Устройство формирования рентгеновского изображения и способ формирования рентгеновского изображения

Устройство формирования рентгеновского изображения и способ формирования рентгеновского изображения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к устройству получения изображения и к способу формирования изображения с использованием рентгеновского излучения.

Уровень техники

Неразрушающее испытание с использованием излучения используется в разнообразных областях применения от промышленности до медицины. Например, рентгеновское излучение представляет собой электромагнитные волны, имеющие длину волны в диапазоне приблизительно от 1 пм до 10 нм (от 10^-12 до 10^-8 м). Более коротковолновое рентгеновское излучение называется жестким рентгеновским излучением, а более длинноволновое называется мягким рентгеновским излучением.

Способ, основанный на контрасте поглощения, с использованием различия в коэффициенте пропускания рентгеновского излучения, прошедшего через испытуемый объект, применяется на практике в областях, связанных с безопасностью, например, при контроле внутренних трещин, осуществляемом на стали и при досмотре багажа, за счет высокой проникающей способности рентгеновского излучения в изображениях на основе поглощения, получаемых с использованием способа.

Для испытуемого объекта, состоящего из материалов, имеющих близкие значения плотности, и имеющего меньшую контрастность при поглощении рентгеновского излучения, эффективным является формирование фазоконтрастного рентгеновского изображения, при котором детектируется сдвиг фазы рентгеновского излучения вследствие наличия испытуемого объекта.

В качестве одного типа формирования фазоконтрастного рентгеновского изображения устройство формирования рентгеновского изображения, которое использует разделяющий элемент, делит пучок рентгеновского излучения и включает в себя маску для блокирования пучка рентгеновского излучения на краях (границах пикселя) пикселей в детекторе, раскрыто в PTL 1. В этом устройстве блоки установлены так, что пучок рентгеновского излучения падает на часть экранирующей маски для рентгеновского излучения в отсутствие испытуемого объекта. Затем, при размещении испытуемого объекта пучок рентгеновского излучения испытывает преломление на испытуемом объекте, и местоположения пучка рентгеновского излучения, падающего на экранирующую маску для рентгеновского излучения изменяется. Поскольку количество рентгеновского излучения, блокируемого экранирующей маской для рентгеновского излучения, изменяется в соответствии с величиной смещения пучка рентгеновского излучения, преломление на испытуемом объекте можно детектировать как изменение интенсивности рентгеновского излучения. В результате, можно детектировать сдвиг фазы рентгеновского излучения вследствие наличия испытуемого объекта.

Библиография

Патентные источники

PTL 1 международная публикация №2008-029107

Раскрытие изобретения

Техническая проблема

В устройстве формирования рентгеновского изображения, описанном в PTL 1, маска, которая блокирует рентгеновское излучение, располагается в каждом пикселе детектора. Однако, при рассмотрении коэффициента пропускания рентгеновского излучения через объекты, приходится использовать тяжелые элементы, например, золото и платину в качестве материала масок, и, таким образом, производственные затраты возрастают.

Маски, используемые в устройстве формирования рентгеновского изображения, описанном в PTL 1, должны иметь высокое аспектное отношение для обеспечения способности к экранированию света. Однако такие маски с высоким аспектным отношением сложны в производстве. Рассеяние рентгеновского излучения на стенке маски может влиять на качество изображения. Соответственно, настоящее изобретение предусматривает устройство формирования рентгеновского изображения и способ формирования рентгеновского изображения, который не использует экранирующие маски для рентгеновского излучения и не детектирует преломление пучка рентгеновского излучения на испытуемом объекте при изменении интенсивности рентгеновского излучения.

Решение проблемы

Устройство формирования рентгеновского изображения согласно настоящему изобретению включает в себя разделяющий элемент, выполненный с возможностью пространственного разделения рентгеновского излучения, излучаемого из источника рентгеновского излучения; сцинтиллятор, выполненный с возможностью излучения света, когда разделенный пучок рентгеновского излучения, разделенный на разделяющем элементе, падает на сцинтиллятор; блок ограничения светопропускания, выполненный с возможностью ограничения степени пропускания света, излучаемого сцинтиллятором; и множество световых детекторов, каждый из которых выполнен с возможностью детектирования количества света, прошедшего через блок ограничения светопропускания, причем блок ограничения светопропускания выполнен так, что интенсивность света, детектируемая на каждом из световых детекторов, изменяется в соответствии с изменением местоположения падения пучка рентгеновского излучения. Способ формирования рентгеновского изображения согласно настоящему изобретению включает в себя этапы, на которых осуществляют пространственное разделение рентгеновского излучения, излучаемого из источника рентгеновского излучения; обеспечивают излучение света, когда пространственно разделенный пучок рентгеновского излучения падает на сцинтиллятор; и получают информацию о сдвиге фазы пучка рентгеновского излучения вследствие наличия испытуемого объекта с использованием блока ограничения светопропускания, выполненного так, что интенсивность света, детектируемая на каждом из световых детекторов, изменяется в соответствии с изменением местоположения падения пучка рентгеновского излучения.

Преимущества изобретения

Настоящее изобретение предусматривает устройство формирования рентгеновского изображения и способ формирования рентгеновского изображения, который не использует экранирующие маски для рентгеновского излучения и не детектирует преломление пучка рентгеновского излучения на испытуемом объекте при изменении интенсивности рентгеновского излучения.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - схема устройства формирования рентгеновского изображения согласно первому, второму, третьему, четвертому, пятому и шестому вариантам осуществления настоящего изобретения.

Фиг.2 - схема блока детектирования согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.3 - логическая блок-схема, иллюстрирующая процесс, осуществляемый вычислительным блоком согласно первому и второму вариантам осуществления настоящего изобретения.

Фиг.4 - схема блока детектирования согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.5 - схема светоэкранирующего блока согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.6 - логическая блок-схема, иллюстрирующая процесс, осуществляемый вычислительным блоком согласно третьему, четвертому, пятому и шестому вариантам осуществления настоящего изобретения.

Фиг.7 - схема светоэкранирующего блока согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.8 - схема блока детектирования согласно пятому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.9 - схема блока детектирования согласно шестому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.10 - схема устройства формирования рентгеновского изображения согласно седьмому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.11 - схема устройства формирования рентгеновского изображения согласно восьмому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.12 иллюстрирует пучок рентгеновского излучения, преломляемый на объекте.

Фиг.13 - схема блока детектирования согласно восьмому варианту осуществления настоящего изобретения.

Осуществление изобретения

Устройство формирования рентгеновского изображения согласно вариантам осуществления настоящего изобретения выполнено с возможностью получения сдвига фазы рентгеновского излучения информация на основании величины смещения рентгеновского излучения или изменения распределения интенсивности рентгеновского излучения, которое происходит, когда пучок рентгеновского излучения проходит через испытуемый объект.

Конфигурация такого устройства формирования рентгеновского изображения задана так, что, при использовании сдвига фазы в пучке рентгеновского излучения вследствие наличия испытуемого объекта, диапазон детектирования пучка рентгеновского излучения перемещение и изменение распределения интенсивности рентгеновского излучения являются достаточными.

В частности, блок ограничения светопропускания, который ограничивает степень пропускания света, излучаемого из сцинтиллятора, используется для детектирования незначительного смещения рентгеновского излучения или незначительного изменения распределения интенсивности рентгеновского излучения вследствие преломления пучка рентгеновского излучения на испытуемом объекте. Блок ограничения светопропускания представляет собой, например, светоэкранирующий блок, который имеет светоэкранирующие маски для блокирования части света, излучаемого сцинтиллятором, или блок ослабления света, который имеет оптические фильтры для ослабления света. Такие светоэкранирующий блок и блок ослабления света способны изменять количество света, прошедшего через область, соответствующую единичному пикселю, на основании смещения падающего рентгеновского излучения или изменения распределения интенсивности рентгеновского излучения. Таким образом, детектируя количество света, прошедшего через светоэкранирующий блок или блок ослабления света, можно получить информацию, связанную со смещением падающего пучка рентгеновского излучения и изменением распределения интенсивности.

Как описано в третьем варианте осуществления, светоэкранирующий блок, имеющий два разных типа светоэкранирующих масок, которые детектируют разные величины изменения интенсивности света в расчете на единицу длины в направлении перемещения рентгеновского излучения, можно использовать для получения дифференциальных фазоконтрастных изображений и т.д. с учетом информации поглощения рентгеновского излучения (коэффициента пропускания) испытуемого объекта.

Например, можно использовать первую светоэкранирующую маску, которая пропускает большее количество света, когда местоположение (позиция) падения рентгеновского излучения перемещается в заданном направлении, и вторую светоэкранирующую маску, которая пропускает меньшее количество света. В таком случае, желательно, чтобы первая область, содержащая первую светоэкранирующую маску, и вторая область, содержащая вторую светоэкранирующую маску, располагались рядом друг с другом.

Как описано в четвертом варианте осуществления, светоэкранирующий блок, включающий в себя первую область, содержащую светоэкранирующую маску, и вторая область, не содержащая светоэкранирующей маски, можно использовать для получения дифференциальных фазоконтрастных изображений и т.д. с учетом информации поглощения рентгеновского излучения (коэффициента пропускания) испытуемого объекта. В таком случае, желательно, чтобы первая и вторая область располагались рядом друг с другом.

Как описано в пятом варианте осуществления, первые детектирующие пиксели, которые экранированы от части падающего света, и вторые детектирующие пиксели, которые не экранированы от падающего света, можно использовать для получения дифференциальных фазоконтрастных изображений и т.д. с учетом информации поглощения рентгеновского излучения (коэффициента пропускания) испытуемого объекта.

Как описано в шестом варианте осуществления, блок ослабления света, включающий в себя область, содержащую два разных типа оптических фильтров, которые обеспечивают разные изменения детектируемой интенсивности света в расчете на единицу смещения в направлении перемещения пучка рентгеновского излучения, можно использовать для получения дифференциальных фазоконтрастных изображений и т.д. с учетом информации поглощения рентгеновского излучения (коэффициента пропускания) испытуемого объекта.

Например, первый оптический фильтр, выполнен так, что коэффициент пропускания света возрастает, когда позиция падения рентгеновского излучения перемещается в заданном направлении, и второй оптический фильтр, выполнен так, что коэффициент пропускания света убывает. В таком случае, желательно, чтобы первая область, содержащая первый оптический фильтр, и вторая область, содержащая второй оптический фильтр, располагались рядом друг с другом.

Как описано в седьмом варианте осуществления, блок ослабления света, включающий в себя первую область, содержащую оптический фильтр, и вторую область, не содержащую оптического фильтра, можно использовать для получения дифференциальных фазоконтрастных изображений и т.д. с учетом информации поглощения рентгеновского излучения (коэффициента пропускания) испытуемого объекта. В этом случае, желательно, чтобы первая область и вторая область располагались рядом друг с другом.

Ниже со ссылкой на чертежи подробно описаны варианты осуществления.

Первый вариант осуществления

Устройство формирования рентгеновского изображения и способ формирования изображения с использованием блока ослабления света

Опишем, со ссылкой на фиг.1, устройство формирования рентгеновского изображения, которое получает изображения, связанные со сдвигом фазы в испытуемом объекте, например, дифференциальное фазоконтрастное изображение и фазоконтрастное изображение.

Согласно фиг.1, устройство формирования рентгеновского изображения согласно этому варианту осуществления включает в себя разделяющий элемент 103, расположенный на оптическом пути пучка рентгеновского излучения, излучаемого из источника 101 рентгеновского излучения, испытуемый объект 104 и блок 105 детектирования. Кроме того, можно предусмотреть блоки 108, 109 и 110 транспортировки, например, шаговые электродвигатели, которые перемещают разделяющий элемент 103, испытуемый объект 104 и блок 105 детектирования. Например, поскольку испытуемый объект 104 можно надлежащим образом перемещать с использованием блока 109 транспортировки, можно получить изображение конкретной секции испытуемого объекта 104.

Рентгеновское излучение, генерируемое на источнике 101 рентгеновского излучения, подвергается пространственному разделению на разделяющем элементе 103. В частности, разделяющий элемент 103 действует как эталонная маска, имеющая множество отверстий, которая описана в PTL 1, и рентгеновское излучение, проходящее через разделяющий элемент 103, образует потоки рентгеновского излучения. Разделяющий элемент 103 представляет собой, например, щелевую матрицу, имеющую линии и промежутки. Напротив, разделяющий элемент 103 может представлять собой матрицу микроотверстий. Области, через которые проходят пучки рентгеновского излучения, могут размещаться в одном измерении или в двух измерениях.

Щели в разделяющем элементе 103 могут не проникать в подложку разделяющего элемента при условии пропускания рентгеновского излучения. Материал разделяющего элемента 103 можно выбирать из материалов, имеющих высокий логарифм коэффициента поглощения рентгеновского излучения, например, Pt, Au, Pb, Ta или W. Однако в качестве материала можно выбирать соединения, содержащие эти материалы.

Интервал в картине линий и промежутков рентгеновского излучения, разделенного разделяющим элементом 103 и падающего в позиции блока 105 детектирования, превышает размер пикселя блока 105 детектирования. В частности, размер пикселей, включенных в блок 105 детектирования, меньше пространственного интервала рентгеновского излучения, разделенного на разделяющем элементе 103 и проецируемого на блок 105 детектирования.

Фаза пучка рентгеновского излучения, полученного пространственным разделением на разделяющем элементе 103, испытывает сдвиг на испытуемом объекте 104, и пучок рентгеновского излучения испытывает преломление. Преломленный пучок рентгеновского излучения детектируется блоком 105 детектирования. Обработка сигнала осуществляется вычислительным блоком 106 в отношении информации, связанной с пучком рентгеновского излучения, полученным блоком 105 детектирования. Затем обработанная информация выводится на блок 107 отображения, например, монитор.

Испытуемым объектом 104 может быть животное, растение, человек, органический материал, неорганический материал или органический/неорганический состав.

При использовании монохроматического рентгеновского излучения, блок 102 монохроматизации, например, монохроматор или многослойное рентгеновское зеркало в сочетании со щелями может располагаться между источником 101 рентгеновского излучения и разделяющим элементом 103.

Решетка, которая используется для формирования рентгеновского изображения, может располагаться между испытуемым объектом 104 и блоком 105 детектирования для снижения неопределенности изображения, формируемого пучками рентгеновского излучения, рассеянными испытуемым объектом 104.

Опишем со ссылкой на фиг.2 блок 105 детектирования согласно этому варианту осуществления. Блок 105 детектирования включает в себя сцинтиллятор 206, блок 203 ослабления света и световые детекторы 205. Поскольку световые детекторы 205 размещены в двух измерениях, каждый световой детектор 205 эквивалентен пикселю детектируемого изображения.

Сцинтиллятор 206 чувствителен к рентгеновскому излучению и преобразует пучок рентгеновского излучения в свет, который могут детектировать световые детекторы 205. Например, в качестве сцинтиллятора 206 используется иодид цезия (CsI). Световые детекторы 205 имеют чувствительность в диапазоне длины волны излучения света сцинтиллятора и представляют собой, например, элементы фотоэлектрического преобразования, включающие в себя полупроводник, например, монокристаллический кремний или поликристаллический кремний. Сцинтиллятор 206, блок 203 ослабления света и световые детекторы 205 могут быть объединены в один блок, представленный на фиг.2, или могут располагаться отдельно друг от друга.

На фиг.2 эталонный пучок 201 рентгеновского излучения является разделенным пучком рентгеновского излучения в отсутствие испытуемого объекта 104, и пучок 202 рентгеновского излучения является пучком рентгеновского излучения, преломляемым испытуемым объектом 104. Желательно устанавливать блоки так, чтобы эталонный пучок 201 рентгеновского излучения проходил через центр светового детектора 205.

Блок 203 ослабления света включает в себя множество оптических фильтров 204. Коэффициент пропускания света каждого оптического фильтра 204 постепенно изменяется непрерывно или ступенчато в направлении оси x (в направлении, ортогональном падающему пучку рентгеновского излучения). Оптический фильтр 204 состоит из металлических пластин, имеющих непрерывно изменяющуюся толщину, уложенных на светопропускающую подложку. В дальнейшем, термин «непрерывно» включает в себя понятие «ступенчато».

При такой конфигурации, когда пучок 202 рентгеновского излучения смещается в направлении оси x относительно эталонного пучка 201 рентгеновского излучения, интенсивность сигнала, детектируемая на световых детекторах 205 изменяется. Таким образом, из детектируемой интенсивности можно получить смещение относительно эталонного пучка 201 рентгеновского излучения вследствие наличия испытуемого объекта 104.

Например, когда I₀ представляет интенсивность эталонного пучка 201 рентгеновского излучения, детектируемую световым детектором 205, и I представляет интенсивность пучка 202 рентгеновского излучения, которая соответствует смещению Δx относительно эталонного пучка 201 рентгеновского излучения, и когда соотношение между этими интенсивностями является, например, линейным, интенсивность I, детектируемая световым детектором 205, задается выражением 1.

I=I₀+aΔx (1),

где a представляет константу. Используя это выражение, из детектируемой интенсивности I можно получить смещение пучка рентгеновского излучения. Здесь, поглощение рентгеновского излучения испытуемым объектом 104 не рассматривается.

На фиг.3 представлен вычислительный процесс. Прежде всего, получают (S100) информацию интенсивности света для каждого пучка рентгеновского излучения. Затем, из интенсивности I света, детектируемой на каждом световом детекторе 205, вычисляют (S101) смещение Δx относительно эталонного пучка 201 рентгеновского излучения. Напротив, смещение Δx можно определить, обратившись, на основании измеренной интенсивности, к таблице данных, которая хранится в вычислительном блоке 106 или в другом запоминающем устройства и содержит отношение соответствия между детектируемой интенсивностью света в отсутствие испытуемого объекта 104 и позицией x пучка рентгеновского излучения.

Затем вычисляют (S102) угол преломления Δθ каждого пучка рентгеновского излучения с использованием выражения 2.

Здесь, Δx представляет смещение относительно эталонного пучка 201 рентгеновского излучения, и Z представляет расстояние от испытуемого объекта 104 до блока 105 детектирования.

С использованием выражения 3, вычисляют (S103) дифференциальную фазу dϕ/dx светового детектора (пикселя) 205 для получения дифференциальной фазовой информации.

Здесь λ представляет длину волны пучка рентгеновского излучения и, когда используется непрерывное рентгеновское излучение, представляет эффективную длину волны.

Затем вычисляют (S104) фазу ϕ путем интегрирования полученных дифференциальных фаз dϕ/dx в направлении оси x для получения фазовой информации. Блок 107 отображения может отображать изображения, например, изображение вычисленного таким образом смещения Δx, дифференциальное фазоконтрастное изображение dϕ/dx и фазоконтрастное рентгеновского изображение ϕ, а также изображение распределения измеренной интенсивности (S105).

При вышеописанной конфигурации производственные затраты не возрастают, поскольку экранирующие маски для рентгеновского излучения с использованием тяжелых элементов, которые блокируют рентгеновское излучение, не требуются. Кроме того, экранирующие маски для рентгеновского излучения, имеющие высокое аспектное отношение, которые сложны в производстве, не требуются.

Кроме того, влияние рассеяния на экранирующих масках для рентгеновского излучения может уменьшаться, и, таким образом, можно формировать изображения высокого качества.

Согласно фиг.2, описан оптический фильтр, имеющий градиент коэффициента пропускания в направлении оси x, указанной на странице. Напротив, можно использовать оптический фильтр, имеющий градиент коэффициента пропускания в направлении, перпендикулярном плоскости страницы (в направлении оси y).

Используя двухмерную матрицу микроотверстий в качестве разделяющего элемента 103 и используя оптические фильтры, имеющие градиенты коэффициента пропускания в направлениях X и Y, можно детектировать градиент фазы в двух измерениях.

Градиент фазы можно детектировать в двух измерениях, укладывая в стопку оптические фильтры, имеющие градиент коэффициента пропускания в направлении оси, x и оптические фильтры, имеющие градиент коэффициента пропускания в направлении оси y.

Второй вариант осуществления

Устройство формирования рентгеновского изображения и способ формирования изображения с использованием светоэкранирующего блока

Во втором варианте осуществления описаны устройство формирования рентгеновского изображения и способ формирования изображения с использованием светоэкранирующего блока вместо блока 203 ослабления света первого варианта осуществления. В частности, в этом варианте осуществления используется блок 105 детектирования, отличный от блока 105 детектирования, описанного в первом варианте осуществления. Конфигурация других блоков такая же, как в первом варианте осуществления. Фиг.4 иллюстрирует часть блока 105 детектирования и является видом в направлении, ортогональном направлению падения рентгеновского излучения. В частности, согласно фиг.4, пучок 403 рентгеновского излучения входит сверху вниз, и позиция пучка рентгеновского излучения изменяется в поперечном направлении вследствие преломления.

Согласно фиг.4 светоэкранирующая маска 402 располагается над краем светового детектора 401 (т.е. границей световых детекторов). Светоэкранирующая маска 402 блокирует часть света, излучаемого сцинтиллятором 404. Светоэкранирующий блок 405 включает в себя матрицу светоэкранирующих масок 402.

Светоэкранирующая маска 402 блокирует свет в диапазоне длины волны света, излучаемого сцинтиллятором 404, и образована, например, пластиковой пленкой, на которой напечатана черная светоэкранирующая структура, или на которую нанесена металлическая светоэкранирующая структура.

Желательно устанавливать блоки так, чтобы пучок 403 рентгеновского излучения падал на сцинтиллятор 404, так что центр пучка 403 рентгеновского излучения в направлении оси x выровнен с краем светоэкранирующей маски 402 в направлении оси x. Здесь, w представляет ширину пучка 403 рентгеновского излучения.

При такой компоновке, когда пучок рентгеновского излучения падает на испытуемый объект 104, позиция падающего пучка 403 рентгеновского излучения на сцинтилляторе 404 изменяется вследствие преломления. Поскольку детектируемая интенсивность света, излучаемого сцинтиллятором 404, изменяется вследствие этого смещения, смещение можно детектировать как изменение интенсивности света.

Интенсивность I света, детектируемая световым детектором 401, когда пучок 403 рентгеновского излучения испытывает преломление на испытуемом объекте 104 и смещается на Δx в направлении оси x, можно представить, например, выражением 4.

I₀ представляет интенсивность света, детектируемую в отсутствие испытуемого объекта 104. Поскольку сцинтиллятор 404 достаточно тонок, выражение 4 не учитывает рассеяние света внутри сцинтиллятора 404.

Соответственно, смещение Δx можно определить из интенсивности света I₀, детектируемой в отсутствие испытуемого объекта 104, и интенсивности I света, детектируемой в присутствии испытуемого объекта 104. С учетом рассеяния света внутри сцинтиллятора 404, смещение Δx пучка рентгеновского излучения можно определить, обратившись, на основании измеренной интенсивности, к таблице данных, которая хранится в вычислительном блоке 106 и содержит отношение соответствия между интенсивностью света, детектируемой в отсутствие испытуемого объекта 104, и позицией x пучка рентгеновского излучения.

Аналогично первому варианту осуществления, посредством вычислительного процесса, можно получить изображение смещения Δx, дифференциальное фазоконтрастное изображение dϕ/dx и фазоконтрастное рентгеновское изображение ϕ и т.д.

Выше со ссылкой на фиг.4 описана конфигурация, имеющая чувствительность только к смещению в направлении X. Напротив, можно использовать светоэкранирующую маску, имеющую чувствительность к смещению в направлении, перпендикулярном плоскости страницы (в направлении оси y).

Используя матрицу микроотверстий в качестве разделяющего элемента 103 и используя светоэкранирующую маску, имеющую чувствительность к смещению в направлениях X и Y, можно детектировать градиент фазы в двухмерном направлении.

Градиент фазы в двухмерном направлении можно детектировать, укладывая в стопку светоэкранирующую маску, имеющую чувствительность к смещению в направлении оси x, и светоэкранирующую маску, имеющую чувствительность к смещению в направлении оси y.

Третий вариант осуществления

Светоэкранирующий блок, который вычисляет коэффициент пропускания

В третьем варианте осуществления описано устройство формирования рентгеновского изображения и способ формирования изображения, пригодные, когда испытуемый объект имеет достаточный логарифм коэффициента поглощения рентгеновского излучения.

В этом варианте осуществления, светоэкранирующий блок 503, представленный на фиг.5, используется вместо светоэкранирующего блока 405 второго варианта осуществления. Конфигурация других блоков такая же, как в первом варианте осуществления.

Опишем со ссылкой на фиг.5 светоэкранирующий блок 503 согласно этому варианту осуществления. Фиг.5, которая иллюстрирует светоэкранирующий блок 503, является схемой части блока 105 детектирования, представленного на фиг.1. Другими словами, блок 105 детектирования имеет многослойную структуру, в которой сцинтиллятор, светоэкранирующий блок 503 и световые детекторы располагаются по порядку от направления падения рентгеновского излучения.

Эталонный пучок 501 рентгеновского излучения образует разделенный пучок рентгеновского излучения в отсутствие испытуемого объекта 104, и пучок 502 рентгеновского излучения образует пучок рентгеновского излучения, преломленный испытуемым объектом 104. Желательно устанавливать блоки так, чтобы эталонный пучок 501 рентгеновского излучения падал на центр пикселя 506 в направлении оси x. Светоэкранирующий блок 503 состоит из попеременно расположенных светоэкранирующих масок 504 (первая светоэкранирующая маска), которые представляют собой структуры, в которых интенсивность света, детектируемая световыми детекторами, увеличивается для перемещения в направлении оси x, и светоэкранирующие маски 505 (вторая светоэкранирующая маска), которые представляют собой структуры, в которых интенсивность света, детектируемая световым детектором, уменьшается для перемещения в направлении оси x. В частности, светоэкранирующий блок 503 представляет собой структуру, имеющую два разных типа светоэкранирующих масок 504 и 505, которые детектируют разные величины изменения интенсивности света в расчете на единицу длины, когда пучки рентгеновского излучения перемещаются в направлении оси x.

Пучок рентгеновского излучения из испытуемого объекта 104, падающий на блок 105 детектирования после перемещения на Δx, входит в сцинтиллятор внутри блока детектирования, и интенсивность I'₁ света для света, излучаемого сцинтиллятором и проходящего через светоэкранирующую маску 504, представлена, например, выражением 5.

I₀₁ представляет интенсивность света для света, излучаемого сцинтиллятором в ответ на падение пучка рентгеновского излучения на сцинтиллятор, который эквивалентен пикселю 506, в отсутствие испытуемого объекта 104, и P представляет длину стороны пикселя 506. A представляет коэффициент пропускания рентгеновского излучения испытуемого объекта 104.

Пучок рентгеновского излучения из испытуемого объекта 104, падающий на блок 105 детектирования после перемещения на Δx падает на сцинтиллятор внутри блока детектирования, в результате чего, излучается свет. Интенсивность I'₂ света для света, излучаемого сцинтиллятором через светоэкранирующую маску 505, представлена выражением 6.

I₀₂ представляет интенсивность света для света, излучаемого сцинтиллятором в ответ на падение пучка рентгеновского излучения на сцинтиллятор, который эквивалентен пикселю 506, в отсутствие испытуемого объекта 104. Когда I₁ и I₂ представляют интенсивности света эталонного пучка 501 рентгеновского излучения, детектируемого на светоэкранирующих масках 504 и 505, соответственно, смещение Δx можно вывести из выражений 5 и 6 и представить выражением 7.

Таким образом, поскольку Δx можно определить согласно выражению 7, коэффициент A пропускания испытуемого объекта 104 также можно определить с использованием Δx.

Даже когда два разных типа светоэкранирующих масок не образуют симметричную структуру, смещение Δx и коэффициент A пропускания можно определить, обратившись к таблице данных, которая хранится в вычислительном блоке 106 и содержит отношение соответствия между интенсивностью света, детектируемой в отсутствие испытуемого объекта 104, и позицией x в пикселе 506.

В частности, выразив интенсивность света, детектируемую в позиции x, на основании вышеописанной таблицы данных, связанной с двумя разными типами светоэкранирующих масок, можно определить смещение Δx и коэффициент A пропускания.

Коэффициент пропускания на основании поглощения испытуемого объекта 104 и смещения вследствие преломления можно определить из соотношения между интенсивностью света эталонного пучка 501 рентгеновского излучения и интенсивностью света пучка 502 рентгеновского излучения, детектируемого на соседних светоэкранирующих масках 504 и 505, соответственно. Светоэкранирующие маски 504 и 505 располагаются наклонно, пересекая рентгеновское излучение. Однако светоэкранирующие маски 504 и 505 могут располагаться согласно любой структуре при условии, что можно получить смещение рентгеновского излучения.

В этом случае, поскольку используется информация об интенсивности рентгеновского излучения в двух областях, т.е. на светоэкранирующей маске 504 и светоэкранирующей маске 505, пространственное разрешение в направлении оси x уменьшается в два раза. Таким образом, помимо вышеописанных измерений, можно осуществлять аналогичные измерения после перемещения разделяющего элемента 103 и блока 105 детектирования или испытуемого объекта 104 в направлении оси x на расстояние, равное длине светоэкранирующей маски 504 в направлении оси x.

Таким образом, можно получить информацию о коэффициенте A пропускания рентгеновского излучения и смещении Δx, соответствующем позиции испытуемого объекта 104 смещение рентгеновского излучения которого уже измерено.

Благодаря детектированию интенсивности света блоком 105 детектирования, коэффициент A пропускания, дифференциальную фазу dϕ/dx и фазу ϕ можно вычислить с использованием вычислительного блока 106. Изображение в пропущенных рентгеновских лучах, изображение смещения Δx, дифференциальное фазоконтрастное изображение dϕ/dx и фазоконтрастное рентгеновское изображение ϕ могут отображаться на блоке 107 отображения.

Опишем вычислительный процесс согласно фиг.6. Прежде всего, получают (S200) информацию интенсивности каждого пучка рентгеновского излучения. Затем смещение Δx относительно эталонного пучка 501 рентгеновского излучения и коэффициент A пропускания рентгеновского излучения вычисляют (S201) из детектируемой интенсивности света каждого пучка 502 рентгеновского излучения.

Затем угол преломления Δθ каждого пучка рентгеновского излучения определяют (S202) таким образом аналогично первому варианту осуществления с использованием смещения Δx и расстояния Z между испытуемым объектом 104 и блоком 105 детектирования.

Дифференциальную фазу dϕ/dx вычисляют (S203) из угла Δθ преломления каждого пучка рентгеновского излучения. Затем вычисляют фазу ϕ путем интегрирования полученных дифференциальных фаз dϕ/dx в направлении оси x (S204).

Вычисленные таким образом изображения, например, изображение в пропущенных рентгеновских лучах, изображение смещения, дифференциальное фазоконтрастное изображение и фазоконтрастное изображение, могут отображаться (S205) на блоке 107 отображения. Изображение распределения измеренной интенсивности также может отображаться аналогичным образом. Согласно такой конфигурации, можно получить дифференциальные фазоконтрастные изображения и фазоконтрастные изображения, которые учитывают поглощение.

Четвертый вариант осуществления

Другой светоэкранирующий блок, который вычисляет коэффициент пропускания

В четвертом варианте осуществления описаны устройство формирования рентгеновского изображения и способ формирования изображения, пригодные, когда испытуемый объект имеет достаточный логарифм коэффициента поглощения рентгеновского излучения.

В этом варианте осуществления светоэкранирующий блок 703, представленный на фиг.7, предусмотрен вместо светоэкранирующего блока 405 второго варианта осуществления. В частности, в этом варианте осуществления, предусмотрены