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专利名称：用于进行相衬测量的检测装置和x射线断层摄影仪以及进行相衬测量的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于进行相衬测量的检测装置和X射线断层摄影仪以及一种进行相衬测量的方法。
背景技术：
用电离线尤其是X射线成像时，在射线穿透物质的过程中主要可以观察到两种效应，即穿透物体的射线的吸收效应和相移效应。另外在很多情况下，当射线穿透被检物体时，被穿透物质在厚度和成分方面的较小差异对相移的影响远远超过对吸收的影响。这两种效应的强度原则上均与射线能量以及被透射物质的密度及原子序数有关。X射线对物质的穿透可用复折射率加以描述。折射率的非零(versctwindende)虚部描述的是材料的吸收强度。折射率的非零实部则会导致穿透材料的X射线波发生相移。 进行相衬X射线成像的目的是，除了对被X射线透射的物体的吸收强度(用线性衰减系数或折射率的虚部表示)进行成像外，还对穿透被透射物体的波前的局部相或相局部梯度的图像进行测量。这里可以像X射线摄影或X射线断层摄影那样，既计算相移的投影图像，又在若干投影图像基础上计算相移的断层成像。在此过程中无法直接测定X射线波的相，而只能借助于参考波以干涉方式进行测定。相对于参考波或相邻射线的相移可用干涉光栅进行测量，再合并成投影图像和/或断层图像。EP 1 731 099 Al揭示一种适合用于进行相衬测量的X射线断层摄影仪的结构。 这种结构共需三个光栅。又称源光栅的第一光栅GO定位于X射线管的焦斑与物体的位置之间。名为衍射光栅、相光栅或Talbot光栅的第二光栅Gl定位于物体与X射线检测器之间。第三光栅G2名为吸收光栅，布置在衍射光栅Gl与X射线检测器之间。源光栅GO用于提供复数个空间部分相干的线源。衍射光栅Gl用于将空间相移图外加于入射波前，从而在衍射光栅Gl后面产生干涉图。当有平面波到达光栅Gl时，在与光栅Gl相隔一定距离(Talbot距离)处会产生清晰度或高或低的干涉图。吸收光栅G2则用于对该干涉图进行扫描。其中，光栅GO、Gl和G2平行定向。检测器采用像素结构，以便对通过转换入射射线量子而产生的电信号进行空间分辨检测。众所周知，吸收图像和相衬图像或微分相衬图像的摄制是通过测量检测器每个像素中与光栅GO、Gl和G2的相对位置有关的强度来完成的。已知做法是沿垂直于射线方向和垂直于缝隙方向的方向逐步或连续移动(例如)吸收光栅G2。根据光栅位置以电信号的形式记录每个像素的X射线强度。这里涉及的是一种调制信号，该信号在各像素中代表的是穿过物体且通向光栅G2被照亮部分的像素的光路上的吸收强度。强度曲线与折射率实部的投影梯度有关，根据强度曲线的最大值和最小值在像素中的位置可以计算X射线的局部相移。通过对这些沿某一个垂直于射线方向和垂直于缝隙方向的行的梯度进行积分，可以提供波前在穿透被投影到像素上的物体后的局部中相。上述已知方法的缺点是，已经穿过物体的射线量子在吸收光栅G2中被吸收，无法再用于成像。在此情况下，成像时就需要加大剂量或者说患者受照剂量。另一缺点是，在强度测量期间，离心力引发机械变形(CT应用领域就会出现这种情况)，而机械变形所引起的装置几何结构变化(例如，光栅的相对位置发生变化)会导致调制曲线失真。这会导致相的测定不正确。

发明内容
有鉴于此，本发明的目的是设计出一种可以在保持图像质量不变的情况下降低待检物体受照剂量的检测装置、X射线断层摄影仪及相衬测量方法。本发明用以达成上述目的的解决方案为一种如权利要求1的特征所述的检测装置、一种具有并列权利要求12所述特征的X射线断层摄影仪和一种具有并列权利要求15 所述特征的用以进行相衬测量的方法。有利设计方案及改进方案请参阅从属权利要求。本发明用于进行相衬测量的检测装置包括至少两个前后布置的转换层，其中，至少沿射线方向的第一转换层具有复数个交替布置的灵敏区域和灵敏度较低区域，所述灵敏区域的吸收度较高，以便将入射射线量子转换成信号，所述灵敏度较低区域的吸收度相对较低。在上述情况下，“射线方向”指的是当所述检测装置正常使用时，X射线到达检测装置时的方向。每个转换层都是所述检测装置的检测器的组成部分。所述检测器包含了将X 射线转换为电信号以及读出这些电信号所需要的全部组件。下文中将要讨论的单元视具体情况有可能是前后布置的转换层，也有可能是前后布置的检测器。“灵敏区域”指的是转换层上以产生电信号为目的而与射线量子相互作用的区域。“灵敏度较低区域”不是为了将转换层像素化而采取的措施，即所谓的间隔区域。而是专门设置的区域，射线量子可在这些区域内朝连接在第一转换层后面的第二转换层方向透射，以便实现转换。用这样一种检测装置进行相衬测量时，可以弃用此前一直使用的吸收光栅G2。发明人发现，只要让一部分射线量子在第一转换层中的空间构型中进行相互作用，余下的射线量子进入该构型的间隔区域，穿过第一转换层并在沿射线方向布置在第一转换层后面的第二转换层中用于产生信号，就能对已产生的干涉图进行扫描。第一转换层中的空间构型由复数个交替布置的灵敏区域和灵敏度较低区域构成，所述灵敏区域的吸收度较高，以便将入射射线量子转换成信号，所述灵敏度较低区域的吸收度相对较低。所述转换层具有固定的相对空间位置及定向。这样就能将穿透物体的射线量子几乎全部用于成像。亦即，不会再有射线量子因被吸收光栅G2吸收而不可用。借此可降低为确保相同的相衬图像质量而需使用的X射线剂量。通过采用两个前后布置的转换层和设置在第一转换层中的构型，每次测量时均可在两个不同的位置上扫描干涉图。与已知结构相比，这样可以使必要的测量次数减半。因此，本发明提出的措施还能缩短必要的摄制时间。也能减少重建图像中的运动伪影。除此之外，包含这种检测装置的X射线断层摄影仪由于弃用了吸收光栅G2而变得结构简单，对计算机断层摄影仪中的成像系统旋转时所产生的机械负荷的敏感度也会降低。借此能以更高的可靠性测定所检测到的信号特性曲线以及从中推导出来的局部相差。特定而言，仅需对所述第一转换层进行能形成灵敏区域和灵敏度较低区域的结构化处理，这样就能将可用的转换层直接投入使用。根据本发明的有利设计方案，所述第二转换层同样具有这样的灵敏区域和灵敏度较低区域，其中沿射线方向看，第一转换层的每个灵敏区域后面均设有第二转换层的一个灵敏度较低区域，相应地，第一转换层的每个灵敏度较低区域后面均设有第二转换层的一个灵敏区域。检测器Dl和D2可以采用相同结构，但彼此错开定位。根据本发明的有利设计方案，所述灵敏度较低区域的吸收度至少比所述灵敏区域的吸收度小0. 5倍。在此起决定作用的一点是灵敏度较低区域的吸收概率远小于灵敏区域的吸收概率，例如小50%。若想要最大程度地降低剂量，一种特别有利的做法就是让灵敏度较低区域对于所用X射线是准透明的。所述灵敏区域和/或灵敏度较低区域的合理宽度介于IOOnm与100 μ m之间。所述灵敏区域和/或灵敏度较低区域的宽度优选为0. 5 μ m至20 μ m。在此情况下，所选择的宽度应确保能以足够高的精确度对已产生的干涉图进行空间分辨扫描。所述灵敏区域和灵敏度较低区域优选均实施为条带状。两个转换层的条带优选可相互平行分布，并且在整合到X射线断层摄影仪内时，平行于第一和第二光栅GO和Gl的条带定向。此外，两个转换层优选形成复数个彼此对应的像素，以便对入射射线量子进行空间分辨转换。根据另一有利设计方案，每个像素均覆盖复数个(优选一百个)灵敏区域和复数个(优选一百个)灵敏度较低区域。灵敏区域和灵敏度较低区域的数量可介于十个与四百个之间，具体视像素大小而定。发明人发现，每个像素中虽然布置复数个灵敏区域和灵敏度较低区域，但不会因X射线在区域之间的散射而造成明显干扰，也不会由于释放出来的光电子或康普顿电子穿过复数个区域而造成明显干扰。发明人进一步发现，在扫描几何结构固定的情况下，如果对快速依次检测到的信号进行分析，就能识别和减少重建图像中的运动伪影。为此必须在记录强度的过程中，每当光栅和转换层的相对位置固定时，就以较快时序扫描强度信号。因此，根据本发明的一种有利实施方式，所述转换层后面各设有一个与相应转换层电接触的电子读出设备。通过与之相连的短信号线可以较快时序检测信号。但也可以在重新布线层中借助该层内包含的信号线从检测装置的被照射区域中导出信号，而后再将这些信号传输给电子读出设备。在这种情况下，电子读出设备的组件不会对信号的产生产生干扰性影响。此外，这些组件也不必具备耐受X射线的特性，因而可以使用市场上有售的组件。接下来可对两个转换层的准连续布置的像素中与时间有关的强度分布进行比较并寻找其中的时间关联。如果第一转换层的像素中的强度减小，与此同时第二转换层中位于该像素下方的像素中的强度增大，就表明几何结构发生了变化，发生变化的原因例如是焦点或光栅GO发生运动，物体中发生了运动，或者几何结构因机械变形而发生了变化。随后可校正这种几何结构的变化，改善重建图像(吸收图像和相图像)的质量。这一点对于离心力较大的计算机断层摄影几何结构特别重要。在光栅、焦点和检测器处于任一相对位置期间以及在实施每个扫描步骤期间都需要测定两个转换层的像素中的信号的这种时间关联，因此，可将逼近两个相对位置之间的时间用来读取检测器。
为此，所述电子读出设备优选具有分配给每个像素的信号存储器，这些信号存储器用于对快速检测到的电信号序列进行暂存。在此情况下，可以例如一毫秒的较快时序以模拟或数字方式以及以时间分辨的方式，将强度信号本地存储在靠近所述半导体检测器的电极布置的电子设备或者靠近所述闪烁检测器的光电二极管布置的电子设备中，并在逼近下个位置的过程中读出这些强度信号以扫描干涉图。举例而言，作为计数型半导体检测器的检测器可在每个像素中包含复数个 (例如16个)计数器，而非仅只一个。这些计数器依次用于为在窄时隙中发生的事件计数。 如此一来，每一单个计数器的计数器深度就可小于仅使用一个计数器时的计数器深度。依次填充计数器。在逼近光栅、焦点和检测装置之间的新相对位置的过程中或者在设定下个扫描几何结构的过程中，对所有像素的全部计数器进行读取。以积分模式工作的检测器适合使用成串电容器，依次为这些电容器填充待测量电荷。在逼近光栅、焦点和检测装置之间的新相对位置的过程中进行强度信号的读出、放大 (视情况)和数字化。本发明的第二方面涉及一种用于进行相衬测量的X射线断层摄影仪，其包括一 X 射线源、一衍射光栅和一上述检测装置，所述X射线源包含一用于产生准相干X射线的相干元件，所述衍射光栅沿射线方向布置在一受检区域后面，用于产生一干涉图，其中，所述检测装置和/或所述衍射光栅和/或所述相干元件配有一调节元件，借助所述调节元件可连续或断续改变上述组件中至少两个组件垂直于射线方向的相对位置。根据一种有利实施例，所述相干元件为一源光栅。该源光栅用于提供复数个空间部分相干的线源。另一种可以提供复数个空间相干线源的方法是借助X射线管中的适当电子光学系统实现复数个本身即能提供足够大的空间相干长度的焦点。也就是说，在这种情况下，所述相干元件包括一用于产生复数个焦点的电子光学系统。作为替代方案，也可借助延伸度较小、X射线功率相应较高的焦点产生所述相干X 射线，例如通过使用微米或纳米聚焦X射线管。设定不同的扫描几何结构时，可借助所述调节元件沿垂直于射线方向的方向移动源光栅G0，然后在检测装置的两个检测器的每个像素中都记录下与光栅G0、G1和检测器之间的相对位置有关的强度。也可以通过同时横向(即，垂直于所述条带)移动两个检测器 (即，将检测装置作为一个整体)来扫描干涉图。也可以借助所述电子光学系统通过在X射线管中让电子束偏斜来调节焦点。本发明的第二方面涉及一种用上述X射线断层摄影仪进行相衬测量的方法，其中在每个扫描位置上，针对所述相干元件、所述衍射光栅和所述检测装置中的至少两个组件之间垂直于射线方向的不同相对位置，为所述两个转换层的像素读出电信号，并将这些电信号计算成一相衬图像。优选针对所述至少两个组件的不同相对位置，为两个转换层的像素检测一电信号序列，并且对该电信号序列进行计算以便对相衬图像进行运动校正，以及/或者将该电信号序列用于识别和校正扫描几何结构的变化。


下文将借助实施例和附图对本发明进行详细说明，其中图1为现有技术中的光栅干涉仪的结构侧视图；图2为包含有本发明检测装置的第一 X射线断层摄影仪的侧视图；图3为包含有所述检测装置的第二 X射线断层摄影仪的侧视图；图4为包含有所述检测装置的第三X射线断层摄影仪的侧视图；图5为包含有所述检测装置的第四X射线断层摄影仪的侧视图；图6为第一检测装置的剖面侧视图；图7为第二检测装置的剖面侧视图；图8为所述检测装置的第一或第二检测器的剖面侧视图；图9为包含有像素结构(虚线)的第一或第二转换层的俯视图；以及图10为第三检测装置的剖面侧视图，用以说明X射线与转换层之间的相互作用原理。
具体实施例方式相同元件或者功能相同的元件在附图中用相同的参考符号表示。为清楚起见，如果同一个附图中重复出现某一种元件，就只为其中一个元件标示参考符号。各附图都是示意图，不按比例绘制，而且各图之间可能存在比例差异。图1为现有技术中的光栅干涉仪M的基本结构侧视图。相衬测量总共需要三个光栅G0、G1、G2。从射线源16(例如X射线管)的焦点20发出的X射线穿过靠近射线源布置的第一源光栅GO。源光栅GO用于提供复数个空间部分相干的线源。该光栅GO例如在硅衬底或聚合物衬底基础上制成，通过光刻工艺、LIGA工艺或蚀刻工艺在该衬底上设置缝隙以形成光栅GO。相邻缝隙的中心距、缝隙宽度和所用衬底的厚度均在微米数量级范围内。 尽可能选择最大的缝隙深度，在本实施例中为数百微米。在缝隙内充填不同于衬底的材料， 并且该材料优选具有很好的吸收待用X射线的能力。该填料例如为金。通过这种方式产生的准相干X射线穿透一物体，穿过物体22时发生与物体结构有关的相移。经此改性的X射线随后经过一衍射光栅G1。衍射光栅Gl用于将空间相移图外加于入射波前，从而在衍射光栅Gl后面产生干涉图。当有平面波以整数距离到达光栅Gl时， 在与光栅Gl相隔一定距离(所谓的Talbot距离)处会产生结构性干涉图。衍射光栅Gl 例如基于硅衬底或聚合物衬底，通过光刻法或蚀刻工艺在该衬底中形成梯级。衬底中的梯级间距、梯级宽度、梯级高度以及所用衬底的厚度均处于微米数量级。借助吸收光栅G2将由此形成的干涉图扫描到下游的检测器23及其像素13或检测元件上。所述吸收光栅和源光栅GO —样是在硅衬底或聚合物衬底基础上制成，再通过光刻法或蚀刻工艺形成缝隙。缝隙中心距和缝隙宽度处于几微米或以下的数量级。所用衬底的厚度和缝隙深度在本实施例中为数百微米。在缝隙内充填不同于衬底的材料，并且该材料优选具有很好的吸收待用X射线的能力。源光栅GO的缝隙平行于吸收光栅G2的缝隙，也平行于衍射光栅Gl的梯级。光栅 G0、G1、G2沿其厚度方向被射线穿透。众所周知，相衬测量是通过测量检测器23的每个像素13中与光栅G0、G1和G2的相对位置有关的强度来完成的。已知做法是沿垂直于射线方向8和垂直于缝隙方向的方向逐步移动(例如)吸收光栅G2。根据光栅位置以电信号的形式记录每个像素13的X射线强度。这里涉及的是一种调制信号，该信号在各像素13中代表的是穿过物体22且通向吸收光栅G2被照亮部分的像素的光路上的吸收强度。举例而言，如果观察检测器23的某个像素13，并且将测得强度作为吸收光栅G2的相对位置的函数，就会在这个像素13上获得一条类似于正弦形的周期性强度曲线。如果根据光栅偏移为每个像素13分析这些测得射线强度，就能为每个像素13测定相移和像素间的相对相移。因为，强度曲线的最大值和最小值在像素13中的位置与折射率实部的投影梯度有关。通过对这些沿某一个垂直于射线方向8和垂直于缝隙方向的行的梯度进行积分， 可以提供波前在穿透被投影到像素13上的物体22后的局部平均相移。如前所述，已知光栅干涉仪的缺点是，X射线被吸收光栅G2吸收，从而无法用于成像。图2用侧视图示意的X射线断层摄影仪15的成像系统结构可以基本克服这一缺点。X 射线断层摄影仪15可以是例如CT机、C型臂机、乳房X射线摄影仪或者用于检查物体或材料的X光机(行李扫描仪)。X射线断层摄影仪15的特征在于检测装置1，其中，两个转换层2、3沿射线方向8 前后布置，且其所采用的结构或设计使得每次测量所检测到的关于干涉图的测量数据都相当于使用传统吸收光栅G2时在两个相邻调节位置上检测到的测量数据。也就是说，每次测量所检测到的测量值数目都双倍于基于光栅的干涉图测量。这能使必要的总扫描速度加倍，从而减少图像中的运动伪影。每个转换层2、3后面各设有一个电子读出设备4、5，它们通过电触点21与转换层2、3电接触。通过与之相连的短信号路由可以较快的时序检测信号。转换层与电子读出设备单元2、4和3、5各自构成一个检测器6、7。亦即，检测装置1涉及两个前后布置的检测器6、7。检测装置1配有调节元件18，连续进行测量时，借助这些调节元件可将整个检测装置1沿垂直于射线方向8的方向调节到下一扫描位置上。本实施例中的检测器6、7是计数型半导体检测器，可以计数和/或能量分辨的方式检测吸收事件。在此情况下，两个转换层2、3均为直接转换型，包含有基于硒、硅、CdTe, CZT、GaAs或HgI的掺杂半导体材料。但也可以使用间接转换型检测器6、7。在此情况下， 将通过用闪烁体形式的转换层2、3产生光脉冲来分两步产生信号。闪烁材料可以采用塑料闪烁体、NaI、CsI、硫氧化钆或LSO。如图3所示，也可借助静态检测装置1和可调式源光栅GO来扫描干涉图。在此情况下，源光栅GO配有相应的调节元件18。在图4中，将电子光学系统19而非源光栅GO用作相干元件17来产生复数个焦点20，其中，借助分配给电子光学系统19的调节元件18调节焦点20以扫描干涉图。另如图5中的实施例所示，也可静态产生一维焦点阵列20，同时用调节元件18对检测装置1进行相应调节。只需要确保在两个扫描位置之间，源光栅GO、 衍射光栅Gl和检测装置1中的其中两个元件之间垂直于射线方向8的相对位置是可调的。图6为本发明采用第一实施例的检测装置1沿条带方向截取的剖面侧视图。检测器6、7为计数型半导体检测器。灵敏度较低区域10、12是通过光刻工艺、蚀刻工艺或激光在半导体材料中形成的缝隙或沟槽。在这样一些区域内，X射线可在不衰减或近乎不衰减的情况下穿过检测器6、7。亦即，从全灵敏半导体层开始进行制造。灵敏区域9、11和灵敏度较低区域10、12形成垂直于绘图平面分布的条带。条带9、10、11、12同等大小。在本实施例中，任一条带9、10、11、12的宽度均为IOym,通常则都介于0.5μπι与20μπι之间。但是，条带9、10、11、12也可以大小不一，宽度为0. 5μπι至20μπι。检测器6、7形成复数个单个像素13。为此，转换层2、3沿射线方向8看的第一侧设有对应电极25，转换层2、3的第二侧设有像素电极26，与射入的X射线量子相互作用后会释放出电子和空穴，在两电极之间施加电压以分离这些电子和空穴。像素间距约为十微米或超过十微米，因此一个像素13可以覆盖复数个灵敏条带和灵敏度较低条带9、10、11、 12。另外也可以这样来构建半导体检测器，使得转换层2、3的接片在其顶端具有N型掺杂区，在转换层2、3与之相对的另一侧具有P型掺杂区，以此形成像素13。如果是间接转换型检测器6、7，转换层2、3就是闪烁体，其中，灵敏度较低区域10、 12通过开缝、光刻工艺、蚀刻工艺或激光等方法形成缝隙或沟槽。也就是说，灵敏度较低区域10、12可在全灵敏转换层或者最初未经结构化处理的闪烁体上形成。在像素间距例如为几十Pm的像素13中借助相连光电二极管实现强度测量。在相连的TFT阵列中或者在通过焊点或焊线形式的电触点21而相连的ASIC形式的电子读出设备和/或电子处理设备中收集被释放出来的电荷载流子。所述半导体检测器可在积分或计数模式下工作。两个转换层2、3的区域9、10、11、12彼此错开布置，第一转换层2的每个灵敏度较低条带10下方均设有第二转换层3的一个灵敏条带11。检测装置1可由两个彼此错开布置的结构相同的检测器6、7构成。图7中所示的检测装置1的两个检测器6、7具有不同结构。所述缝隙或灵敏区域和灵敏度较低区域9、10、11、12的构型相对于第一转换层2中的像素电极沈的位置与所述缝隙或灵敏区域和灵敏度较低区域9、10、11、12的构型相对于第二转换层3中的像素电极 26的位置彼此错开。根据图8所示的实施例，构成灵敏度较低区域10、12的缝隙或沟槽中可充填吸收能力相对较差的材料27，以便钝化灵敏区域9、11的表面和/或提高传感器的机械稳定性。图9为其中一个转换层2、3沿射线方向8的俯视图，其中，虚线部分是像素13的结构。一个像素13相应覆盖复数个灵敏条带和灵敏度较低条带9、10、11、12。图10为X射线观、四与检测装置1之间相互作用的原理的侧视图，所述检测装置的检测器6、7各包括一个形式为闪烁体和光电二极管30阵列的转换层2、3。到达第一转换层2的灵敏条带9的X射线观被转换成光脉冲31，并被与所述闪烁体耦合的光电二极管30转换为电信号。到达第一转换层2的灵敏度较低条带10的X射线四穿过第一检测器6，而后在第二转换层3的灵敏条带11中被转换成光脉冲31，并被与所述闪烁体耦合的光电二极管30转换为电信号。本发明可概括为本发明涉及一种用于进行相衬测量的检测装置1，其包括至少两个前后布置的转换层2、3，其中，至少沿射线方向8的第一转换层2具有复数个交替布置的灵敏区域9和灵敏度较低区域10，所述灵敏区域的吸收度较高，以便将入射射线量子转换成信号，所述灵敏度较低区域的吸收度相对较低。与基于光栅的干涉图测量相比，通过这种方式可以在保持图像质量不变的情况下，用更少的X射线剂量以更短的摄制时间产生相衬图像。此外通过快速检测信号序列，可以校正重建图像中的运动伪影和/或识别及校正扫描几何结构的变化。本发明还涉及一种相应的X射线断层摄影仪15和一种进行相衬测量的方法。
权利要求
1.一种用于进行相衬测量的检测装置(1)，包括至少两个前后布置的转换层0，3)，其中，至少沿射线方向(8)的第一转换层( 具有复数个交替布置的灵敏区域(9)和灵敏度较低区域(10)，所述灵敏区域的吸收度较高，以便将入射射线量子转换成信号，所述灵敏度较低区域的吸收度相对较低。
2.根据权利要求1所述的检测装置(1)，其中，所述第二转换层(3)同样具有复数个这样的灵敏区域(11)和灵敏度较低区域(12)，其中从所述射线方向(8)看，所述第一转换层 (2)的每个灵敏区域(9)后面均设有所述第二转换层(3)的一个灵敏度较低区域(12)，相应地，所述第一转换层O)的每个灵敏度较低区域(10)后面均设有所述第二转换层(3)的一个灵敏区域(11)。
3.根据权利要求1或2所述的检测装置(1)，其中，所述灵敏度较低区域(10，12)的吸收度至少比所述灵敏区域(9，11)的吸收度小0.5倍。
4.根据权利要求1至3中任一项权利要求所述的检测装置(1)，其中，所述灵敏区域 (9，11)和/或所述灵敏度较低区域(10，12)的宽度为0. 5 μ m至20 μ m。
5.根据权利要求1至4中任一项权利要求所述的检测装置(1)，其中，所述灵敏区域 (9，11)和所述灵敏度较低区域(10,1 均实施为条带状。
6.根据权利要求1至5中任一项权利要求所述的检测装置(1)，其中，所述两个转换层 (2,3)形成复数个彼此对应的像素(13)，以便对入射射线量子进行空间分辨转换。
7.根据权利要求6所述的检测装置(1)，其中，每个像素(13)均覆盖复数个(优选一百个)灵敏区域(9，11)和复数个(优选一百个)灵敏度较低区域(10，12)。
8.根据权利要求1至7中任一项权利要求所述的检测装置(1)，其中，所述每个转换层 (2,3)后面各设有一与相应转换层0，3)电接触的电子读出设备0，5)。
9.根据权利要求8所述的检测装置(1)，其中，所述电子读出设备(4，幻具有分配给每个像素(13)的信号存储器(14)，所述信号存储器用于对快速检测到的一连续时间电信号序列进行暂存。
10.根据权利要求1至9中任一项权利要求所述的检测装置(1)，其中，所述两个转换层(2，；3)为直接转换型且包含一掺杂半导体材料，其中，所述灵敏度较低区域(10,1 通过光刻工艺、蚀刻工艺或激光形成复数个缝隙或沟槽。
11.根据权利要求1至9中任一项权利要求所述的检测装置(1)，其中，所述两个转换层0，3)为间接转换型且包括一闪烁体，其中，所述灵敏度较低区域(10,1 通过开缝、光刻工艺、蚀刻工艺或激光形成复数个缝隙或沟槽。
12.一种用于进行相衬测量的X射线断层摄影仪(15)，包括一X射线源(16)、一衍射光栅(Gl)和一根据权利要求1至11中任一项权利要求所述的检测装置(1)，所述X射线源包含一用于产生准相干X射线的相干元件(17)，所述衍射光栅沿射线方向(8)布置在一受检区域后面，用于产生一干涉图，其中，所述检测装置(1)和/或所述衍射光栅(Gl)和/或所述相干元件(17)配有一调节元件(18)，借助所述调节元件可连续或断续改变所述这些组件(17，G1，1)中至少两个组件垂直于所述射线方向(8)的相对位置。
13.根据权利要求12所述的X射线断层摄影仪(15)，其中，所述相干元件(17)是一源光栅(GO)。
14.根据权利要求12所述的X射线断层摄影仪(15)，其中，所述相干元件(17)是一用于产生复数个焦点00)的电子光学系统(19)。
15.一种用根据权利要求12至14中任一项权利要求所述的X射线断层摄影仪(15)进行相衬测量的方法，其中在每个扫描位置上，针对所述相干元件(17)、所述衍射光栅(Gl) 和所述检测装置(1)中的至少两个组件之间垂直于所述射线方向(8)的不同相对位置，为所述两个转换层0，3)的像素(1 读出电信号，并将所述电信号计算成一相衬图像。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，针对所述至少两个组件(17，Gl,l)的不同相对位置，为所述两个转换层0，3)的像素(1 检测一电信号序列，并且对所述电信号序列进行计算以便对所述相衬图像进行运动校正，以及/或者将所述电信号序列用于识别和校正扫描几何结构的变化。
全文摘要
本发明涉及一种用于进行相衬测量的检测装置(1)，其包括至少两个前后布置的转换层(2，3)，其中，至少沿射线方向(8)的第一转换层(2)具有复数个交替布置的灵敏区域(9)和灵敏度较低区域(10)，所述灵敏区域的吸收度较高，以便将入射射线量子转换成信号，所述灵敏度较低区域的吸收度相对较低。与基于光栅的干涉图测量相比，通过这种方式可以在保持图像质量不变的情况下，用更少的X射线剂量以更短的摄制时间产生相衬图像。此外通过快速检测信号序列，可以校正重建图像中的运动伪影和/或识别及校正扫描几何结构的变化。本发明还涉及一种相应的X射线断层摄影仪(15)和一种进行相衬测量的方法。
文档编号G01N23/04GK102395877SQ201080016959
公开日2012年3月28日 申请日期2010年4月13日 优先权日2009年4月17日
发明者吉塞拉·安东, 彼得·巴特尔, 蒂洛·米歇尔 申请人:西门子公司