均可由計算機工作站完成。掃描控制信息、位置信息、投影數(shù)據(jù) 等通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)輸入到計算機工作站中。由計算機工作站完成物體多種信息的提取、 數(shù)據(jù)預(yù)處理及圖像重建的工作，最后在顯示器上顯示出來。
[0037] 此外，計算機工作站可包括數(shù)據(jù)處理模塊，其可設(shè)置成用于從能譜分辨型X射線 探測器輸出的可數(shù)字處理的電信號，計算得出X射線經(jīng)過被檢測物體后的光強（曲線）的變 化，并且通過所述光強（曲線)變化計算出被檢測物體上某個點處對X射線的吸收信息、散射 信息或折射信息，W及利用送些信息計算出被檢測物體的像素信息。送些功能實際上可通 過編程的軟件來實現(xiàn)，或者可替換地，理論上可通過專用的硬件芯片組來實現(xiàn)。
[0038] 此外，計算機工作站還可包括控制模塊(在圖1中未示出），用于控制X射線源S、被 檢測物體W、第一 W及第二吸收光柵G1、G2、W及能譜分辨型X射線探測器等的操作，例如相 對轉(zhuǎn)動、X射線發(fā)射和信息采集等。優(yōu)選地，控制模塊和數(shù)據(jù)處理模塊可W集成為一體，由 單個通用或?qū)Ｓ锰幚砥鱽韺崿F(xiàn)。
[0039] 此外，計算機工作站還可包括成像模塊(在圖1中未示出），根據(jù)得到的像素信息重 建被檢測物體的圖像并輸出顯示。并且，重建功能模塊可w由兼為數(shù)據(jù)處理模塊的處理器 實現(xiàn)。
[0040] 此外，本發(fā)明的多能譜X射線光柵成像系統(tǒng)還可包括致動裝置，其能夠在計算機 工作站的控制下，使被檢測物體與多能譜X射線光柵成像系統(tǒng)整體相對地旋轉(zhuǎn)一個角度。 在每個旋轉(zhuǎn)角度下，重復(fù)相位步進過程，從而得出多個角度下的X射線成像像素值，然后， 根據(jù)預(yù)定CT圖像重建算法來重建被檢測物體的立體圖像。該致動裝置在此定義為具有相 對轉(zhuǎn)動被檢測物體的功能的結(jié)構(gòu)。
[0041] 此外，計算機工作站可包括顯示單元，用于顯示所重建的圖像，可由通用的顯示器 來實現(xiàn)。
[0042] 下面，從X射線與物質(zhì)相互作用的角度來看能譜分辨的重要意義。X射線與物質(zhì)的 相互作用可W用物質(zhì)對X射線的復(fù)折射率η來表示，η W如下的式（1)示出， 糸=-可:吊盛-雜 （1)， 其中，設(shè)稱之為相位因子，與物質(zhì)的相移截面有關(guān)，與稱之為吸收因子，與物質(zhì)對射線 的線性衰減系數(shù)有關(guān)。送里的a和譚均與X射線能量相關(guān)，W水和聚丙帰為例，其相位因子 和吸收因子與X射線能量的關(guān)系曲線如圖3和圖4所示，圖3是水和聚丙帰與X射線相互 作用的相位因子與X射線能量的關(guān)系，圖4是水和聚丙帰與X射線相互作用的吸收因子與X 射線能量的關(guān)系。從圖3和圖4中可W看出，相位因子和吸收因子均隨著X射線能量升高 而減小，傳統(tǒng)的能量沉積型X射線探測器并不能體現(xiàn)其能量相關(guān)性，獲得的是寬能譜下的 平均值，同時存在X射線能譜硬化等問題，進一步影響成像效果。而能譜分辨型X射線探測 器能夠?qū)崿F(xiàn)X射線能量的分辨，能夠獲得對應(yīng)能量的相位因子和吸收因子，因此可W獲得 更為準(zhǔn)確的值和更好的圖像質(zhì)量，并可W杜絕能譜硬化等問題。
[0043] 此外，相應(yīng)地，本發(fā)明的利用X射線對物體進行成像檢測的方法包括如下步驟；使 第一吸收光柵和第二吸收光柵之一在其至少一個周期范圍內(nèi)進行相位步進運動，在每個相 位步進過程，利用非相干X射線源對被檢測物體照射X射線，利用能譜分辨型X射線探測器 接收通過了第一吸收光柵G1和第二吸收光柵G2的X射線并將其轉(zhuǎn)換為電信號，實現(xiàn)針對 X射線的能譜分辨，經(jīng)過一次相位步進過程和數(shù)據(jù)采集，將能譜分辨型X射線探測器上每個 像素點處每個能量段的X射線的光強表示為一個光強曲線，將能譜分辨型X射線探測器上 每個像素點處的光強曲線與不存在被檢測物體的情況下的光強曲線進行比較，計算得出每 個像素點的像素值，根據(jù)所得到像素值得到被檢測物體的圖像信息。進而，根據(jù)所得到的 圖像信息能夠重建被檢測物體的圖像。此外，在設(shè)置了源光柵GO的情況下，使第一吸收光 柵G1和第二吸收光柵G2固定不動，使源光柵GO在其至少一個周期范圍內(nèi)進行步進動作， 在每個相位步進過程，X射線源S發(fā)射X射線對被檢測物體進行照射，能譜分辨型X射線探 測器接收X射線并對X射線進行能譜分辨，經(jīng)過一次相位步進過程和數(shù)據(jù)采集，能譜分辨型 X射線探測器上每個像素點處每個能量段的X射線的光強表示為一個光強曲線，然后，如上 述郝樣得到被檢測物體的圖像。
[0044] 進而，本發(fā)明能夠應(yīng)用于CT成像系統(tǒng)，即，本發(fā)明能夠提供一種多能譜X射線光柵 CT成像系統(tǒng)，該系統(tǒng)除了包括本發(fā)明的多能譜X射線光柵成像系統(tǒng)之外，還包括一個旋轉(zhuǎn) 結(jié)構(gòu)，用于使得被檢測物體與X射線源和光柵、X射線探測器等進行相對旋轉(zhuǎn)，其實現(xiàn)方式 可W是物體旋轉(zhuǎn)其他部件靜止，也可W是物體靜止而X射線源和光柵、X射線探測器等一起 旋轉(zhuǎn)。多能譜X射線光柵CT成像系統(tǒng)在CT模式下，能夠獲得各個投影角度下的折射角信 息、小角散射信息及相應(yīng)的平面像素信息，進而利用預(yù)定算法來重構(gòu)物體內(nèi)部的斷層圖像。
[0045] 本發(fā)明的最大優(yōu)點是消除了寬能譜X射線源對于光柵成像技術(shù)的不利影響，解決 了射線硬化等固有問題，大大提升了圖像的信噪比，同時能夠?qū)崿F(xiàn)對物質(zhì)成分的識別。與傳 統(tǒng)的X射線成像相比，本發(fā)明能夠?qū)θ跷瘴镔|(zhì)(例如，乳腺、血管和肌肉等軟組織、纖維材 料、昆蟲等)進行高對比度的成像。與現(xiàn)有光柵成像技術(shù)相比，大大提升圖像信噪比，解決了 射線硬化的問題，同時利用掃描樣品的線性衰減系數(shù)、相位因子和廣義散射系數(shù)隨X射線 能量的變化而實現(xiàn)對物質(zhì)成分的識別。本發(fā)明將為相襯成像走向醫(yī)學(xué)、生物學(xué)、工業(yè)材料等 領(lǐng)域應(yīng)用開拓嶄新的思路和途徑，具有重大的實際意義和應(yīng)用價值。
[0046] (實施例） W下說明本發(fā)明的幾個應(yīng)用例。
[0047] 圖5是本發(fā)明的實施例1的示意圖。如圖5所示，實施例1示出將本發(fā)明的多能譜 X射線光柵成像系統(tǒng)用于X射線攝影，其可W-次掃描后同時獲得衰減、相襯和暗場Η種圖 像，其可W用于新一代乳腺機等應(yīng)用。此外，如圖5所示郝樣，圖中的源光柵GO是可選的， 目P，可W設(shè)置源光柵GO，也可W不設(shè)置。
[004引此外，圖6是本發(fā)明的實施例2的示意圖。如圖6所示，實施例2示出將本發(fā)明的 多能譜X射線光柵成像系統(tǒng)用于X射線CT成像，其掃描樣品（即，圖6中的掃描物體W)能 夠沿垂直于光路的方向旋轉(zhuǎn)，從而能夠獲取物質(zhì)結(jié)構(gòu)的Η維信息，基于能譜信息可W進行 物質(zhì)識別。此外，如圖6所示郝樣，同樣地，圖中的源光柵GO是可選的，即，可W設(shè)置源光柵 GO，也可W不設(shè)置。
[0049] 此外，圖7是本發(fā)明的實施例3的示意圖。如圖7所示，實施例3示出將本發(fā)明的 多能譜X射線光柵成像系統(tǒng)用于X射線CT成像，其整體機械結(jié)構(gòu)可W沿垂直于光路的方向 旋轉(zhuǎn)，從而可W獲取物質(zhì)結(jié)構(gòu)的Η維信息，基于能譜信息可W進行物質(zhì)識別。此外，如圖7 所示郝樣，同樣地，圖中的源光柵GO是可選的，即，可W設(shè)置源光柵G0,也可W不設(shè)置。
[0050] 如上所述，本發(fā)明所提出的多能譜X射線光柵成像系統(tǒng)采用非相干方法實現(xiàn)（即， 在本發(fā)明中采用了非相干X射線源)，其采用能譜分辨型X射線探測器，實現(xiàn)對常規(guī)X射線 光源產(chǎn)生的寬能譜X射線能量范圍的不同能量段的探測（X射線能量范圍是0到出束能量 的設(shè)定值)，既保留光柵成像技術(shù)的原有優(yōu)點，例如一次成像過程中同時獲得衰減、相襯、暗 場Η種信息，又能夠解決現(xiàn)有光柵成像技術(shù)存在的問題，包括射線硬化問題等，同時將能量 沉積型探測器成像中多能譜的劣勢轉(zhuǎn)化為能譜分辨型探測器成像中的優(yōu)勢，發(fā)揮多能譜帶 來的更多信息的優(yōu)勢，實現(xiàn)對物質(zhì)成分的識別，在醫(yī)療成像、安全檢查等領(lǐng)域都具有很高的 實用價值。