Дифракционная решетка для получения изображений методом фазового контраста



Дифракционная решетка для получения изображений методом фазового контраста
Дифракционная решетка для получения изображений методом фазового контраста
Дифракционная решетка для получения изображений методом фазового контраста
Дифракционная решетка для получения изображений методом фазового контраста
Дифракционная решетка для получения изображений методом фазового контраста
Дифракционная решетка для получения изображений методом фазового контраста
Дифракционная решетка для получения изображений методом фазового контраста
Дифракционная решетка для получения изображений методом фазового контраста
Дифракционная решетка для получения изображений методом фазового контраста
Дифракционная решетка для получения изображений методом фазового контраста
Дифракционная решетка для получения изображений методом фазового контраста
Дифракционная решетка для получения изображений методом фазового контраста
Дифракционная решетка для получения изображений методом фазового контраста
Дифракционная решетка для получения изображений методом фазового контраста
Дифракционная решетка для получения изображений методом фазового контраста
Дифракционная решетка для получения изображений методом фазового контраста
Дифракционная решетка для получения изображений методом фазового контраста
Дифракционная решетка для получения изображений методом фазового контраста

 


Владельцы патента RU 2539333:

КОНИНКЛЕЙКЕ ФИЛИПС ЭЛЕКТРОНИКС Н.В. (NL)

Изобретение относится к дифракционным решеткам для получения изображений методом дифференциального фазового контраста, компоновке фокусного детектора и рентгеновской системы для создания изображения объекта методом фазового контраста и способу получения изображения методом фазового контраста для исследования интересующего объекта. Заявленная дифракционная решетка для получения изображений методом рентгеновского фазового контраста включает первую подрешетку и по меньшей мере вторую подрешетку. При этом каждая из подрешеток включает объемную структуру с полосками и промежутками, расположенными периодически с шагом. Подрешетки располагаются последовательно в направлении рентгеновского пучка, со смещением по отношению друг к другу перпендикулярно рентгеновскому пучку. Техническим результатом является возможность распределения функций между подрешетками и упрощение изготовления подрешеток. 5 н. и 6 з.п. ф-лы, 18 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к дифракционным решеткам для получения изображений методом рентгеновского дифференциального фазового контраста, компоновке детектора и рентгеновской системе для создания изображений объекта методом фазового контраста и способу получения изображений методом фазового контраста для исследования интересующего объекта.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изображения, полученные методом фазового контраста с использованием рентгеновских лучей, применяют, например, для повышения контрастности образцов, с низкой степенью поглощения в случае обычного способа получения изображений методом амплитудного контраста. Это позволяет использовать меньшее количество излучения, применяемого к объекту, такого как пациент. Для того чтобы использовать фазу волны для получения изображений методом фазового контраста, волны должны иметь четко определенное временное и пространственное фазовое отношение. Временная когерентность может быть получена при использовании монохроматического рентгеновского излучения. Также, известен способ получения рентгеновских лучей с достаточной степенью когерентности из синхротронных источников. Поскольку в этих методах присутствуют недостатки, связанные с высокой стоимостью и сложностью, в публикации WO 2004/07/071298 A1 было предложено устройство для генерации изображений методом рентгеновского фазового контраста, включающее в оптический путь источник некогерентного рентгеновского излучения, дифракционную решетку для деления первичного пучка, дифракционную решетку для рекомбинации вторичного пучка, дифракционную решетку оптического анализатора и детектор изображений. В дальнейшем недавно было предложено использование рентгеновского излучения более высокой энергии для получения изображений методом дифференциального фазового контраста (ДФК). Серьезным препятствием в таком переносе является изготовление фазовой дифракционной решетки и поглощательной дифракционной решетки с высокими аспектными соотношениями. В случае, если талботовское расстояние первой дифракционной решетки и, таким образом, расстояние для обеих решеток сохраняются постоянными, то аспектное соотношение R фазовой дифракционной решетки увеличивается как E3/2, где E - энергия рентгеновского излучения. Термин «талботовское расстояние» относится к таковому, в случае поперечного распределения периодической волны за счет дифракционной решетки, изображение повторяется через одинаковое расстояние от плоскости дифракционной решетки, это регулярное расстояние и называется талботовским расстоянием. Предел аспектного соотношения R для современных выпускаемых дифракционных решеток, например, изготовленных из кремния, в настоящее время находится в диапазоне от 15 до 20, в зависимости от многих факторов, таких как шаг (в области нескольких микрон), неровность поверхности и т.д. Было показано, что область энергий, пригодных для получения изображений методом дифференциального фазового контраста, в настоящий момент заканчивается около 30-40 кэВ.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Таким образом, существует необходимость создания дифракционных решеток с высоким аспектным соотношением.

Согласно примеру осуществления данного изобретения, создана дифракционная решетка для получения изображений методом рентгеновского фазового контраста, в которой дифракционная решетка включает первую подрешетку и по меньшей мере вторую подрешетку. Каждая из подрешеток имеет структуру тела с полосками и промежутками, расположенными периодически с некоторым шагом. Подрешетки располагают последовательно в направлении рентгеновского пучка. Также подрешетки располагают со смещением по отношению друг к другу перпендикулярно к рентгеновскому пучку.

Одним из преимуществ является то, что создают дифракционную решетку(решетку), которая функционирует как комбинация подрешеток. Путем распределения функции на некоторое число подрешеток упрощается изготовление подрешеток.

Согласно примерному варианту осуществления данного изобретения, наложения подрешеток приводят к эффективной дифракционной решетке с меньшим эффективным шагом, чем интервалы подрешеток.

Например, для создания дифракционной решетки с заданным эффективным шагом можно создать две подрешетки, каждая из которых будет иметь в два раза больший шаг, чем предварительно заданный эффективный шаг дифракционной решетки. Другими словами, эквивалентная дифракционная решетка, состоящая лишь из одной дифракционной решетки, потребует гораздо меньших по размеру промежутков для получения такого же аспектного соотношения, как дифракционная решетка согласно изобретению с несколькими подрешетками.

Аспектное соотношение определяют через отношение высоты к ширине промежутков. Комбинация подрешеток приводит в результате к дифракционной решетке с аспектным соотношением, являющимся эффективной комбинацией аспектных соотношений подрешеток.

В примерном варианте осуществления изобретения подрешетки имеют одинаковый интервал.

При этом возможно создание одного типа подрешетки, другими словами, необходимо лишь создать или произвести единый тип подрешетки, который затем используют в качестве первой или как минимум второй подрешетки для получения дифракционной решетки по данному изобретению.

В еще одном примерном варианте осуществления изобретения, шаг одной из подрешеток кратен шагу другой из подрешеток.

Это дает возможность создавать различные подрешетки по, например, конструкционным или иным причинам.

Например, первая подрешетка со средним по величине шагом может быть комбинирована со второй и третьей подрешетками, обладающими большим шагом. Вторая и третья решетки могут иметь шаг, в два раза больший, чем шаг первой решетки. В качестве примера, первую решетку помещают между второй и третьей решетками с образованием своеобразного сэндвича. Эффективная дифракционная решетка в таком случае имеет эффективный шаг, который составляет, например, половину величины шага среднего по величине шага первой решетки. Разумеется, вторая и третья решетки расположены со смещением по отношению друг к другу и по отношению к шагу первой решетки.

В еще одном примере осуществления изобретения подрешетки имеют одинаковое соотношение полосок и промежутков.

Другими словами, ширина полосок является такой же, как ширина промежутков, располагающихся в ряд. Например, соотношение полоска/промежуток (s/t) составляет около 1/1. Это приводит к более простому процессу производства и позволяет располагать и смещать подрешетки по отношению друг к другу для получения дифракционной решетки по данному изобретению.

В еще одном примере осуществления данного изобретения, величина смещения составляет долю шага.

В еще одном примере осуществления данного изобретения, величина смещения составляет половину шага.

В еще одном примере осуществления данного изобретения, величина смещения составляет долю половины шага.

Например, первая и вторая подрешетки, имеющие одинаковый шаг и имеющие соотношение полоски/промежуток (s/t), равное 1/1, могут быть объединены с образованием эффективной дифракционной решетки, имеющей гораздо меньший по величине эффективный шаг, чем шаг подрешеток.

В еще одном примере осуществления изобретения, эффективная дифракционная решетка образуется боковыми сторонами в направлении рентгеновского пучка. Это означает, что шаг определяют краями полоски в форме боковых сторон, определяющих промежуток. Это приводит к эффективному шагу, который, например, исходя из подрешеток, имеющих одинаковый шаг с соотношением полоски/промежуток (s/t), равным 1/1, будет равен четверти шага первой или второй подрешеток.

Например, для случая подрешетки с соотношением полоски/промежуток (s/t), равным 1/1, приведены следующие результаты. В случае если задано количество подрешеток (n) и эффективный шаг, который обозначается как z, также задан заранее, то шаг подрешеток получается из следующего уравнения: a=2·n·z. Создав, таким образом, подрешетки с рассчитанным шагом, необходимо разместить две подрешетки, сместив их относительно друг друга на следующую величину: d=1/2·1/n·a=z.

В еще одном примере осуществления изобретения, для случаев, когда соотношение полоски/промежуток (s/t) составляет менее 1, возникает следующее условие. В случаях, когда число подрешеток (n) и эффективный шаг (z) известны, a ширина полосок (s) равна эффективному шагу (s=z), величина шага равна: a=2·n·z.

В дальнейшем, подрешетки следует располагать со смещением по отношению друг к другу со следующим сдвигом: d=1/n·a=2·z.

Далее, было отмечено, что, рассчитав шаг и зная, что ширина полоски равна ширине эффективного шага, возможно определить ширину промежутка. В случае, когда ширина промежутка все еще является препятствием для производства подрешеток, количество подрешеток может быть увеличено, тем самым увеличивая шаг, что также приводит к большей ширине промежутка, подходящей для производства.

В еще одном примере осуществления по настоящему изобретению высота каждой из подрешеток создает фазовый сдвиг на π при расчетной длине волны.

Это обеспечивает преимуществом для обеспечения правильного фазового сдвига при длине волны, пригодной для получения изображений методом фазового контраста.

В еще одном примере осуществления расчетную длину волны заранее определяют в соответствии с назначением устройства, в котором используют дифракционные решетки.

В еще одном примере осуществления подрешетки располагают на единой подложке.

Это позволяет легко проводить дальнейшее производство и сборку. Еще одним преимуществом является то, что выравнивание проводят в ходе производства, что облегчает правильное расположение.

В альтернативном примере осуществления, каждая из подрешеток располагается на отдельной подложке.

Это делает процесс производства более простым и позволяет создавать решетки различного типа, которые могут быть объединены в зависимости от индивидуальных требований.

В еще одном примере осуществления подрешетки изготавливают из кремния с дополнительным слоем золота, покрывающим полоски и промежутки. Такие решетки, например, можно использовать для создания поглощающей дифракционной решетки.

В еще одном примере осуществления слой золота не используют для создания фазовой решетки.

Согласно примеру осуществления изобретения, представлена конфигурация детектора рентгеновской системы для создания изображений объекта методом фазового контраста, включающая источник рентгеновского излучения, дифракционную решетку для первичного пучка, фазовую дифракционную решетку, дифракционную решетку анализатора и детектор, причем источник рентгеновского излучения настроен на генерацию полихроматического спектра рентгеновских лучей, где по меньшей мере одна из решеток является решеткой по представленным выше примерам осуществления изобретения.

Это позволяет создавать конфигурацию детектора с решетками, имеющими маленький эффективный шаг, но состоящими при этом из комбинации по меньшей мере двух подрешеток, которые могут быть изготовлены с большим по величине шагом решеток.

В примере осуществления изобретения компоновка детектора включает компоновку детектора фокусировки.

Далее, в примере осуществления изобретения приводится рентгеновская система для создания изображения объекта методом фазового контраста, которая включает компоновку детектора по предыдущему примеру осуществления.

Далее, в примере осуществления изобретения приводится способ получения изображения методом фазового контраста для исследования интересующего объекта, данный способ включает следующие этапы, при которых: применяют пучки рентгеновского излучения из обычного источника рентгеновских лучей к первичной дифракционной решетке для разделения пучков; применяют разделенные пучки к фазовой дифракционной решетке с рекомбинацией разделенных пучков в плоскости анализатора; применяют рекомбинированные пучки к дифракционной решетке анализатора; регистрируют исходные данные изображения датчиком при пошаговом смещении дифракционной решетки анализатора в поперечном направлении на один шаг дифракционной решетки анализатора, где по меньшей мере одна из решеток является решеткой по одному из вышеописанных примеров осуществления.

В примере осуществления способа решетка для первичного пучка, дифракционная фазовая решетка и дифракционная решетка анализатора состоят из решетки согласно одному из предыдущих примеров осуществления с первой подрешеткой и по меньшей мере второй подрешеткой.

Преимуществом является возможность создания решеток с меньшим эффективным шагом, но которые являются решетками, включающими подрешетки с большими по величине шагами. Другими словами, можно создать решетки, пригодные для более высоких энергий рентгеновского излучения, но которые легче изготавливать, по той причине, что решетки имеют шаги, большие, чем эффективный шаг (период).

Согласно еще одному примеру осуществления изобретения приводится машиночитаемый носитель информации, в котором хранится компьютерная программа для исследования интересующего объекта, которая при выполнении процессором рентгеновской системы предписывает системе выполнять вышеперечисленные этапы способа.

Согласно еще одному примеру осуществления изобретения приводится элемент программы для исследования интересующего объекта, которая при выполнении процессором рентгеновской системы предписывает системе выполнять вышеперечисленные этапы способа.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Эти и другие аспекты изобретения станут очевидны из примеров осуществления изобретения, описанных ниже со ссылкой на чертежи.

Фиг.1 схематически показывает пример рентгеновской системы;

Фиг.2 схематически показывает конфигурацию детектора рентгеновской системы с различными решетками;

Фиг.3 схематически показывает первый вариант осуществления решетки, включающей две подрешетки;

Фиг.4 схематически показывает еще один вариант осуществления с тремя подрешетками;

Фиг.5 схематически показывает дополнительный вариант осуществления с двумя подрешетками;

Фиг.6 схематически показывает дополнительный вариант осуществления с тремя подрешетками;

Фиг.7 схематически показывает дополнительный вариант осуществления с четырьмя подрешетками;

Фиг.8 схематически показывает дополнительный вариант осуществления с тремя подрешетками; и

Фиг.9 схематически показывает дополнительный вариант осуществления с тремя подрешетками;

Фиг.10 схематически показывает дополнительный вариант осуществления с двумя подрешетками, расположенными на одной подложке;

Фиг.11 схематически показывает дополнительный вариант осуществления с двумя подрешетками;

Фиг.12 схематически показывает компоновку по Фиг.2 фазовой дифракционной решетки для конфигурации детектора рентгеновской системы;

Фиг.13 схематически показывает компоновку по Фиг.5 фазовой дифракционной решетки для конфигурации детектора рентгеновской системы;

Фиг.14 показывает эквивалентную одиночную дифракционную решетку для двух подрешеток по Фиг.12 и Фиг.13;

Фиг.15 схематически показывает компоновку по Фиг.2 поглощающей дифракционной решетки для конфигурации детектора;

Фиг.16 схематически показывает компоновку по Фиг.5 поглощающей решетки для конфигурации детектора;

Фиг.17 показывает эквивалентную одиночную решетку для двух подрешеток по Фиг.15 и Фиг.16; и

Фиг.17 показывает способ формирования изображений методом рентгеновского фазового контраста по настоящему изобретению.

ДЕТАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ ПРИМЕРОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фиг.1 схематически показывает систему 10 получения изображений при помощи рентгеновского излучения с устройством для исследования для формирования изображений объекта методом фазового контраста. Устройство для исследования включает устройство для получения рентгеновских изображений с источником 12 рентгеновского излучения, предусмотренного для генерации пучков рентгеновского излучения при помощи обычного рентгеновского источника. Стол 14 используют для размещения исследуемого объекта. Далее, модуль 16 детектирования рентгеновских изображений располагают напротив источника 12 рентгеновского излучения, то есть во время процедуры облучения объект располагают между источником 12 рентгеновского излучения и модулем 16 детектирования. Последний посылает данные в блок 18 обработки данных или блок вычислений, который соединен как с модулем 16 детектирования, так и с источником 12 излучения. Блок 18 вычислений располагают под столом 14 для экономии места в комнате для исследований. Разумеется, он может находиться и в другом месте, таком как другая лаборатория.

Более того, устройство 20 отображения располагают вблизи стола 14 для отображения информации лицу, управляющему системой получения изображений при помощи рентгеновских лучей, которым может быть, например, клинический врач. Предпочтительным является, чтобы данное устройство отображения было установлено подвижно для индивидуальной подгонки в зависимости от ситуации при исследовании. Также интерфейсный блок 22 располагают для ввода информации пользователем. В целом, модуль 16 детектирования изображений формирует данные изображения путем облучения субъекта рентгеновским излучением, причем указанные данные изображения в дальнейшем обрабатывают в блоке 18 обработки данных. Следует отметить, что указанный пример относится к так называемому устройству получения рентгеновских изображений С-типа. Устройство получения рентгеновских изображений включает держатель в форме буквы С, причем модуль 16 детектирования изображений располагают на одном конце С-держателя, а источник 12 рентгеновского излучения располагают на противоположном конце С-держателя. С-держатель закреплен подвижно и может вращаться вокруг интересующего объекта, расположенного на столе 14. Другими словами, возможно получение изображений с различных направлений обзора.

Фиг.2 схематически изображает компоновку 24 (конфигурацию) детектора фокусирования рентгеновской системы для создания изображений объекта 26 методом фазового контраста. Обычный источник 28 рентгеновского излучения излучает рентгеновские пучки 30 на первичную решетку 32, делящую пучки 30. Разделенные пучки в дальнейшем попадают на фазовую решетку 34 с рекомбинацией разделенных пучков в плоскости анализатора. Объект 26, например пациент или образец, показанный на Фиг.2, располагают между первичной решеткой 32 и фазовой решеткой 34. После рекомбинации разделенных пучков за фазовой решеткой 34 рекомбинированный пучок 30 попадает на решетку 36 анализатора. Наконец, детектор 38 регистрирует исходные (необработанные) данные изображения при помощи датчика, в то время как решетку36 анализатора пошагово перемещают в поперечном направлении на один шаг решетки 36 анализатора. Компоновка, по меньшей мере, одной из решеток 34, 36, включающих подрешетки по данному изобретению, описана далее. Следует отметить, что подрешетки по настоящему изобретению могут также применяться для первичной решетки 32.

На Фиг.3-9 показаны различные примеры осуществления решеток по данному изобретению, включающих по меньшей мере две подрешетки.

На Фиг.3 показаны первая подрешетка 112а и вторая подрешетка 114а. Каждая из подрешеток 112а и 114а включает объемную структуру 120а с полосками 122а и промежутками 124а, расположенными периодически с шагом аа. Подрешетки 112а и 114а располагают последовательно в направлении рентгеновского пучка (не показано на Фиг.3-9). Для лучшего понимания подрешетки показаны горизонтально, в то время как подрешетки на Фиг.2 расположены вертикально. Проще говоря, на Фиг.3-17 направление рентгеновского пучка идет сверху вниз по странице.

Подрешетки 112а и 114а располагают со смещением da по отношению друг к другу в перпендикулярном направлении к рентгеновскому пучку. Другими словами, подрешетку 114а располагают по отношению к подрешетке 112а со сдвигом da, так что подрешетка 114а смещена вправо по отношению к подрешетке 112а.

Подрешетки 112а и 114а на Фиг.3 имеют одинаковый интервал аа.

Далее, подрешетки 112а и 114а имеют одинаковое соотношение полоски/промежутки (sa/ta). Таким образом, ширина sa полоски 122а равна ширине ta промежутка 124а.

Смещение da равно доле половины шага аа.

Проекции подрешеток 112а и 114а приводят к эффективной решетке 130а (изображенной линиями 131а) с меньшим эффективным шагом za, чем интервал аа подрешеток 112а и 114а. На Фиг.3 смещение da равно эффективному шагу za.

В дальнейшем примере осуществления изобретения решетка включает три подрешетки 112b, 114b, 116b.

Отметим, что одинаковые элементы различных примеров осуществления изобретения имеют одинаковые числовые обозначения с добавлением буквы для обозначения различных вариантов осуществления. Для более легкого чтения формулы изобретения числовые обозначения в формуле изобретения даны без буквенных индексов.

Подрешетки по Фиг.4 имеют одинаковый шаг ab. Здесь также соотношение полоски/промежутки (sb/tb)составляет 1/1.

Подрешетки 112b, 114b, 116b также включают объемную структуру 120b с полосками 122b и промежутками 124b. Хотя промежутки и полоски 124b, 122b имеют большую ширину по сравнению с соответствующей шириной по Фиг.3, эффективная решетка 130 получается с эффективным шагом zb, который является тем же, что и эффективный шаг zb по Фиг.3.

На Фиг.5 решетка включает две подрешетки 112с, 114с. Подрешетки также включают объемную структуру 120с с полосками 122с и промежутками 124с. Ширина промежутков 124с больше, чем ширина полосок 122с, таким образом соотношение полоски/промежуток (sc/tc) менее 1. Обе подрешетки 112с и 114с располагают так, что эффективная решетка 130с и эффективный шаг zc являются теми же, что показаны на фигурах, обсужденных выше. На Фиг.5 ширина полосок sc равна эффективному шагу zc. Ширина промежутков tc в три раза больше ширины полосок sc. Шаг zc подрешеток, являющийся одинаковым для обеих подрешеток, может быть рассчитан по уравнению: a=2·n·z, где n - число подрешеток, а z - эффективный шаг.

В дополнительном примере осуществления изобретения три подрешетки 112d, 114d, 116d располагают сходным образом, как обсуждалось выше. Ширина промежутка может быть большей по сравнению с подрешетками на Фиг.5, хотя такая же эффективная решетка 130d получается благодаря большему числу подрешеток.

Это также показано на Фиг.7, где изображены четыре подрешетки 112е, 114е, 116е и 118е. Здесь подрешетки имеют одинаковый шаг ze и расположены со сдвигом: de=2·ze; ze является эффективным шагом, показан для лучшего понимания каждого схематичного описания подрешеток в связи с эффективной решеткой 130е.

В дальнейшем примере осуществления изобретения на Фиг.8 показаны три подрешетки 112f, 114f, 116f, где одна из подрешеток, на Фиг 8, средняя подрешетка 114f, имеет иной шаг af2 по сравнению с шагом af1 других подрешеток 112f и 116f. В действительности, шаг af1 первой и третьей подрешеток 112f 116f является кратным шагу af2 средней подрешетки 114f. В действительности, отношение шагов подрешеток составляет 1/2. Таким образом, шаг af1 верхней подрешетки 112f в два раза больше шага af1 второй подрешетки 114f. Здесь также достигается эффективная решетка 130f с эффективным шагом, сходным с осуществлением изобретения, обсужденным выше.

В то время как на Фиг.8 ширина полосок всех трех подрешеток имеет одинаковую величину, в дополнительном примере осуществления изобретения, показанном на Фиг.9, ширина полосок подрешеток различна. На Фиг.9 три подрешетки 112g, 114g и 116g располагают таким образом, что средняя подрешетка 114g имеет шаг ag2, составляющий половину шага ag1 верхней и нижней подрешеток 112g, 116g. Три подрешетки смещены по отношению друг к другу таким образом, что эффективная решетка 130g обладает эффективным шагом, показанным ниже линиями, являющимся тем же, что и эффективные шаги по примерам осуществления, обсужденным выше.

Создание подрешеток, расположенных со смещением друг к другу, позволяет более легко изготавливать подрешетки, потому что промежутки, которые, например, протравлены в веществе объемной структуры, шире и тем самым легче наносятся при изготовлении. Однако проекции подрешеток приводят к эффективной решетке с эффективным шагом, меньшим, чем интервалы подрешеток.

В дополнительном примере осуществления изобретения подрешетки 112h, 114h располагают на одной подложке 111h, показанной на Фиг.10. Здесь обе подрешетки имеют смещение шагов ah на смещение dh и эффективный шаг zh.

В дополнительном примере осуществления изобретения две подрешетки располагают таким образом, что они расположены своими закрытыми сторонами или плоскими сторонами примыкая друг к другу (Фиг.11). Это создает преимущество, что могут быть изготовлены две отдельные подрешетки, которые далее при изготовлении, присоединяют друг к другу так, что дальнейшие этапы по размещению или выравниванию двух подрешеток по отношению друг к другу не являются необходимыми.

На Фиг.12 показана дифракционная решетка, для фазовой дифракционной решетки, включающая две подрешетки 112k и 114k. Каждая из подрешеток имеет одинаковый шаг и соотношение полоски/промежуток, то есть s/t=1/1. Фиг.14 показывает эквивалентную дифракционную решетку 132 с одной решеткой для получения такого же шага, как эффективный шаг двух подрешеток 112k, 114k. Можно видеть, что шаг ah подрешеток больше, чем шаг ze эквивалентной дифракционной решетки 132.

Такая же эффективная дифракционная решетка с таким же эффективным шагом может быть получена с использованием двух подрешеток 112l, 114l для получения фазовой дифракционной решетки, имеющей такой же шаг al, но в противоположность подрешеткам на Фиг.12 соотношение полоски/промежуток (s/t) меньше 1, в примере осуществления на Фиг.13 соотношение полоски/промежуток составляет 1/3. Это эквивалентно Фиг.12 (см. Фиг.14).

На Фиг.15 и 16 сходная компоновка приведена для поглощающей решетки с очень высоким аспектным соотношением. На Фиг.15 показаны две подрешетки 112m, 114m с одинаковым интервалом и соотношением полоски/промежуток 1/1, в то время как на Фиг.16 две подрешетки 112n, 114n имеют соотношение полоски/промежуток меньше 1. Подрешетки включают кремниевую объемную структуру 134j, с дополнительным слоем золота 136m, 136n. Это приводит к эффективной дифракционной решетке 138 со слоем золота, показанной под подрешетками для иллюстрации.

Фиг.17 показывает эквивалентную решетку дифракционную 140 при использовании лишь одной решетки и результирующий шаг 142 за счет слоя золота. Можно видеть, что для того, чтобы получить дифракционную решетку с высоким аспектным соотношением, решетка должна быть создана с маленькими промежутками для обеспечения такой же эффективной дифракционной решетки, как комбинация двух подрешеток, показанных на Фиг.12, 13, 15 и 16. Таким образом, по сравнению с эквивалентной одиночной дифракционной решеткой, показанной на Фиг.14 и 17, подрешетки по настоящему изобретению могут быть изготовлены более простым и, следовательно, дешевым и экономичным способом.

Подрешетки могут быть использованы вместо одиночных решеток, например для получения изображения методом фазового контраста.

Этапы для варианта осуществления метода показаны на фиг.18. На первом этапе пучки рентгеновского излучения из обычного рентгеновского источника 28 направляют 52 на первичную дифракционную решетку 32, где происходит разделение пучков 54. Первичная дифракционная решетка 32 включает две подрешетки (не показано на Фиг.18), расположенные последовательно в направлении рентгеновского пучка и смещенные относительно друг друга перпендикулярно к рентгеновскому пучку.

Разделенные пучки затем направляют 56 на интересующий объект 26, причем пучки проходят через объект 26 с поглощением и рефракцией 58. Далее пучки направляют на фазовую дифракционную решетку 34, где разделенные пучки рекомбинируются 60 в плоскости 62 анализатора. Также фазовая дифракционная решетка 34 включает две подрешетки (не показано на Фиг.18). Затем рекомбинированные пучки направляют 64 на дифракционную решетку 36 анализатора, также имеющую две подрешетки (не показано на Фиг.18). Далее датчик 38 регистрирует 66 первичные данные 68 изображения, в то время как дифракционная решетка 36 анализатора смещается в поперечном направлении 70 на один период дифракционной решетки анализатора. Наконец исходные(необработанные) данные 68 передают 72 в блок 18 управления, где данные преобразуют 74 в данные 76 изображения для показа 78 изображений на дисплее 20(устройство отображения).

В то время как изобретение проиллюстрировано и описано в деталях на чертежах и в предстоящем описании, подобную иллюстрацию и описание следует рассматривать иллюстративными или примерными, а не ограничительными; изобретение не ограничивается описанными вариантами осуществления.

Следует отметить, что термин «включающий» не исключает элементы или шаги, а использование существительных в единственном числе не исключает множественного числа. Также элементы, описанные в связи с различными вариантами осуществления, могут комбинироваться.

1. Дифракционная решетка для получения изображений методом дифференциального рентгеновского фазового контраста, содержащая
- первую подрешетку (112); и
- по меньшей мере вторую подрешетку (114; 116; 118);
при этом каждая из подрешеток включает объемную структуру (120) с полосками (122) и промежутками (124), расположенными периодически с шагом (а);
причем подрешетки (112; 114; 116; 118) располагают последовательно в направлении рентгеновского пучка; и
при этом подрешетки (112; 114; 116; 118) располагают со смещением по отношению друг к другу перпендикулярно рентгеновскому пучку,
причем проекции подрешеток (112; 114; 116; 118) приводят к эффективной дифракционной решетке (130) с меньшим эффективным шагом (z), чем шаги подрешеток.

2. Дифракционная решетка по п.1, в которой подрешетки (112; 114; 116; 118) имеют одинаковый шаг.

3. Дифракционная решетка по п.1, в которой шаг одной из подрешеток кратен шагу любой другой из подрешеток.

4. Дифракционная решетка по п.1, в которой подрешетки имеют одинаковое соотношение полоски/промежуток (s/t).

5. Дифракционная решетка по п.3, в которой сдвиг смещения равен доле половины шага (а).

6. Дифракционная решетка по п.1, в которой высота каждой подрешетки создает фазовый сдвиг на π при расчетной длине волны.

7. Дифракционная решетка по любому из пп.1-6, в которой подрешетки расположены на одной подложке (111).

8. Компоновка (24) детектора рентгеновской системы (10) для создания изображений объекта методом фазового контраста с
- источником (12; 28)рентгеновского излучения;
- первичной дифракционной решеткой (32);
- фазовой дифракционной решеткой (34);
- дифракционной (36) решеткой анализатора; и
- детектором (16; 38);
при этом источник (28) рентгеновского излучения выполнен с возможностью формирования полихроматического спектра рентгеновских волн; и в которой по меньшей мере одна из дифракционных решеток (32, 34, 36) является дифракционной решеткой по одному из предыдущих пунктов.

9. Рентгеновская система (10) для формирования данных объекта методом фазового контраста (26), содержащая компоновку (24) детектора по п.8.

10. Способ получения изображения методом фазового контраста для исследования интересующего объекта, содержащий следующие этапы, при которых:
- применяют (52) пучки рентгеновского излучения из обычного источника (28) рентгеновских лучей к первичной дифракционной решетке (32), делящей (54) указанные пучки;
- применяют (56) разделенные пучки к фазовой дифракционной решетке (34) с рекомбинацией (60) разделенных пучков в плоскости (62) анализатора;
- применяют (66) рекомбинированные пучки к дифракционной решетке (38) анализатора;
- регистрируют исходные данные (66) изображения датчиком (38) при пошаговом смещении (70) дифракционной решетки анализатора в поперечном направлении на один шаг дифракционной решетки (36) анализатора;
при этом по меньшей мере одна из дифракционных решеток является дифракционной решеткой по одному из пп.1-7.

11. Машиночитаемый носитель, на котором хранится компьютерная программа для исследования интересующего объекта, которая при выполнении процессором рентгеновской системы предписывает системе выполнять этапы, при которых:
- применяют (52) пучки рентгеновского излучения из обычного источника (28) рентгеновских лучей к первичной дифракционной решетке (32), делящей (54) указанные пучки;
- применяют (56) разделенные пучки к фазовой дифракционной решетке (34) с рекомбинацией (60) разделенных пучков в плоскости (62) анализатора;
- применяют (66) рекомбинированные пучки к дифракционной решетке анализатора (38);
- регистрируют первичные данные (66) изображения датчиком (38) при пошаговом смещении (70) дифракционной решетки анализатора в поперечном направлении на один шаг дифракционной решетки (36) анализатора;
при этом по меньшей мере одна из дифракционных решеток является дифракционной решеткой по одному из пп.1-7.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к детектору рентгеновского излучения. .

Изобретение относится к рентгеновской оптике, а именно к технике управления рентгеновским излучением с использованием рентгеновских монохроматоров, и может найти применение в рентгеновском структурном анализе при исследовании кристаллических структур, в том числе в технике рентгеновской спектрометрии, рентгеновской дифрактометрии, рентгеновской топографии и др.

Изобретение относится к области ядерной физики, в частности к устройствам доставки низкоэнергетических нейтронов от источников нейтронов до объектов исследований или экспериментальных установок.

Изобретение относится к генерации излучения в заданном направлении и требуемом диапазоне длин волн. .

Изобретение относится к средствам для формирования направленного пучка рентгеновского излучения из расходящегося пучка, создаваемого точечным или квазиточечным источником.

Способ включает последовательную вклейку в пазы основания вкладышей с предварительным их позиционированием относительно основания и контролем топографических характеристик каждого вкладыша, юстировку основания и вкладышей и контроль оптических характеристик каждого вкладыша. Ввод вкладышей в пазы основания осуществляют с помощью транслятора оптической скамьи стенда для вклейки, на котором их фиксируют удерживающим узлом с возможностью наклона, вертикального и горизонтального перемещения. Контроль топографических характеристик проводят до позиционирования вкладышей относительно основания, которое осуществляют над ним без касания. Юстировку основания и вкладышей осуществляют относительно пучка лазерного излучения видимого спектрального диапазона с квазиплоским волновым фронтом и расходимостью θ≤3·10-5 рад. Контроль оптических характеристик осуществляют путем регистрации фокального пятна зеркала на детекторе, которое совмещают с перекрестьем, фиксирующим оптическую ось пучка. Технический результат - обеспечение точности сборки за счет выставления основания, запирающей оболочки и зеркала с точностью Δφ1≤ ±3” без многократно повторяющихся операций. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области рентгенотехники. Устройство формирования фазоконтрастного изображения для исследования представляющего интерес объекта (100) содержит источник (101) для генерации пучка излучения; детектор (102) для детектирования излучения после прохождения им представляющего интерес объекта (103); первую фазовую дифракционную решетку (104), расположенную между источником (101) и детектором (102) и имеющую первый шаг; вторую фазовую дифракционную решетку (105), расположенную между источником (101) и детектором (102) и имеющую второй шаг; при этом первый шаг отличается от второго шага; причем первый шаг соответствует первой энергии излучения; второй шаг соответствует второй энергии излучения; первая фазовая дифракционная решетка (104) имеет расстояние Тальбота для первой энергии; а вторая фазовая дифракционная решетка (105) имеет то же самое расстояние Тальбота для второй энергии. Таким образом, устройство формирования изображения обеспечивает фазоконтрастную информацию для двух различных энергий. Технический результат - возможность использования фазовой информации в более широкой энергетической полосе. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 4 ил.

Заявленное изобретение относится к устройству рентгеновского формирования изображений. Заявленное устройство содержит источник рентгеновского излучения (101), решетку (103а), которая делит расходящиеся рентгеновские лучи (102), испущенные источником рентгеновского излучения, и детектор (106), который детектирует рентгеновские лучи, разделенные решеткой и проходящие через образец (104). Решетка содержит множество прозрачных объектов (114а), через которые проходят расходящиеся рентгеновские лучи, и множество непрозрачных объектов (115а), экранирующих расходящиеся рентгеновские лучи. Положение фокуса, в котором множество продолженных прямых пересекаются, и источник рентгеновского излучения расположены в разных местах. При этом продолженные прямые получаются продолжением центральных прямых, соединяющих центр каждого из множества непрозрачных объектов со стороны, обращенной к источнику рентгеновского излучения, с центром каждого из множества непрозрачных объектов со стороны, обращенной к детектору. 2 н. и 10 з. п. ф-лы, 13 ил., 5 пр.

Преломляющая рентгеновская линза состоит из отдельных фокусирующих элементов в форме треугольных призм, упорядоченных в ряды. Геометрические размеры, угол при вершине и количество элементов в каждом ряду, а также материал, из которого изготавливаются фокусирующие элементы, варьируются в зависимости от выбранной энергии фотонов в диапазоне от мягкого рентгеновского излучения до гамма-излучения. Количество фокусирующих элементов в различных рядах определяется набором заданных энергий. Каждой выделенной энергии может соответствовать от одного до нескольких рядов фокусирующих элементов. Фокусирующие элементы каждого ряда могут быть выполнены в виде как прямых, так и наклонных призм разного размера, с различным углом при вершине и с плоскими или параболическими боковыми сторонами. Пучок может фокусироваться в форме линии либо в форме точки. Технический результат - концентрация излучения в заданном диапазоне энергий на заданном расстоянии от линзы. 4 ил.

Изобретение относится к средствам формирования рентгеновских дифференциальных фазово-контрастных изображений, в частности к устройству преломления для формирования рентгеновских дифференциальных фазово-контрастных изображений. Заявленное устройство содержит структуру (41) преломления с первым множеством (44) первых участков (46) для изменения фазы и/или амплитуды рентгеновского излучения и вторым множеством (48) вторых участков (50), прозрачных для рентгеновского излучения. Первые и вторые участки скомпонованы периодически, так что в поперечном сечении структура преломления обеспечена профилем, выполненным так, что вторые участки скомпонованы в виде пазообразных выемок (54) между первыми участками, обеспеченными в качестве выступов (56). Соседние выступы формируют соответствующие боковые поверхности (58), частично огораживающие соответствующие выемки, скомпонованные в промежутке. Боковые поверхности каждой выемки имеют меняющееся расстояние (60) по глубине (62) выемки. Техническим результатом является повышение эффективности дозы. 7 н. и 7 з.п. ф-лы, 26 ил.
Наверх