专利摘要

专利摘要

本发明涉及X射线相位衬度成像技术领域，公开了一种对X光机出射光谱进行带通滤波的方法，该方法是将盛满碘化钾溶液或碘化钠溶液的有机玻璃容器与X光机阳极出射面对准，使有机玻璃容器中的碘化钾溶液或碘化钠溶液能完全覆盖X光机阳极发出的锥束X射线，利用碘化钾溶液或碘化钠溶液对不同能量段X射线衰减能力的差异性，来滤除X光机出射光谱中的高能部分和低能部分。滤除X光机出射光谱中的高能部分，提高了常规X光源光栅相位衬度成像的位移曲线对比度，增加了相位信息提取的灵敏度和准确性。滤除X光机出射射线的低能部分，降低了样品的辐射损伤，去除了重建伪影，增加了X射线光栅相位衬度系统的成像质量。

权利要求

1.一种对X光机出射光谱进行带通滤波的方法，其特征在于，该方法是将盛满碘化钾溶液或碘化钠溶液的有机玻璃容器与X光机阳极出射面对准，使有机玻璃容器中的碘化钾溶液或碘化钠溶液能完全覆盖X光机阳极发出的锥束X射线，利用碘化钾溶液或碘化钠溶液对不同能量段X射线衰减能力的差异性，来滤除X光机出射光谱中的高能部分和低能部分。

2.根据权利要求1所述的对X光机出射光谱进行带通滤波的方法，其特征在于，所述X光机的管电压为50KV，X光机出射光谱的范围为10～50KeV。

3.根据权利要求2所述的对X光机出射光谱进行带通滤波的方法，其特征在于，所述X光机出射光谱中，高能部分是33.16～50KeV，低能部分是0～25KeV。

4.根据权利要求1所述的对X光机出射光谱进行带通滤波的方法，其特征在于，所述有机玻璃容器是由0.2毫米厚的有机玻璃板粘接而成，内部尺寸为10厘米×10厘米×0.1厘米。

5.根据权利要求1所述的对X光机出射光谱进行带通滤波的方法，其特征在于，所述碘化钾溶液是由20克白色碘化钾粉末溶于20毫升水制备而成，碘化钾溶液对X射线的衰减吸收厚度为0.1厘米。

6.根据权利要求1所述的对X光机出射光谱进行带通滤波的方法，其特征在于，所述碘化钠溶液是由30克碘化钠粉末溶于20毫升水制备而成，碘化钠溶液对X射线的衰减吸收厚度为0.1厘米。

说明书

技术领域

本发明涉及X射线相位衬度成像技术领域，尤其是一种对X光机出射光谱进行带通滤波的方法。

背景技术

在常规X光源光栅相位衬度成像中，光栅的栅条一般由金制成，可以起到吸收X射线的作用。理想情况下，照射在栅条部分的X射线能够完全被吸收，但在实际情况中，栅条较厚、周期较小的光栅往往难以研制加工。

X光机发出的射线是波长不等的连续X光谱，试验中使用光栅的栅条可以充分吸收光谱的中低能部分，但是对高能部分射线的衰减作用却很微弱。这些透过光栅栅条的高能射线，会大大降低成像系统的位移曲线对比度，而位移曲线对比度是常规X光源光栅相位衬度成像试验中的一个非常重要的参数，它直接决定了折射信息提取的灵敏度和准确性^[1，2]。因此，X光机出射光谱的高能部分会严重影响光栅相位衬度成像系统的性能。

同时，X光机出射光谱的低能部分也会降低系统的性能。在常规X光源光栅相位衬度成像中，由于低能射线的穿透能力较弱，大部分低能射线会残留在样品内，这大大增加了实验对象的辐射损伤。在进行三维图像重建时，低能射线造成的束线硬化现象会引起明显的伪影，伪影会模糊断层图像、造成信息的丢失^[3]。目前在科学研究和工业应用中，X光机出射光谱中的低能射线主要由铜片、铝片来过滤^[4]。

引用参考文献：

[1]王振天，”常规X光源光栅成像相关方法和技术研究”，清华大学工学博士学位论文，第37-41页，2010年4月。

[2]A.Sarapata，J.Stayman，M.Finkenthal，J.Siewerdsen，F.Pfeiffer，and D.Stutman，”High energy X-ray phase contrast CT using glancing-angle grating interferometers,″Medical Physics，vo1.41，p.021904，2014.

[3]V Revol，C.Kottler，R.Kaufmann，U.Straumann，and C.Urban，”Noise analysis of grating-based X-ray differential phase contrast imaging,”Review of Scientific Instruments，vo1.81，p.073709，2010.

[4]张俊，李磊，张峰，陆利忠，闫镔，”X射线CT射束硬化校正方法综述，”CT理论与应用研究，vol.1，p.033，2013.

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种对X光机出射光谱进行带通滤波的方法，以过滤X光机出射光谱的高能部分，提高常规X光源光栅相位衬度成像的位移曲线对比度，增加相位信息提取的灵敏度和准确性，并过滤X光机出射射线的低能部分，降低样品的辐射损伤，去除重建伪影，增加X射线光栅相位衬度系统的成像质量。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种对X光机出射光谱进行带通滤波的方法，该方法是将盛满碘化钾溶液或碘化钠溶液的有机玻璃容器与X光机阳极出射面对准，使有机玻璃容器中的碘化钾溶液或碘化钠溶液能完全覆盖X光机阳极发出的锥束X射线，利用碘化钾溶液或碘化钠溶液对不同能量段X射线衰减能力的差异性，来滤除X光机出射光谱中的高能部分和低能部分。

上述方案中，所述X光机的管电压为50KV，X光机出射光谱的范围为10～50KeV。所述X光机出射光谱中，高能部分是33.16～50KeV，低能部分是0～25KeV。

上述方案中，所述有机玻璃容器是由0.2毫米厚的有机玻璃板粘接而成，内部尺寸为10厘米×10厘米×0.1厘米。

上述方案中，所述碘化钾溶液是由20克白色碘化钾粉末溶于20毫升水制备而成，碘化钾溶液对X射线的衰减吸收厚度为0.1厘米。

上述方案中，所述碘化钠溶液是由30克碘化钠粉末溶于20毫升水制备而成，碘化钠溶液对X射线的衰减吸收厚度为0.1厘米。

(三)有益效果

X光机电压为50KV的时候，X光机阳极发出的X射线经过碘化钾溶液或碘化钠溶液的带通滤波，在光栅相位衬度成像实验中，主要有以下两个优点。

1、由于碘化钾溶液或碘化钠溶液中的碘大大吸收了出射光谱的高能部分(33.16～50KeV)，而正是这一部分高能射线严重影响了位移曲线对比度。在光栅栅条厚度为50um的时候，试验测得的位移曲线对比度由10％(过滤前)上升到25％(过滤后)。位移曲线对比度的提高会显著增加相位信息提取的灵敏度和准确性。在相同成像质量要求的情况下，如果位移曲线对比度较高，那么试验中可以采用较少的相位步进步数和曝光时间，从而测试样品接受的辐射剂量会得到降低。

2、由于碘化钾溶液或碘化钠溶液中的碘能明显过滤X光机出射光谱中的低能部分X射线(0～25KeV)，实验中，过滤后的X射线几乎没有残留在样品内，因此，被测样品的辐射损伤得到有效的控制。同时，束线硬化现象几乎不存在，在后期图像三维重建过程中，环状伪影基本被消除。

3、本发明提供的对X光机出射光谱进行带通滤波的方法，滤除X光机出射光谱中的高能部分，提高了常规X光源光栅相位衬度成像的位移曲线对比度，增加了相位信息提取的灵敏度和准确性；滤除X光机出射射线的低能部分，降低了样品的辐射损伤，去除了重建伪影，增加了X射线光栅相位衬度系统的成像质量。

附图说明

图1是依照本发明实施例的对X光机出射光谱进行带通滤波的原理图，其中，黑色曲线为KI溶液(密度为1.8g/ml)对不同能量短X射线的线性吸收系数，实心圆圈符号表示的曲线为X光机的出射光谱(管电压为50KV)，实心正方形符号表示的曲线是带通滤波后的光谱。

图2是依照本发明实施例的对X光机出射光谱进行带通滤波的装置的结构示意图，其中，1是光学平台，2和6三维光学精密位移台，3是X光机，4是碘化钾或碘化钠溶液，5是有机玻璃容器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

如图1和图2所示，本发明提供的对X光机出射光谱进行带通滤波的方法，是将盛满碘化钾溶液或碘化钠溶液的有机玻璃容器与X光机阳极出射面对准，使有机玻璃容器中的碘化钾溶液或碘化钠溶液能完全覆盖X光机阳极发出的锥束X射线，利用碘化钾溶液或碘化钠溶液对不同能量段X射线衰减能力的差异性，来滤除X光机出射光谱中的高能部分和低能部分。

其中，X光机的管电压为50KV，X光机出射光谱的范围为10～50KeV，其中高能部分是33.16～50KeV，低能部分是0～25KeV。有机玻璃容器是由0.2毫米厚的有机玻璃板粘接而成，内部尺寸为10厘米×10厘米×0.1厘米。碘化钾溶液是由20克白色碘化钾粉末溶于20毫升水制备而成，碘化钾溶液对X射线的衰减吸收厚度为0.1厘米。碘化钠溶液是由30克碘化钠粉末溶于20毫升水制备而成，碘化钠溶液对X射线的衰减吸收厚度为0.1厘米。

当入射至有机玻璃容器中的碘化钾溶液的X射线光子能量位于0～33.16KeV范围的时候，随着光子能量的升高，碘化钾溶液对X射线的线性吸收系数越来越小。当X射线光子能量达到33.16KeV(碘的K吸收边)的时候，碘化钾溶液对X射线的吸收急剧上升。然后，随着能量的继续提高，碘化钾溶液对X射线的吸收能力又渐渐减弱。

在X光机电压为50KV，管电流为22.5mA的时候，X光机的出射光谱范围约为10～50KeV，出射光谱的平均能量约为30KeV，如图1中的实心圆圈符号表示的曲线所示。图1中的黑色曲线为碘化钾溶液(密度为1.8g/ml)对不同能量段X射线的线性吸收系数，实心正方形符号表示的曲线是带通滤波后的光谱。可以看出经过碘化钾溶液的带通滤波，X光机出射光谱的高能部分(33.16～50KeV)和低能部分(10～25KeV)得到了明显的过滤。带通滤波后的光谱，为后面的光栅相位衬度成像提供了优越的射线。

再参照图2，其中1为光学平台，2和6为两套组装的三维光学精密位移台，可分别在X、Y和Z三个方向实现直线运动，通过步进电机控制器对他们进行运动控制。利用特殊的机械部件，把X光机和有机玻璃容器分别固定在2和6上，X光机由循环水冷却。有机玻璃容器是由0.2毫米厚的有机玻璃板粘接而成，内部尺寸为10厘米×10厘米×0.1厘米，有机玻璃容器中盛满碘化钾溶液或碘化钠溶液。碘化钾溶液是由20克白色碘化钾粉末溶于20毫升水制备而成，碘化钾溶液对X射线的衰减吸收厚度为0.1厘米。碘化钠溶液是由30克碘化钠粉末溶于20毫升水制备而成，碘化钠溶液对X射线的衰减吸收厚度为0.1厘米。

光学平台、步进电机控制器均位于辐射防护铅房内，X光机的控制器位于铅房外。X光机关闭的时候可以手动控制光学位移台的运动，射线打开后，可以通过计算机进行远程控制。经过精密调整，使有机玻璃容器和X光机阳极出射面对准，这样可以保证碘化钾溶液能完全覆盖X光机发出的锥束射线。

设定X光机的管电压为50KV，管电流为22.5mA，此时X光机的出射光谱范围约为10～50KeV，射线的平均能量约为30KeV，如图1中的实心圆圈符号表示的曲线所示。图1中的黑色曲线为KI溶液(密度为1.8g/m1)对不同能量段X射线的线性吸收系数，实心正方形符号表示的曲线是带通滤波后的光谱。可以看出X光机出射光谱的高能部分(33.16～50KeV)和低能部分(10～25KeV)得到了明显的过滤。经过碘化钾溶液带通滤波的X射线，进行光栅相位衬度成像试验，位移曲线对比度得到提高，束线硬化现象得到基本解决，常规X光源光栅相位衬度系统的成像质量得到了改善。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

一种对X光机出射光谱进行带通滤波的方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。