DE102015213062A1 - A method for generating a differential X-ray phase contrast imaging with a Talbot-Lau interferometer array and X-ray phase contrast device - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung einer Röntgen-Phasenkontrast-Abbildung eines Untersuchungsobjekts mit einer Talbot-Lau-Interferometer-Anordnung mit einem ein Interferenzmuster (M) erzeugenden Beugungsgitter (G1), wobei mit einem Absorptionsgitter (G2) und einem nachgeschalteten pixelierten Detektor (D) der Intensitätsverlauf des Interferenzmusters pixelweise durch schrittweisen Relativverstz der Gitter (G1, G2) bestimmt wird, und der schrittweise Relativversatz über die Periode (p2) des Absorptionsgitters (G2) mit unterschiedlich großen Schrittweiten ausgeführt wird. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Röntgen-Phasenkontrast-Abbildung eines Untersuchungsobjektes mit einer Talbot-Lau-Interferometer-Anordnung, wobei ein Mittel (Stepper) zum schrittweisen Relativversatz zwischen Absorptionsgitter (G2) und Beugungsgitter (G1), zur pixelweisen Bestimmung eines Intensitätsverlaufs des Interferenzmusters vorgesehen ist, und das Mittel zum schrittweisen Relativversatz über die Periode (p2) des Absorptionsgitters (G2) dazu ausgelegt ist, während der Bestimmung des Intensitätsverlaufes des Interferenzmusters unterschiedliche Schrittweiten auszuführen.The invention relates to a method for generating an X-ray phase-contrast image of a test object having a Talbot-Lau interferometer arrangement with a diffraction grating (G1) producing an interference pattern (M), wherein an absorption grating (G2) and a downstream pixelated detector ( D) the intensity profile of the interference pattern is determined pixel by pixel by stepwise Relativverstz the grid (G1, G2), and the stepwise relative displacement over the period (p2) of the absorption grating (G2) is performed with different sized increments. Furthermore, the invention relates to a device for generating an X-ray phase contrast imaging of an object to be examined with a Talbot-Lau interferometer arrangement, wherein a means (stepper) for stepwise relative displacement between the absorption grating (G2) and diffraction grating (G1), for the pixel-by-pixel determination of a Intensity pattern of the interference pattern is provided, and the means for stepwise relative offset over the period (p2) of the absorption grating (G2) is adapted to perform during the determination of the intensity profile of the interference pattern different pitches.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung einer Röntgen-Phasenkontrast-Abbildung von einem Untersuchungsobjekt mit einer Talbot-Lau-Interferometer-Anordnung, wobei das Untersuchungsobjekt mit kohärenter oder partiell kohärenter Röntgenstrahlung durchleuchtet wird, in einem Beugungsgitter Interferenzmuster erzeugt werden, die im vom Untersuchungsobjekt ungestörten Zustand eine Periode aufweisen, die der Periode eines nachfolgenden Absorptionsgitters entspricht, und in einer Gitter-Detektor-Anordnung mit dem Absorptionsgitter und einem nachgeschalteten pixelierten Detektor ein Intensitätsverlauf des Interferenzmusters bei schrittweisem Relativversatz vom Beugungsgitter zum Absorptionsgitter in vorgegebener Schrittweite pixelweise bestimmt wird. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Röntgen-Phasenkontrast-Vorrichtung zur Durchführung des oben genannten Verfahrens. The invention relates to a method for generating an X-ray phase contrast imaging of an examination object with a Talbot-Lau interferometer arrangement, wherein the examination subject is illuminated with coherent or partially coherent X-radiation, interference patterns are generated in a diffraction grating that are undisturbed in the examination subject State have a period corresponding to the period of a subsequent absorption grating, and in a grating-detector arrangement with the absorption grating and a downstream pixelated detector, an intensity profile of the interference pattern at a stepwise relative offset from the diffraction grating to the absorption grating in predetermined step size is determined pixel by pixel. Furthermore, the invention relates to an X-ray phase contrast device for carrying out the above-mentioned method.

Im Stand der Technik ist eine differentiellen Röntgen-Phasenkontrast-Bildgebung mit einer Talbot-Lau-Interferometer-Anordnung allgemein bekannt, bei der statt eines Röntgenabsorptionsbildes Messdaten aufgenommen werden, die es ermöglichen, parallel sowohl ein absorptionsbasiertes Röntgenbild, als auch ein differenzielles Phasen- und ein Dunkelfeldbild zu erhalten. Die Informationen aus den beiden zusätzlichen Bildern können weitere Informationen erhalten, die z. B. in der klinischen Diagnostik benutzt werden können. Beispielhaft wird diesbezüglich auf die Druckschriften DE 10 2010 018 715 A1 und DE 10 2013 214 393 A1 verwiesen. In the prior art, a differential X-ray phase-contrast imaging with a Talbot-Lau interferometer arrangement is generally known, in which instead of an X-ray absorption image measurement data are recorded, which allow both an absorption-based X-ray image, and a differential phase and parallel to get a dark field picture. The information from the two additional images can be further information z. B. can be used in clinical diagnostics. By way of example, reference is made to the documents DE 10 2010 018 715 A1 and DE 10 2013 214 393 A1 directed.

Grundsätzlich verwenden solche Talbot-Lau-Interferometer-Anordnungen zur Ermittlung der Informationen für die Absorptions-, Phasenkontrast- und Dunkelfeld-Bildgebung ein interferenzerzeugendes beziehungsweise phasenkodierendes Gitter (Bewegungsgitter) G1 und ein phasendekodierendes Gitter (Analysengitter) G2 vor einem pixelierten Detektor, die zur Vermessung eines Strahls schrittweise in gleichen Schrittweiten gegeneinander und senkrecht zu den Gitterlinien verschoben wird. Dieses Verfahren wird als Phase-Stepping-Methode bezeichnet. Basically, such Talbot-Lau interferometer arrangements for determining the information for absorption, phase-contrast and dark-field imaging use an interference-generating or phase-encoding grating (motion grating) G 1 and a phase-decoding grating (analysis grating) G 2 in front of a pixelated detector to measure a beam is shifted stepwise in equal increments against each other and perpendicular to the grid lines. This method is called a step-stepping method.

Nachteilig ist dabei, dass das phasendekodierende Gitter G2 als Absorptionsgitter ausgestaltet sein muss und daher einen großen Anteil der Röntgenstrahlung, die das Untersuchungsobjekt bereits durchdrungen hat, vor der Messung absorbiert. , The disadvantage here is that the phasendekodierende grid G 2 must be designed as an absorption grating and, therefore, absorbs a large portion of X-radiation, which has penetrated the object under examination before the measurement.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Erzeugung einer differentiellen Röntgen-Phasenkontrast-Abbildung mit einer Talbot-Lau-Interferometer-Anordnung und eine Röntgen-Phasenkontrast-Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zu finden, welches es erlaubt, die Dosisausnutzung zu verbessern. It is therefore an object of the invention to find a method for generating a differential X-ray phase contrast imaging with a Talbot-Lau interferometer arrangement and an X-ray phase contrast device for carrying out this method, which makes it possible to improve the dose utilization.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand untergeordneter Ansprüche. This object is solved by the features of the independent claims. Advantageous developments of the invention are the subject of the subordinate claims.

Der Erfinder hat Folgendes erkannt: Aufgrund des Messaufbaus einer Talbot-Lau-Interferometer-Anordnung entsteht hinter dem Phasengitter G1 ein Interferenzmuster, welches ohne Untersuchungsobjekt im Strahlenverlauf bezüglich der Periode der Maxima und Minima der Strahlung der Periode des Absorptionsgitters G2 entspricht. Durch das zu untersuchende Objekt im Strahlengang wird diese Periode nicht wesentlich verändert, so dass auch bei vorhandenem Untersuchungsobjekt nach dem Phasengitter die Periode des Interferenzmusters weitgehend der Periode des nachfolgenden Analysengitters G2 entspricht. Daher ist es möglich, dieses als Absorptionsgitter ausgestaltete Analysengitter G2 für die Messungen schrittweise so zu verschieben, dass immer dann, wenn die Intensitätsmaxima des Interferenzmusters mit den Lücken des Analysengitters G2 weitgehend übereinstimmen, mehr Messungen vorgenommen werden, als in Situationen in denen die Intensitätsminima des Interferenzmusters mit den Lücken des Analysengitters G2 weitgehend übereinstimmen. Entsprechend wird also ein Phase-Stepping ausgeführt, bei dem die schrittweise Verschiebung der Gitter nicht mehr in der gleichen Schrittweite, sondern in unterschiedlich großen Schritten stattfindet. Dabei kann immer dann in relativen Verschiebebereichen der Gitter G1 und G2, in denen eine relativ hohe Strahlungsintensität des Interferenzmusters auf die Gitterlücken des Analysengitters G2 auftrifft mit kleineren Schrittweiten und in Verschiebebereichen gearbeitet werden, als in Verschiebebereichen, in denen die Gitterlücken des Analysengitters auf niedrige Strahlungsintensitäten treffen. The inventor has recognized the following: Due to the measurement setup of a Talbot-Lau interferometer arrangement, an interference pattern arises behind the phase grating G 1 , which corresponds without examination object in the beam path with respect to the period of the maxima and minima of the radiation of the period of the absorption grating G 2 . This period is not substantially changed by the object to be examined in the beam path, so that the period of the interference pattern largely corresponds to the period of the subsequent analysis grid G 2 even if the examination object is present after the phase grating. Therefore, it is possible to shift this designed as an absorption grid analysis grid G 2 for the measurements gradually so that whenever the intensity maxima of the interference pattern with the gaps of the analysis grid G 2 largely match, more measurements are made, as in situations in which Intensity minima of the interference pattern with the gaps of the analysis grid G 2 largely match. Accordingly, therefore, a phase-stepping is performed, in which the stepwise displacement of the grid no longer takes place in the same step size, but in different sized steps. It can always work in relative shift ranges of the grids G 1 and G 2 , in which a relatively high radiation intensity of the interference pattern impinges on the grid gaps of the analysis grid G 2 with smaller increments and shift ranges, as in shift ranges, in which the grid gaps of the analysis grid to hit low radiation intensities.

Die oben genannten Messungen betreffen sowohl die Referenzmessungen ohne Untersuchungsobjekt als auch die Messungen mit Untersuchungsobjekt, die beide notwendig sind, um ein differentielles Phasenbild und ein Dunkelfeldbild zu rekonstruieren. The above measurements concern both the reference measurements without the examination subject and the measurements with the examination subject, both of which are necessary to reconstruct a differential phase image and a dark field image.

Auf diese Weise werden die Verschiebungsbereiche in denen hohe Strahlungsintensität im Interferenzmuster mit Gitterlücken zusammenfällt, besser zur Messung ausgenutzt, während in Verschiebungsbereichen, in denen die hohen Strahlungsintensitäten des Interferenzmusters hinter dem Phasengitter mit den weitgehend undurchlässigen Gitterstäben zusammenfällt, durch große Schrittweiten schnell durchlaufen werden. Insgesamt führt diese Vorgehensweise zu einer verbesserten Dosisausnutzung im Vergleich zu einer gleichmäßigen Abtastung, da der Verschiebungsbereich ungenutzter Dosis weniger intensiv abgetastet wird als der Verschiebungsbereich mit hoher Dosis. In this way, the shift ranges in which high radiation intensity in the interference pattern coincides with grid gaps are better utilized for the measurement, while in displacement ranges in which the high radiation intensities of the interference pattern behind the phase grating coincide with the largely impermeable grating bars are rapidly traversed by large increments. Overall, this approach results in improved dose utilization compared to uniform sampling, since the unused dose shift range is scanned less intensively than the high dose shift range.

Demgemäß schlägt der Erfinder ein Verfahren zur Erzeugung einer Röntgen-Phasenkontrast-Abbildung von einem Untersuchungsobjekt mit einer Talbot-Lau-Interferometer-Anordnung vor, wobei:

  • – das Untersuchungsobjekt mit kohärenter oder partiell kohärenter Röntgenstrahlung durchleuchtet wird,
  • – in einem Beugungsgitter Interferenzmuster (= Beugungsmuster) erzeugt werden, die im vom Untersuchungsobjekt ungestörten Zustand eine Periode (PM = 2π) aufweisen, die der Periode (PG2 = 2π) eines nachfolgenden Absorptionsgitters entspricht,
  • – in einer Gitter-Detektor-Anordnung mit dem Absorptionsgitter und einem nachgeschalteten pixelierten Detektor ein Intensitätsverlauf des Interferenzmusters bei schrittweisem Relativversatz vom Beugungsgitter zum Absorptionsgitter in vorgegebener Schrittweite pixelweise bestimmt wird.
Accordingly, the inventor proposes a method for generating an X-ray phase contrast imaging of a subject under examination with a Talbot-Lau interferometer arrangement, wherein:
  • - the examination object is illuminated with coherent or partially coherent X-radiation,
  • In a diffraction grating, interference patterns (= diffraction patterns) are generated which, in the state undisturbed by the examination object, have a period (P M = 2π) which corresponds to the period (P G2 = 2π) of a subsequent absorption grating,
  • - In a grid-detector arrangement with the absorption grating and a downstream pixelated detector, an intensity profile of the interference pattern is determined pixel by pixel at a stepwise relative offset from the diffraction grating to the absorption grating in a predetermined step size.

Die Verbesserung des Verfahrens besteht gemäß der Erkenntnis des Erfinders darin, dass der schrittweise Relativversatz über die Periode des Absorptionsgitters mit unterschiedlich großen Schrittweiten ausgeführt wird. The improvement of the method according to the inventor's finding is that the stepwise relative offset over the period of the absorption grating is carried out with different sized step sizes.

Vorteilhaft können dabei Bereiche des Relativversatzes mit höherer Transmission an Strahlung durch das Absorptionsgitter in kleineren Schritten vermessen werden als Bereiche mit niedrigerer Transmission. Advantageously, regions of the relative offset with a higher transmission of radiation through the absorption grating can be measured in smaller steps than regions with a lower transmission.

Weiterhin kann das Phase-Stepping auch so ausgestaltet werden, dass bei relativ zu einer vorhergehenden Messung zunehmenden Strahlungsintensität am Detektor der nächste Versatzschritt gegenüber dem vorhergehenden Versatzschritt verkleinert und bei abnehmender Strahlungsintensität der nächste Versatzschritt gegenüber dem vorhergehenden Versatzschritt vergrößert wird. Dies hat den Vorteil, dass eine dynamische Anpassung der Schrittweiten auf die tatsächliche Ausgestaltung des Interferenzmusters stattfindet, ohne dass dieses zuvor bekannt sein muss. Furthermore, the phase-stepping can also be configured such that the radiation intensity at the detector which is increasing relative to a preceding measurement is reduced by the next offset step compared with the preceding offset step and the radiation step decreases as the next offset step is increased compared to the previous offset step. This has the advantage that a dynamic adaptation of the step widths to the actual design of the interference pattern takes place without this having to be known in advance.

Erfindungsgemäß kann als Strahlungsintensität ein Mittelwert oder ein Medianwert aller Pixel am Detektor verwendet werden, welche von einem gemeinsamen Absorptionsgitter abgedeckt werden. Hierbei ist zu bemerken, dass in einem realen Aufbau eine absolut genaue Justage des Interferometers praktisch kaum umsetzbar ist. Falls der Interferometer-Aufbau nicht optimal justiert ist, entstehen Moiré-Muster auf der Bildmatrix des Detektors. In diesem Fall muss der Mittelwert oder Median auf einen Moiré-Streifen beschränkt werden. Eine nicht optimale Justage kann dabei an der mechanischen Positioniergenauigkeit der Gitter liegen, oder aber an den Fertigungstoleranzen der Gitter. According to the invention, the radiation intensity used may be an average value or a median value of all pixels on the detector, which are covered by a common absorption grating. It should be noted that in a real design, an absolutely accurate adjustment of the interferometer is practically hardly feasible. If the interferometer setup is not optimally aligned, moiré patterns will be formed on the image matrix of the detector. In this case, the median or median must be limited to a moiré strip. A non-optimal adjustment can be due to the mechanical positioning accuracy of the grid, or to the manufacturing tolerances of the grid.

Weiterhin kann das Verfahren so ausgestaltet werden, dass die Schrittweite, mit einem konstanten Faktor korrigiert, umgekehrt proportional zur Strahlungsintensität ist. Furthermore, the method can be configured such that the step size, corrected with a constant factor, is inversely proportional to the radiation intensity.

Schließlich kann auch die Schrittweite unter Berücksichtigung einer Intensitätsmodulation der Röntgenstrahlung ohne Untersuchungsobjekt ausgewählt werden. Finally, the step size can also be selected taking into account an intensity modulation of the X-radiation without the examination object.

Neben dem oben beschriebenen Verfahren schlägt der Erfinder auch eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Röntgen-Phasenkontrast-Abbildung eines Untersuchungsobjektes mit einer Talbot-Lau-Interferometer-Anordnung vor, welche die folgenden Merkmale aufweist:

  • – eine Strahlenquelle zur Erzeugung einer kohärenten oder quasi-kohärenten Röntgenstrahlung zur Durchleuchtung eines Untersuchungsobjektes,
  • – ein Beugungsgitter zur Erzeugung eines Interferenzmusters, welches in Abwesenheit des Untersuchungsobjektes eine Periode aufweist, die der Periode eines nachfolgenden Absorptionsgitters entspricht,
  • – eine Gitter-Detektor-Anordnung mit dem Absorptionsgitter und einem nachgeschalteten pixelierten Detektor, und
  • – ein Mittel zum schrittweisen Relativversatz des Absorptionsgitters zum Beugungsgitter, zur pixelweisen Bestimmung eines Intensitätsverlaufs des Interferenzmusters,
  • – wobei erfindungsgemäß das Mittel (Stepper) zum schrittweisen Relativversatz über die Periode des Absorptionsgitters dazu ausgelegt ist, während der Bestimmung des Intensitätsverlaufes des Interferenzmusters unterschiedliche Schrittweiten auszuführen.
In addition to the method described above, the inventor also proposes a device for generating an X-ray phase contrast imaging of an object to be examined with a Talbot-Lau interferometer arrangement, which has the following features:
  • A radiation source for generating a coherent or quasi-coherent X-ray radiation for the transillumination of an examination object,
  • A diffraction grating for generating an interference pattern which, in the absence of the object to be examined, has a period which corresponds to the period of a subsequent absorption grating,
  • A grating-detector arrangement with the absorption grating and a downstream pixelated detector, and
  • A means for stepwise relative displacement of the absorption grating to the diffraction grating, for pixel-wise determination of an intensity profile of the interference pattern,
  • - According to the invention, the means (stepper) for stepwise relative offset over the period of the absorption grating is designed to perform during the determination of the intensity profile of the interference pattern different increments.

Vorteilhaft kann diese Vorrichtung dahingehend ausgestaltet werden, dass das Mittel zum schrittweisen Relativversatz dazu ausgelegt ist, die Größe des schrittweisen Relativversatzes umgekehrt proportional zur durch das Absorptionsgitter transmittierenden Strahlungsintensität unter der Annahme eines freien Strahlengangs ohne Untersuchungsobjekt zu steuern. Advantageously, this device can be designed such that the stepwise relative offset means is designed to control the magnitude of the stepwise relative offset inversely proportional to the radiation intensity transmitted through the absorption grating, assuming a free beam path without examination object.

In einer anderen Ausführungsvariante kann auch eine Rückkopplung zwischen der Größe des schrittweisen Relativversatzes und mindestens einer mit dem Detektor vor dem jeweiligen Relativversatz ermittelten Intensität vorgesehen werden. In another embodiment, a feedback between the size of the stepwise relative offset and at least one determined with the detector before the respective relative offset intensity can be provided.

Weiterhin kann bei allen Varianten das Mittel zum schrittweisen Relativversatz dazu ausgelegt sein, die Größe des schrittweisen Relativversatzes umgekehrt proportional zur durch das Absorptionsgitter transmittierenden Strahlungsintensität bei im Strahlengang vorhandenem Untersuchungsobjekt zu steuern. Da die Intensität der Strahlung, die das Absorptionsgitter durchdringt, unmittelbar auf dem Detektor gemessen wird, bedeutet dies, dass keine Vorinformationen notwendig sind und die Schrittweiten unmittelbar durch eine Beobachtung der Intensitätsänderungen am Detektor geregelt werden. Furthermore, in all variants, the means for stepwise relative offset designed be to control the size of the stepwise relative offset inversely proportional to the transmitted through the absorption grating radiation intensity in the beam path existing examination object. Since the intensity of the radiation which penetrates the absorption grating is measured directly on the detector, this means that no advance information is necessary and the step sizes are controlled directly by an observation of the intensity changes at the detector.

Im Übrigen schlägt der Erfinder auch vor, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem Steuer- und Regelcomputer mit einem Speicher für Programme verbunden ist, wobei Programme abgespeichert sind, die im Betrieb ausgeführt werden und zumindest eine der oben geschilderten Ausführungsvarianten des erfindungsgemäßen Verfahrens ausführen. Incidentally, the inventor also proposes that the device according to the invention is connected to a control and regulating computer with a memory for programs, wherein programs are stored, which are executed in operation and perform at least one of the above-described embodiments of the method according to the invention.

Im Folgenden wird die Erfindung mit Hilfe der Figuren näher beschrieben, wobei nur die zum Verständnis der Erfindung notwendigen Merkmale dargestellt sind. Hierbei werden Bezugszeichen mit der folgenden Bedeutung verwendet: 1: Talbot-Lau-Interferometer-Anordnung; 2: Verschiebungsaktuatoren; 3: Steuermodul; 10: Computer; D: Detektor; E: Detektorelement; F: Fokus; G0: Kohärenzgitter; G1: Beugungsgitter; G2: Analysengitter; I0: Intensitätsverlauf ohne Untersuchungsobjekt; I1: Intensitätsverlauf mit Untersuchungsobjekt; M: Interferenzmuster; O: Untersuchungsobjekt; p2: große Periode des Analysengitters; Prg1–Prgn: Programme; γ: Röntgenstrahl; Δx: Verschiebung des Intensitätsverlaufs des Interferenzmusters durch ein Untersuchungsobjekt. In the following the invention will be described in more detail with the aid of the figures, wherein only the features necessary for understanding the invention are shown. In this case, reference symbols are used with the following meaning: 1 : Talbot-Lau interferometer arrangement; 2 : Shift actuators; 3 : Control module; 10 : Computer; D: detector; E: detector element; F: focus; G 0 : coherence grating; G 1 : diffraction grating; G 2 : analytical grid; I 0 : intensity course without examination object; I 1 : intensity course with object to be examined; M: interference pattern; O: examination object; p 2 : large period of the analysis grid; Prg 1 prg n : programs; γ: X-ray; Δx: shift of the intensity profile of the interference pattern by an examination object.

Es zeigen im Einzelnen: They show in detail:

1: Talbot-Lau-Interferometer mit angebundenem Computer; 1 : Talbot-Lau interferometer with connected computer;

2: Darstellung eines Ausschnitts eines Röntgenstrahls am Analysengitter mit nachfolgendem Detektorelement ohne Untersuchungsobjekt im Strahlengang; 2 : Representation of a section of an X-ray beam on the analysis grid with subsequent detector element without examination object in the beam path;

3: Darstellung eines Ausschnitts eines Röntgenstrahls am Analysengitter mit nachfolgendem Detektorelement mit Untersuchungsobjekt im Strahlengang, einschließlich Darstellung der unterschiedlichen Schrittweiten bei der Verschiebung des Analysengitters; 3 : Representation of a section of an X-ray beam at the analysis grid with subsequent detector element with object to be examined in the beam path, including representation of the different step sizes during the displacement of the analysis grid;

4: Darstellung eines Ausschnitts eines Röntgenstrahls am Analysengitter mit nachfolgendem Detektorelement mit Untersuchungsobjekt im Strahlengang, einschließlich Darstellung unterschiedlicher Schrittweiten bei der Verschiebung des Analysengitters umgekehrt proportional zur Strahlungsintensität ohne Untersuchungsobjekt; 4 : Representation of a section of an X-ray beam at the analysis grid with subsequent detector element with object to be examined in the beam path, including representation of different step sizes in the displacement of the analysis grid inversely proportional to the radiation intensity without examination object;

5: Darstellung eines Ausschnitts eines Röntgenstrahls am Analysengitter mit nachfolgendem Detektorelement mit Untersuchungsobjekt im Strahlengang, einschließlich Darstellung unterschiedlicher Schrittweiten bei der Verschiebung des Analysengitters umgekehrt Proportional zur auftretenden Strahlungsintensität am Detektorelement. 5 : Representation of a section of an X-ray beam at the analysis grid with subsequent detector element with object to be examined in the beam path, including representation of different step sizes in the displacement of the analysis grid inversely proportional to the radiation intensity occurring at the detector element.

Die 1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Talbot-Lau-Interferometer-Anordnung 1 mit dem Fokus F einer Strahlenquelle, einem in Strahlrichtung nachfolgendem Gitter G0 (Kohärenzgitter), durch welches ein Feld partiell kohärenter Röntgenstrahlung erzeugt wird. Mit dieser so erzeugten partiell kohärenten Röntgenstrahlung wird durch ein Phasengitter G1 ein Interferenzmuster M erzeugt, welches bezüglich seines Intensitätsverlaufes durch die darauf folgende Gitter-Detektor-Anordnung mit dem Analysengitter G2 und dem pixelierten Detektor D vermessen werden kann. Die Darstellung des Interferenzmusters M soll lediglich eine symbolische Darstellung sein. Das Analysengitter weist dabei eine Periode p2 auf, die der Periode des durch das Phasengitter G1 erzeugten Interferenzmusters unter Abwesenheit eines Untersuchungsobjekts im Strahlengang entspricht. Durch eine schrittweise Verschiebung des Analysengitters G2 in x-Richtung – also senkrecht zur Ausrichtung der Gitterstäbe – kann pixelweise für jeden durch die Detektorelemente E definierten Röntgenstrahl der Intensitätsverlauf des dort vorliegenden Interferenzmusters M bestimmt werden. The 1 shows a schematic representation of a Talbot-Lau interferometer arrangement according to the invention 1 with the focus F of a radiation source, a grating G 0 following in the beam direction (coherence grating), by means of which a field of partially coherent X-ray radiation is generated. With this partially coherent X-ray radiation thus generated, an interference pattern M is generated by a phase grating G 1 , which can be measured with respect to its intensity profile by the subsequent grating detector arrangement with the analysis grid G 2 and the pixelated detector D. The representation of the interference pattern M should only be a symbolic representation. In this case, the analysis grating has a period p 2 which corresponds to the period of the interference pattern generated by the phase grating G 1 in the absence of an examination object in the beam path. By a stepwise displacement of the analysis grating G 2 in the x-direction - that is perpendicular to the orientation of the grating bars - the intensity profile of the interference pattern M present there can be determined pixel by pixel for each x-ray beam defined by the detector elements E.

Wird ein Untersuchungsobjekt O in den Strahlengang eingebracht, so verschiebt sich der Intensitätsverlauf des Interferenzmusters M entsprechend der durch das Untersuchungsobjekt O erzeugten Phasenverschiebung der Röntgenstrahlung. Trotz dieser Veränderung bleibt bei entsprechenden Untersuchungsobjekten allerdings die grundlegende Periodizität des Interferenzmusters M erhalten, so dass es erfindungsgemäß möglich ist, die Untersuchungspositionen so auszuwählen, dass in Bereichen der Relativverschiebung der Gitter G1 und G2, bei denen eine große Abdeckung der Intensitätsmaxima des Interferenzmusters durch die Gitterstäbe stattfindet, wenig Messungen beziehungsweise Messungen in größeren x-Abständen vorgenommen werden, während in Bereichen der Relativverschiebung der Gitter G1 und G2, bei denen eine große Abdeckung der Intensitätsmaxima des Interferenzmusters M durch die Gitterlücken stattfindet, also die Gitterstäbe sich an den Intensitätsminima befinden, viele Messungen beziehungsweise Messungen in kleineren x-Abständen vorgenommen werden. If an examination subject O is introduced into the beam path, then the intensity profile of the interference pattern M shifts in accordance with the phase shift of the x-ray radiation generated by the examination subject O. Despite this change, however, the basic periodicity of the interference pattern M is retained for corresponding examination objects, so that it is possible according to the invention to select the examination positions such that in regions of relative displacement of the grids G 1 and G 2 , where there is a large coverage of the intensity maxima of the interference pattern takes place through the bars, few measurements or measurements are made in larger x-distances, while in areas of relative displacement of the grids G 1 and G 2 , in which a large coverage of the intensity maxima of the interference pattern M takes place through the grid gaps, so the grid bars to the intensity minima, many measurements or measurements are made in smaller x-intervals.

Die Verschiebung des Analysengitters G2 wird durch an sich bekannte Verschiebungsaktuatoren 2 vorgenommen, wobei die Steuerung der Verschiebung durch ein Steuermodul 3 ausgeführt wird. Optional kann dieses Steuermodul 3 auch eine Rückkopplung (gestrichelt dargestellt) zu mindestens einem Detektorelement E aufweisen, so dass auch eine intensitäts- oder intensitätsänderungsabhängige Steuerung der Schrittweiten ermöglicht wird. The displacement of the analysis grid G 2 is known per se shift actuators 2 made, the control of the shift by a control module 3 is performed. Optionally, this control module 3 also have a feedback (shown in dashed lines) to at least one detector element E, so that an intensity or intensity change-dependent control of the increments is made possible.

Wie in der 1 gezeigt, ist die Talbot-Lau-Interferometer-Anordnung 1 dabei mit einem Computer 10 verbunden, in dem Programme Prg1–Prgn gespeichert sind, welche die Steuerung der Anordnung übernehmen, Messdaten aufnehmen und verwerten, die Bildgebung erzeugen und insbesondere auch die hier beschriebenen Verfahrensschritte ausführen können. Like in the 1 shown is the Talbot-Lau interferometer arrangement 1 doing it with a computer 10 in which programs Prg 1 -Prg n are stored, which take over the control of the arrangement, record and evaluate measured data, generate the imaging and in particular can also carry out the method steps described here.

Zur Verdeutlichung der oben beschriebenen Anordnung und Relation des Interferenzmusters zum Analysengitter G2 ist in der 2 ein Ausschnitt eines Strahls im Bereich der Gitter-Detektor-Anordnung mit dem Analysengitter G2 über einem Detektorelement E in Strahlrichtung nach dem Phasengitter gezeigt. To clarify the arrangement described above and relation of the interference pattern to the analysis grid G 2 is in the 2 a section of a beam in the region of the grid detector arrangement with the analysis grid G 2 shown above a detector element E in the beam direction after the phase grating.

Der von oben kommende Röntgenstrahl γ, der nach dem durch das Phasengitter G1 erzeugte Interferenzmuster bezüglich seines Intensitätsverlaufes moduliert ist, trifft auf das als Absorptionsgitter ausgebildete Analysengitter G2, wobei ein wesentlicher Anteil der auftreffenden Strahlung, meist im Bereich von 50%, durch das Analysengitter G2 absorbiert wird. Der Intensitätsverlauf I0 des Interferenzmusters unter Abwesenheit eines Untersuchungsobjektes ist über die x-Achse aufgetragen. Wie zu erkennen ist, entspricht die Periode des Interferenzmusters der Periode p2 des Analysengitters G2, wobei in der gezeigten Darstellung das Analysengitter G2 so ausgerichtet ist, dass die Intensitätsmaxima gerade mit den Gitterlücken übereinstimmen und damit eine maximale Transmission der Strahlung erreicht werden. Eine Verschiebung des Analysengitters G2 um π würde umgekehrt die Intensitätsminima mit den Gitterlücken und die Intensitätsmaxima mit den Gitterstegen zur Deckung bringen, so dass eine minimale Transmission der Strahlung durch das Analysengitter bestünde. The X-ray γ coming from above, which is modulated with respect to its intensity profile after the interference pattern generated by the phase grating G 1 , strikes the analyzer grating G 2 formed as an absorption grating, wherein a substantial portion of the incident radiation, usually in the region of 50%, passes through the Analyzer grid G 2 is absorbed. The intensity profile I 0 of the interference pattern in the absence of an examination subject is plotted over the x-axis. As can be seen, corresponds to the period of the interference pattern of the period p 2 of the analysis grid G 2 , in the illustrated representation, the analysis grid G 2 is aligned so that the intensity maxima coincide with the grid gaps and thus a maximum transmission of the radiation can be achieved. Conversely, a shift of the analysis grid G 2 by π would bring the intensity minima with the grid gaps and the intensity maxima with the grid bars to coincide, so that there would be a minimal transmission of the radiation through the analysis grid.

Im Stand der Technik erfolgt die Messung des Intensitätsverlaufes des Interferenzmusters nun unter schrittweiser Verschiebung des Analysengitters in gleicher Schrittweite, so dass keine Bevorzugung der Messungen mit höherer Transmission gegenüber Messungen mit geringerer Transmission vorgenommen wird. Erfindungsgemäß wird demgegenüber ein Messverfahren vorgeschlagen, bei dem bevorzugt Messungen im Bereich der erhöhten Transmission stattfinden und dagegen Messungen bei niedrigerer Transmission vermindert stattfinden. In the prior art, the measurement of the intensity profile of the interference pattern is now carried out with stepwise displacement of the analysis grid in the same step size, so that no preference is given to the measurements with higher transmission compared to measurements with lower transmission. In contrast, according to the invention, a measuring method is proposed in which measurements preferably take place in the region of the increased transmission and, on the other hand, measurements take place at a lower transmission.

Ein Beispiel eines solchen erfindungsgemäßen Verfahrens ist in der 3 dargestellt. Diese zeigt ähnlich der 2 einen Ausschnitt eines Strahls im Bereich der Gitter-Detektor-Anordnung mit dem Analysengitter G2 über einem Detektorelement E in Strahlrichtung nach dem hier nicht dargestellten Phasengitter G1. Unmittelbar über dem Gitter G2 ist die Intensität des vom Phasengitter erzeugten Interferenzmusters über die x-Achse dargestellt, wobei einerseits der Intensitätsverlauf I0 des Interferenzmusters ohne Untersuchungsobjekt und andererseits der Intensitätsverlauf I1 des Interferenzmusters mit einem im Strahl vor dem Phasengitter angeordneten Untersuchungsobjekt gezeigt wird. Wie zu erkennen ist, reduziert sich die Intensität des Interferenzmusters mit Untersuchungsobjekt gegenüber der Intensität des Interferenzmusters ohne Untersuchungsobjekt aufgrund der Absorption im Untersuchungsobjekt. Außerdem findet durch das Untersuchungsobjekt auch eine Verschiebung des Intensitätsverlaufs um Δx statt. An example of such a method according to the invention is in 3 shown. This shows similar to the 2 a section of a beam in the region of the grid-detector arrangement with the analysis grid G 2 on a detector element E in the beam direction according to the phase grating G 1 , not shown here. Immediately above the grating G 2 , the intensity of the interference pattern generated by the phase grating over the x-axis is shown, on the one hand, the intensity curve I 0 of the interference pattern without examination object and on the other hand, the intensity profile I 1 of the interference pattern is shown with an arranged in the beam in front of the phase grating examination object , As can be seen, the intensity of the interference pattern with object to be examined reduces with respect to the intensity of the interference pattern without examination object due to the absorption in the examination subject. In addition, a shift of the intensity profile by Δx also takes place through the examination object.

Erfindungsgemäß wird in dieser Ausführungsvariante zur Bestimmung des Intensitätsverlaufes I1 des Interferenzmusters nun das als Absorptionsgitter ausgebildete Analysengitter G2 mit einer unterschiedlichen Schrittweiten abgetastet, wobei hier die Schrittweite aufgrund der Vorkenntnis der des Intensitätsverlaufes I0 so gewählt wird, dass immer dann, wenn sich die Intensitätsmaxima des Intensitätsverlaufes I0 in die Gitterlücken des Analysengitters G2 fallen, kleinere Schritte gewählt werden als dann, wenn die Intensitätsmaxima des Intensitätsverlaufes I0 in die Gitterstäbe des Analysengitters G2 fallen. Ein solches Beispiel daraus resultierender acht Messpositionen x0 bis x7 sind unmittelbar unter dem Gitter G2 dargestellt, wobei die Messpositionen x0 bis x7 jeweils die Position der Mitte eines Gitterstabes nach der Verschiebung des Analysengitters G2 darstellen sollen. According to the invention, in this embodiment for determining the intensity profile I 1 of the interference pattern, the analysis grid G 2 designed as an absorption grating is scanned with a different step size, the step size here being selected on the basis of the precognition of the intensity profile I 0 such that whenever the Intensity maxima of the intensity curve I 0 fall into the grid gaps of the analysis grid G 2 , smaller steps are selected than when the intensity maxima of the intensity curve I 0 fall into the bars of the analysis grid G 2 . Such an example of eight measurement positions resulting from this x0 to x7 are shown immediately below the grid G 2 , wherein the measurement positions x0 to x7 are to represent the position of the center of a grid bar after the displacement of the analysis grid G 2 .

Wenn die Verschiebung des Interferenzmusters durch die Anwesenheit des Untersuchungsobjektes – wie dargestellt – nicht sehr stark ausfällt, werden durch diese Vorgehensweise auch bei der Messung des Intensitätsverlaufes I1 Interferenzmusters mit Untersuchungsobjekt im Strahlengang häufiger Messungen bei insgesamt höherer Transmission durch das Analysengitter G2 ausgeführt als bei niedriger Transmission und damit eine bessere Dosisausnutzung herbeigeführt. If the displacement of the interference pattern by the presence of the examination subject - as shown - does not turn out very strong, measurements are carried out with higher total transmission through the analysis grid G 2 by this procedure also in the measurement of the intensity profile I 1 interference pattern with object under investigation in the beam path frequent low transmission and thus a better dose utilization brought about.

Eine andere Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in der 4 gezeigt. Diese Darstellung entspricht im Wesentlichen der 3, allerdings wird hier eine Variation der Schrittweite vorgenommen, welche die Schrittweite umgekehrt proportional zum Intensitätsverlauf I0 anpasst. Another variant of the method according to the invention is in 4 shown. This presentation essentially corresponds to the 3 , but here a variation of the step size is made, which adjusts the step size inversely proportional to the intensity curve I 0 .

Eine weitere Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in der 5 gezeigt. Diese Darstellung entspricht bis auf die gezeigten Gitterpositionen x0 bis x7 ebenfalls im Wesentlichen der 3, allerdings wird hier die in der 1 gezeigte optionale Rückkopplung zwischen der Dosismessung und der Schrittweitensteuerung bei der Messung des Intensitätsverlaufes I1 des Interferenzmusters mit im Strahlengang liegenden Untersuchungsobjekt verwendet. Durch diese Rückkopplung kann die verwendete Schrittweite auf das aktuell gemessene Interferenzmuster angepasst werden, so dass eine Verschiebung des Interferenzmusters I1 gegenüber dem Interferenzmuster I0 berücksichtigt wird. Im gezeigten Fall wird jeweils bei einer sich von Dosismessung zu Dosismessung erhöhenden Dosis die folgende Schrittweite vermindert und umgekehrt bei sich reduzierender Dosis am Detektorelement E die folgende Schrittweite erhöht. Dadurch findet eine dynamische Anpassung an das jeweils vermessene Interferenzmuster statt und die Dosisnutzung wird nochmals erhöht. Hierbei ist anzumerken, dass die statistische Genauigkeit des Absorptionsbildes, des differentiellen Phasenbildes und des Dunkelfeldbildes lediglich von der kumulativen am Detektor ankommenden Gesamtdosis über alle Phase-Steps abhängt. In welchen Teildosen und in welche Phase-Step-Positionen die Dosis aufgeteilt wird, ist für die statistische Genauigkeit der Bildrekonstruktion nicht relevant. Daher ergibt sich die erhöhte Dosisnutzung für die dem Objekt applizierte Dosis, also die Patientendosis und für die generierte Ausgangsdosis der Röntgenröhre an der Anode, d.h. die Dosisbelastung der Röntgenröhre. Another variant of the method according to the invention is in the 5 shown. This representation also corresponds essentially to the grid positions x0 to x7 shown 3 , but here is the in the 1 shown optional feedback between the dose measurement and the step size control in the measurement of the intensity profile I 1 of the interference pattern used with in the beam path examination object. Through this feedback, the step size used can be adjusted to the currently measured interference pattern, so that a displacement of the interference pattern I 1 with respect to the interference pattern I 0 is considered. In the case shown, the following increment is reduced in each case at a dose increasing from dose measurement to dose measurement and, conversely, when the dose is reduced at the detector element E, the following increment is increased. As a result, a dynamic adaptation to the respectively measured interference pattern takes place and the dose utilization is increased again. It should be noted that the statistical accuracy of the absorption image, the differential phase image and the dark field image only depends on the cumulative total dose arriving at the detector over all phase steps. In which partial doses and in which phase-step positions the dose is divided is not relevant for the statistical accuracy of the image reconstruction. Therefore, the increased dose utilization results for the dose applied to the object, ie the patient dose and for the generated initial dose of the X-ray tube at the anode, ie the dose load of the X-ray tube.

Insgesamt wird mit der Erfindung also ein Verfahren zur Erzeugung einer Röntgen-Phasenkontrast-Abbildung eines Untersuchungsobjekts mit einer Talbot-Lau-Interferometer-Anordnung mit einem ein Interferenzmuster erzeugenden Beugungsgitter vorgeschlagen, wobei mit einem Absorptionsgitter und einem nachgeschalteten pixelierten Detektor der Intensitätsverlauf des Beugungsmusters pixelweise durch schrittweisen Relativverstz der Gitter bestimmt und der schrittweise Relativversatz über die Periode des Absorptionsgitters mit unterschiedlich großen Schrittweiten ausgeführt wird. Overall, the invention thus a method for generating an X-ray phase contrast imaging of an object to be examined with a Talbot-Lau interferometer arrangement proposed with an interference pattern generating diffraction grating, wherein with an absorption grating and a downstream pixelated detector of the intensity profile of the diffraction pattern by pixel stepwise Relativverstz the grid determined and the stepwise relative displacement over the period of the absorption grating is performed with different sized increments.

Weiterhin wird auch eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Röntgen-Phasenkontrast-Abbildung eines Untersuchungsobjektes mit einer Talbot-Lau-Interferometer-Anordnung vorgeschlagen, wobei ein Mittel zum schrittweisen Relativversatz zwischen Absorptionsgitter und Beugungsgitter zur pixelweisen Bestimmung eines Intensitätsverlaufs des Beugungsmusters vorgesehen ist, und das Mittel zum schrittweisen Relativversatz über die Periode des Absorptionsgitters dazu ausgelegt ist, während der Bestimmung des Intensitätsverlaufes des Interferenzmusters unterschiedliche Schrittweiten auszuführen. Furthermore, a device for generating an X-ray phase contrast imaging of an object to be examined with a Talbot-Lau interferometer arrangement is proposed, wherein a means for stepwise relative displacement between the absorption grating and diffraction grating for pixel-wise determination of an intensity profile of the diffraction pattern is provided, and the means for stepwise relative offset over the period of the absorption grating is designed to perform different step sizes during the determination of the intensity profile of the interference pattern.

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Insbesondere beschränkt sich die Erfindung nicht auf die nachfolgend angegebenen Merkmalskombinationen, sondern es können auch für den Fachmann offensichtlich ausführbare andere Kombinationen und Teilkombination aus den offenbarten Merkmalen gebildet werden. Although the invention has been further illustrated and described in detail by the preferred embodiment, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention. In particular, the invention is not limited to the following combinations of features, but it can also be formed for the skilled person obviously executable other combinations and sub-combination of the disclosed features.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1
Talbot-Lau-Interferometer-Anordnung Talbot-Lau interferometer arrangement
2 2
Verschiebungsaktuatoren displacement actuators
3 3
Steuermodul control module
10 10
Computer computer
D D
Detektor detector
E e
Detektorelement detector element
F F
Fokus focus
G0 G 0
Kohärenzgitter coherence grid
G1 G 1
Beugungsgitter diffraction grating
G2 G 2
Analysengitter analysis grid
I0 I 0
Intensitätsverlauf ohne Untersuchungsobjekt Intensity course without examination object
I1 I 1
Intensitätsverlauf mit Untersuchungsobjekt Intensity course with examination object
M M
Interferenzmuster interference pattern
O O
Untersuchungsobjekt object of investigation
p2 p 2
große Periode des Analysengitters big period of analysis grid
Prg1–Prgn Prg1-PRGn
Programme programs
γ γ
Röntgenstrahl X-ray
Δx Ax
Verschiebung des Intensitätsverlaufs des Interferenzmusters durch ein UntersuchungsobjektDisplacement of the intensity profile of the interference pattern by an examination object

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102010018715 A1 [0002] DE 102010018715 A1 [0002]
  • DE 102013214393 A1 [0002] DE 102013214393 A1 [0002]

Claims (11)

Verfahren zur Erzeugung einer Röntgen-Phasenkontrast-Abbildung von einem Untersuchungsobjekt mit einer Talbot-Lau-Interferometer-Anordnung, wobei: 1.1. das Untersuchungsobjekt mit kohärenter oder partiell kohärenter Röntgenstrahlung durchleuchtet wird, 1.2. in einem Beugungsgitter (G1) Interferenzmuster (M) erzeugt werden, die im vom Untersuchungsobjekt ungestörten Zustand eine Periode aufweisen, die der Periode eines nachfolgenden Absorptionsgitters (G2) entspricht, 1.3. in einer Gitter-Detektor-Anordnung mit dem Absorptionsgitter (G2) und einem nachgeschalteten pixelierten Detektor (D) ein Intensitätsverlauf des Interferenzmusters bei schrittweisem Relativversatz vom Beugungsgitter (G1) zum Absorptionsgitter (G2) in vorgegebener Schrittweite pixelweise bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass 1.4. der schrittweise Relativversatz über die Periode (p2) des Absorptionsgitters (G2) mit unterschiedlich großen Schrittweiten ausgeführt wird. A method for generating an X-ray phase contrast imaging of a subject under examination with a Talbot-Lau interferometer arrangement, wherein: 1.1. the examination object is illuminated with coherent or partially coherent X-radiation, 1.2. in a diffraction grating (G 1 ), interference patterns (M) are generated which, in the state undisturbed by the examination object, have a period which corresponds to the period of a subsequent absorption grating (G 2 ), 1.3. in a grating-detector arrangement with the absorption grating (G 2 ) and a downstream pixelated detector (D), an intensity profile of the interference pattern is determined pixel by pixel at a stepwise relative offset from the diffraction grating (G 1 ) to the absorption grating (G 2 ) in a predetermined step size, characterized that 1.4. the stepwise relative offset over the period (p 2 ) of the absorption grating (G 2 ) is carried out with differently sized step sizes. Verfahren gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Bereiche des Relativversatzes mit höherer Transmission an Strahlung durch das Absorptionsgitter (G2) in kleineren Schritten vermessen wird als Bereiche mit niedrigerer Transmission. Method according to the preceding claim 1, characterized in that regions of the relative offset with higher transmission of radiation through the absorption grating (G 2 ) is measured in smaller steps than areas with lower transmission. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei relativ zur einer vorhergehenden Messung zunehmenden Strahlungsintensität am Detektor der nächste Versatzschritt gegenüber dem vorhergehenden Versatzschritt verkleinert und bei abnehmender Strahlungsintensität der nächste Versatzschritt gegenüber dem vorhergehenden Versatzschritt vergrößert wird. Method according to one of the preceding claims 1 to 2, characterized in that at increasing relative to a previous measurement radiation intensity at the detector of the next offset step compared to the previous offset step decreases and with decreasing radiation intensity of the next offset step compared to the previous offset step is increased. Verfahren gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Strahlungsintensität ein Mittelwert oder ein Medianwert aller Pixel am Detektor (D) verwendet wird, welche von einem gemeinsamen Absorptionsgitter (G2) abgedeckt werden. Method according to the preceding Patent Claim 3, characterized in that the radiation intensity used is an average value or a median value of all pixels on the detector (D) which are covered by a common absorption grating (G 2 ). Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrittweite mit einem konstanten Faktor korrigiert umgekehrt proportional zur Strahlungsintensität ist. Method according to one of the preceding claims 1 to 4, characterized in that the step size with a constant factor corrected is inversely proportional to the radiation intensity. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrittweite unter Berücksichtigung einer Intensitätsmodulation der Röntgenstrahlung ohne Untersuchungsobjekt ausgewählt wird. Method according to one of the preceding claims 1 to 2, characterized in that the step size is selected taking into account an intensity modulation of the X-ray radiation without examination object. Vorrichtung zur Erzeugung einer Röntgen-Phasenkontrast-Abbildung eines Untersuchungsobjektes mit einer Talbot-Lau-Interferometer-Anordnung, aufweisend: 7.1. eine Strahlenquelle zur Erzeugung einer kohärenten oder partiell kohärenten Röntgenstrahlung zur Durchleuchtung eines Untersuchungsobjektes, 7.2. ein Beugungsgitter (G1) zur Erzeugung eines Interferenzmusters (M), welches in Abwesenheit des Untersuchungsobjektes eine Periode (PM = 2π) aufweist, die der Periode (p2 = 2π) eines nachfolgenden Absorptionsgitters (G2) entspricht, 7.3. eine Gitter-Detektor-Anordnung mit dem Absorptionsgitter (G2) und einem nachgeschalteten pixelierten Detektor (D), und 7.4. ein Mittel zum schrittweisen Relativversatz des Absorptionsgitters (G2) zum Beugungsgitter (G1), zur pixelweisen Bestimmung eines Intensitätsverlaufs des Interferenzmusters, dadurch gekennzeichnet, dass 7.5. das Mittel zum schrittweisen Relativversatz über die Periode (p2) des Absorptionsgitters (G2) dazu ausgelegt ist, während der Bestimmung des Intensitätsverlaufes des Interferenzmusters unterschiedliche Schrittweiten auszuführen. Apparatus for generating an X-ray phase-contrast image of an object to be examined with a Talbot-Lau interferometer arrangement, comprising: 7.1. a radiation source for generating a coherent or partially coherent X-ray radiation for the transillumination of an examination subject, 7.2. a diffraction grating (G 1 ) for generating an interference pattern (M) which, in the absence of the examination subject, has a period (P M = 2π) corresponding to the period (p 2 = 2π) of a subsequent absorption grating (G 2 ), 7.3. a grating-detector arrangement with the absorption grating (G 2 ) and a downstream pixelated detector (D), and 7.4. a means for stepwise relative displacement of the absorption grating (G 2 ) to the diffraction grating (G 1 ), for the pixel-by-pixel determination of an intensity profile of the interference pattern, characterized in that 7.5. the means for stepwise relative offset over the period (p 2 ) of the absorption grating (G 2 ) is designed to perform different step sizes during the determination of the intensity profile of the interference pattern. Vorrichtung gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum schrittweisen Relativversatz dazu ausgelegt ist, die Größe des schrittweisen Relativversatzes umgekehrt proportional zur durch das Absorptionsgitter transmittierenden Strahlungsintensität unter der Annahme eines freien Strahlengangs ohne Untersuchungsobjekt zu steuern. Device according to the preceding claim 7, characterized in that the stepwise relative displacement means are adapted to control the magnitude of the incremental relative displacement inversely proportional to the radiation intensity transmitted through the absorption grating, assuming a free beam path without the object to be inspected. Vorrichtung gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rückkopplung zwischen der Größe des schrittweisen Relativversatzes und mindestens einer mit dem Detektor vor dem jeweiligen Relativversatz ermittelten Intensität vorliegt. Device according to the preceding claim 7, characterized in that there is a feedback between the size of the stepwise relative offset and at least one determined with the detector before the respective relative offset intensity. Vorrichtung gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 7 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum schrittweisen Relativversatz dazu ausgelegt ist, die Größe des schrittweisen Relativversatzes umgekehrt proportional zur durch das Absorptionsgitter transmittierenden Strahlungsintensität bei im Strahlengang vorhandenem Untersuchungsobjekt zu steuern. Device according to one of the preceding claims 7 or 9, characterized in that the means for stepwise relative offset is adapted to control the size of the stepwise relative offset inversely proportional to the radiation intensity transmitted through the absorption grating in the beam path existing examination object. Vorrichtung gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass diese mit einem Steuer- und Regelcomputer mit einem Speicher für Programme verbunden ist, wobei Programme abgespeichert sind, die im Betrieb ausgeführt werden und das Verfahren einer der voranstehenden Verfahrensansprüche ausführen. Device according to one of the preceding claims 7 to 10, characterized in that it is connected to a control and regulating computer with a memory for programs, wherein programs are stored, which are executed in operation and perform the method of one of the preceding method claims.
DE102015213062.2A 2015-07-13 2015-07-13 A method for generating a differential X-ray phase contrast imaging with a Talbot-Lau interferometer array and X-ray phase contrast device Withdrawn DE102015213062A1 (en)

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Title
TRÄGER, Frank (Hrsg.): Springer Handbook of Lasers and Optics. Berlin: Springer, 2012. S. 1273-1283. - ISBN 978-3-642-19408-5. - 978-3-642-19409-2 *
WEITKAMP, T. [u.a.]: X-ray phase imaging with a grating interferometer. In: Optics Express, Vol. 13, No. 16 (2005). 6296 - 6304. *
WEITKAMP, T. [u.a.]: X-ray phase imaging with a grating interferometer. In: Optics Express, Vol. 13, No. 16 (2005). 6296 – 6304.

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