X射线放大成像系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种X射线放大成像系统，该X射线放大成像系统包括：X射线光源；X射线光源透镜，其入口端设置有X射线光源，用于会聚X射线光源发射的X射线并得到用于照射样品的微焦斑相干光源；相位放大光栅，设置于样品之后，用于收集并调制照射样品后的X射线并产生衍射自成像效应；分析吸收放大光栅，设置于相位放大光栅之后，位于衍射自成像效应对应的自成像平面位置处，用于收集并处理来自相位放大光栅的X射线，将其中的相位信息转换为可识别的光强信息；X射线探测器，设置在分析吸收放大光栅之后，靠近分析吸收放大光栅的出口端，用于探测并收集样品的信息。本实用新型专利技术能大幅提高该X射线放大成像系统的分辨率和使用范围。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及光学成像
，特别涉及一种X射线放大成像系统。
技术介绍
目前，X射线光栅在生命、能源、环境、食品等领域中具有重要应用，由于X射线光栅是非常精密的光学器件，对制作工艺的要求很高，尤其是制作高质量的二维X射线光栅的难度更大，因此，如何制作高质量的二维X射线光栅备受相关科研人员的重视。现有的制作光栅的方法主要是采用机械刻划、全息光刻、电子束光刻、X射线光刻和微电镀技术等，但通过这些方法制作得到的X射线光栅的“高宽比”不大，而且这些方法在制作较大“高宽比”的二维高能X射线光栅时存在困难，这主要是因为相对于低能X射线，高能X射线具有更强的穿透能力。因此，现有的X射线光栅不满足各界对较大“高宽比”X射线光栅的要求。另外，利用常规的X射线吸收衬度成像技术对碳、氢、氧等元素组成的物质进行X射线成像分析时，由于分辨率不高，满足不了实际需要。此外，发展X射线相衬成像技术的另一个关键因素在于如何得到理想且成本相对低廉的微焦斑X射线相干光源，而比较理想的相干光是同步辐射光源，但同步辐射造价昂贵，不便于推广。
技术实现思路
有鉴于此，本技术实施例的目的在于提出一种X射线放大成像系统，采用具有较大高宽比的X射线放大光栅，能够大幅提高该X射线放大成像系统的分辨率和使用范围。进一步来讲，该X射线放大成像系统包括:X射线光源；X射线光源透镜，其入口端设置有所述X射线光源，用于会聚所述X射线光源发射的X射线并得到用于照射样品的微焦斑相干光源；相位放大光栅，设置于所述样品之后，用于收集并调制照射所述样品后的X射线并产生衍射自成像效应；分析吸收放大光栅，设置于所述相位放大光栅之后，位于所述衍射自成像效应对应的自成像平面位置处，所述分析吸收放大光栅用于收集并处理来自所述相位放大光栅的X射线，将其中的相位信息转换为可识别的光强信息；x射线探测器，设置在所述分析吸收放大光栅之后，靠近所述分析吸收放大光栅的出口端，用于探测并收集所述样品的信息。可选地，在一些实施例中，所述相位放大光栅和分析吸收放大光栅为锥形多毛细管X射线光栅，分别由多根硅酸盐玻璃或铅玻璃单毛细管拉制而成；其中，所述相位放大光栅和分析吸收放大光栅沿各自长度方向上的外形为锥形面段、抛物线型面段或者其它二次曲面段。可选地，在一些实施例中，所述样品放置于所述微焦斑相干光源和相位放大光栅之间，靠近所述相位放大光栅的入口端；所述X射线探测器设置在所述分析吸收放大光栅之后靠近其出口端。可选地，在一些实施例中，X射线放大成像系统还包括:信息处理装置，与所述X射线探测器连接，用于提取并分析处理所述样品的信息。可选地，在一些实施例中，所述相位放大光栅和分析吸收放大光栅的光栅周期范围为0.01-20微米，高宽比的范围为10-100000 ;其中，所述光栅周期为相邻单毛细管的中空通道的中心连线的长度；所述高宽比为光栅的长度与相应光栅周期的一半的比值。可选地，在一些实施例中，所述相位放大光栅沿其水平中心周线方向上的长度Hl的取值范围为0.1-20厘米，入口端直径Dl的取值范围为1-200毫米，出口端直径D2的取值范围为4-400毫米；所述分析吸收放大光栅沿其水平中心周线方向上的长度H2的取值范围为0.1-15厘米，入口端直径D3的取值范围为8-500毫米，出口端直径D4的取值范围为:12~600 晕米。 可选地，在一些实施例中，所述X射线光源透镜为单/多毛细管硅酸盐玻璃或铅玻璃透镜，其入口焦距Fl的范围为1-30厘米，出口焦距F2的范围为1-40毫米，出口焦斑的直径范围为0.05-20微米，长度LI的范围为5-200毫米，入口端直径Dinl范围为3_40毫米，出口端直径Dtjutl范围为1-20毫米。可选地，在一些实施例中，所述X射线光源透镜的出口焦斑的直径范围为I微米，长度LI为50毫米，入口端直径Dinl为10毫米，出口端直径D。_为I毫米；所述相位放大光栅的光栅周期为2微米，高宽比为1300，入口端直径Dl和出口端直径D2分别为8毫米和12毫米；所述分析吸收放大光栅的光栅周期为2微米，高宽比为900，入口端直径D3和出口端直径D4分别为15毫米和18毫米。可选地，在一些实施例中，所述相位放大光栅和分析吸收放大光栅沿垂直于其水平中心线方向的横截面的外形为四边形；其中，构成所述多毛细管X射线光栅的中空单毛细管的轮廓外形为六角形或圆形。可选地，在一些实施例中，构成所述X射线光源透镜、相位放大光栅和分析吸收放大光栅的多个单毛细管紧密排列，位于中心位置的单毛细管为一根，其所在的层数定义为1，则从内向外各层上的单毛细管的数目为6(n-l)，其中η为层数，η>1，各单毛细管的内径大小相同。相对于现有技术，本技术各实施例具有以下优点:采用本技术实施例的技术方案后，由于本技术的X射线放大成像系统采用具有较大“高宽比”的相位放大光栅和分析吸收放大光栅，不仅制作工艺简单，原材料价格较低廉，便于推广，而且其适用的X射线能量范围广，尤其可以适用于高能X射线，并可通过低空间分辨的探测器获取高空间分辨的成像效果，因而可大幅提高该X射线放大成像系统的分辨率和使用范围。另外，X射线放大成像系统采用实验室X射线光管与X射线光源透镜相结合的方式获取微焦斑相干光源，在提高性能的同时还能降低造价成本，便于推广，具有潜在重要应用和广泛使用范围。本技术实施例的更多特点和优势将在之后的【具体实施方式】予以说明。【附图说明】构成本技术实施例一部分的附图用来提供对本技术实施例的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中:图1为本技术实施例提供的X射线放大成像系统的组成示意图；图2为本技术实施例中X射线光源透镜的结构示意图；图3为本技术实施例中X射线光源透镜沿垂直于其中心对称轴线的剖面示意图；图4为本技术实施例中相位放大光栅的主体结构示意图；图5为本技术实施例中分析吸收放大光栅的主体结构示意图；图6为本技术实施例中相位放大光栅或分析吸收放大光栅沿垂直于其中心对称轴线的剖面示意图。附图标记说明I X射线光源2毛细管X射线光源透镜3微焦斑光源4 样品5相位放大光栅6分析吸收放大光栅7 X射线探测器【具体实施方式】下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合附图，对本技术的各优选实施例作进一步说明:基于对现有X射线光栅的性能及其制作方法的分析，本技术的专利技术人进行了大量的毛细管X射线光学器件研制和应用研宄，制作出一种X射线光源透镜和具有较大“高宽比”的多毛细管X射线放大光栅，进而提出一种采用该X射线光源透镜和多毛细管X射线光栅的X射线放大成像系统。参照图1，其为本技术实施例的X射线放大成像系统的组成示意图，X射线放大成像系统包括:X射线光源1、X射线光源透镜2、相位放大本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种X射线放大成像系统，其特征在于，包括：X射线光源(1)；X射线光源透镜(2)，其入口端设置有所述X射线光源(1)，用于会聚所述X射线光源(1)发射的X射线并得到用于照射样品(4)的微焦斑相干光源(3)；相位放大光栅(5)，设置于所述样品(4)之后，用于收集并调制照射所述样品(4)后的X射线并产生衍射自成像效应；分析吸收放大光栅(6)，设置于所述相位放大光栅(5)之后，位于所述衍射自成像效应对应的自成像平面位置处，所述分析吸收放大光栅(6)用于收集并处理来自所述相位放大光栅(5)的X射线，将其中的相位信息转换为可识别的光强信息；X射线探测器(7)，设置在所述分析吸收放大光栅(6)之后，靠近所述分析吸收放大光栅(6)的出口端，用于探测并收集所述样品(4)的信息。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙天希，孙学鹏，须颖，董友，孙志国，
申请(专利权)人：北京师范大学，天津三英精密仪器有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11