CN101011250B - X射线设备的用于产生相位对比照片的焦点-检测器装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于产生检查对象(7，P)的相位对比照片的X射线设备的焦点-检测器装置(F₁，D)，其包括：-设置在检查对象第一侧的具有用于产生扇形或锥形射束(S_i)的焦点(F₁)的辐射源(2)，-至少一个在射线途径中设置的X射线光学光栅(G₀，G₁，G₂)，其中，至少一个在检查对象(7、P)相对的第二侧在射线途径中设置的相位光栅(G₁)，其产生一个在X射线的优选预定能量区域内X射线的干涉图形，以及-分析检测***(G₂，D₁)，其至少分辨位置地针对相位移检测由相位光栅(G₁)产生的干涉图形，-其中，按照本发明，至少一个X射线光学光栅(G₀，G₁，G₂)具有在所述扇形或锥形射束(S_i)的射线途径中没有形成遮挡的悬幕的栅条。

Description

X射线设备的用于产生相位对比照片的焦点-检测器装置

技术领域

本发明涉及一种X射线设备的用于产生投影或断层造影的相位对比照片的焦点-检测器装置，其具有：设置在检查对象第一侧的具有用于产生扇形或锥形射束的焦点的辐射源，在检查对象的相对的第二侧在射线途径中设置的相位光栅，该相位光栅产生一个在X射线的预定能量区域内X射线辐射的干涉图形，以及分析检测***，该分析检测***至少分辨位置地针对相位移检测由相位光栅产生的干涉图形。

背景技术

这类用于产生检查对象的投影或断层造影的相位对比照片的焦点-检测器装置是已知。例如可以参见欧洲专利申请EP 1447046 A1和未在先公开的带有案卷号102006017290.6、102006015358.8、102006017291.4、102006015356.1以及102006015355.3的德国专利申请。

为了通过电离射线、尤其通过X射线来成像，主要可以考虑两个在辐射穿过物质时出现的效应，即，通过检查对象的辐射的吸收和相位移。还已知，在很多情况下在射线穿过检查对象时发生的相位移对所穿越物质的厚度和成分方面的微小差别的反应明显比对射线的吸收强得多。这两种效应的大小基本上分别强列地取决于辐射的能量和所透射物质的荷电荷数。

为了进行这种相位对比-射线照相或相位对比-断层造影必须分析由检查对象引起的相位移。在此，与X射线照相及X射线断层造影类似，不仅可以制成相位移的投影图像，或者还可以计算相位移的断层造影表示的多个投影图像。

不能直接确定X射线波的相位，而只能通过与基准波的干涉来确定。相对于基准波或者相对于相邻射线的相位移可以通过采用干涉仪的光栅来测定以及组合成投影和断层造影的照片。有关干涉仪的测量方法可以参考前面所引用的文献。在这些方法中，用相干的X射线透射检查对象，随后引导X射线通过具有与射线的波长相适配的周期的光栅，由此产生干涉图形，该干涉图形取决于在检查对象体内产生的相位移。通过后联(时间上随后)的分析检测装置对该干涉图形进行测定，由此可以分辨位置地确定相位移。还已知，此类相位光栅例如通过从硅晶片中蚀刻矩形结构来制造。

迄今的用于不同的相位对比射线照相或相位对比断层造影的***是针对平行射束几何形状设计的。业已表明，在这类***中只在轴附近的区域内才能满意地实现成像，而随着朝检测器边缘方向逐渐增大的扇形角和锥形角，成像效果越来越差。

对于医学诊断和无损的材料检验希望所采用的X射线设备具有紧凑的结构。例如在计算机断层造影仪(CT)中源、相位对比光栅***及检测器在一个入口内旋转，该入口的直径出于***方面原因以及因为离心力受到限制。另外，医学CT***的开口通过患者的尺寸和所需人体工程学确定。该尺寸将一个最大长度附加到差分相位对比成像***的射线途径上。另一方面，视野要足够大，以便达到合理的扫描。这要求采用宽的扇形或锥形射束。在用于投影照片的X射线设备或C形弓架***中也给出类似的状态和考虑。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种在所有远离轴线的区域或检测器***的边缘区域内改善成像的焦点-检测器装置。

发明人认识到，在相位对比拍摄时朝检测器边缘方向至少局部成像差的原因在于，在传统的平面光栅中在边缘区域内栅条(Gitterstege)相对于射线方向的定向随着与中心的距离增大而具有一个逐渐增大的角度。基于通常＞20keV的相对高的光子能量在光栅内(确切地说，不仅在相位光栅内而且在分析光栅内)达到在大于10∶1范围的栅条高与栅空宽的形态比。相位光栅的光栅高度随着光子能量大致成线性增长，分析光栅的光栅高度甚至还增长得更强，这在医学诊断和无损材料检测的高光子能量条件下导致极大的形态比。如果要采用具有更宽扇形或锥形角度的射线路径，则这种具有大形态比的光栅导致遮挡效应，该遮挡效应尤其强烈地影响相位光栅的折射效果以及分析光栅朝更大角度、亦即朝检测器边缘方向的扫描效果。

如果要避免这种负面效应，则必须要相应地构造光栅，该光栅要避免阴影形成或避免相对于所照射射线的辐射方向的悬幕(

)。

这种遮挡例如可以通过将栅条设计成其侧面沿各射线方向定向来避免。也存在这样的可能性，即，将栅条设计成梯形，使得只在光栅的小部位上出现遮挡。相应地也可以选择避免遮挡的波浪形轮廓。尤其有利的可以是，光栅还可以具有栅条的波浪形变化，这种变化在不是过陡的侧面走向时防止出现遮挡。

另外，也可以采用具有垂直侧面的传统光栅，如果该光栅圆形地围绕辐射源焦点弯曲的话。在此，沿径向对准定向的栅条垂直于所展开的球形表面或圆柱形表面地延伸。

光栅的这种弯曲可以例如通过相应的绷紧来产生，或者还通过将一个弯曲的光栅用作两个不同气压或液压的腔室之间的分界面来实现，其中，在边缘侧设置支承。差分相位对比方法在扇形和锥形射束形状时不仅需要圆柱段或球拱形式的相位光栅，而且由于同心的干涉图形的形成也需要圆柱段或球拱形式的同心分析光栅以及必要时还有圆柱段或球拱形式的同心检测器。这意味着技术上的困难。为此，发明人广泛地建议，根据几何学的已知条件，单独或组合地将相位光栅的栅条高度(Steghoehe)或光栅周期调整为，使得相位光栅与分析检测装置的径向距离等于所希望的塔尔波特距离(Talbot-Abstand)。

原则上还要注意以下情况：

经过随机过程从实验室X射线源(例如X射线管、次级靶、等离子体源、放射源)以及也从第一至第三代传统的同步加速辐射源发射X射线光子。因此，所发射的X射线辐射本身不具有空间相干性。但是当观察角度足够小时，X射线源的辐射如在空间中相干辐射那样在相位对比射线照相及相位对比断层造影或者任意干涉实验中实现，在所述观察角度下，为观察者、对象、光栅或检测器显现所述辐射源。作为衡量一个外展X射线源的空间或横向相干性的参数列举所谓的空间相干长度L_c：

$L_c=\mathrm{\λ}\frac{a}{s}.$

其中，λ是波长，s是横向的辐射源尺寸，a是辐射源与观察点的距离。有些作者也将上面所定义的数值的一半称为空间相干长度。精确的数值是次要的；重要的是，与从中发出的射线应该相互干涉的空间范围的(横向)尺寸相比，相干长度L_c要大。

在本专利申请的意义上可以将相干辐射理解为这样的辐射，即，该辐射在X射线光学光栅的给定几何形状以及给定间距的情况下导致形成干涉图形。当然，所述空间相干性以及进而空间的相干长度总是通过三个数值(波长、辐射源尺寸以及观察距离)确定。在紧凑表达方式的意义上实际情况是简略到如“相干的X射线辐射”、“相干的X射线辐射源”或“用于产生相干的X射线辐射的点源”等概念上。这些简略是基于，在此所讨论的用途中X射线辐射的波长或能量E一方面通过检查对象所期望的透射能力以及另一方面通过在实验室X射线源内可利用的频谱来限制。辐射源与观察点之间的距离a在用于无损材料检验或医学诊断中要受到一定的限制。因此，多数情况下辐射源尺寸s是唯一的自由度，即使辐射源尺寸与管功率的关系是有紧密界限的。

对小的或点状辐射源的要求导致，可以采用的强度也相对较小。因此，为了提高强度还建议，采用一个具有相对大面积的焦点的X射线源以及在焦点与检查对象之间的射线途径中采用一个X射线光学吸收光栅、一个所谓的源光栅。大面积的焦点允许采用更大的以及进而功率更强的X射线源。源光栅的狭窄缝隙或栅空用于保持所有从同一个缝隙中射出的射线所要求的空间相干性。缝隙宽度必须满足从方程(1)得出的对于横向辐射源尺寸s的数值要求。在光子从源光栅的缝隙到缝隙之间在按照：

g₀/g₂＝l/d(2)

适当地使源光栅周期g₀和干涉图形周期g₂以及源光栅G₀与相位光栅G₁之间的距离l和相位光栅G₁与干涉图形之间的距离d相协调时，至少可以实现将驻波场的最大值与最小值在强度方面的正确叠加。在本专利申请的简略表达方式中与此相关地采用“近似相干辐射”或“近似相干辐射源”的概念。

辐射随时间或纵向的相干性是随X射线辐射或X射线辐射源的单色性出现的。特性线的X射线辐射对于在此所讨论的用途多数具有足够的单色性及随时间的相干长度。连接在前的单色仪或者通过相位光栅的栅条高度选择共振能量也可以从阻滞辐射频谱或同步加速频谱中过滤出足够狭窄的频谱区以及进而满足对在本装置内随时间变化的相干长度的要求。

根据这些基本思想，发明人建议，改进用于X射线设备的焦点-检测器装置，该装置用于产生检查对象的投影或断层造影的相位对比照片，其组成至少如下：

-设置在检查对象第一侧的具有用于产生扇形或锥形射束的焦点的辐射源，

-至少一个在射线途径中设置的X射线光学光栅，其中至少一个在检查对象的相对的第二侧在射线途径中设置的相位光栅，该相位光栅产生一个在X射线辐射的、优选在预定能量区域内X射线辐射的干涉图形，以及

-分析检测***，该分析检测***至少分辨位置地针对相位移检测由相位光栅产生的干涉图形。

按照本发明的改进之处在于，至少一个X射线光学光栅具有在所述扇形或锥形射束的射线途径中没有由遮挡形成的悬幕的栅条。也就是说，这种光栅具有在每个位置上沿射线方向对准定位的栅条和栅空，使得沿各自实际的射线方向跃变地出现栅条和栅空之间的过渡区域，其方法是，过渡棱边平行于射线方向延伸。

这种设计例如通过下述方式实现，即，一个X射线光学光栅设计为至少在一个第一截面平面内围绕着焦点弯曲，其中，该至少一个X射线光学光栅可以优选地在所述第一截面平面内具有围绕着焦点的恒定的曲率半径。

另外，所述X射线光学光栅也可以设计为在一个与第一截面平面垂直的第二截面平面内围绕着焦点弯曲。在此，也优选地采用相同的围绕着焦点的曲率半径。由此达到，所述X射线光学光栅的每个位置都具有相同的围绕着焦点的距离，亦即在一个围绕着焦点的球形表面上延伸。

按照本发明的一项特别的设计，所述X射线光学光栅的栅条只具有沿径向朝焦点对准的上升及下降的侧面。

光栅的这种一种弯曲例如可以相应的绷紧来产生或者还可以通过将一个弯曲的光栅用作两个不同气压或液压的腔室之间的分界面来实现，其中，在边缘侧设置支承。

在所述焦点-检测器装置、尤其相位光栅的一种示例性设计方案中，所述相位光栅在一个平面内的弯曲是通过在至少三个、优选四个支承元件之间绷紧而强制达到的。其中，至少所述一个支承元件可以点状或线状地贴靠在该相位光栅上。如果这些支承元件相互错开地设置，则可以根据施加到支承元件上的压力以及根据光栅的柔性达到在一个或多个平面内的弯曲。由此，可以使原本制造成平面式的光栅以希望的方式弯曲。原则上也存在这样的可能性，即，通过调整作用到支承元件上的压力变化地补偿可能存在的(例如在CT***中所出现的)重力和离心力。

按照另一个实施方案建议，所述X射线光学光栅为至少两个不同气压区域之间的分界面以及所述光栅在至少一个平面内所希望达到的弯曲至少附加地通过两个不同气压区域之间的压差来强制实现。在此，还可以通过压力变化来影响弯曲。另外需要指出的是，至少在光栅的一侧还可以采用液体来代替气体。

在另一项基本不同的设计中，建议用平面X射线光学光栅代替全部弯曲的光栅，其中，根据本发明的基本思想将栅条设计成不会发生遮挡。这例如可以通过对栅条的相应定向或形状设计来达到。

但是还要注意到，在本发明的范围内可以采用表面两维弯曲的光栅与具有沿射线方向定向的栅条的平面光栅的组合。

按照本发明，所述光栅的栅条在至少一个截面平面内、必要时在两个相互垂直的截面平面内沿径向对准焦点定向。

另外建议，所述X射线光学光栅的栅条沿射线途径在至少一个截面平面或所述第一截面平面内具有一种至少大致的正弦形的高度变化。

另一方面，所述相位光栅的栅条也可以沿射线途径在两个相互垂直的截面平面内具有一种正弦形或波线形或梯形的高度变化。这种设计在采用在两个平面内扇形展开的射束时是尤其有利的。

另外，按照对本发明思想的延伸，为了调整光栅表面的弯曲和由此调整对相位光栅的塔尔波特距离的给定影响以及为了可能与焦点-检测器装置内的给定几何关系相适应，发明人建议，关于所述相位光栅的延伸长度，该相位光栅到所述分析检测***呈现不同距离。

在此，为了使塔尔波特距离适应于到所述分析检测***的不同距离所述相位光栅的栅条可以具有不同的栅条长度。为了使塔尔波特距离适应于到所述分析检测***的不同距离所述相位光栅的栅条也可以具有不同的光栅周期。同样地也可以采用上述两种特征的组合。

与上述方案的设计不同地，建议一种等距离的焦点-检测器装置，其中关于所述相位光栅的延伸长度，该相位光栅到所述分析检测***的距离相同。

在此，为了使塔尔波特距离适应于到所述分析检测***的相同距离，所述相位光栅的栅条在具有不同栅条高度时可以具有相同的栅条长度。为了清楚起见要说明的是，在栅条垂直时栅条高度与栅条长度相等。

按照另一种设计，为了使塔尔波特距离适应于到所述分析检测***的相同距离，所述相位光栅的栅条在具有相同的栅条高度和不同栅条长度时可以呈现不同的光栅周期。最后提到的这些特征的组合也是可能的。

另外建议，至少在从焦点到相位光栅的径向距离和从焦点到分析检测***的径向距离的平均值方面遵循下列几何关系：

$g_2=\frac{1}{2}\·\frac{r_2}{r_1}\·g_1,$

其中：

r₁＝焦点到相位光栅的径向距离；

r₂＝焦点到分析检测***的径向距离；

g₁＝相位光栅G₁的周期；

g₂＝分析检测***的内的分析光栅G₂的周期。

发明人还建议，在利用扇形展开的射束进行相位对比测量的焦点-检测器装置内保持下列几何关系：

$r_1>\frac{{g_1}^2}{2\mathrm{\λ}},$

其中：

r₁＝焦点到相位光栅的径向距离；

g₁＝相位光栅G₁的周期；

λ＝所考虑的X射线辐射的能量的波长。

另外应该保持如下几何关系：

$r_2-r_1=d_m=(m-\frac{1}{2})\·\frac{{g_1}^2}{4\·\mathrm{\λ}},$

其中：

r₁＝焦点到相位光栅的径向距离；

r₂＝焦点到分析检测***的径向距离；

g₁＝相位光栅G₁的周期；

d_m＝相位光栅到分析检测***的距离；

λ＝所考虑的X射线辐射的能量的波长。

另外要遵守如下几何关系：

$2\mathrm{\Θ}>\frac{\mathrm{\Δ\α}}{2},$

其中：

Θ＝在相位光栅上所观察的X射线辐射的第一序数(Ordnung)的半个折射角，有Θ＝arcsin(λ/2g₁)；

Δα＝按照Δα＝arc(g₁/r₁)的相位光栅的锥形角；

g₁＝相位光栅G₁的周期；

r₁＝焦点到相位光栅的径向距离；

λ＝所观察的X射线辐射的能量波长。

前面所描述的焦点-检测器装置基本上可以设有一个设计为尽可能点状的焦点。在此有利的是，呈现极为明确的几何关系。但是在焦点尺寸极小时最大的剂量功率通常不足以用这样的***来实施CT检查，因为扫描时间太长。

为了达到高的剂量功率在此建议，所述焦点-检测器装置例如设有面状结构的焦点和一个附加地设置在焦点与检查对象之间的用于产生个别相干射线射束的源光栅。但是还要指出的是，在不背离本发明思想的情况下，没有源光栅而产生近似相干射线的焦点形状(例如多条焦点)也视为具有等同的效果。

这样一种焦点-检测器装置也属于本发明的范围，即，在该焦点-检测器装置中，分析检测***设计为分辨位置的检测器与沿射线方向安置在前的用于确定各检测器元件特定能量的X射线辐射平均相位移的分析光栅的组合。在此，分析检测***的检测器具有围绕着焦点的曲率和/或分析检测***的分析光栅具有围绕着焦点的曲率。

另外，所述分析检测***设计为分辨位置的检测器，其中检测器元件具有适用于确定各检测器元件的X射线辐射的平均相位移的内部结构。在这种方案中分析检测***的检测器也可以具有优选以恒定的半径围绕着所述焦点的曲率。

在按照本发明的焦点-检测器装置的另一种建议的实施方式中，焦点到检查对象的距离相对于检查对象到分析检测***的距离而言设计得要小(1/2x-1/10x)直至很小(＜1/10x)。由此达到相应的放大效果。

本发明的发明原理例如可以应用在用于产生投影的相位对比照片的X射线***、用于产生投影或断层造影的相位对比照片的X射线C形弓架***或者用于产生断层造影的相位对比照片的X射线计算机断层造影***中。

附图说明

下面借助于在附图中示出的优选实施方式对本发明予以详细阐述，其中只描述对于理解本发明所需要的特征。在此，采用了下述附图标记：1：计算机断层造影***；2：第一X射线管；3：第一检测器；4：第二X射线管；5：第二检测器；6：机架外壳；7：患者；8：患者卧榻；9：***轴；10：控制和计算单元；11：存储器；12：轴线；13：干涉图形；14：栅条；15：栅空；16：支承元件；17：密封件；18：支承力；19：窗口；20.1、20.2：腔室半部；D₁：检测器；d：间距；d_m：塔尔波特距离；E：能量；E_x：检测器元件；F₁：焦点；G₀：源光栅；G₁：相位光栅；G₂：分析光栅；g₀、g₁、g₂：光栅刻线的周期；h₀、h₁、h₂：栅条的高度；I：强度；l：距离；n：折射指数；P：样品；Prg_n：程序；r₁：焦点到相位光栅的径向距离；r₂：焦点到分析检测***的径向距离；S_i：X射线；x、y、z：笛卡儿坐标；x_G：分析光栅的偏移量；Θ：在具有Θ＝arcsin(λ/2g₁)的相位光栅上所考虑的X射线辐射的第一序数的一半折射角；Δα：按照Δα＝arc(g₁/r₁)的相位光栅周期的圆锥角；λ：所考虑的X射线辐射能量的波长；检测器元件之间的相对相位移；

在检测器元件E_x上的相位移。附图中：

图1以纵剖视图表示具有相位光栅、分析光栅及用于表示干涉现象的检测器的焦点-检测器***的原理图；

图2表示所选择的检测器元件的取决于分析光栅相对于干涉图形的相对位置的强度变化曲线；

图3表示设置有源光栅、相位光栅及分析光栅的焦点-检测器***的纵剖视图；

图4表示具有点状焦点、同心弯曲的相位光栅和分析光栅、包含同心弯曲的检测面的焦点-检测器装置的纵剖视图；

图5表示具有点状焦点、平面相位光栅、分析光栅和检测器的焦点-检测器装置的纵剖视图，但是栅条沿径向定向；

图6表示通过四个支承元件弯曲的光栅的实施方式；

图7表示通过两侧设置的压力腔室施加不同压力而弯曲的光栅的实施方式；

图8以三维视图表示具有本发明焦点-检测器***的X射线计算机断层造影***；

图9以图解表示在相位光栅上的X射线的折射和塔尔波特距离。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面通过图1至3描述相位对比测量的基本原理。为此作如下基本说明：所有附图并不是标准性视图，而是要列举基本的结构及所阐述的效应。横轴相对于纵轴(光轴)延伸。由此角度是夸大示出的。虽然在干涉图形最大时、亦即以第一塔尔波特距离定位所述分析光栅正是采用所述方法的目的，但是尤其可能出于教学的原因在空间上要相互分离开一些描绘出干涉图形与分析光栅。因此，参数d和r₂不仅涉及干涉图形，而且涉及分析光栅。

图1表示出来自点状辐射源的相干辐射或者通过源光栅产生的近似相干的辐射，这些辐射穿过样品P，其中，在穿过检查对象P之后出现相位移。在穿过光栅G₁时产生一个通过灰色阴影表示出的干涉图形，该干涉图形借助于光栅G₂在随后的检测器D₁以及其检测器元件上导致各检测器元件不同的辐射强度，其中，以所谓的塔尔波特距离形成一个干涉图形。

例如，可以观察到检测器元件E_i与分析光栅G₂的相对位置x_G的关系以及强度I(E_i(x_G))作为相对位置x_G关于强度I的函数，由此获得一种在图2中示出的在该检测器元件E_i的强度I的正弦形变化曲线。如果根据偏移量x_G记录对应于每个检测器元件E_i或E_j所测得的辐射强度I，则对于不同的最终在焦点与各检测器元件之间形成立体的X射线束的检测器元件而言函数I(E_i(x_G))和I(E_j(x_G))是近似的。从这些函数中对应于每个检测器元件可以确定相位移

和检测器元件之间的相对相位移

因此，对于空间内的每条射线通过利用分别错开设置的分析光栅至少进行的三次测量来确定每条射线的相位移，从中或者能够在进行投影的X射线拍摄时直接计算出投影照片的像素值，或者能够在进行计算机断层造影检查时生成其像素值相当于相位移的投影，使得从中可以借助于本身公知的再现方法计算出，所测量的相位移的那些份额属于检查对象体内的那些体积单元。因此从中计算出断层图像或体积数据，它们可以分辨位置地反映所检查的对象针对X射线辐射的相位移的影响。由于检查对象在组成方面的微小差别对相位移施加强烈的影响，因此可以对本身相对类似的材料、尤其软组织描述出极其详细及对比强烈的体积数据。

这种借助于多次移位的分析光栅以及对在分析光栅之后的检测器元件上的辐射强度的测量对穿过检查对象的X射线相位移进行检测的方案导致，必须对每束X射线束在分别以光栅周期的小数部分移动分析光栅的条件下实施至少三次测量。

原则上还存在下述可能性，即，取消此类分析光栅以及代之以采用足够精细结构的检测器，其中在这种情况下避免了由于在分析光栅的栅条内的吸收而造成的剂量损失以及通过进行唯一一次测量就可以确定所观察射线内的相位移。

为了测量相位对比需要采用相干的辐射。该辐射例如可以通过点状焦点或者作为近似相干的辐射的场通过在面形结构的焦点之后的源光栅或者通过在一个阳极上的焦点的用于仿制这类光栅的相应光栅类型的结构产生。

这样一种通过在面形结构焦点F₁后面的源光栅产生近似相干辐射的场的方案在图3中示意地表示出来。这样一种设计由于高的可供利用的剂量功率也适用于CT***。原则上所有在图中所示的光栅G₀、G₁与G₂都可以通过按照本发明的不遮光或遮光少的光栅代替。

用s表示其最大延伸长度的焦点F₁位于第一光栅G₀之前。从源光栅G₀发出的近似相干的X射线用S1至S4表示。该一光栅G₀具有光栅刻线的周期g₀以及栅条的高度h₀。相应地，光栅G₁和G₂设有高度h₁或h₂以及周期g₁或g₂。为了实现相位测量的功能要求，光栅G₀与G₁之间的距离l以及光栅G₁与G₂之间的距离d相互之间要具有确定的比例关系。在此，下述关系成立：

$g_0=g_2\frac{l}{d}.$

具有检测器元件E₁至E_n的检测器D₁与分析光栅G₂的距离是次要的。在此，应该将相位光栅的栅条高度h₁选择成，根据所考虑的波长、亦即所考虑的X射线辐射能量以及针对各自光栅材料要满足下列公式：

$h_1=\frac{\mathrm{\λ}}{2(n-1)}.$

在此，n表示光栅材料的折射指数，而λ表示要测量相位移的X射线的波长。还可以观察到，上面所提到的方程只严格地适用于平行射束几何形状，而在采用扇形射束几何形状时必须要相应地调整。

为了在透射X射线辐射的栅条与光栅广泛空留的位置之间产生有效的吸收差别，分析光栅的高度h₂必须足够，以便通过位置分辨和强度/灰度值分辨采集干涉图形的强度分布以及使进一步的数据处理容易达到。

通常将光栅G₀至G₂的刻线方向选择为，使现有光栅的光栅刻线以及必要时使检测器元件的现有条结构相互平行地延伸。另外有利的是，光栅刻线平行或垂直于在此示出的旋转焦点-检测器***的***轴地定向，但这不是必需的。

在图3中可以更精确地看到所表示出的光栅和扇形射线或扇形射束，由此可以看到，倾斜延伸的射线S_i在栅条边缘处导致遮挡。但是在事实上栅条相对于栅条间距或光栅周期明显设计得更高，亦即形态比更大，使得形成阴影的效应在已经略微偏离光轴时也表现得更明显。另外射线成扇形散开的程度部分地比图3中示意地表示出的情况明显更大。由此出现，在大的扇形或锥形角以及大的形态比时在平的传统光栅的边缘区域内高X射线能量时由于越来越强地表现出的遮挡效应使相位对比测量的原理几乎不能奏效。

为了避免这种问题，按照本发明现在建议，至少一个光栅构这样造成，其具有在扇形或锥形射束射线途径内没有由遮挡构成的悬幕的栅条。这例如可以通过下面所描述的两种基本不同的实施方案以及必要时这两种方案的组合来实现：

弯曲的光栅：

按照本发明在一种实施方案中建议一种由点状焦点F₁、具有沿径向定向的栅条14的弯曲光栅G₁和G₂以及弯曲的检测器D₁的X射线光学***，如在图4中示例性地示出的。在此，光栅G₁和G₂的曲率中心定位在光轴12上的辐射源焦点内、在此是焦点F₁内，亦即曲率半径r₁、r₂分别等于辐射源焦点F₁与各个光栅G₁和G₂之间的距离。在这种X射线光学***中，不仅起射线分配器作用的相位光栅G₁而且起分析器作用的幅度光栅G₂都是弯曲的以及都对中到同一焦点上。光栅G₁和G₂可以在一个或两个平面内弯曲。通过这种由弯曲光栅组成的X射线光学***可以避免遮挡效应，而这种遮挡效应否则在公知的平坦光栅中按照大的锥形角出现。将这些光栅弯曲成，使得在一个圆柱或球形表面上弯曲的光栅的中心处于辐射源的焦点内。

需要指出的是，根据图3中的焦点-检测器***的设计一个必要时存在的源光栅也可以具有相应的弯曲表面以及沿射线方向定向的栅条。

为了建立按照锥形射束或扇形射束几何形状的驻波场，必须满足下列第一序数反射的折射角2Θ与相位光栅周期Δα的锥形角之间的关系：

2Θ＞Δα/2，

其中，Θ＝arcsin(λ/2g₁)以及Δα＝arc(g₁/r₁)，g₁对应于相位光栅G₁的周期，而r₁对应于相位光栅G₁的曲率半径，该半径等于辐射源到光栅G₁的距离。为了达到透射检查对象，对于在射线照相中所需要的波长λ而言，相位光栅G₁的周期g₁通常处于多个微米数量级的范围内，但是根据辐射源-相位光栅距离相位光栅G₁的周期g₁也可以或大或小。

原则上每个具有所要求周期性的光栅都可以用作射线分配器，但是采用具有相突变π的相位光栅的优点是，折射高份额的射入强度。为了获得对应于波长λ的谐振能量E的相突变π，亦即为了在折射序数为+1和-1时达到最大强度，借助于下列公式描述相位光栅G₁的高度h₁：

$h=\frac{\mathrm{\λ}}{2\mathrm{\δ}},$

其中，δ为光栅材料的折射指数的真实消减量。

对于低光子能量，对于由低核电荷数的材料构成的栅条建议例如铝、硅、金刚石或塑料。对于高光子能量，对于由更高核电荷数的材料构成的栅条建议例如铬、镍、钼、钽、钨、铂、金、铅、铀或这些元素的组合。在最后所述的这些材料中可以通过更微小的栅条高度达到所需要的相突变π，而该更微小的栅条高度能够更容易地制造以及不太会对准射线。

为了避免不必要的强度损失，可以选择一种具有尽可能小的质量吸收系数的载体材料/晶片，例如硅晶片或塑料载体。

所述光栅应该具有为1∶1的栅空与栅条的宽度比，以便达到+1和-1折射序数时的最大强度；不同的比例对不同的折射序数有利。

通常光栅的形状是矩形，但是其他的形状也有效以及影响关于不同折射序数的强度分布。在矩形光栅形状时+1和-1折射序数的强度为原射线的大约85％。通过正弦形光栅形状，除了可忽略的吸收损失外+1和-1折射序数的强度近似100％。

在平行射束几何形状中驻波场的横向周期为相位光栅的周期的一半：

$g_2=\frac{1}{2}{g}_1.$

驻波沿着光轴形成，这作为塔尔波特效应早已是已知的。最短的距离d₁、所谓的第一塔尔波特距离(在那里干涉条纹的对比、亦即驻波场显示最大值)取决于波长和光栅周期g₁并且可以近似表示如下：

$d_1=\frac{1}{2}\frac{{g_1}^2}{4\mathrm{\λ}}.$

在锥形或扇形射束几何形状时横向驻波的横向周期还取决于源的距离。在第一近似中它被视为增大的投射几何形状，在那里在第一塔尔波特距离内驻波场的横向周期为：

$g_2=\frac{1}{2}\·\frac{r_2}{r_1}\·g_1.$

该驻波场的调节和相位受由相位对象引入的相位移的影响。原则上具有足够分辨率的检测器能够描绘出驻波场的特征以及由此反映所述对象的成像。为此，其分辨率必须处于驻波场周期的大数量级上或更好。这类方案已在专利申请DE 102006017290和DE 102006017291.4中有所介绍以及也可以应用于此。如果不能够使用这样的检测器，则可以采用在驻波场位置处(优选在在第一塔尔波特距离内)具有足够分辨率的分析光栅。通过沿相同塔尔波特序数的驻波扫描该分析光栅，确定正弦形强度变化曲线的相位、幅度和偏移。

对于该处理程序至少必须拍摄三个测量点，其中将光栅移动了周期g₂的小数部分，优选以g₂/3间距量移动。在实践中这种扫描以g₂/4或更小的步长宽度按照四步或更多步骤来实现。对于这种扫描理想情况下必须围绕源实施旋转运动。但是，小的扫描长度也允许横跨光轴的直线扫描。

在这种实施方案中建议，分析光栅G₂、也称为幅度光栅呈现一种具有沿径向定位栅条的弯曲光栅形状。弯曲光栅表面的铅垂线应该在源焦点中与光轴相交，亦即曲率半径等于源与光栅之间的距离r₂。因此，在一维情况下光栅具有圆柱段的形状以及在二维情况下具有球拱形的形状，其中圆柱的轴线或球的中心位于源点或X射线源的焦点上。起分析器作用的幅度光栅同样可以对中到所述源上。分析光栅可以在一个或两个平面内与相位光栅G₁的形状一致地弯曲。通过光栅弯曲的形状使栅条沿径向定向以及可以避免针对平直光栅在较大锥形角情况而言的遮挡效应。

检测器、例如CCD直接安置在分析光栅之后。检测器的像素分辨率确定位置分辨率，通过该位置分辨率对对象成像。但是，在采用分析光栅时与所述传播方法相反不需要通过检测器本身分辨干涉条纹。在此，这通过精密分辨率的分析光栅完成。另外，在锥形或扇形几何形状时利用扩大效应，以及因此利用较低位置分辨率的检测器对对象以高的位置分辨率成像。

为了使相位光栅起折射光栅或射线分配器的作用以及能够在相位光栅之后产生一干涉图形，在相位光栅上射入的X射线辐射必须满足相干性要求。至少必须形成相干地照射相位光栅的两个相邻的栅条。也就是说，横向相干长度必须至少为光栅周期g₁的数量级。除了观察距离和波长外，源参数、尤其焦点的横向尺寸决定相干长度。

对于光栅的圆形一维弯曲例如建议两种在图6和7中示出的技术：

(i)图6表示具有均匀厚度基质/晶片的矩形光栅G₁，除了栅条外，光栅还借助于在四条支承线上的四个支承元件16(在图6的横截面视图中表示出了4个支承点)通过错开且相对作用的力18被弯曲。通过对称地施加负荷在两个内支承线之间的光栅/晶片部分不受外力作用以及只承受一个恒定的力矩。由此获得一个固定的曲率半径、亦即一维圆柱形弯曲的光栅。

(ii)在图7中表示出了另一种实施方式，其中，矩形光栅G₁或晶片通过密封件17密封地定位在具有两个腔室半部20.1和20.2及窗口19的横截面为矩形的压力腔室或真空腔室上。两个相对置的边平坦以及相互平行地设计。其他的边具有期望的圆形轮廓。在光栅G₁的两侧施加的压力差将该光栅压成所希望的圆形弯曲形状。由此获得一种一维弯曲的圆柱段形式的光栅。为了确保尽管在光栅具有各向异性的挠性特点情况下光栅均匀地弯曲，栅条和基质的结晶主轴(在硅中的〔100〕及〔010〕取向)应该平行于压力腔室或支承线地定向。为了避免边缘效应，在这两种弯曲结构配置中光栅垂直于图纸平面的尺寸与该光栅的圆形延伸长度相比足够大。

为了使光栅两维地成球形弯曲，将光栅定位在一个圆形的压力或真空腔室上。在圆形的框架(腔室边缘)上光栅被防漏地密封。在光栅的两侧施加的压力差将该光栅压成所希望的两维圆形弯曲的形状、亦即球拱形。

对于在放射学中的应用，检测器不必是弯曲的。平面检测器也能满足这些功能。但是对于在CT中的应用优选具有弯曲轮廓形状的检测器。

还需要指出的是，作为在压力腔室内产生压力的介质除了气体外也可以采用液体。同样地也可以仅仅采用一个腔室半部20.2，条件是，在该腔室半部内已建立了相对于外界大气压而言的负压。

具有倾斜栅条的平面光栅：

如同在图5中所示出的那样，根据另一种实施方案还建议一种具有平面光栅G₁和G₂的、但是带有径向定向的结构的X射线光学***。在此，光栅定位的中心位于光轴上的源焦点F₁内。光栅G₁和G₂相对于光轴对称地定位，其中栅条和栅空对准X射线源的行焦点(Strichfokus)或点焦点。在这种X射线光学***中起射线分配器作用的相位光栅G₁和起分析器作用的幅度光栅G₂在栅条14的定向方面都对准同一焦点F₁。以这种方式不仅可以实现一维光栅结构，而且可以实现二维光栅结构，以及通过这种由恰当定向的栅条和栅空组成的X射线光学***可以避免会通过在更大锥形角下的平面光栅产生的遮挡效应。

具有平面光栅的这种实施方式的尺寸遵循上述对于弯曲光栅的基本原则。但是弯曲光栅与具有倾斜栅条的平面光栅的区别表现为严格理论上的差别。然而这种实施方式在具有中等锥形角的射线途径中具有技术上的优点。

上述光栅具有的优点是，可以取消为了达到某一确定的圆形形状而采取的措施或者至少可以通过略微的弯曲就足够。

光栅内栅条和栅空的倾斜定向例如通过以下两个蚀刻过程达到：

(i)在等离子体或干蚀刻过程中通过使晶片相对于等离子体的电场倾斜。

(ii)在湿化学腐蚀时通过光控的腐蚀作用。为此，在第一步中借助于在晶片正面上的KOH腐蚀在用光刻技术定义的结构图案上设置启动缺陷(Startdefekte)。在第二步中在晶片正面上采用HF腐蚀以及同时用IR(IR＝红外线)光从后侧照射晶片。在此，可以利用在弱的n掺杂的硅中通过电穴(空穴)来控制腐蚀作用。可以在n掺杂的硅中通过输入IR光来控制电穴的生成。因为硅对于IR而言是可透射的，所以可以从晶片后侧进行照射。照射方向以及所述通过KOH预先腐蚀的启动缺陷控制所腐蚀的孔或栅空的方向或形状。

由于栅条的倾斜，所以沿射线方向的栅条长度不相等，而是根据距光轴的距离有所不同，尽管栅条高度(相对于光栅面而言的垂向高度)是相同的。这导致，光栅只在几个小的区域内对应于确定的波长提供准确π的相位移。因此，在优化的设计中应该将对所述栅空的腐蚀控制成，使得栅条长度沿射线方向在整个晶片上是均匀的。上面所提到的光辅助的腐蚀过程提供了这种可能性。如果采用其他不具有这种控制可能性的腐蚀过程，则下面的抛光过程是可行的另一种方案，通过该抛光过程可以调整栅条的高度。

由于扇形或锥形的射束形状，X射线驻波场在恒定的塔尔波特距离时本身在栅条高度相同时可能略微弯曲。当考虑沿光轴塔尔波特距离的典型数值时，这种略微的不同可以在第一序数中可忽略。但是在更深入地考虑时光栅周期随着与光轴的距离变化的变化按照上面所提到的用于塔尔波特距离的方程提供了这样的可能性，即，将驻波场定向在一个平面内或者使其与分析光栅或分析检测器的实际距离相适应或者将驻波场调节到该检测器上。

即，基本上可以表述出三种使X射线光学光栅适应于所给定的几何条件的方案：光栅的栅条长度可以改变，光栅的曲率可以调整以及光栅的周期可以改变。为了清楚起见要说明的是，在栅条垂直时栅条高度和栅条长度是相等的。

为了获得长度可变的栅条，对于栅条而言采用一种弯曲的纵截面。亦即为了补偿到分析光栅的变化距离，可以按照对光栅表面的要求改变栅条的长度。在此，例如使到光栅中心的距离较大的栅条得到一个比光栅中心的栅条更小的垂向高度。由此关于射线方向的栅条长度、亦即射线通过栅条的行程在光栅的整个表面上是相同的。以这种方式所有栅条都适应于X射线辐射的相同波长。在工艺上这可以通过抛光过程达到，如在光学工业中已知的，在将栅空蚀刻到硅晶片上之前采用了该抛光过程。但是也存在对栅条倾斜的过补偿或欠补偿的可能性。

假如通过锥形射束几何形状获得了弯曲的塔尔波特截面：为了避免对弯曲吸收截面的必要性，可以在同一垂直平面内、确切地说在吸收光栅的平面内调整所有的塔尔波特距离。为此，可以使光栅周期在所述垂直平面内连续地变化，使得所导致的塔尔波特距离总是以及最佳地不只在第一近似法中相当于目标平面。因为塔尔波特距离取决于光栅周期，这意味着，光栅周期作为与光轴的距离函数被逐步调整。

由此，也可以将干涉器的小范围与X射线辐射的不同波长相协调。为了处理变化的塔尔波特距离的这种措施，当呈现相同形状的光栅周期时，发明人建议，局部地对于不同的波长调节所述相位光栅。因此，本发明所要解决的问题是，最大幅度的条纹总是出现在同一平面内。因为塔尔波特距离取决于波长，这意味着，根据与光轴的距离对应于不同的波长来调整所述相位光栅。为了对应于不同的波长振荡，所以栅条具有不同的长度。这要求具有确定纵截面的栅条，确定的纵截面可以通过对例如用于光透镜的光栅表面进行抛光来达到。

在图9中表示出该问题的图解性表示，其中，用S_i表示单个射线，以及在相位光栅G₁之后表示出以第一塔尔波特距离d₁的+1和-1序数的折射。在此应该遵守下列几何关系式2Θ＞Δα/2，

其中，Θ＝arcsin(λ/2g₁)表示在相位光栅上所观察的X射线S_i的第一序数的半个折射角，Δα表示按照Δα＝arc(g₁/r₁)的相位光栅的锥形角，g₁为相位光栅G₁的周期，r₁为焦点到相位光栅的径向距离，以及λ为所观察的X射线的能量的波长。

现在有利的是，在相位对比射线照相及断层造影时通过弯曲的光栅或倾斜定向的栅条从更大的可利用的视野中有利于成像。由此可以实现更佳的剂量效率以及快速的诊断和分析。

在显微射线照相及断层造影中所描述的光栅***允许，对象不仅直接定位在相位光栅之前或之后，而且也靠近辐射源。这可以实现一个放大的几何形状，该放大的几何形状尤其在无损检测时允许在差分相位对比成像的条件下将小的对象放大。由此不再需要使检测器分辨率与光学上所希望的分辨率相适应。取而代之的是，投影几何形状的放大降低了关于放大因数所必需的检测器分辨率。

该示例性说明主要涉及相位光栅，但是对结构和尺寸设计的考虑基本上也转用到分析光栅和源光栅上。如已描述的那样，分析光栅的周期可以直接从相位光栅中得出。在与共振能量相协调的意义上不存在关键调整栅空深度(吸收结构的厚度)问题，但是吸收结构必须有足够的厚度，大于吸收长度的三倍，或最好更厚些。此外，为了所希望的共振能量要选择具有尽可能高的质量吸收系数的材料(例如：Ta、W、Pt、Au、Pb、U)。如所描述的那样，对于分析光栅的形状视相位光栅的设计尺寸情况可以存在不同的尺寸设计规则。为了避免不必要的强度损失，应该选择具有尽可能小的质量吸收系数的载体材料。

对于源光栅而言无遮蔽的构造形状也是有利的。同样可以设计为弯曲光栅或具有倾斜栅条的光栅。原则上与此相关地也可以采用具有带状阳极的源、亦即具有X射线辐射的发射位置的光栅形结构的阳极。周期可以从所描述的杠杆比(

)中得出。栅空宽度与栅条宽度之比有利地介于1∶10至1∶1之间。栅空的数量有利地介于1至大约20的范围内。在与共振能量相协调的意义上不存在关键调整栅空深度(吸收结构的厚度)问题，但是吸收结构必须有足够的厚度，也就是说，吸收结构的厚度大于吸收长度的三倍。此外，为了所希望的共振能量要选择具有尽可能高的质量吸收系数的材料(例如：Ta、W、Pt、Au、Pb、U)。为了避免不必要的强度损失，载体材料应该薄以及应该选择具有尽可能小的质量吸收系数的载体材料。

在图8中也示例性及代表性地对于其他X射线***、尤其用于产生投影相位对比照片的X射线***以及对于C形弓架装置表示出了具有本发明焦点-检测器***的以及用于实施本发明方法的完整的计算机断层造影***。该图示出了计算机断层造影***1，其具有带有安置在机架外壳6内的一个未详细示出的机架上的X射线管2和相对置的检测器3的第一焦点-检测器***。在该第一焦点-检测器***2、3的射线途径中安置了一个按照图1至3所示的光栅***，使得可以在第一焦点-检测器***的射线途径中移动所述位于可沿光轴9运动的患者卧榻上的患者7以及在那里对其进行扫描。通过控制和计算单元10实施对CT***的控制，在该控制和计算单元10中在存储器11内存储了程序Prg₁至Prg_n，这些程序用于实施前面所描述的按照本发明的方法以及从所测量的与射线有关的相位移中重建相应的断层造影图像。

可选择地，作为一个唯一的焦点-检测器***的替代方案，也可以在在机架外壳内安置一个第二焦点-检测器***。该第二焦点-检测器***在图8中通过虚线示出的X射线管4和检测器5表示。

至少在焦点-检测器***存在一个按照本发明的光栅，其中通过超声驻波在光栅介质中产生用于检测相位对比照片的光栅结构。

在焦点-检测器***的另一项扩展设计中，也可以通过光栅介质来构成光栅，其中，借助于超声波驻波场构成用于X射线辐射的光栅结构。

还需要补充说明的是，通过所示出的焦点-检测器***不仅可以测量X射线辐射的相位移，而且此外这样的焦点-检测器***还适用于传统测量对射线的吸收以及用于重建相应的吸收图像。需要的话，也可以生成组合的吸收和相位对比照片。

不言而喻，在不脱离本发明范围的情况下，本发明的上述特征不仅可以用于所分别列举的组合中，而且也适用于其他组合或单独场合。

Claims (34)

1.一种用于产生检查对象(7，P)的投影或断层造影的相位对比照片的X射线设备的焦点-检测器装置(F₁，D)，其组成至少如下：

1.1.设置在检查对象第一侧的具有用于产生扇形或锥形射束(S_i)的焦点(F₁)的辐射源(2)，

1.2.至少一个在射线途径中设置的X射线光学光栅(G₀，G₁，G₂)，其中，至少一个在检查对象(7，P)的相对的第二侧在射线途径中设置的相位光栅(G₁)，该相位光栅产生一个在X射线辐射的优选为预定能量区域内X射线辐射的干涉图形，以及

1.3.分析检测***(G₂，D₁)，该分析检测***至少分辨位置地针对相位移检测由相位光栅(G₁)产生的干涉图形，

其特征在于，

1.4.至少一个X射线光学光栅(G₀，G₁，G₂)具有在所述扇形或锥形射束(S_i)的射线途径中没有形成遮挡的悬幕的栅条，其中

1.5.所述至少一个X射线光学光栅(G₀，G₁，G₂)设计为在第一截面平面内围绕着焦点(F₁)弯曲，

1.6.通过向所述至少一个光栅(G₀，G₁，G₂)施加压力来实现该光栅的弯曲。

2.按照权利要求1所述的焦点-检测器装置，其特征在于，所述至少一个X射线光学光栅(G₀，G₁，G₂)在所述第一截面平面内具有围绕着焦点(F₁)的曲率半径(r₁)。

3.按照权利要求1所述的焦点-检测器装置，其特征在于，所述至少一个X射线光学光栅(G₀，G₁，G₂)设计为在与第一截面平面垂直的第二截面平面内围绕着焦点(F₁)弯曲。

4.按照权利要求3所述的焦点-检测器装置，其特征在于，所述至少一个X射线光学光栅(G₀，G₁，G₂)在所述第二截面平面内具有围绕着焦点(F1)的曲率半径(r₁，r₂)。

5.按照权利要求1所述的焦点-检测器装置，其特征在于，所述至少一个X射线光学光栅(G₀，G₁，G₂)的栅条(14)只具有沿径向对准焦点(F₁)的上升及下降的侧面。

6.按照权利要求5所述的焦点-检测器装置，其特征在于，所述至少一个X射线光学光栅(G₀，G₁，G₂)的每个栅条(14)具有垂直于所述射束(S_i)的透射射线定向的端面。

7.按照权利要求1至6中任一项所述的焦点-检测器装置，其特征在于，所述至少一个X射线光学光栅(G₀，G₁，G₂)在一个平面内的弯曲是通过在至少三个支承元件(16)之间的绷紧而强制达到的。

8.按照权利要求7所述的焦点-检测器装置，其特征在于，至少所述一个支承元件(16)点状地贴靠在所述至少一个X射线光学光栅(G₀，G₁，G₂)上。

9.按照权利要求7所述的焦点-检测器装置，其特征在于，至少所述一个支承元件(16)线状地贴靠在所述至少一个X射线光学光栅(G₀，G₁，G₂)上。

10.按照权利要求1至6中任一项所述的焦点-检测器装置，其特征在于，

10.1所述至少一个X射线光学光栅(G₀，G₁，G₂)为至少两个不同气压区域之间的分界面，以及

10.2所述至少一个X射线光学光栅(G₀，G₁，G₂)在至少一个平面内所希望的弯曲至少附加地通过两个不同气压区域之间的压差来强制实现。

11.按照权利要求1至4中任一项所述的焦点-检测器装置，其特征在于，所述至少一个X射线光学光栅(G₀，G₁，G₂)的栅条沿射线途径在至少一个截面平面内具有一种正弦形的高度变化。

12.按照权利要求11所述的焦点-检测器装置，其特征在于，所述至少一个X射线光学光栅(G₀，G₁，G₂)的栅条沿射线途径在两个相互垂直的截面平面内具有一种波线形或梯形的高度变化。

13.按照权利要求1至6中任一项所述的焦点-检测器装置，其特征在于，在至少一个X射线光学光栅(G₀，G₁，G₂)的延伸长度上，该至少一个X射线光学光栅(G₀，G₁，G₂)到所述分析检测***(G₂，D₁)呈现不同距离。

14.按照权利要求13所述的焦点-检测器装置，其特征在于，为了使塔尔波特距离适应于到所述分析检测***(G₂，D₁)的不同距离所述相位光栅(G₁)的栅条具有不同的栅条长度。

15.按照权利要求12所述的焦点-检测器装置，其特征在于，为了使塔尔波特距离适应于到所述分析检测***(G₂，D₁)的不同距离所述相位光栅(G₁)的栅条具有不同的光栅周期(g₁)。

16.按照权利要求1至6中任一项所述的焦点-检测器装置，其特征在于，在所述相位光栅(G₁)的延伸长度上，该相位光栅(G₁)到所述分析检测***(G₂、D₁)的距离相同。

17.按照权利要求16所述的焦点-检测器装置，其特征在于，为了使塔尔波特距离适应于到所述分析检测***(G₂，D₁)的相同距离，所述相位光栅(G₁)的栅条在具有不同栅条高度时呈现相同的栅条长度。

18.按照权利要求16所述的焦点-检测器装置，其特征在于，为了使塔尔波特距离适应于到所述分析检测***(G₂，D₁)的相同距离，所述相位光栅(G₁)的栅条在具有相同的栅条高度和不同栅条长度时呈现不同的光栅周期(g₁)。

19.按照权利要求1至6中任一项所述的焦点-检测器装置，其特征在于，至少从焦点(F₁)到相位光栅(G₁)的径向距离和从焦点(F₁)到分析检测***(G₂，D₁)的径向距离的平均值方面遵循下列几何关系：

$g_2=\frac{1}{2}\·\frac{r_2}{r_1}\·g_1,$

其中：

r₁＝焦点到相位光栅的径向距离；

r₂＝焦点到分析检测***的径向距离；

g₁＝相位光栅(G₁)的周期；

g₂＝分析检测***的周期。

20.按照权利要求1至6中任一项所述的焦点-检测器装置，其特征在于，保持下列几何关系：

$r_1>\frac{{g_1}^2}{2\mathrm{\λ}},$

其中：

r₁＝焦点到相位光栅的径向距离；

g₁＝相位光栅(G₁)的周期；

λ＝所考虑的X射线辐射能量的波长。

21.按照权利要求1至6中任一项所述的焦点-检测器装置，其特征在于，保持如下几何关系：

$r_2-r_1=d=\frac{1}{2}\·\frac{{g_1}^2}{4\·\mathrm{\λ}},$

其中：

r₁＝焦点到相位光栅的径向距离；

r₂＝焦点到分析检测***的径向距离；

g₁＝相位光栅(G₁)的周期；

d＝相位光栅到分析检测***的距离；

λ＝所考虑的X射线辐射能量的波长。

22.按照权利要求1至6中任一项所述的焦点-检测器装置，其特征在于，保持如下几何关系：

2Θ＞Δα/2，

其中：

Θ＝在相位光栅上所观察的X射线的第一序数的半个折射角，有Θ＝arcsin(λ/2g₁)；

Δα＝按照Δα＝arc(g₁/r₁)的相位光栅的锥形角；

g₁＝相位光栅(G₁)的周期；

r₁＝焦点到相位光栅的径向距离；

λ＝所观察的X射线辐射能量的波长。

23.按照权利要求1至6中任一项所述的焦点-检测器装置，其特征在于，所述焦点(F₁)基本设计为点状。

24.按照权利要求1至6中任一项所述的焦点-检测器装置，其特征在于，在焦点(F₁)与检查对象(7，P)之间安置用于产生近似相干的射线射束的源光栅(G₀)。

25.按照权利要求24所述的焦点-检测器装置，其特征在于，所述分析检测***设计为具有多个确定***分辨率的检测器元件的单行或多行检测器与沿射线方向安置在前的用于分辨位置地确定各检测器元件的特定能量的X射线辐射的平均相位移的分析光栅(G₂)的组合。

26.按照权利要求25所述的焦点-检测器装置，其特征在于，所述分析检测***的检测器具有围绕所述焦点(F₁)的曲率。

27.按照权利要求25或26所述的焦点-检测器装置，其特征在于，所述分析检测***(G₂，D₁)的分析光栅(_G2)具有围绕所述焦点的曲率半径(r₂)。

28.按照权利要求1至6中任一项所述的焦点-检测器装置，其特征在于，所述分析检测***(G₂，D₁)设计为具有多个确定***分辨率的检测器元件的单行或多行检测器，其中，至少一部分检测器元件具有适用于分辨位置地确定各检测器元件的特定能量的X射线辐射的平均相位移的内部结构。

29.按照权利要求28所述的焦点-检测器装置，其特征在于，所述分析检测***(G₂，D₁)的检测器(D₁)具有围绕所述焦点(F₁)的曲率半径(r₂)。

30.按照权利要求29所述的焦点-检测器装置，其特征在于，所述曲率半径保持相同。

31.按照权利要求1至6中任一项所述的焦点-检测器装置，其特征在于，焦点(F₁)到检查对象(P)的距离相对于检查对象(P)到分析检测***(G₂，D₁)的距离而言要小。

32.一种用于产生投影的相位对比照片的X射线***，其特征在于，所述X射线***具有按照上述权利要求1至31中任一项所述的焦点-检测器装置。

33.一种用于产生投影或断层造影的相位对比照片的X射线C形弓架***，其特征在于，所述X射线C形弓架***具有按照上述权利要求1至30中任一项所述的焦点-检测器装置。

34.一种用于产生断层造影的相位对比照片的X射线计算机断层造影***，其特征在于，所述X射线计算机断层造影***具有按照上述权利要求1至31中任一项所述的焦点-检测器装置。

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