具有即时相位步进的非平行光栅装置、X射线系统及使用

技术领域

本发明总体涉及X射线图像采集。更具体而言，本发明涉及采用相称 （phase-contrast）的图像采集。具体而言，本发明涉及用于相称成像的光栅 装置、X射线系统并且涉及光栅装置在X射线系统、传输X射线系统、CT 系统和断层摄影合成系统的至少一个中的使用。

背景技术

在X射线图像采集技术中，待检查的对象，例如患者，被置于例如X 射线管的X射线生成装置或X射线源与X射线探测器之间。可能采用准直 元件由X射线源沿X射线探测器的方向生成扇形束或锥形束。位于X辐射 的路径中的待检查对象取决于其内部结构对X射线束进行空间衰减。经空 间衰减的X辐射随后到达X射线探测器，X辐射的强度分布被确定并随后 被转换为电信号，以用于X射线图像的进一步处理和显示。

X射线生成装置和X射线探测器这两者都可以安装在机架上，以便围 绕待检查的对象旋转。通过提供与改变相对于待检查对象的对准和取向的 不同X射线图像的随后的采集相对应的旋转，可以获得对象内部形态的三 维重建。

然而，即使在对象内部的不同组织之内，特定对象可能仅具有较小的X 辐射的衰减或衰减差异，因而导致相当均匀地衰减的X射线图像，该图像 具有低的对比度，并因此阻碍区分待检查的对象内部的各个要件（element）。 虽然对象体内的不同区域可能具有相似的衰减性质，但它们可能更大程度 上影响穿透该对象的X辐射的相位。

因而，可以采用相称成像，以便对通过待成像对象的X辐射的相位信 息进行可视化，具体而言，该X辐射至少部分为相干X射线。除了仅考虑 X辐射的幅度衰减的X射线传输成像之外，相称成像不仅可以沿投影线确 定待成像的对象的吸收性质，而且还可以确定所传输的X射线的相移。所 探测到的相移因而可以提供额外的信息，可以采用该信息，以便增强对比 度，确定材料成分，这可能导致X辐射剂量的减少。

由于波的相位可能不直接地测量，因而可以采用通过两个或更多个波 的干涉来将相移转换成强度调制。

在微分相称成像中，锥形束几何结构的使用可以构成对X射线探测器 元件的可用大小的限制，特别是当相位和/或吸收光栅与平行于光轴的沟槽 （trench）对准时。在自X射线源起大约1m的距离处，相位灵敏度相对于 成像系统的中央区域显著地下降的点距离光轴大约+-3cm。这种限制可能特 别地取决于锥形束或扇形束的光栅性质、可见度、距离以及角度。

对于例如医学成像应用、检测成像应用或安全成像应用的一些应用， 至少沿二维X射线图像的一个方向的少于6cm的视场可能太小而不能合理 可行。此外，对于相称成像，必须采集区域的多幅图像，该多幅图像具有 个体相位步进状态，以便对图像信息进行优选重建。

因而，可能期望在减少由于采集图像信息时的相位步进必须的采集步 进的同时，增加在采用相称成像时能够获得的图像的视场。

发明内容

因而，提供在提供即时（on the fly）相位步进的同时允许对期望的视场 进行扫描的光栅装置。

根据本发明的示范性实施例，提供了一种用于相称成像的光栅装置， 该光栅装置包括第一光栅元件和第二光栅元件。第一光栅元件和第二光栅 元件中的每个都包括沟槽结构，其中，所述沟槽结构包括至少一个沟槽区 域和至少一个屏障区域。所述至少一个沟槽区域和至少一个屏障区域至少 局部被布置为平行，并且其中，第一光栅元件和第二光栅元件被布置成使 得第一光栅元件的沟槽结构与第二光栅元件的沟槽结构不平行，包括角度 α。

根据本发明的另一示范性实施例，提供了一种X射线系统，该系统包 括X射线源和还包括X射线探测器元件的根据本发明的光栅装置。对象能 被布置在X射线源和光栅装置之间，并且X射线源与光栅装置可操作地耦 合，使得能够获得对象的相称图像。

根据本发明的另一示范性实施例，根据本发明的光栅装置用在X射线 系统、CT系统和断层摄影合成系统的至少一个中。

为了获得X射线束的相位信息，可以采用干涉仪。优选地，相干X辐 射穿过待成像的对象，随后到达X射线探测器。由于可能不直接测量相位 信息，因而可以采用可能导致能由X射线探测器探测的强度调制的两个或 更多个波前的相消或相长的交互的含义。

可以通过在待检查的对象与X射线探测器之间提供相移光栅或射束分 裂器光栅来获得相对应的干涉。通过射束分裂器光栅的X辐射因而导致射 束分裂器光栅后面的干涉图样（pattern），包含关于X射线束之内其极小值 和极大值的相对位置的相移的信息，即X射线束的相应的局部强度。所得 的强度图样包括具有通常处于大约数微米的距离的极小值和极大值。

然而，X射线探测器可以仅包括处于大约~50至150μm的分辨率，并 且因而可能不能分辨所生成的干涉图样的相应地精细结构。因此，可以采 用相位分析器光栅或吸收器光栅，包括传输和吸收条带单元或沟槽区域和 屏障区域的周期性图样，该图样具有与干涉图样相似的周期性。

通过单独地照射射束分裂器光栅，即使在不存在分析器光栅的情况下， 也可以在分析器光栅的位置处生成干涉图样。因而，可能由于所采用的X 射线探测器元件，仅要求分析器光栅，这不提供足够高以直接探测射束分 裂器光栅的干涉图案或条纹的空间分辨率。由此，可以采用分析器。在一 个相位步进位置，让条纹极大值在横向位移之后传输到达探测器，可以在 金沟槽中吸收该极大值。

由分析器光栅的相似的周期性，可以在X射线探测器表面上的分析器 光栅后面生成强度调制图样。相对应的图样可以具有大体上较大的周期性， 因而该图样能由具有处于50至150μm的分辨率的X射线探测器来探测。 X射线探测器元件像素可以探测干涉图样，作为平均强度值。为了获得相 称图像，特别是为了获得微分相移，可以要求分析器光栅横向偏移，即沿 垂直于分析器光栅和射束分裂器光栅这两者的栅格或条带的方向偏移，这 些光栅被布置为以可以处于大约1μm的光栅间距p的分数倍相对于光栅条 带大体平行。例如，可以将从一个光栅间隙或沟槽区域改变至随后的光栅 间隙的位置改变例如大约4倍或8倍。以光栅间距p的分数倍进行的相对 应的横向偏移可以被称为相位步进。单相位步进的实例中通过光栅的X射 线束因而包括个体相位步进状态。

然后，可以从在分析器光栅的针对每个位置（例如针对每个相位步进 状态）测量的相位步进期间的两个栅格后面的X射线探测器元件中观察到 的强度调制提取相移。具体而言，通过测量多个位置，例如具有不同的相 位步进状态的4或8个位置，可以获得相位信息。由于X射线入射至光栅 上的入射角，可见度可以视为相对于至光栅的沟槽的横向扩展针对较大的 离轴位置而减小。为了确保足够的可见度并由此确保X射线探测器对X射 线相位的探测能力，例如在系统长度，即X射线源与X射线探测器元件之 间的距离大约为1m，能量大约为20-30kVp，并且沟槽结构具有平行结构 的情况下，视场可以限于大约6cm的大小。增大视场的一种解决方案可以 视为移动X射线探测器，由此随后获得视场的多个子区域。由于对于X射 线探测器的每个位置，可以要求个体相位步进，即例如具有不同相位步进 状态的4或8个个体图像采集，因而X射线探测器的相对应的运动、位移、 倾斜或旋转与相对应的相位步进的组合可能是繁长的过程。

在常规的吸收对比投影成像中，在传输或投影图像中叠加沿入射X射 线方向的多种对象结构。这可能常常使确定个体结构复杂化并因而使相对 应的X射线的可读性变小。可以通过将总辐射剂量分布在若干角度视图之 上以便改善关于对象内部结构的深度信息来获得图像质量的改善。相对应 的技术可以被称为断层摄影合成，并且，可以采用该技术特别是用于采集 三维体积图像数据。相对应的系统可以要求X射线源和X射线探测器被布 置在机架上，以便围绕待检查的对象旋转。同样地，可以移动X射线源， 并且由此移动探测器，特别是相对于待检查对象的横向运动。

即使在相称成像中，单个投影也可以包括叠加的结构并因而也从断层 摄影合成操作模式获益。因此，采用能够断层摄影合成的相称系统可以通 过解剖结构的叠加来克服变小的可读性。

例如在相称成像，特别是微分相称成像中的足够大的强度调制的足够 的条纹可见度的要求可能对X射线源与光栅之间的相对运动的自由度施加 约束。一般而言，可以允许仅X射线源沿光栅沟槽的相对运动，因而，通 过提供沿与光栅的硅栅格的沟槽平行的方向的断层摄影合成运动，从可以 实现断层摄影合成和相称成像之间的相容性。因而，可以视为对至光栅上 的X辐射的在垂直于光栅沟槽的平面内测量的入射角度有益，以在断层摄 影合成扫描期间不增加至高于特定水平。

通过移动X射线探测器并因而通过视场扫描X射线探测器来扩展视 场，可以要求在视场之内针对X射线探测器的每个位置来执行相位步进。 例如，在特定的位置，可以要求各自具有不同相位步进状态的4或8个采 集步进的相位步进。随后，可以使X射线探测器位移，以采集与视场之内 的先前布置大体上邻近的视场的子区域，随后采用具有用于采集视场的第 二子区域的相称图像信息的4或8个图像采集步进的相位步进。然而，可 以不要求X射线探测器以扩展的大小或X射线探测器本身的宽度来位移， 而是可以仅以X射线探测器的扩展的分数倍（如1/4或1/8）或者其用于X 射线采集的有源区来位移，可能甚至仅以一个X射线探测器元件像素来位 移，并行的相位步进不仅采集可能与先前的子区域重叠3/4或7/8的视场的 稍微不同的子区域的X射线图像信息，而且还采集具有采用相称的X射线 图像信息的随后的生成所要求的不同的相位步进状态的X射线图像信息。 像素偏移可以允许可能在稍微不同的地方的不同相位步进状态的同时的探 测。1/4或1/8的位移可以被解释为，例如在对象可能在包括子像素的总像素 的区中是均匀的情况下，则像素利用1/4或1/8的相位步进来采集具有与测量 相同的值的这样的偏移。这可能限制空间分辨率。例如通过利用相位步进 的顺序扫描或者通过利用相移的子像素来同时采集所有步进或通过以上的 组合，能够想象以特定的像素计数进行的位移和减少的数量的相位步进的 组合。

从实用的角度出发，例如，关于制造根据本发明的设备，光栅的沟槽 可以优选垂直于X射线探测器的平面。

常规地，射束分裂器光栅和分析器光栅可以由硅晶片制造。对于分析 器光栅，可能要求另外的电镀过程，以便利用例如金的高度吸收材料来填 充所述沟槽。制造过程可以例如以钝化层的涂敷开始，随后是蚀刻流程。 被钝化层覆盖的区域可能不受蚀刻过程影响，因而得到通常要求的沟槽图 样。然而，可能难以沿不同于垂直于晶片表面的方向的方向来蚀刻沟槽。 对于锥形束X射线相称系统，蚀刻方向可以强烈地取决于晶片上的位置， 使得沟槽可以聚焦于设计为稍后与X射线源位置一致的预定义位置。

相对应的布置可以被视为特别是在大约6cm的范围内从光轴离开时结 构的可见度降低的原因。具体而言，例如在大约20-30keV的情况下，X射 线源和X射线探测器之间的大约1m的距离可以将探测器大小限制为大约 6cm。

当采用至少部分相干X射线源时，可以有益地实施相称成像。然而， 由于相干X射线源可以特别地仅由例如同步加速器、另外的光栅提供，因 而可以在X射线源与X射线的束路径中的对象之间采用源光栅，以生成多 个个体相干X射线源，例如，光栅元件利用吸收材料来填充沟槽以构建彼 此接近的多个μ聚焦X射线光斑或线。或者，可以采用多个个体的、大体 上相干的X射线源，例如分布式X射线源，如基于碳纳米管的发射器。

为了获得随后的相称图像，特别是为了能够从所采集的相称图像信息 重建相称图像或微分相称图像，要求相对于探测器元件像素或至少探测器 元件行或探测器元件列而采集的每个相称图像的不同相位步进状态。换言 之，考虑到固定的探测器元件，随后的相称图像要求相位步进状态改变， 以允许针对多个采集的图像信息的相称图像的随后的重建。在固定的探测 器的情况下，可以通过将射束分裂器光栅G₁相对于分析器光栅G₂位移光 栅周期p的分数倍来采集相位步进状态的相对应的差，从而采集个体相位 步进状态。

在移动的X射线探测器元件的情况下，能够根据本发明而即时地实现 相对应的相位步进，因而实现相位步进状态的改变。

根据本发明，通过使光栅元件之一的沟槽结构相对于另一光栅元件的 沟槽结构倾斜小角度α，能够获得每个X射线探测器元件像素、像素行或像 素列的个体相位步进状态。角度α可以特别地取决于如X射线探测器元件像 素的大小、光栅间距以及要求的/期望的相位步进状态的数量的参数。例如， 关于在8个像素行的2μm的光栅元件间距位移，例如，对于8个不同的、 个体相位步进状态，对于假定的150μm的像素大小，α最大值是大约0.1°。 在较小的像素大小的情况下，角度值可以增大。

在一个沟槽结构相对于另一沟槽结构倾斜或旋转的相对应的光栅装置 的情况下，相位步进可以被认为是通过将探测器元件和光栅元件的单元横 向移动至探测器行并因而将光栅装置横向移动至探测器行来提供的，这可 能发生在视场的扫描期间。换言之，例如，在将X射线探测器和光栅装置 作为单个单元位移一个X射线探测器元件像素的大小，例如取决于运动的 方向而位移单行或单列时，射束分裂器光栅G₁和分析器光栅G₂的相应的 布置包括特别是单像素、单行或单列的在X射线探测器的方向从X射线源 观看时朝向彼此的不同的相对对准。此外，可以实施例如针对每个像素行 的具有横向离散沟槽偏移的具有沟槽结构的光栅元件。相对应的离散横向 沟槽偏移因而可以表示个体相位步进状态。

例如，如果待检查的对象的特定结构能由具有射束分裂器光栅G₁和分 析器光栅G₂的定义的布置的X射线探测器列来探测，那么，由于两个光栅 的光栅结构的倾斜或成角，扫描运动中的偏移或位移可能导致能由因位移 具有相对于彼此不同地对准的光栅G₁和G₂的另外的X射线探测器元件行 探测的相同的结构。位移的相对应的偏移可以特别是线性偏移或旋转位移。 然而，可以想象其他任意的位移，该位移可以提供具有不同相位步进状态， 例如4或8个不同相位步进状态的两个光栅的对准位置。

因而，当包括具有大小小于视场的X射线探测器的光栅装置通过视场 来扫描或移动以采集更大的X射线图像时，相位步进状态可以被视作随着 扫描运动即时地改变。可以不要求单个X射线探测器元件像素、行或列的 个体的且因而完全唯一（unique）的相位步进状态。例如，如果采集4、8 或9个个体相称图像，以便随后计算X射线图像，则4、8或9个个体的、 不同的、唯一的相位步进状态可以是足够的。然而，在这种情况下，可能 要求使光栅装置和X射线探测器元件位移，使得待检查对象的特定结构相 对于光栅装置和X射线探测器进行布置，从而处于不同的相位步进状态。

例如，如果提供示范性的8个个体相位步进状态，并因而提供相对于 个体X射线探测器元件像素、行或列具有8的周期的光栅装置，那么，应 当避免使光栅装置和X射线探测器以等于周期或周期的倍数的若干像素位 移。例如，在8的周期的情况下，可以优选，应当避免在使相同布置以9 个像素、11个像素、13或15个像素等位移时使光栅装置和X射线探测器 元件以8个像素位移的扫描运动。探测器还可以以1、2、3、4、5、6或7 个像素位移。

此外，还可以通过采用两个吸收光栅，而非一个相位和一个吸收光栅， 来执行相称成像。因而也可以要求根据本专利申请的相位步进。

同样地，可以要求相对于移动的X射线探测器元件而动态地将X辐射 准直，以便确保仅允许所探测到的X辐射通过对象。

对象还可以被布置在第一光栅元件和第二光栅元件之间，特别是在射 束分裂器光栅和分析器光栅之间。

X射线探测器元件通过或在视场之上的扫描或位移运动可能不要求为 纯横向位移，然而，还可以是圆周运动、正弦运动、Z字形运动或甚至可能 由计算机系统控制的任意的运动。同样地，可以采用以上的组合位移。在 下文中，特别关于光栅装置和X射线系统来描述本发明的另外的示范性实 施例。然而，应当注意到，相对应的解释应用于所有光栅装置、X射线系 统以及光栅装置的使用。

应该注意到，权利要求之间的单个或多个特征的任意的变化和互换并 且特别是所主张的实体是可想象的并且落在本专利申请的范围和公开之 内。

根据本发明的另一示范性实施例，第一光栅元件和第二光栅元件可以 被布置为大体上平行。根据本发明的另一示范性实施例，第一光栅元件可 以被作为射束分裂器光栅来提供和/或第二光栅元件可以被作为分析器光栅 来提供。

包括射束分裂器光栅和分析器光栅的相对应的装置可以允许采集相称 图像信息。

根据本发明的另一示范性实施例，光栅装置还可以包括具有探测器大 小的X射线探测器元件，其中，X射线探测器元件可以被布置为大体上垂 直于第一光栅元件和第二光栅元件中的至少一个。

将X射线探测器元件包括至光栅装置中允许可能以各个元件相对于彼 此的定义的关系提供紧凑的单元，以采集相称图像信息。各个元件可以被 布置为大体上邻近彼此或可以被布置为具有定义的距离，因而可以提供各 个元件之间的间隙。

根据本发明的另一示范性实施例，第一光栅元件和第二光栅元件中的 至少一个适于影响电磁辐射的振幅和相位的至少一个参数。

因而，光栅元件被作为X射线有源元件来提供。根据本发明的另一示 范性实施例，α可以处在大约1°至0.01°的范围内，特别是0.1°、0.2°或0.3°。 根据本发明的另一示范性实施例，X射线探测器元件可以包括X射线探测 器元件像素的阵列，其中，X射线探测器元件像素、X射线探测器元件像 素行以及X射线探测器元件像素列中的至少一个可以包括个体相位步进状 态。

换言之，当相应地从X射线源和待检查对象的方向观看时，X射线探 测器元件的顶上的第一光栅元件和第二光栅元件的布置提供有个体相位步 进状态，特别是针对X射线探测器元件像素、X射线探测器元件像素行以 及X射线探测器像素列的没个的个体的、唯一的相位步进状态。然而，可 以不要求唯一的相位步进状态，更确切地，不同相位步进状态的专用的最 小数量可以是足够的，例如4或8。如果是“准正弦状”曲线的强度值，则 图像采集步进的相对应的数量可以视作采样。4个不同的相位步进状态可以 是足够的，因为更多的个体步进提供更好的信号质量，然而可能要求增加 采集时间间隔，并且可能增加曝光剂量。取决于所采用的光栅元件的几何 结构，可以同时地采集多个不同的相位步进状态。

例如，可以同时地，然而在不同的位置处，执行不同相位步进状态的 采集。例如，构成像素的四个邻近的子像素可以包括四种不同的相位步进 状态。因而，对于像素，可以采集四种不同的相位步进状态，然而，可能 降低空间分辨率。

根据本发明的另一示范性实施例，X射线系统可以适于采集具有大于 探测器大小的视场的相称图像，其中，光栅装置可以位移，并且其中，通 过光栅装置的位移，可以获得视场的相称图像。

因而，通过光栅装置的运动，特别是具有即时相位步进的扫描运动， 可以获得大于探测器大小的视场的相称图像。

根据本发明的另一示范性实施例，X射线探测器元件可以适于采集视 场的子区域。因此，总视场可以大于X射线探测器元件的大小。

根据本发明的另一示范性实施例，X射线探测器和/或光栅装置可以适 于扫描视场。

因而，通过扫描运动，能够获得视场，该视场可以不受X射线探测器 元件大小的限制，而是受扫描运动的实施的限制。

根据本发明的另一示范性实施例，X射线探测器元件和/或光栅装置可 以从用于采集第一相称图像信息的第一位置和/或取向位移至采集第二相称 信息的第二位置和/或取向。

因此，通过可以大体上为X射线探测器元件的大小或该大小的例如1/4、 1/8或1/9的分数倍或者甚至仅一个X射线探测器像素的位移，可以采集不 同的相称信息，随后可以采用该信息以生成视场的X射线图像。

根据本发明的另一示范性实施例，X射线系统还可以包括第三光栅元 件，特别是源光栅或源光栅元件。

通过在X射线源与X射线束的路径中的待检查对象之间提供源光栅， 可以采用可能不相干X射线源，以进行相称成像。

根据本发明的另一示范性实施例，X射线源和/或第三光栅元件可以相 对于第一光栅元件、第二光栅元件、对象以及X射线探测器元件的至少一 个进行位移。

在本文中，可以通过用于提供到达光栅并随后到达X射线探测器的通 过对象的X辐射的不同视野或投影的、X射线源和/或第三光栅元件相对于 例如对象的运动来实施扫描运动。

参考下文所描述的实施例，本发明的这些及其他方面将变得显而易见 并得以阐明。

下面将参考附图来描述本发明的示范性实施例。

附图中的图示说明是示意性的。在不同附图中，相似或相同的元件提 供有相似或相同的参考标记。

附图未按照比例绘制，然而，可以描绘定性比例。

附图说明

图1a-c示出了根据本发明的用于相称成像的设备的示范性实施例；

图2示出了根据本发明的干涉图样的示范性实施例；

图3a、b示出了根据本发明采集的示范性相称图像；

图4示出了根据本发明的干涉条纹相对于探测器元件像素的离轴位置 的示范性可见度；

图5a、b示出了根据本发明的具有X射线探测器元件的光栅装置的示 范性实施例；以及

图6示出了根据本发明的光栅元件的另一示范性实施例。 参考标记列表

1    光栅装置

2    X射线源

3    屏障区域

4    源光栅G₀

5    X辐射

6    对象

7    光轴

8    射束分类器光栅/相位光栅G₁

9    沟槽区域

10   分析器光栅/吸收器光栅G₂

11   基础衬底

12   X射线探测器元件

13   屏障区域/截面屏障元件

14   焦斑

16   直线运动

19   沟槽区域

20   截面屏障元件的伸长部分

具体实施方式

现在参考1a-c，描绘了根据本发明的用于相称成像的设备的示范性实 施例。

图1a示出了用于相称成像的设备的示范性实施例的三维表示。相当大 的X射线源2被布置为邻近源光栅4。由于X射线源2相对于所发射的辐 射的波长的大小，X射线源2可以被认为是非相干的，因而采用源光栅G₀4， 以便提供如图1b中的双向箭头所描绘的多个单个相干的X射线源。

X辐射5沿光轴7的方向从X射线源2发射，可能构成X射线的扇形 束或锥形束。X射线束的相应的形状未在图1a中描绘。

X辐射5到达对象6，穿透对象6，随后到达射束分裂器光栅G18。射 束分裂器光栅8的沟槽或间隙改变相对于射束分裂器光栅的固体区、屏障 区域传递电磁辐射的相位。因此，以特别是以π执行相移。与通过沟槽 区域的辐射相比，通过屏障区域的X辐射的衰减能够忽略不计。源光栅4 可以具有50至200μm的光栅周期，例如57μm，并且可以由具有例如由金 （Au）制成的光栅结构的硅衬底构成。例如通过用于去除材料以构成沟槽 结构的蚀刻过程，从而射束分裂器光栅8可以具有4μm的光栅周期并且可 以由具有也由硅制成的光栅结构的硅衬底构成。例如通过用于去除材料以 构成沟槽结构的蚀刻过程，使间隙或沟槽填充有例如金（Au）的高z材料， 分析器光栅10可以具有2μm的光栅周期并且可以由具有也由硅制成的光 栅结构的硅衬底构成。

分析器光栅10G₂被布置在射束分裂器光栅G₁8和X射线探测器12之 间。源光栅与射束分裂器光栅8之间的距离被描绘为l，而射束分裂器光栅 8与分析器光栅10之间的距离被描绘为距离d。沿X射线探测器的方向的 源于射束分裂器光栅8G₁的多个波到达分析器光栅10G₂，随后在X射线 探测器12的表面上产生强度调制图样（参见图2）。

通过相对于分析器光栅10偏移射束分裂器光栅8，由此将光栅相对于 彼此而位移，特别是以光栅周期p₁或p₂的分数倍进行位移，可以由图像探 测器12获得由相位步进引起的多个强度调制，因为个体相位步进状态在个 体相位步进之间不同，即G₁相对于G₂的对准不同。因此，通过多个莫尔 （Moiré）图样，可以生成待检查对象的X射线图像。距离l可以是大约 50-150cm，例如80cm，然而，甚至可以想象数米，并且距离d可以是大 约2-20cm，取决于在干涉仪的设计中选择的泰伯（Talbot）数量级、辐射 能量以及光栅间距。第一分数泰伯距离，对于17keV的辐射能量，处于大 约50mm，或者，对于25keV的辐射能量，处于大约120mm。泰伯距离 的更高的数量级，例如n=3、5、7，是这些距离的整数倍数。可以通过方程 1来计算第一分数泰伯距离的距离d，M=由于束几何结构导致的放大因子， p₁=相位光栅G₁的光栅间距，并且λ=用于相称的平均辐射能量的波长：

$d=M·\frac{{p_1}^2}{8·\lambda }$

方程1

现在参考图1c，描绘了光栅G₀至G₂的示范性截面。光栅G₀和G₂可 以特别填充有金（Au）。可以通过蚀刻基于硅的材料以提供光栅的沟槽来实 现光栅G₁和G₂。源光栅的光栅周期p₀可以处于大约200μm，甚至更小， G₁的光栅周期p₁可以是示范性的，处于2至6μm的范围中，特别是4μm， 并且G₂的光栅周期p₂可以是示范性的，处于1至3μm的范围中，特别是 2μm。

现在参考图2，描绘了根据本发明的干涉图样的示范性实施例。

图2描绘了在射束分裂器光栅G₁8与分析器光栅G₂10之间创建的干 涉图样，证明特征距离d₁、d₂和d₃中的栅格的自成像效应（泰伯效应）。极 小值和极大值的相对位置可以特别是取决于入射在射束分裂器光栅G₁上的 波前的相移。d₁可以特别是为大约数cm。如果单色平面波入射在射束分裂 器光栅上，这引起特别是π的相移，强度被分成两个主要的衍射级，取 消零级。干涉效应导致在自G₁起下游的离散距离处入射于G₁上的波前的 自成像的效应。该效应被称为泰伯效应。例如，在距离pl^2/8*λ（lambda） 处，由G1引起的入射波前的相位调制变换为具有双频的强度调制。分析器 光栅对这些调制进行采样，并允许测量由经由相位步进而至X射线波前上 的对象引起的相位梯度。

现在参考图3a、b，描绘了根据本发明采集的示范性相称图像。

在图3a中，通过采用四个相位步进的相位步进而采集包括个体气泡的 对象的示范性四幅图像并因而采集四个个体相位步进状态a-d。距离x₁-x₄与栅格G₁相对于G₂的位移有关，以创建强度调制。自x₁-x₄起的完整运动 在光栅G₂的一个周期之内（＜2μm）。吸收器栅格或分析器栅格G₂10沿与 光栅平面平行的方向x偏移。两个位置“1”和“2”处的波前相位差可以 从例如针对图3a中的四个采样位置x₁-x₄的所测量的强度调制的相移提取。

现在参考图4，描绘了根据本发明的干涉条纹相对于探测器元件像素的 离轴位置的示范性可见度。

可以从图4理解取决于探测器像素的离轴位置的条纹可见度的退化。5 或更大的条纹可见度可以被认为提供了用于图像生成和处理的合理的相 称。在图4中提供了三种功能，这三种功能取决于提供光栅中的较深的沟 槽的光栅G₂（参见图1c）的光栅结构，例如35μm，得到遍及例如15μm 的较浅的光栅深度H₂的减弱的离轴可见度。如从图4可以理解的，两侧准 直必须低于6cm，因而Δx应当＜3cm，从而将像例如微分相称乳房摄影那 样的相称成像中的平面探测器的可用大小限制为大约6cm。

现在参考图5a、b，描绘了根据本发明的具有X射线探测器元件的光 栅装置的示范性实施例。

例如射束分裂器光栅8的第一光栅元件和例如分析器光栅10的第二光 栅元件被布置为大体上平行于彼此并与X射线探测器元件12平行。源光栅 8和分析器光栅10的每个都包括基础衬底11，个体屏障区域3被布置在该 基础衬底11上。在屏障区域3之间，布置有沟槽区域9。屏障区域3和沟 槽区域9的连续构成光栅元件8的沟槽结构或光栅结构。

在图5a中，分析器光栅10的沟槽结构相对于射束分裂器光栅8的光 栅结构和X射线探测器元件阵列装置而示范性地成角度。然而，还可以想 象，分析器光栅10的沟槽结构与X射线探测器元件的阵列结构平行，射束 分裂器光栅8以角度α倾斜。

在图5a中，X辐射5被示范性地描绘为具有焦斑14的从X射线源2 发射的锥形束。对象6被布置在X辐射5的锥形束中，X辐射5穿透对象 6，随后到达射束分裂器光栅8、分析器光栅10，最后，到达X射线探测器 元件12，以生成相称图像信息。

现在参考图5b，描绘了光栅装置1的扫描运动。光栅装置1在具有扫 描或运动方向的扫描运动中例如以线性方式位移。通过扫描运动，可获得 具有大于X射线探测器12的大小的视场的图像，由于射束分裂器光栅8和 分析器光栅10相对于X射线源和待检查的对象6的自动地重新布置的光栅 装置关系而导致即时相位步进。

现在参考图6，描绘了根据本发明的光栅元件的另一示范性实施例。

根据图6的光栅元件是示范性的，然而，分析器光栅10，特别是根据 如前面所描述的特征，还可以是相移光栅。图6的分析器光栅10的光栅结 构包括在截面上离散的沟槽结构，该沟槽结构包括屏障区域13和沟槽区域 19。沟槽区域可以特别地提供有未在图6中单独地描绘的采用例如金（Au） 的高z金属的填充物。构成屏障区域13的个体截面屏障元件被布置为在截 面上离散，具有长度的伸长部分20。伸长部分20可以特别地处于1、2、3、 4、5、6、7、8或更多探测器像素的数量级。

个体截面屏障元件可以各自被认为与未在图6中描绘的例如射束分裂 器光栅8的另一光栅元件的沟槽结构大体上平行地对准。每个截面屏障元 件以增量位移至邻近的截面屏障元件，因而，当采用另一光栅元件时，可 能导致不同的相位步进状态。还可以想象，图6的光栅元件不仅包括如描 绘的离散的沟槽结构，而且还另外如上所述地相对于另一光栅元件而成角 度。

图6的截面屏障元件的横向位移还可以包括正弦形状或弯曲形状。

应当注意到，术语“包括”不排除其他元件或步骤，并且“一”或“一 个”不排除多个。同样地，可以将参考不同实施例描述的元件进行组合。

还应当注意到，权利要求书中的参考标记不应当被解释为限制权利要 求书的范围。