Устройство получения рентгеновских изображений и способ получения рентгеновских изображений

Устройство получения рентгеновских изображений и способ получения рентгеновских изображений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к устройству получения рентгеновских изображений и способу получения рентгеновских изображений.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Неразрушающий контроль с использованием радиационного излучения широко применяется в отраслях промышленности, при лечении в медицине и т.д.

Рентгеновское излучение, например, как некий вид радиационного излучения является электромагнитным излучением, имеющим длину волны в диапазоне от приблизительно 0,01 Å до 10 нм (10^-12 - 10^-8 м). Рентгеновское излучение с более короткой длиной волны (приблизительно 2 кэВ или выше) называется жестким рентгеновским излучением, а рентгеновское излучение с более длинной длиной волны (приблизительно от 0,1 кэВ до около 2 кэВ) называют мягким рентгеновским излучением.

Способ контрастного поглощения рентгеновского излучения применяется на практике, например, для контроля внутренней трещины в железе и стали или для контроля безопасности багажа, используя разность в поглощаемой мощности рентгеновского излучения, обладающего высокой проникающей способностью.

С другой стороны, для обнаружения объекта, имеющего небольшое отличие плотности от окружающей среды и создающего менее контрастное поглощение рентгеновского излучения, эффективен фазоконтрастный способ получения рентгеновских изображений посредством фазового контраста, при котором обнаруживается фазовый сдвиг рентгеновского излучения, создаваемый объектом. Такой способ фазоконтрастного получения рентгеновских изображений изучается для получения изображения полимерных смесей, для медицинского лечения и т.д.

Из различных способов получения рентгеновских фазоконтрастных изображений способ рефракционного контраста, раскрытый ниже в патентном документе 1, использует эффект рефракции, являющийся результатом фазового сдвига, вызванного объектом. Этот способ рефракционного контраста позволяет захватывать изображение посредством точной фокусировки источника рентгеновского излучения с помощью детектора, расположенного на большом расстоянии от объекта. Этот способ рефракционного контраста позволяет получать изображение, улучшенное на краях объекта за счет эффекта рефракции рентгеновского излучения, создаваемого объектом.

Дополнительно, этот способ рефракционного контраста, использующий эффект рефракции, не обязательно требует рентгеновского излучения высокой когерентности, подобного синхротронному излучению, чем отличается от обычного способа получения рентгеновских изображений.

С другой стороны, патентный документ 2 раскрывает устройство получения изображений, имеющее маску для экранирования рентгеновского излучения на краевых участках пикселей детектора. Размещая маску так, чтобы она частично облучалась рентгеновским излучение в отсутствие объекта, сдвиг положения рентгеновского излучения, вызванный эффектом рефракции объекта, может быть обнаружен как изменение интенсивности рентгеновского излучения.

ДОКУМЕНТЫ, СООТВЕТСТВУЮЩИЕ ПРЕДШЕСТВУЮЩЕМУ УРОВНЮ ТЕХНИКИ

ПАТЕНТНЫЕ ДОКУМЕНТЫ

Патентный документ 1: японская выложенная патентная заявка №2002-102215.

Патентный документ 2: международная выложенная патентная заявка №2008/029107.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Однако в способе рефракционного контраста, раскрытом в патентном документе 1, угол рефракции рентгеновского излучения, вызванной эффектом рефракции объекта, очень мал, так что для получения изображения объекта с улучшенными краями детектор должен располагаться на достаточно большом расстоянии от объекта. Поэтому способ рефракционного контраста неизбежно требует большего размера устройства обнаружения.

Настоящее изобретение предназначено для обеспечения устройства получения рентгеновских изображений и способа получения рентгеновских изображений, позволяющих избавиться от упомянутых выше недостатков способа рефракционного контраста.

Настоящее изобретение относится к устройству получения рентгеновских изображений, чтобы получать информацию о фазовом сдвиге рентгеновского излучения, вызванном объектом, содержащему:

расщепляющий элемент для пространственного расщепления рентгеновского излучения, излучаемого блоком генератора рентгеновского излучения, на рентгеновские пучки;

блок аттенюатора, имеющий устройство, состоящее из элементов ослабления, чтобы принимать рентгеновские пучки, расщепленные расщепляющим элементом; и

блок детектора интенсивности для обнаружения интенсивностей рентгеновских пучков, ослабленных блоком аттенюатора; и

элемент ослабления, непрерывно изменяющий величину прохождения рентгеновского излучения в зависимости от места падения рентгеновского излучения на элемент.

Устройство может иметь вычислительный блок для вычисления дифференциального фазоконтрастного изображения или фазоконтрастного изображения объекта из информации об интенсивности рентгеновского излучения, определяемой блоком детектора интенсивности.

Элемент ослабления может иметь толщину, непрерывно изменяющуюся в направлении, перпендикулярном направлению падения рентгеновскому излучению.

Элемент ослабления может иметь форму треугольной призмы.

Элемент ослабления может иметь плотность, непрерывно изменяющуюся в направлении, перпендикулярном направлению падения рентгеновского излучения.

Элемент ослабления может иметь форму, обеспечивающую положительное дифференциальное значение второго порядка длины оптического пути в элементе ослабления относительно места падения рентгеновского излучения.

Устройство может иметь механизм перемещения для синхронного перемещения блока генератора рентгеновского излучения, расщепляющего элемента, блока аттенюатора и блока детектора интенсивности.

Настоящее изобретение относится к способу получения рентгеновских изображений с помощью устройства для получения рентгеновских изображений, содержащему этапы, на которых:

расщепляют рентгеновский луч пространственно; и

собирают информацию о фазовом сдвиге рентгеновского излучения, вызванном объектом, используя блок аттенюатора, имеющий устройство, состоящее из элементов ослабления, из интенсивности рентгеновского излучения, прошедшего через элементы ослабления; и

элемент ослабления, непрерывно изменяет величину пропускания рентгеновского излучения в соответствии с местом падения рентгеновского излучения на элемент.

Данное изобретение относится к устройству получения рентгеновских изображений, содержащему:

блок генератора рентгеновского излучения для генерации рентгеновского излучения;

блок аттенюатора, имеющий устройство, состоящее из множества элементов ослабления, каждый из которых имеет градиент поглощения мощности, непрерывно изменяющих величину пропускания рентгеновского излучения в соответствии с распределением интенсивности рентгеновского излучения, прошедшего через объект;

и детектор интенсивности рентгеновского излучения для обнаружения интенсивности рентгеновского излучения, ослабленного блоком аттенюатора.

Настоящее изобретение относится к способу получения рентгеновских изображений с помощью устройства получения рентгеновских изображений, использующего блок аттенюатора, имеющий устройство, состоящее из множества элементов ослабления, каждый из которых имеет градиент поглощения мощности, непрерывно изменяющих величину проходящей мощности рентгеновского излучения в соответствии с распределением интенсивности рентгеновского излучения, которое прошло через объект, чтобы обнаружить изменение в распределении интенсивности рентгеновского излучения, прошедшего через элемент ослабления.

Настоящее изобретение обеспечивает устройство получения рентгеновских изображений и способ получения рентгеновских изображений, который может решить проблемы, существующие в стандартном способе рефракционного контраста.

Дополнительные признаки настоящего изобретения станут очевидны из последующего описания примеров вариантов осуществления со ссылкой на приложенные чертежи.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 - структура устройства получения рентгеновских изображений, соответствующего варианту 1 осуществления настоящего изобретения.

Фиг.2 - схематичное представление части блока аттенюатора, соответствующего варианту 1 осуществления настоящего изобретения.

Фиг.3 - структура устройства получения рентгеновских изображений, соответствующего варианту 2 осуществления настоящего изобретения.

Фиг.4A и 4B - часть блока аттенюатора, соответствующего варианту 2 осуществления настоящего изобретения.

Фиг.5 - блок-схема последовательности выполнения операций процесса вычислений в соответствии с вариантом 2 осуществления настоящего изобретения.

Фиг.6 - схематичное представление структуры, соответствующей варианту 3 осуществления, использующей другой типа блока аттенюатора вместо блока аттенюатора, соответствующего варианту 2 осуществления.

Фиг.7A и 7B - чертежи для описания блока аттенюатора и элемента ослабления, соответствующих варианту 4 осуществления настоящего изобретения.

Фиг.8 - график сравнения изменений длины оптического пути для функции экспоненциального типа и функции линейного типа.

Фиг.9A и 9B - графики сравнения изменений длины оптического пути для функции экспоненциального типа и функции линейного типа.

Фиг.10 - чертеж для описания блока аттенюатора, соответствующего варианту 4 осуществления.

Фиг.11 - схематичное представление структуры для компьютерной томографии (СТ) в соответствии с вариантом 5 осуществления настоящего изобретения.

Фиг.12 - блок-схема последовательности выполнения операций процесса вычислений в соответствии с вариантом 5 осуществления настоящего изобретения.

Фиг.13 - структура устройства получения рентгеновских изображений в соответствии с примером 1 настоящего изобретения.

Фиг.14 - структура устройства получения рентгеновских изображений в соответствии с примером 2 настоящего изобретения.

Фиг.15 иллюстрирует рефракцию рентгеновского излучения за счет вещества.

Фиг.16А и 16В - чертежи для описания проблемы, существующей в патентном документе 2.

НАИЛУЧШИЙ РЕЖИМ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В вариантах осуществления настоящего изобретения блок аттенюатора, образованный устройством, состоящим из многочисленных элементов ослабления, имеющих, соответственно, градиент поглощения мощности (или градиент коэффициента пропускания), используется для получения информации об изменении распределения интенсивности рентгеновского излучения или о позиционном сдвиге рентгеновского луча за счет эффекта рефракции.

Элемент ослабления, имеющий градиент поглощения мощности (или градиент коэффициента пропускания), здесь означает элемент, в котором величина поглощения (или величина пропускания) рентгеновского излучения непрерывно изменяется в зависимости от распределения интенсивности рентгеновского излучения или места падения рентгеновского излучения. Такой элемент ослабления может быть выполнен посредством изменения формы, плавного или ступенчатого. В другом случае, элементы ослабления могут быть выполнены с помощью изменения величины поглощения (или пропускания) рентгеновского излучения на единицу объема. В этой связи, слово "непрерывно" в описании настоящей заявки может содержать смысл слова "ступенчато".

Устройство получения рентгеновских изображений и способ получения рентгеновских изображений, соответствующие настоящему изобретению, описываются ниже со ссылкой на конкретные варианты осуществления.

Вариант 1 осуществления

Вариант 1 осуществления описывает структуру устройства получения рентгеновских изображений для получения изображения объекта на основе фазового сдвига рентгеновского излучения.

На Фиг.15 схематично показана рефракция луча рентгеновского излучения при прохождении через вещество. Здесь, показатель рефракции вещества для рентгеновского излучения немного ниже 1.

Таким образом, в случае, показанном на Фиг.15, пучок 1507 рентгеновского излучения преломляется при выходе из вещества 1502 после прохождения через вещество 1502 (пучок 1507 рентгеновского излучения на Фиг.15 преломляется вверх).

Пучок рентгеновского излучения, прошедшего через вещество 1502, проходит таким образом, чтобы пересечься с пучком 1501 рентгеновского излучения, прошедшим вдоль внешней стороны вещества 1502, и увеличить интенсивность рентгеновского излучения в месте пересечения, тогда как на воображаемой продленной линии пучка 1507 рентгеновского излучения, который должен преломляться в месте падения на вещество, интенсивность пучка рентгеновского излучения будет ниже. Следовательно, распределение 1503 интенсивности прошедшего пучка рентгеновского излучения на краю вещества 1502 увеличивается, как показано на Фиг.15.

Так как угол θ рефракции пучка рентгеновского излучения очень мал, расстояние между веществом и детектором должно делаться достаточно длинным, чтобы получить линию профиля с улучшенным краем с учетом пиксельного размера детектора. Поэтому в способе рефракционной контрастности, описанном в упомянутом выше патентном документе 1, устройство неизбежно обладает большими размерами вследствие необходимости иметь большое расстояние между объектом и детектором, чтобы получить увеличение изображения.

Когда детектор располагается на меньшем расстоянии от объекта, размер одного пикселя 1505 детектора 1504 будет больше, чем образец интенсивности в распределении 1503 интенсивностей проходящего рентгеновского излучения, чтобы уничтожить друг друга для униформизации интенсивности в пределах одного пикселя. Это делает невозможным получение изображения вещества с улучшенным краем.

Поэтому этот вариант осуществления характеризуется блоком аттенюатора, имеющим градиент поглощения мощности соответствующих элементов ослабления, для определения структуры интенсивности рентгеновского излучения при малом расстоянии между объектом и детектором.

На Фиг.1 представлена структура устройства получения рентгеновских изображений, соответствующего настоящему варианту осуществления.

Пучок рентгеновского излучения, генерированного источником 101 рентгеновского излучения в виде блока генератора рентгеновского излучения, имеет фазовый сдвиг, созданный объектом 104, так что он должен приходить преломленным. Преломленный пучок рентгеновского излучения поступает в блок 105 аттенюатора. Пучок рентгеновского излучения, прошедший через блок 105 аттенюатора, обнаруживается детектором 106, действующим в качестве блока детектора интенсивности. Информация, полученная детектором 106, выводится на дисплейный блок 108 типа монитора.

К объекту 104 относятся человеческие тела и другие материалы, такие как неорганические материалы и неорганические-органические композитные материалы. В этой связи может дополнительно обеспечиваться механизм перемещения (не показан в чертеже), чтобы перемещать объект 104. Перемещая должным образом объект 104, могут быть получены изображения заданных участков объекта 104.

В качестве детектора 106 могут использоваться различные типы детекторов рентгеновского излучения, в том числе детекторы прямого типа и детекторы косвенного типа, такие как плоский панельный детектор рентгеновского излучения, рентгеновская камера на приборах с зарядовой связью и двумерный рентгеновский детектор с прямым преобразованием.

Детектор 106 может быть помещен около блока 105 аттенюатора или на определенном расстоянии от него. Блок 105 аттенюатора может быть интегрирован в детектор 106.

Для использования монохроматического луча рентгеновского излучения между источником 101 рентгеновского излучения и объектом 104 может обеспечиваться блок 102 монохроматора. Блок 102 монохроматора содержит комбинацию щелей и многослойное рентгеновское зеркало.

Далее будет более подробно описан блок 105 аттенюатора. На Фиг.2 схематично показана часть блока 105 аттенюатора. На этом чертеже блок 203 аттенюатора образуется элементами 204 ослабления, имеющими, соответственно, форму треугольной призмы с толщиной, изменяющейся в направлении, перпендикулярном направлению падения рентгеновского излучения.

В такой структуре длина оптического пути, проходимого пучком рентгеновского излучения в элементе 204 ослабления, меняется в направлении X. Таким образом, элемент 204 ослабления имеет градиент поглощения мощности, благодаря которому поглощение (или пропускание) различается в зависимости от распределения интенсивности рентгеновского излучения или места падения рентгеновского излучения. Элементы 204 ослабления могут формироваться при работе элемента в форме пластины.

На Фиг.2 ссылочная позиция 201 обозначает распределение интенсивности опорного рентгеновского излучения, поступающего к элементу 204 ослабления в отсутствие объекта 104, а позиция 202 обозначает распределение интенсивности опорного рентгеновского излучения, измененного рефракцией с помощью объекта 104 и поступающего к элементу 204 ослабления.

Интенсивность рентгеновского излучения, обнаруженного одним пикселем детектора, является интегрированной интенсивностью в пределах одного пикселя, независимо от распределения интенсивности рентгеновского излучения, поступающего на один пиксель. Однако элементы 204 ослабления, которые будут непрерывно изменять интенсивность проходящего рентгеновского излучения в направлении X, позволяют преобразование изменения интенсивности проходящего рентгеновского излучения, вызванного рефракцией объектом 104, в изменение интенсивности проходящего рентгеновского излучения.

Например, на Фиг.2 показан с увеличением сдвиг вверх положения 202 на чертеже, который увеличивает интенсивность проходящего рентгеновского излучения, тогда как сдвиг вниз положения 202 на чертеже с увеличением уменьшает интенсивность проходящего рентгеновского излучения. Поэтому мгновенный эффект рефракции может быть обнаружен по распределению интенсивности рентгеновского излучения, сравнивая интенсивность рентгеновского излучения, определенную в отсутствие объекта 104, с интенсивностью рентгеновского излучения, определенной в присутствии объекта 104.

Такая структура содержит определение мгновенного изменения распределения интенсивности в пределах одного пикселя детектора 106. Это делает ненужным помещать детектор 106 на большом расстоянии от объекта 104 и позволяет уменьшить размеры устройства. Дополнительно, в такой структуре более точное изменение распределения интенсивности за счет рефракции может определяться, помещая детектор 106 на большем расстоянии от объекта 104.

При таком способе нет необходимости использовать рентгеновское излучение с повышенной когерентностью, поскольку фазовый сдвиг определяется посредством эффекта рефракции рентгеновского излучения.

В приведенном выше описании элемент ослабления имеет однородный эффективный коэффициент поглощения и непрерывно изменяющуюся форму. Однако от элемента ослабления требуется иметь только такой градиент поглощения мощности, чтобы величина поглощения (величину пропускания) мощности рентгеновского излучения изменялась в определенном направлении. Например, элемент ослабления, имеющий плотность, непрерывно изменяющуюся в направлении, перпендикулярном направлению падающего рентгеновского излучения, как показано на Фиг.4А и 4В, как будет описано позже, также полезен для устройства получения рентгеновских изображений в соответствии с настоящим вариантом осуществления.

Дополнительно, градиент поглощения мощности элемента ослабления не обязательно должен быть постепенным, как показано на Фиг.2, а величина поглощения (пропускания) может изменяться и ступенчато. Например, ступенчато может изменяться форма элемента или ступенчато может изменяться плотность элемента.

Для получения изменения распределения интенсивности рентгеновского излучения градиент поглощения мощности в элементе ослабления может быть сформирован в двух или более направлениях. Например, градиент поглощения мощности может быть сформирован в направлении Х и в направлении Y в пределах одного элемента ослабления, чтобы измерять фазовые градиенты в двух направлениях. Для измерения в двух или более направлениях элемент может иметь форму пирамиды или конуса.

Градиент поглощения мощности не ограничивается тем, чтобы быть однородным среди элементов ослабления. Первый тип элементов ослабления, имеющих градиент в направлении X, и второй тип элементов ослабления, имеющих градиент в направлении Y, могут поочередно располагаться на плоскости, чтобы измерять фазовый градиент в двух направлениях.

В другом случае, элементы ослабления, имеющие градиент в направлении Х и имеющие градиент в направлении Y, могут быть располагаться слоями. То есть первый слой может быть сформирован из первого блока аттенюатора, имеющего градиент поглощения мощности в направлении Х, и второй слой может быть сформирован из второго блока аттенюатора, имеющего градиент поглощения мощности в направлении Y.

Чтобы предотвратить размывание изображения рассеянным рентгеновским излучением от блока 105 аттенюатора, между блоком 105 аттенюатора и детектором 106 может быть помещена сетка, подобная той, которая традиционно используется при получении рентгеновских изображений.

Вариант 2 осуществления: структура, использующая расщепляющий элемент

Этот вариант 2 осуществления описывает устройство получения рентгеновских изображений и способ получения рентгеновских изображений, чтобы иметь фазоконтрастные изображения в качестве информации о фазовом сдвиге рентгеновского излучения. Этот вариант осуществления отличается от варианта 1 осуществления тем, что используется элемент для расщепления рентгеновского излучения.

Устройство получения изображений, раскрытое в упомянутом выше патентном документе 2, использует оптический элемент для расщепления рентгеновского излучения и маску для экранирования рентгеновского излучения на краевых участках элементов детектора. Фиг.16A и 16B показывают пример части детектора, описанного в патентном документе 2. На Фиг.16A показан вид части детектора со стороны прихода рентгеновского излучения, а на Фиг.16B показан вид, полученный с боковой стороны, перпендикулярной направлению прихода рентгеновского излучения.

Маска 1602 обеспечивается для экранирования пучков рентгеновского излучения на краевых участках соответствующих пикселей 1601 детектора. Спроецированные пучки 1603 рентгеновского излучения попадают на соответствующие пиксели с частями пучков рентгеновского излучения, экранированными масками 1602. При такой конструкции падающие пучки 1603 рентгеновского излучения отклоняются, чтобы изменить место падения на пиксел 1601 за счет эффекта рефракции. Это отклонение изменяет интенсивности пучков рентгеновского излучения, попадающих на пиксели за счет экранирования масками 1602. Эффект рефракции может измеряться, обнаруживая изменение интенсивности рентгеновского излучения.

В способе, раскрытом в патентном документе 2, маска 1602 используется для экранирования рентгеновского излучения. Поэтому, когда область облучения рентгеновским излучением 1603 находится полностью на маске 1602, отклонение рентгеновского излучения, к сожалению, не может быть обнаружено. Дополнительно, не может быть обнаружено отклонение падающего рентгеновского излучения 1603 внутри области маски 1602. То есть способ, соответствующий патентному документу 2, имеет проблему области нечувствительности.

Поэтому этот вариант 2 осуществления описывает устройство и способ, которые позволяют получить меньший размер устройства по сравнению со способом рефракционного контраста и которые имеют меньшую область нечувствительности по сравнению со способом, описанным в патентном документе 2.

На Фиг.3 представлена структура устройства получения рентгеновских изображений, соответствующего настоящему варианту осуществления.

Рентгеновское излучение, излучаемое источником 301 рентгеновского источника, таким как блок генератора рентгеновского излучения, пространственно расщепляется расщепляющим элементом 303 на пучки рентгеновского излучения. То есть рентгеновское излучение функционирует как маска выборки, имеющая апертуры, как описано в патентном документе 2. Рентгеновское излучение, проходящее через расщепляющий элемент 303, формирует пучок рентгеновского излучения. Расщепляющий элемент 303 может иметь форму линейно-пространственной щелевой матрицы или иметь форму двумерного устройства с отверстиями.

Для щели в расщепляющем элементе 303 нет необходимости проходить насквозь через основную пластину, поскольку рентгеновское излучение может проходить через щель. Расщепляющий элемент 303 изготавливается из материала, имеющего высокое поглощение мощности рентгеновского излучения, в том числе, из платины, золота, свинца, тантала и вольфрама и соединений, содержащих такие элементы.

Шаг линейно-пространственной щели для рентгеновского излучения, расщепленного расщепляющим элементом 303 в месте расположения детектора 306, является не меньшим, чем размер пикселя детектора 306. То есть размер пикселя, из которых состоит блок детектора рентгеновского излучения, не превышает пространственного шага щели для рентгеновского излучения, расщепленного расщепляющим элементом 303.

Пучки рентгеновского излучения, пространственно расщепленные расщепляющим элементом 303, преломляются объектом 304. Соответствующие пучки рентгеновского излучения проходят в блок 305 аттенюатора. Пучки рентгеновского излучения, которые прошли через блок 305 аттенюатора, подвергаются измерению интенсивности рентгеновского излучения детектором 306. Информация о рентгеновском излучении, полученная детектором 306, обрабатывается арифметически с помощью вычислительного блока 307 и выводится на блок 308 дисплея типа монитора.

Блок 302 монохроматора, объект 304, механизм перемещения для перемещения объекта 304, детектор 306, сетка и т.д. могут быть такими же, как те, которые используются в варианте 1 осуществления.

Блок 305 аттенюатора описывается более конкретно. На Фиг.4A схематично представлена часть блока аттенюатора 305.

Опорный пучок 401 рентгеновского излучения является рентгеновским излучением, расщепленным в отсутствие объекта 304, и предпочтительно поступает в центр элемента 404 ослабления рентгеновского излучения в направлении Х. Пучок 402 рентгеновского излучения обозначает пучок рентгеновского излучения, преломленный за счет присутствия объекта 304. Блок 403 аттенюатора состоит из множества элементов 404 ослабления.

Как показано на Фиг.4B, элемент 404 ослабления имеет плотность, плавно распределенную в направлении Х (перпендикулярном к направлению падения пучка рентгеновского излучения). Изменение плотности элемента 404 ослабления на Фиг.4А и 4В изменяет степень поглощения (коэффициент пропускания) рентгеновского излучения, участок с более высокой плотностью позволяет меньшее прохождение рентгеновское излучения. То есть элемент 404 ослабления имеет градиент поглощения мощности, чтобы непрерывно изменять поглощение (прохождение) рентгеновского излучения в зависимости от места падения рентгеновского излучения.

Интенсивность опорного рентгеновского излучения 401, которое прошло через элемент 404 ослабления, представляется ниже уравнением 1:

В приведенном выше уравнении I₀ обозначает интенсивность рентгеновского излучения, которое было расщеплено пространственно расщепляющим элементом 303; µ/ρ обозначает эффективный массовый коэффициент поглощения элемента 404 ослабления; ρ₀ обозначает удельную плотность элемента 404 ослабления на участке, где опорный пучок 401 рентгеновского излучения проходит через элемент 404 ослабления; и L обозначает толщину элемента 404 ослабления.

Интенсивность пучка 402 рентгеновского излучения, который был преломлен объектом 304 и прошел через элемент 404 ослабления, представлена ниже уравнением 2:

В приведенном выше уравнении А обозначает коэффициент пропускания рентгеновского излучения через объект 304; ρ' обозначает удельную плотность элемента 404 ослабления на участке, где пучок 402 рентгеновского излучения проходит через элемент 404 ослабления. Из приведенных выше уравнений 1 и 2 разность между плотностью участка, где опорный пучок 401 рентгеновского излучения, проходит через элемент 404 ослабления, и плотностью участка, где смещенный пучок 402 рентгеновского излучения проходит через элемент 404 ослабления, представляется ниже уравнением 3:

(Уравнение 3)

Для объекта 304, который крайне мало поглощает рентгеновское излучение, коэффициент пропускания A приблизительно равен 1. Для объекта, имеющего эффект поглощения, которым нельзя пренебречь, коэффициент пропускания A может быть получен при получении изображений в отсутствие элемента 305 ослабления.

С другой стороны, так как распределение плотности в теле, поглощающем рентгеновское излучение, известно, позиционный сдвиг (d) на блоке 305 аттенюатора может быть получен из разности плотностей, указанной приведенным выше уравнением 3.

То есть точный позиционный сдвиг, вызванный рефракцией с помощью объекта 304, может быть оценен по соотношению между обнаруженными интенсивностями опорного рентгеновского излучения 401 и рентгеновского излучения 402.

Ниже описывается арифметическая обработка, соответствующая этому варианту осуществления.

На Фиг.5 представлена блок-схема последовательности выполнения операций арифметической обработки.

Сначала, на первом этапе S100 получают информацию об интенсивностях соответствующих пучков рентгеновского излучения, которые прошли через блок 305 аттенюатора.

На втором этапе S101 блок 307 процессора вычисляет позиционный сдвиг d соответствующих пучков рентгеновского излучения относительно опорного рентгеновского излучения 401 по информации об интенсивностях в соответствующих пикселях в направлении, перпендикулярном направлению шага щели.

Позиционный сдвиг (d) может быть оценен уравнением 3. Так как распределение плотности в теле, поглощающем рентгеновское излучение, известно, позиционный сдвиг (d) на блоке 305 аттенюатора может быть оценен по разности плотностей, представленной уравнением 3.

В противном случае, таблица соотношения соответствия между интенсивностью проходящего рентгеновского излучения и позиционным сдвигом (d) хранится в блоке 307 процессора и т.п., и позиционный сдвиг (d) может быть оценен из измеренной интенсивности путем ссылки на таблицу данных. Эта таблица данных может быть подготовлена для соответствующих элементов 404 ослабления посредством перемещения блока 305 аттенюатора или расщепляющего элемента 303 и обнаружения интенсивности проходящего рентгеновского излучения в каждом из местоположений. При подготовке таблицы данных вместо перемещения расщепляющего элемента 303 может использоваться одиночная щель, имеющая ту же самую ширину щели, что и расщепляющий элемент 303, и интенсивность проходящего рентгеновского излучения обнаруживается в соответствующих положениях элементов 404 ослабления.

На третьем этапе S102 вычисляются углы (Δθ) рефракции соответствующих пучков рентгеновского излучения. Угол (Δθ) рефракции соответствующих пучков рентгеновского излучения вычисляется по позиционному сдвигу (d) и расстоянию (Z) между объектом 304 и блоком 305 аттенюатора согласно приведенному ниже уравнению 4:

(Уравнение 4)

Угол (Δθ)рефракции и дифференциальная фаза (dφ/dx) определяются соотношением, соответствующим уравнению 5.

(Уравнение 5)

В уравнениях λ обозначает длину волны рентгеновского излучения. Когда рентгеновское излучение является непрерывной волной, λ обозначает эффективную длину волны.

Далее, на четвертом этапе S103 дифференциальная фаза (dφ/dx) вычисляется для соответствующих пикселей в направлении, перпендикулярном направлению шага щели, в соответствии с приведенным выше уравнением 5, чтобы получить информацию о дифференциальной фазе.

Затем, на пятом этапе S104 каждая из дифференциальных фаз (dφ/dx), полученных согласно упомянутому выше вычислению, интегрируется в направлении Х, чтобы получить информацию о фазе φ. На этапе S105 вычисленное дифференциальное фазоконтрастное изображение и фазоконтрастное изображение могут быть выведены на блок 108 дисплея.

Для описанной выше структуры может определяться мгновенный позиционный сдвиг рентгеновского излучения, позволяющий получить более короткое расстояние между объектом 304 и детектором 306. Таким образом, устройство может быть уменьшено в размерах по сравнению с устройством, соответствующим способу рефракционного контраста, раскрытому в патентном документе 1. Дополнительно, использование расщепляющего элемента 303 позволяет осуществлять квантификацию величины дифференциальной фазы и величины фазы. Дополнительно, эта структура не имеет области нечувствительности свойственной блоку 305 аттенюатора проходящего типа, который не имеет области экранирования рентгеновского излучения.

Для описанной выше структуры, имеющей большее расстояние между объектом 304 и детектором 306, позиционный сдвиг рентгеновского излучения может быть обнаружен более точно.

Дополнительно, так как фазовый сдвиг обнаруживается, используя эффект рефракции рентгеновского излучения, не требуется, чтобы рентгеновское излучение обладало высокой когерентностью.

Вариант 3 осуществления

Этот вариант 3 осуществления описывает структуру устройства получения рентгеновских изображений, использующего блок аттенюатора, отличающийся от блока аттенюатора, соответствующего варианту 2 осуществления. Базовая структура устройства в этом варианте осуществления является той же самой, что и та, которая показана на Фиг.3 для описания варианта 2 осуществления. На Фиг.6 схематично представлена структура, соответствующая варианту 3 осуществления.

Ссылочная позиция 601 обозначает пучок рентгеновского излучения, который расщепляется в отсутствие объекта 304. Это опорное рентгеновское излучение 601 предпочтительно попадает в центр элемента 604 ослабления в направлении X. Ссылочная позиция 602 обозначает пучок рентгеновского излучения, преломляемый объектом 304.

Как показано на Фиг.6, блок 603 аттенюатора представляет собой устройство, состоящее из элементов 604 ослабления, каждый из которых имеет форму треугольной призмы. Этот элемент 604 ослабления имеет однородный эффективный коэффициент поглощения излучения и обладает толщиной, непрерывно изменяющейся в направлении, перпендикулярном направлению падающего рентгеновского излучения.

Так как элемент 604 ослабления имеет форму треугольной призмы, длина оптического пути проходящего рентгеновского излучения изменяется внутри элемента 604 ослабления в направлении X, который изменяет величину поглощения (пропускания) рентгеновского излучения в зависимости от места падения рентгеновского излучения в направлении X.

Интенсивность опорного рентгеновского излучения 601, которое прошло через элемент 604 ослабления, представлена ниже уравнением 6

В приведенном выше уравнении символ I₀ обозначает интенсивность пучка рентгеновского излучения, пространственно расщепленного расщепляющим элементом 303, символ µ обозначает эффективный коэффициент линейного поглощения элемента 604 ослабления, и символ l₀ обозначает длину оптического пути прохождения опорного пучка 601 рентгеновского излучения через элемент 604 ослабления.

С другой стороны, интенсивность пучка 602 рентгеновского излучения, который был преломлен объектом 304 и прошел через элемент 604 ослаблени