiàn)X光W來，X光廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)影像、工業(yè)無損檢測等領(lǐng)域，然而，傳統(tǒng)X 光吸收成像對原子系數(shù)低的軟組織成像效果不理想。在X光照射下，物體的折射率可用復(fù)數(shù) 表示為n = l-S-iP，其中S為折射率實部減小量、0為折射率虛部。隨著原子系數(shù)減小，S和0隨 之減小，然在硬X光波段，低原子系數(shù)軟組織的折射率實部減小量S是折射率虛部0的1000倍 左右。因此，利用物體的相位信息理論上可W獲得比吸收圖像襯度高的圖像。
[0003] 目前，X光相位襯度成像已發(fā)展了五種成像方法：同軸相襯成像方法、晶體干設(shè)儀 成像方法、分析晶體成像方法、光柵相襯成像方法W及邊緣照明成像方法。光柵相襯成像方 法由于對光源相干性要求較低W及成像視場較大等特點，近年來被廣泛研究。傳統(tǒng)的光柵 相襯成像方法利用相位步進(jìn)方法完成信息分離和提取，但是相位步進(jìn)方法需要橫向移動光 柵、與CT掃描方式不兼容，導(dǎo)致相襯CT成像時間長、劑量高等弊端，不能對屯、臟等動態(tài)組織 成像。2010年，朱佩平研究員等在美國國家科學(xué)院院刊發(fā)表了一種快速光柵相襯成像方法 (PMS 107，13576- 13581,2010 )即正反投影方法，同時該方法成功申請專利 CN102325498B，然該方法只能應(yīng)用于平行束照明幾何，通常為同步福射X光源，很大程度限 制了其實際應(yīng)用。如果能把正反投影思想應(yīng)用于扇束幾何照明，將大大促進(jìn)相襯CT的應(yīng)用。 【實用新型內(nèi)容】
[0004] 本實用新型的目的在于提出一種快速扇束幾何相位襯度CT成像裝置，尤其適用于 醫(yī)療成像和食品檢測。在傳統(tǒng)CT掃描方式下能夠獲得相位襯度信息，進(jìn)而實現(xiàn)快速相襯CT。
[0005] 本實用新型采用的技術(shù)方案是：
[0006] -種快速扇束幾何相位襯度CT成像裝置，用于對物體進(jìn)行S維相襯成像，該裝置 沿光路依次包括X光源、樣品平臺、相位光柵、分析光柵W及探測器，其中：
[0007] X光源，用于向被檢測物體發(fā)射X光；
[0008] 樣品平臺，用于固定物體；
[0009] 相位光柵，為相移光柵或V2相移光柵，用于調(diào)制入射X光的波前相位；
[0010] 分析光柵，為吸收光柵，與相位光柵自成像圖像產(chǎn)生大周期莫爾條紋，便于低分辨 率探測器探測物體信息；
[0011] 探測器，用于記錄通過物體和光學(xué)系統(tǒng)的X光強度。
[0012] 優(yōu)選的，所述X光源為硬X光發(fā)射裝置。
[0013] 優(yōu)選的，所述相位光柵、分析光柵周期小于10皿。
[0014] 所述探測器像素單元尺寸范圍為20WI1~1 OOwii。
[0015] 優(yōu)選的，相位光柵、分析光柵的占空比均為0.5。
[0016]相位光柵、分析光柵W及探測器均為柱面光學(xué)元件。
[0017]相位光柵的曲率半徑為虹，位于WX光源為原點、R功半徑的圓弧上，分析光柵的曲 率半徑為R2,且位于WX光源為原點、化為半徑的圓弧上。
[0018] 進(jìn)一步的，相位光柵和分析光柵周期滿巧
關(guān)系，其中山為相位光柵 周期，Cb為分析光柵周期，Ri和R2分別為X光源到相位光柵W及相位光柵到分析光柵間的距 離。相位光柵和分析光柵間距R2滿足化化Ot距I
。
[0019] 當(dāng)相位光柵產(chǎn)生V2相移時，11=1;當(dāng)相位光柵產(chǎn)生n相移時，ri = 2eN為化化Ot自成 像級次，di為相位光柵周期，Cb為分析光柵周期，A為X光波長。
[0020] 有益效果：
[0021] 本實用新型利用與扇束幾何匹配的柱面光學(xué)元件，避免了大入射角射線受阻擋的 問題，大大提高了成像視場。同時結(jié)合正方投影思想，在傳統(tǒng)CT掃描模式下，成功提取物體 的相位信息，進(jìn)而完成快速相襯CT成像。
【附圖說明】
[0022] 圖1快速扇束幾何相位襯度CT成像裝置示意圖。
【具體實施方式】
[0023] 在光柵相襯成像硬X光照明時，成像系統(tǒng)中的吸收光柵需要較大的厚度，導(dǎo)致高寬 比很大。扇束幾何照明時，大高寬比平面光柵將阻擋大入射角射線，嚴(yán)重制約成像視場。
[0024] 如圖1所示，本實用新型公開一種快速扇束幾何相位襯度CT成像裝置，用于對物體 進(jìn)行=維相襯成像，該裝置沿光路依次包括X光源S、樣品平臺P、相位光柵Gi、分析光柵GsW 及探測器D，其中：
[0025] X光源S用于向被檢測物體發(fā)射X光；
[0026] 樣品平臺P用于固定物體；
[0027] 相位光柵Gi為相移光柵或V2相移光柵，用于調(diào)制入射X光的波前相位；
[0028] 分析光柵G2為吸收光柵，與相位光柵Gi自成像圖像產(chǎn)生大周期莫爾條紋，便于低分 辨率探測器探測物體信息；
[0029] 在本實施例中，相位光柵Gi、分析光柵G2的占空比均為0.5。
[0030] 探測器D用于記錄通過物體和光學(xué)系統(tǒng)的X光強度，探測器D像素尺寸范圍為20皿 ~100咖。
[0031 ]相位光柵Gi、分析光柵GsW及探測器D均為柱面光學(xué)元件。
[0032] 相位光柵Gi的曲率半徑為Ri,位于WX光源S為原點、Ri為半徑的圓弧上，分析光柵 G2的曲率半徑為R2,且位于WX光源S為原點、R2為半徑的圓弧上。
[0033] 相位光柵Gi和分析光柵G2的周期小于10M1。
[0034] 相位光柵Gi和分析光柵G2周期滿足
關(guān)系，其中，di為相位光柵Gi周 期，Cb為分析光柵G2周期，Ri和R2分別為X光源巧時目位光柵Gi W及相位光柵Gi到分析光柵G2 的距離，當(dāng)相位光柵Gi產(chǎn)生V2相移時，Ii= 1;當(dāng)相位光柵Gi產(chǎn)生相移時，11 = 2。
[0035] 相位光柵Gi和分析光柵G2間距R2滿足化化Ot距離
N二\3么1…。
[0036] N為化化Ot自成像級次，di為相位光柵Gi周期，Cb為分析光柵G2周期，A為X光波長。
[0037] W上所述是本實用新型的具體實施方案，應(yīng)當(dāng)指出的是，該方案并不用于受限本 實用新型，凡在本實用新型的原理思想前提下，所做的任何修改、等同替換或改進(jìn)，均應(yīng)含 在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種快速扇束幾何相位襯度CT成像裝置，用于對物體進(jìn)行三維相襯成像，其特征在 于，該裝置沿光路依次包括X光源(S)、樣品平臺（P)、相位光柵(Gi)、分析光柵(G 2)以及探測 器(D)，其中： X光源(S )，用于向被檢測物體發(fā)射X光； 樣品平臺(P)，用于固定物體； 相位光柵(G1),為31相移光柵或31/2相移光柵，用于調(diào)制入射X光的波前相位； 分析光柵(G2)，為吸收光柵，與相位光柵(G1)自成像圖像產(chǎn)生大周期莫爾條紋，便于低 分辨率探測器探測物體信息； 探測器(D)，用于記錄通過物體和光學(xué)系統(tǒng)的X光強度。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速扇束幾何相位襯度CT成像裝置，其特征在于，相位光柵 (Gi )、分析光柵(G2)的占空比均為0.5。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速扇束幾何相位襯度CT成像裝置，其特征在于，相位光柵 (GO、分析光柵(G2)以及探測器(D)均為柱面光學(xué)元件。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速扇束幾何相位襯度CT成像裝置，其特征在于，相位光柵 (G1)的曲率半徑為R 1，位于以X光源(S)為原點、心為半徑的圓弧上，分析光柵(G2)的曲率半 徑為R2,且位于以X光源⑶為原點、R 2為半徑的圓弧上。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速扇束幾何相位襯度CT成像裝置，其特征在于，相位光柵 (Gi)和分析光柵(G2)的周期小于ΙΟμπι。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速扇束幾何相位襯度CT成像裝置，其特征在于，探測器(D) 像素尺寸范圍為20μηι~I OOym。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速扇束幾何相位襯度CT成像裝置，其特征在于，相位光柵 (G1)和分析光柵(G2)周期滿足關(guān)系，其中，Cl1為相位光柵(G1)周期，d 2為分析 光柵(G2)周期，Ri和R2分別為X光源⑶到相位光柵(Gi)以及相位光柵(Gi)至Ij分析光柵(G2)的 距離，當(dāng)相位光柵(G1)產(chǎn)生V2相移時，n=l;當(dāng)相位光柵(G1)產(chǎn)生π相移時，q = 2。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速扇束幾何相位襯度CT成像裝置，其特征在于，相位光柵 (G1)和分析光柵(G2)間距R2滿足Talbot距離=1，3，5，7· · .N為Talbot自成像 級次，di為相位光柵(Gi)周期，d2為分析光柵(G2)周期，λ為X光波長。
【專利摘要】本實用新型公開了一種快速扇束幾何相位襯度CT成像裝置，包括X光源、相位光柵、樣品平臺、分析光柵以及探測器，本實用新型采用柱面光學(xué)元件，在常規(guī)X光源照明下可以實現(xiàn)大視場成像；本實用新型利用與光線幾何匹配的柱面光學(xué)元件，避免了大入射角射線受阻擋的問題，大大提高了成像視場，同時結(jié)合正方投影思想，在傳統(tǒng)CT掃描模式下，成功提取物體的相位信息，完成了快速相襯CT成像。
【IPC分類】G01N23/04
【公開號】CN205317698
【申請?zhí)枴緾N201620017617
【發(fā)明人】吳朝, 顏天信, 汪洪波, 張猛
【申請人】合肥泰禾光電科技股份有限公司
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年1月5日