МОНТАЖНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕТКИ ДЛЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО ФАЗОВО-КОНТРАСТНОГО ФОРМИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ ПОСРЕДСТВОМ ЩЕЛЕВОГО СКАНИРОВАНИЯ
MOUNTING DEVICE FOR GRID FOR DIFFERENTIAL PHASE-CONTRAST IMAGE FORMATION BY MEANS OF SLIT SCANNING

Область техники, к которой относится настоящее изобретение
Настоящее изобретение относится к монтажной конструкции, к интерферометрическому узлу, к устройству формирования изображений интерферометрическим методом и к способу изготовления интерферометрического узла.
Предшествующий уровень техники настоящего изобретения
Маммография - это перспективная область применения дифференциального фазово-контрастного формирования изображений на основе решетки и формирования изображений в темном поле. Однако геометрические ограничения в этой области применения относительно жесткие. К двум из этих геометрических ограничений относятся необходимость в интерферометре очень малой длины (порядка нескольких сантиметров) и общая малая длина системы (расстояния между источником и приемником) устройства формирования изображений.
Однако короткий интерферометр требует наличия решеток с очень мелким шагом и, таким образом, очень высоких отношений сторон. При выборе таких плоских решеток наблюдается существенное снижение видимости для внеосевых лучей в системах с малой общей длиной из-за косого падения. Как описано в работе Koehler et al «Slit Scanning Differential X-Ray Phase-Contrast Mammography: Proof-of-Concept Experimental Studies)), Medical Physics, 42(4), April 2015, видимость на наиболее удаленных от центра линиях детектора составляет только половину от центральной линии детектора.
Для устранения этой проблемы были разработаны изогнутые интерферометры для сохранения высокого уровня видимости на всей площади детектора.
Однако оказалось, что качество изображений в таких системах формирования изображений, особенно в система сканирующего типа, иногда недостаточно оптимальное.
Краткое раскрытие настоящего изобретения
Таким образом, существует необходимость в устранении вышеперечисленных недостатков.
Цель настоящего изобретения достигается с помощью объекта независимых пунктов формулы, а дополнительные варианты осуществления включены в зависимые пункты формулы. Следует отметить, что следующий описанный аспект настоящего изобретения в равной степени применяется к интерферометрическому узлу, к устройству формирования изображений интерферометрическим методом и к способу изготовления интерферометрического узла.
Предлагается монтажная конструкция для формирования изображений интерферометрическим методом, которая содержит по меньшей мере одну изогнутую поверхность для размещения на ней интерферометрической решетки. Поверхность характеризуется наличием множества отверстий, причем решетка после ее размещения закрывает по меньшей мере одно из указанных отверстий. Отверстия расположены с возможностью выравнивания с пикселями на детекторе после установки в устройстве формирования изображений.
Предложенная монтажная конструкция обеспечивает безопасный, точный и надежный монтаж изогнутых решеток, чтобы сфокусировать их в сторону фокусного пятна системы формирования рентгеновских изображений, в которой они должны использоваться. Изогнутая опорная поверхность имеет отверстия, такие как щели или другие, чтобы способствовать беспрепятственному прохождению рентгеновского излучения через монтажную конструкцию.
Более конкретно, решетка (решетки), размещенная на указанной изогнутой поверхности, поддерживается, в частности, на центральном участке для предотвращения прогиба, изгиба или другой деформации установленной решетки. Таким образом может быть обеспечена заданная кривизна. В частности, части поверхности между щелями обеспечивают устойчивую поверхность для размещения решетки и противодействуют ее деформации. Решетка остается сфокусированной даже во время операций сканирования устройства формирования изображений, в котором она установлена.
Аналогично может поддерживаться надежность обработки сигналов детектора, поскольку относительное движение между двумя решетками по существу предотвращается. В частности, по наблюдениям заявителя деформации решетки, например, произошедшие во время движения в сканирующих системах, являются одной из причин того, почему качество изображений иногда является недостаточно оптимальным. Эти деформации решетки мешают точной обработке сигналов интерференционного узора, обусловленного интерферометрическими решетками. Предложенная монтажная конструкция обеспечивает надежную установку изогнутых интерферометров, таким образом, повышая надежность указанной обработки сигналов и, следовательно, качество/точность воспроизведения устройства формирования изображений при формировании изображений интерферометрическим методом, в частности при абсорбционном формировании изображений, фазово-контрастном формировании изображений и формировании изображений в темном поле.
Согласно одному варианту осуществления монтажная конструкция характеризуется наличием отверстий, которые расположены с возможностью выравнивания с пикселями детектора с совпадением по проекции. Это означает, что если используется расходящийся пучок, то отклонения, обусловленные краями щелей или отверстий монтажной опоры, поддерживаются на низком уровне.
Вследствие того, что решетка закрывает отверстия, всегда есть участок между отверстиями решетки, который сохраняет форму решетки. Кроме того отверстие (узор) увеличивает жесткость изогнутой опорной поверхности и вдобавок обеспечивает еще лучшее определение соответствующей кривизны решетки, установленной на ней. Отверстия приводят к получению комплементарной системы участков между отверстиями в опорной поверхности. Когда решетка закрывает систему отверстий и, таким образом, участки между отверстиями, решетка получает устойчивую опору.
С помощью изогнутых монтажных пластин, как предусмотрено в одном варианте осуществления, обеспечивается простая установка, в частности решеток, которые не были предварительно согнуты с получением изогнутых форм. Это особенно преимущественно при регулировке двух решеток, установленных на конструкции, чтобы откорректировать интерференционный узор, и, более конкретно, для обеспечения достаточного количества интерференционных полос на детекторе.
Согласно одному варианту осуществления монтажная конструкция содержит по меньшей мере один удерживающий элемент, выполненный с возможностью удерживания решетки на изогнутой поверхности с кривизной, соответствующей кривизне изогнутой поверхности. Это позволяет решетке быть изогнутой в соответствии с параметрами фокусировки пучка.
Согласно одному варианту осуществления монтажная конструкция содержит вторую изогнутую поверхность с множеством отверстий, причем вторая поверхность расположена напротив по меньшей мере одной, первой изогнутой поверхности, указанная вторая изогнутая поверхность выполнена с возможностью размещения второй интерферометрической решетки. Это позволяет поддерживать несколько решеток, а также удерживать их на фиксированном расстоянии.
Согласно одному варианту осуществления монтажная конструкция характеризуется наличием первой и второй изогнутых поверхностей, которые расположены так, чтобы удерживать соответствующие интерферометрические решетки на расстоянии, кратном расстоянию Тальбота.
Согласно одному варианту осуществления монтажная конструкция по существу характеризуется формой кубоида, содержащего по меньшей мере одну изогнутую поверхность.
Согласно одному варианту осуществления монтажная конструкция содержит полое пространство, ограниченное с одной стороны по меньшей мере одной изогнутой поверхностью. Благодаря этому достигается преимущество, согласно которому только эти поверхности могут способствовать отклонению пучка.
Также предлагается детектор для формирования изображений интерферометрическим методом, содержащий чувствительные к облучению пиксели детектора, причем указанные чувствительные к облучению пиксели детектора расположены в виде узора, причем указанный узор может быть выровнен с отверстиями, находящимися в монтажной конструкции для интерферометрической решетки, после установки в устройстве формирования изображений. Благодаря этому предоставляется детектор, который адаптирован к интерферометру с преимущественной конструкцией.
Также предлагается узел, содержащий монтажную конструкцию согласно любому из вышеперечисленных вариантов осуществления, и детектор для формирования изображений интерферометрическим методом, содержащий чувствительные к облучению пиксели детектора, причем указанные чувствительные к облучению пиксели детектора расположены в виде узора, причем указанный узор может быть выровнен с отверстиями, находящимися в монтажной конструкции для интерферометрической решетки, после установки в устройстве формирования изображений. Благодаря этому обеспечивается преимущество, заключающееся в предоставлении детектора, который адаптирован к интерферометру с преимущественной конструкцией.
Также предлагается интерферометрический узел, который содержит монтажную конструкцию по любому из предыдущих пунктов, на которой установлена по меньшей мере одна интерферометрическая решетка, причем решетка изогнута так, чтобы соответствовать изогнутой поверхности монтажной конструкции.
Согласно одному варианту осуществления интерферометрический узел содержит монтажную пластину, которая характеризуется кривизной, соответствующей кривизне изогнутой поверхности, причем решетка расположена между изогнутой поверхностью и монтажной пластиной. Благодаря этому решетка прочно удерживается на месте.
Также предлагается устройство формирования изображений интерферометрическим методом, которое содержит источник рентгеновского излучения, характеризующийся наличием фокусного пятна, и интерферометрический узел, описанный в настоящем документе, причем изогнутая решетка сфокусирована на фокусном пятне.
Согласно одному варианту осуществления устройство формирования изображений интерферометрическим методом содержит детектор рентгеновского излучения, причем интерферометрический узел расположен на детекторе или по меньшей мере напротив него.
Согласно одному варианту осуществления устройство формирования изображений интерферометрическим методом характеризуется наличием детектора, который содержит множество чувствительных к облучению пикселей детектора, расположенных по отдельным группам пикселей, причем множество отверстий монтажной конструкции совпадают с указанными группами пикселей.
Согласно одному варианту осуществления устройство формирования изображений интерферометрическим методом относится к сканирующему типу.
Согласно одному варианту осуществления устройство формирования изображений интерферометрическим методом представляет собой устройство формирования изображений для маммографии.
Краткое описание фигур
Приведенные в качестве примера варианты осуществления настоящего изобретения будут далее описаны со ссылкой на следующие фигуры (которые не обязательно выполнены в масштабе), на которых:
на фиг. 1 показаны компоненты устройства формирования рентгеновских изображений с интерферометром;
на фиг. 2 показана монтажная конструкция для по меньшей мере одной интерферометрической решетки;
на фиг. 3 показан другой вариант осуществления монтажной конструкции для по меньшей мере одной интерферометрической решетки; и
на фиг. 4 показана блок-схема способа установки решеток на монтажную конструкцию.
Подробное раскрытие вариантов осуществления
Далее предлагается монтажная конструкция для по меньшей мере одной интерферометрической решетки, предназначенной для формирования рентгеновских изображений интерферометрическим методом.
Перед изложением дополнительных подробностей обратимся сначала к фиг. 1, на которой схематически изображен рентгеновский аппарат IA, предназначенный для формирования изображений интерферометрическим методом и содержащий указанную монтажную конструкцию. В частности, на фиг. 1 показано два вида: вид А), представляющий вид в перспективе устройства формирования изображений IA с его корпусом, и вид В), на котором показан вид спереди в разрезе, схематически раскрывающий некоторые компоненты устройства формирования изображений интерферометрическим методом IA. Хотя далее основной упор будет сделан на системе щелевого сканирования для маммографии, это не следует рассматривать как ограничение, поскольку также могут быть предусмотрены другие устройства формирования изображений интерферометрическим методом, не обязательно относящиеся к области маммографии или не обязательно относящиеся к щелевому сканированию.
Обратимся сначала к виду в перспективе А), на котором показано устройство формирования рентгеновских изображений для маммографии, которое содержит стойку ST, которая устанавливается на полу или потолке или является подвижной в зависимости от обстоятельств. На фиг. 1 показана, в частности, стойка ST, установленная на полу. На указанной стойке установлена рама G.
Рама G содержит источник рентгеновского излучения XR, предназначенный для излучения пучка рентгеновского излучения, и расположенный напротив указанного источника и поперек области изображения или исследования детектор рентгеновского излучения D, предназначенный для обнаружения указанного излучения.
Рентгеновское излучение проходит через область исследования, в которой находится исследуемый объект (в этом случае грудь человека BR) во время формирования изображений. Как более подробно показано на виде В, грудь BR находится на опоре для груди BS и сжимается за счет применения сжимающей пластины CP для достижения одинаковой и небольшой толщины груди во время формирования изображений.
Во время работы пучок рентгеновских лучей взаимодействует с грудью BR. Это взаимодействие приводит к изменению пучка рентгеновских лучей, причем измененный таким образом пучок регистрируется на чувствительной к рентгеновскому излучению поверхности детектора D. Чувствительная к рентгеновскому излучению поверхность содержит множество пикселей детектора.
Детектор является цифровым, например плоскопанельным сканером в пределах обзора или - что более вероятно в данном случае - многострочным детектором с отдельно расположенными строками, каждая из которых состоит из отдельных пикселей детектора. Пиксели детектора предназначены для преобразования падающего на них рентгеновского излучения в электрические сигналы, которые преобразуются в проецируемое изображение. В одной конкретной компоновке строки детектора не являются непрерывными (хотя это и не исключается согласно другим вариантам осуществления), но расположены линейно с зазорами между любыми двумя строками детектора с образованием ряда строк детектора. Предпочтительно есть множество (например, 2-30 или более) таких рядов, которые проходят параллельно друг другу, но не обязательно на одинаковом расстоянии друг от друга. Предпочтительно ряды расположены со смещением таким образом, что зазоры в соседних рядах не совпадают. Расстояние между двумя смежными строками детектора в целом больше (на много порядков), чем размер пикселей или расстояние между пикселями. В то время как последние (размер пикселей или расстояние между ними) обычно составляют несколько микрометров, первое составляет несколько миллиметров или даже сантиметров. На виде согласно фиг. 1В строки детектора проходят в плоскость чертежа, вследствие чего вид проходит вдоль строк детектора.
Также предусматриваются другие компоновки пикселей детектора для образования разных узоров. В частности, в альтернативных вариантах осуществления также предусматривается обособленная группировка пикселей, отличная от линейной. Например, пиксели детектора могут быть расположены на поверхности детектора обособленными круглыми, эллиптическими или многоугольными (например, треугольными, прямоугольными и т.д.) группами.
Необязательно в исследуемой области относительно объекта, изображения которого получают, расположен предварительный коллиматор PC, находящийся между объектом BR и источником рентгеновского излучения, и необязательно постколлиматор POST расположен между детектором D и объектом BR.
Предварительный коллиматор PC разделяет посредством апертурной маски пучок рентгеновских лучей, созданный на источнике рентгеновского излучения, на множество частичных пучков, таких как веерные пучки. Веерные пучки на чертеже согласно фиг. 1А проходят в плоскость изображения. Отдельные веерные пучки затем проходят через объект BR, изображения которого получают, и взаимодействуют с интерферометрической установкой или узлом IFA (подробно описанной ниже). Постколлиматор затем удаляет составляющие рассеивания, появившиеся во время прохождения через грудь, и веерные пучки переносят в зашифрованной форме информацию о поглощении, отражении и рассеянии под малыми углами, происходящими посредством взаимодействия с тканью груди, а затем попадают на чувствительную к облучению поверхность детектора.
Согласно варианту осуществления, показанному на фиг. 1, и как упомянуто выше, устройство формирования изображений относится к сканирующему типу. Другими словами, в то время как устройство формирования изображений IA получает проецируемое изображение объекта между объектом BR и детектором происходит относительное движение. Согласно одному варианту осуществления это может быть достигнуто за счет размещения детектора на подвижной сканирующей раме (не показана), выполненной с возможностью перемещения относительно груди BR. Детектор, таким образом, продвигается по линейной или дугообразной траектории сканирования SP мимо груди снизу.
Предусмотрены также другие варианты осуществления в областях, не относящихся к медицине или маммографии, в которых детектор D остается неподвижным, а сканируемый объект перемещается мимо детектора. Согласно еще одним вариантам осуществления пучок рентгеновских лучей отклоняется посредством электростатических средств для осуществления сканирования, а источник XR или детектор D остаются неподвижными. Также предусматриваются другие варианты осуществления, в которых детектор неподвижен, а источник рентгеновского излучения проходит по указанной траектории, или в которых оба, и детектор, и источник рентгеновского излучения проходят мимо сканируемого объекта.
В заключение, независимо от предполагаемых вариантов исполнения сканирования, используемых в устройстве формирования изображений интерферометрическим методом IA, проецируемое изображение может быть получено по различным направлениям проецирования, при этом затрагивается движение между пучком рентгеновских лучей и по меньшей мере частью рентгеновского интерферометра. В случае маммографии, направление проецирования вероятно будет таким же. Однако в случае томосинтеза это направление может быть изменено. Операция сканирования особенно подходит, когда строки детектор характеризуются наличием вышеописанных зазоров.
Для следующего описания предпочтительно ввести систему координат X, Y, Z и связанную терминологию. Ось Y указывает направление сканирования. Перпендикулярно ей и внутрь чертежа на фиг. 1 проходит ось X, которая параллельна направлению строк детектора. В заключение, ось Z обозначает направление основного распространения первичного пучка, более конкретно, она указывает направление оптической оси устройства формирования изображений IA. Термины, относящиеся к пространственному расположению, такие как «спереди», «ниже», «над», «после/перед»» и т.д. рассматриваются вдоль оптической оси в направлении распространения пучка рентгеновских лучей. Кроме того, далее такие термины, относящиеся к пространственному расположению, как «дальний» и «ближний» следует рассматривать, как связанные с относительным положением или расположением относительно детектора. Более конкретно, определяющее слово «ближний» указывает более близкое расположение относительно детектора (поверхности), чем дальнее положение/расположение.
Обратимся к интерферометрическому аспекту устройства: это позволяет формировать изображения не только в отношении свойств поглощения вещества, изображения которого получают, но также в отношении отражения или рассеивания под малыми углами, происходящими с пучком рентгеновских лучей при его прохождении через вещества объекта BR, изображения которого получают. Формирование изображений для изучения свойств отражения иногда называется фазово-контрастным формированием изображений, и этот термин будет аналогично использоваться в настоящем документе, хотя он не исключает формирования изображений для изучения других связанных свойств, затухания и рассеивания под малыми углами. Аналогично контраст, создаваемый за счет рассеивания под малыми углами, часто называется контрастом в темном поле.
Интерферометрическая установка IFA позволяет находить любое из этих трех свойств: поглощение, отражение и рассеивания под малыми углами. Интерферометрическая установка содержит интерферометр и по меньшей мере часть этого интерферометра установлена на монтажном устройстве (которое подробно будет описано ниже). Согласно варианту осуществления, показанному на фиг. 1, интерферометр состоит из двух интерферометрических решеток G1 и G2. Интерферометрическая установка IFA установлена в одном (но не во всех) варианте осуществления напротив чувствительной к рентгеновскому излучению поверхности детектора D, то есть, она установлена между грудью BR и детектором D. В частности, интерферометрическая установка IFA установлена на детекторе D для эффективного закрывания чувствительной к рентгеновскому излучению поверхности детектора D.
G1 - это фазовая решетка, a G2 - это поглощающая решетка. Каждая из решеток содержит чередующиеся ряды параллельных штрихов решетки, выполненных путем обработки (например, посредством травления, резки или других методик) в поверхности (возможно, но не обязательно) гибкой подложки. Эта подложка согласно одному варианту осуществления является гибкой, т.е. тонкой кремниевой пластиной, но предусмотрены и другие варианты, такие как полиимидная пленка (например, Kapton™) или графит, или другой материал. Штрихи решетки образуют ряды каналов, разделенных соответствующими выступами. Эта система, состоящая из выступов и каналов, предпочтительно проходит вдоль строк детектора по оси X, перпендикулярно направлению сканирования Y, но также предусматриваются другие направления, например вдоль направления сканирования Y.
Для достижения необходимого поля обзора, как правило, предусматривает не одна решетка G1 или G2, но несколько таких решеток, расположенных последовательно вдоль направления X так, чтобы покрывать чувствительную к рентгеновскому излучению поверхность детектора. Например, согласно одному варианту осуществления предусмотрена не одна решетка G1, а две, три или более этих решеток, расположенных рядом. Предусмотрены аналогичные ряды анализирующих решеток G2, расположенных напротив фазовой решетки (решеток). Далее ссылка будет делать просто на «решетку G1» или «решетку G2», при этом следует понимать, что эти термины могут относиться к соответствующим рядам таких решеток. Также, как правило, (если не используется микрофокусная рентгеновская трубка) предусмотрена решетка источника G0 (которая также является поглощающей решеткой), расположенная на источнике рентгеновского излучения или рядом с ним и предназначенная для того, чтобы сделать испускаемый пучок рентгеновских лучей по меньшей мере частично согласованным.
Не обязательно согласно всем вариантам осуществления решетка включает в себя две решетки G1 и G2, а также решетка источника GO не является обязательной, если используемый источник XR может создавать по своей природе согласованный пучок рентгеновских лучей. В частности, предусматриваются варианты осуществления, в которых интерферометр IF содержит только одну решетку G1, а функцию анализирующей решетки выполняет детектор, характеризующийся наличием пикселей и строк детектора, размещенных на подходящем расстоянии друг от друга.
Следует отметить, что интерферометрическая установка согласно фиг. 1 представляет собой только один вариант осуществления. Например, также возможна обратная геометрия решетки, в которой фазовая решетка G1 расположена на той же стороне, что и решетка источника - перед объектом, изображения которого получают, и только решетка G2 расположена под указанным объектом.
i
i
Может быть предусмотрена одна или несколько решеток G (далее будет использоваться обозначение G в случаях, когда нужно дать общую ссылку на любую из трех решеток G1, G2 или G0) в зависимости от обстоятельств.
Функция интерферометра заключается в создании интерференционного узора, который может быть обнаружен на детекторе. Этот интерференционный узор затем может быть проанализирован посредством подходящих алгоритмов обработки сигналов, как объясняется в других документах, и из которого могут быть вычислены три величины: изображение затухания, фазово-контрастное изображение и изображение темного поля, которые будут подробно описаны ниже.
Каждая из решеток определяется величиной, называемой шагом, которая относится к расстоянию между любыми двумя из упомянутых стенок в штрихах решетки. Эти стенки проходят в направлении оптической оси для обеспечения определенной высоты по оси Z. Эта высота относительно половины шага (или ширины каналов) называется отношением сторон. В зависимости от длины волны используемого источника рентгеновского излучения конкретный шаг должен быть выбран для того, чтобы решетка выполняла свою функцию формирования изображений интерферометрическим методом.
Эта функция для предусмотренного интерферометра IF (Лау-Тальбота) заключается в следующем. Фазовая решетка обеспечивает дифракцию поступающих веерных пучков с получением интерференционного узора, который воспроизводится через точно заданные расстояния после фазовой решетки благодаря эффекту Тальбота на так называемых расстояниях Тальбота разных порядков или, в случае фазовой решетки G1, фазовая модуляция преобразуется в модуляцию интенсивности на так называемых частичных расстояниях Тальбота, которые также часто называются просто расстояниями Тальбота. Расстояние Тальбота зависит от шага фазовой решетки и длины волны рентгеновского излучения. Согласно одному варианту осуществления точно на одном из этих расстояний Тальбота (например, 1 го порядка, для достижения компактной конструкции по оси Z) расположена анализирующая решетка G2. Фазово-контрастное формирование изображений интерферометрическим методом основано на наблюдении того, что этот интерференционный узор нарушается, если объект BR (изображения которого получают) вносится в область исследования. Другими словами, сначала записывают интерференционный узор без наличия объекта в области исследования. Это иногда называется воздушным сканированием. После введения объекта в область исследования и воздействия на него пучком рентгеновских лучей, другой интерференционный узор будет получен посредством фазовой решетки, и этот другой интерференционный узор может быть введен в качестве искаженной версии интерференционного сканирования согласно воздушному сканированию. Это отклонение вызвано отражением и рассеиванием под малыми углами из-за вещества в объекте, изображения которого получают.
В связи с наличием анализирующей решетки G2, это отклонение может быть преобразовано в модуляцию интенсивности, что приводит к относительному движению в интерферометре и пучке рентгеновских лучей. В традиционных методах это осуществляется за счет сдвига фазы, в котором одна из решеток перемещается относительно других. См., например, работу F. Pfeiffer et al в «Phase retrieval and differential phase-contrast imaging with low-brilliance X-ray sources,)) Nat. Phys. 2, 258-261 (2006). Однако этот тип сдвига фазы, как в работе Pfeiffer et al, не предусмотрен в настоящем документе. Вместо этого, в настоящем документе решетки неподвижно расположены друг напротив друга без относительного движения между ними. Вместо этого используется сканирующее движение для создания этого распределения интенсивности. Модель синусоидального сигнала может быть приспособлена к этому распределению интенсивности, созданном за счет взаимодействия между двумя решетками. Об это сообщалось в других документах, например в ранее упомянутой работе Koehler et al.
Интерферометрическая установка IFA дополнительно содержит упомянутую выше монтажную конструкцию MS, на которой установлена одна или две решетки Gi.
Обратимся к фиг. 2, на которой показан вид в перспективе монтажной конструкции MS согласно одному варианту осуществления. Только часть поверхности детектора D показана на фиг. 2 под опорой MS для решетки, но следует понимать, что площадь монтажной конструкции MS предпочтительно по существу равна площади чувствительной к облучению поверхности детектора D.
В целом, монтажная конструкция MS несет две функции. Во-первых, монтажная конструкция позволяет удерживать две решетки на требуемом расстоянии Тальбота друг от друга в случае G1 и G2 (также есть функциональное требование [аналогично зависящее от шага и длины волны] для расстояния, на котором должны находится G0 и G1 друг от друга). Высота по оси Z монтажной конструкции MS, таким образом, по существу равна расстоянию Тальбота желаемого порядка (например, 1-го порядка). Во-вторых, монтажная конструкция MS позволяет использовать изогнутое расположение решеток Gi для фокусировки решеток Gi в направлении источника рентгеновского излучения XR. Это позволяет увеличить видимость, поскольку в противном случае возникают эффекты затенения для решеток в стороне от оптической оси Z. Более конкретно, наклон выступов решеток постепенно увеличивается по мере удаления от оптической оси, вследствие чего воображаемые плоскости, которые проходят через соответствующие выступы, пересекаются на линии (называемой в настоящем документе «фокусной осью»), проходящей через фокусное пятно источника рентгеновского излучения.
В целом монтажная конструкция представляет собой раму, содержащую две изогнутые поверхности, а именно дальнюю опорную поверхность Sd и ближнюю опорную поверхность Sp.
Согласно одному варианту осуществления и как показано на фиг. 1, монтажное устройство MS установлено над поверхностью детектора. Каждая из опорных поверхностей выполнена с возможностью размещения на ней соответствующей одни или двух решеток Gi. Например, согласно одному варианту осуществления дальняя поверхность предназначена для размещения одной или нескольких фазовых решеток (плиток) G1, а противоположная ближняя поверхность Sp предназначена для размещения одной или нескольких анализирующих решеток (плиток) G2.
В обратной геометрии на дальней поверхности Sd размещается решетка источника GO, а на ближней Sp - фазовая решетка G1. Как упомянуто, площадь отдельных решеток в целом меньше, чем у опорных поверхностей Sp, Sd. Следовательно, поверхности Sd и Sp соответственно покрыты рядами таких решеток. Например, согласно одному варианту осуществления на дальней поверхности размещен ряд из трех плиток фазовых решеток и, соответственно, на ближней поверхности размещен ряд из трех плиток анализирующих решеток, хотя эти количества приведены исключительно для примера и зависят от относительных размеров поверхностей Sp, Sd, и решеток Gi.
Опорные поверхности решетки Sd и Sp изогнуты таким же образом или в том же направлении, как показано на фиг. 2, для поддержки фокусирования решеток Gi, которые расположены на них. Другими словами, каждая из опорных поверхностей SD и SP представляет собой цилиндрические поверхности из воображаемых концентрических цилиндров, продольные оси которых совпадают с фокусной осью, проходящей через фокусное пятно FS. В частности, профиль каждой из изогнутых поверхностей характеризуется наличием одной крайней точки. В иллюстративных целях на фиг. 2 (а также на фиг. 3, описываемой ниже) радиус изгиба (т.е. радиусы цилиндров) показаны меньше (~150 мм), чем фактически предусмотренный порядок кривизны, который согласно одному варианту осуществления составляет порядка 50-70 см, в частности приблизительно 65-66 см, например 660 мм. Эти радиусы соответствуют расстоянию между детектором D и фокусным пятном FS и являются обычным размером, в частности, для маммографии. В областях применения, отличных от маммографии, могут потребоваться другие значения кривизны.
Контур или внешняя форма монтажной конструкции MS в целом представляет собой кубоид, одна пара краев которого (например, пара длинных краев) проходит вдоль строк детектора, то есть вдоль оси X. Изогнутые опорные поверхности решетки Sd, Sp подобны перевернутому кровельному гонту, что, таким образом, придает монтажной коробке общую форму «изогнутого кубоида».
Касательные плоскости в соответствующих крайних точках двух изогнутых опорных поверхностей Sp, Sd по существу перпендикулярны оптической оси устройства формирования изображений, когда монтажная конструкция MS расположена в устройстве формирования изображений IA. 4 боковые части S1-S4 (ориентированные по существу параллельно оптической оси) проходят между двумя изогнутыми опорными поверхностями Sp, Sd.
Опора MS для решетки в целом является полой, вследствие чего две поверхности Sp, Sd и боковые части S1-S4 охватывают или очерчивают полое пространство HS, хотя это не обязательно исключает наличие конструкций или других стабилизирующих элементов, которые проходят внутри монтажной конструкции MS поперек полого пространства HS. Эта (квази-)полая конструкция обеспечивает прохождение пучка (пучков) рентгеновских лучей через монтажную конструкцию MS практически без препятствий. На фиг. 1 обозначено только расположение боковых частей, но сами они разрезаны, чтобы дать представление о полом пространстве HS, охваченном монтажной «коробкой» MS.
Четыре боковые части S1-S4 либо закрыты, либо аналогично содержат одно или несколько отверстий для экономии массы и материала. В частности, по меньшей мере одна (в частности все) из боковых частей S1-S4 может характеризоваться по существу монолитной конструкцией (то есть, без сквозных отверстий или с парой сквозных отверстий). Эти боковые части затем образуют 4 стенки, соединяющие две поверхности Sd, Sp, в случае чего монтажная конструкция MS больше похожа на коробку. Но это не исключает других вариантов осуществления, в которых одна или несколько, или все боковые части содержат одно или несколько отверстий, вследствие чего монтажная конструкция MS больше похожа на ферму или конструкцию подобного типа. Один исключительный вариант осуществления этого состоит в том, что боковые части S1-S4 «деградируют» до четырех прямых крайних элементов ЕМ1-ЕМ4, соединяющих соответствующие углы двух противоположных поверхностей Sd, Sp и проходящих по существу перпендикулярно от них. В этом варианте осуществления монтажная конструкция больше похожа на кубоидную раму.
Для дополнительного уменьшения отклонения пучков рентгеновских лучей, которые проходят через монтажную конструкцию MS по меньшей мере одна, но предпочтительно обе, из изогнутых опорных поверхностей Sd и Sp характеризуется наличием соответствующего узора из отверстий SL, выполненных в ней. В этих вариантах осуществления, в которых одна из поверхностей Sd, Sp не содержит узора из отверстий, эта поверхность должна быть выполнена из материала, пропускающего рентгеновское излучение. Если поверхность без отверстий является ближней для размещения фазовой решетки G1, материал, из которого она выполнена, должен быть «бесструктурным» в пространственном масштабе шага G1, чтобы не мешать интерференции. Отверстия могут характеризоваться формой щелей, в случае если пиксели детектора сгруппированы в строки. Однако возможны другие варианты расположения как для отверстий, так и для групп пикселей детектора.
Таким образом, предусмотрена монтажная конструкция для формирования изображений интерферометрическим методом, которая содержит по меньшей мере одну изогнутую поверхность для размещения на ней интерферометрической решетки. Поверхность характеризуется наличием множества отверстий, причем решетка после ее размещения закрывает по меньшей мере одно из указанных отверстий. Отверстия расположены с возможностью выравнивания с пикселями на детекторе после установки в устройстве формирования изображений.
Предложенная монтажная конструкция обеспечивает безопасный, точный и надежный монтаж изогнутых решеток, чтобы сфокусировать их в сторону фокусного пятна системы формирования рентгеновских изображений, в которой они должны использоваться. Изогнутая опорная поверхность имеет отверстия, такие как щели или другие, чтобы способствовать беспрепятственному прохождению рентгеновского излучения через монтажную конструкцию.
Более конкретно, решетка (решетки), размещенная на указанной изогнутой поверхности, поддерживается, в частности, на центральном участке для предотвращения прогиба, изгиба или другой деформации установленной решетки. Таким образом может быть обеспечена заданная кривизна. В частности, части поверхности между щелями обеспечивают устойчивую поверхность для размещения решетки и противодействуют ее деформации. Решетка остается сфокусированной даже во время операций сканирования устройства формирования изображений, в котором она установлена.
Аналогично может поддерживаться надежность обработки сигналов детектора, поскольку относительное движение между двумя решетками по существу предотвращается. В частности, по наблюдениям заявителя деформации решетки, например, произошедшие во время движения в сканирующих системах, являются одной из причин того, почему качество изображений иногда является недостаточно оптимальным. Эти деформации решетки мешают точной обработке сигналов интерференционного узора, обусловленного интерферометрическими решетками. Предложенная монтажная конструкция обеспечивает надежную установку изогнутых интерферометров, таким образом, повышая надежность указанной обработки сигналов и, следовательно, качество/точность воспроизведения устройства формирования изображений при формировании изображений интерферометрическим методом, в частности при абсорбционном формировании изображений, фазово-контрастном формировании изображений и формировании изображений в темном поле.
Согласно одному варианту осуществления отверстия характеризуются узором из линейных щелей. Согласно этому варианту осуществления узор из щелей соответствует расположению строк детектора, которые аналогично прерываются и немного смещены друг к другу. Другими словами, узор из щелей, вырезанный или иным образом выполненный в каждой из изогнутых поверхностей, содержит ряд отдельных щелей, проходящих вдоль направления строк детектора (вдоль оси X на фиг. 1) с прерываниями, причем каждый из рядов щелей расположен со смещением относительно смежных. Это расположение, в свою очередь, образует ряд диагональных частей или полос без щелей, которые проходят линейно через изогнутые поверхности Sd, Sp, как показано на фиг. 2. Эти полосы частей «между отверстиями» обеспечивают распределенную устойчивую опору для решеток, предотвращающую изгиб или прогиб, или другую деформацию, даже во время сканирующего движения, таким образом обеспечивая всегда во время операции формирования изображений по существу постоянную, четко заданную кривизну решетки. Преимущество этой компоновки заключается в том, что уменьшение отклонения пучков рентгеновских лучей достигается по меньшей мере для тех пучков рентгеновских лучей, которые позднее попадут на пиксель детектора.
В целом, каналы и выступы решеток Gi (в частности G1 и G2) проходят параллельно прохождению щелей. На виде на фиг. 1В), каналы/выступы проходят в плоскость или чертеж вдоль оси X.
Однако следует понимать, что этот узор щелей представляет собой только приведенный в качестве примера вариант осуществления для расположения отверстий. В частности, узор щелей, выполненный в изогнутых опорных поверхностях, будет в целом соответствовать расположению групп пикселей на поверхности детектора. Например, согласно варианту осуществления, в котором строки детектора, т.е. строки пикселей детектора, являются непрерывными(то есть без зазоров), узор отверстий может соответственно выполнен в виде рядов параллельных и непрерывных щелей.
Согласно одному варианту осуществления размеры и форма щелей соответствуют размерам (длине и толщине) и форме веерных пучков, на которые был разделен исходный пучок посредством предварительного коллиматора PC.
В целом, система из отверстий в опорной поверхности (поверхностях) Sp, Sd образует решетчатую конструкцию или решетку (с перекрещиваниями) в указанной поверхности Sp, Sd, причем отверстия характеризуются различными формами, например изогнутыми (эллиптическими или круглыми), или прямоугольными, ромбовидными и т.д., в зависимости от формы групп пикселей детектора. Узор расположения отверстий, выполненных в поверхностях Sp, Sd, является таким, что комплементарный узор расположения частей между отверстиями (т.е. частей поверхности без отверстий) совпадает с этими частями поверхности детектора, расположенными между группами пикселей для предотвращения отклонения пучка (пучков) рентгеновских лучей.
Отверстия должны быть выполнены достаточно большими, чтобы избежать их собственных эффектов интерференции. Фактически, в качестве альтернативы варианту осуществления, показанному на фиг. 2, форма отверстий не обязательно соответствует (точно) форме частичных пучков. Отверстия могут быть выполнены существенно большими и/или могут характеризоваться другой формой, чем предварительно коллимированные частичные пучки. Согласно одному исключительному варианту осуществления есть только ровно два отверстия, образованных одним соединительным элементом (например, раскосом или полосой), который проходит в направлении X или Y для соединения противоположных краев соответствующей поверхности Sp, Sd. В дополнение и в соответствии с альтернативным вариантом осуществления второй соединительный элемент может проходить поперек первого соединительного элемента с образованием 4 (например прямоугольных) отверстий. Другими словами, согласно этому варианту осуществления поверхность «деградирует» до граничной части, соединенной одним или двумя соединительными элементами. Таким образом, в контексте настоящего документа ссылка на выражение «совпадают» между группами пикселей детектора и узором отверстий не обязательно подразумевает соответствие формы и размера групп относительно отверстий, хотя это фактически предпочтительный вариант осуществления, показанный на фиг. 1 и фиг. 2 (как будет описано ниже). Группы и узор отверстий должны быть только выровнены так, чтобы для каждого (частичного) пучка, который проходит через любое указанное отверстие, была группа пикселей детектора, которая находится на пути этого пучка. Следует понимать, что в это пространственное совмещение между группами пикселей детектора и узором отверстий проходит до апертурной маски предварительного коллиматора PC. Кроме того, следует понимать, что соответствующие узоры отверстий двух опорных поверхностей Sp, Sd также совпадают друг с другом. Также следует понимать, что согласно некоторым вариантам осуществления частичные пучки, на которые разделяется исходный пучок, в целом расходятся. Другим словами, проекция не обязательно является параллельной, но также может быть центральной/перспективной. Размещение с совпадением между узорами опорных поверхностей, предварительным коллиматором и расположением групп пикселей детектора следует понимать в этом отношении, и, таким образом, оно может называться в целом «совпадением по проекции», то есть узоры отверстий и группа пикселей детектора совпадают друг с другом в применимой проекции, используемой в геометрии формирования изображений устройства формирования изображений IA. Также следует отметить, что может быть предпочтительным сделать ширину отверстий или щелей немного больше, чем у фактических групп пикселей детектора, для соответствия допускам при механической регулировке, создании пучка и изготовлении монтажной опоры.
Как указано выше, детектор D содержит пиксели, расположенные в прерывистых строках. Однако, как упомянуто выше, возможные другие расположения пикселей. Кроме того, может быть преимущественным определить узор щелей в монтажной конструкции MS согласно характеристикам решетки или следующим механическим ограничениям. Например, определенные расположения щелей могут обеспечивать повышенную механическую устойчивость. В этом случае, было бы предпочтительным разместить узор пикселей на детекторе D так, чтобы он совпадал с узором щелей монтажной конструкции MS. Таким образом, детектор (D) для формирования изображений интерферометрическим методом будет содержать чувствительные к облучению пиксели детектора, причем указанные чувствительные к облучению пиксели детектора расположены в виде узора, причем указанный узор может быть выровнен с отверстиями, находящимися в монтажной конструкции для интерферометрической решетки, после установки в устройстве формирования изображений.
Преимущество адаптации монтажной конструкции MS к детектору D заключается в том, что можно будет использовать детекторы с существующими вариантами расположения пикселей, т.е. менять детектор не придется.
Поскольку монтажная конструкция MS является полой, каждая из изогнутых опорных поверхностей содержит наружную поверхность и внутреннюю поверхность. Согласно одному варианту осуществления предусматривается возможность установки соответствующих решеток на наружные поверхности двух изогнутых опорных поверхностей Sp и Sd. Согласно другим вариантам осуществления обе решетки или оба ряда решеток G1, G2 установлены на соответствующие внутренние поверхности изогнутых поверхностей Sp и Sd. Также возможны комбинированные расположения, например, в которых одно из решеток или рядов установлено на наружной поверхности, а другие ряды установлены на внутренней поверхности изогнутой поверхности. Более конкретно, согласно одному варианту осуществления фазовая решетка G1 или ее ряды установлены на наружной поверхности дальней изогнутой поверхности SD, а ряды анализирующей решетки G2 установлены на внутренней поверхности изогнутой второй опорной поверхности SP. Во всех ранее описанных вариантах осуществления решетка источника GO предпочтительно (но не обязательно во всех вариантах осуществления) аналогично изогнута и установлена на подобной монтажной конструкции MS, расположенной между источником рентгеновского излучения и объектом BR. Монтажная конструкция для решетки источника G0 содержит предпочтительно только одну изогнутую или плоскую опорную поверхность. В обратной геометрии только анализирующая решетка G2 установлена на отдельной монтажной конструкции MS (предпочтительно с одной изогнутой поверхностью) между объектом ОВ и детектором D, а фазовая решетка G1 и решетка источника G0 установлены вместе в одной конструкции, причем GO расположена на дальней поверхности, a G1 - на ближней.
Решетки могут быть предварительно согнуты с приданием изогнутой формы, а затем установлены на изогнутой поверхности Sp, Sd. Альтернативно решетки изначально являются плоскими, а затем им придана изогнутая форма и они введены в контакт с соответствующей поверхностью изогнутой поверхности SD или SP. В частности, для надежного удержания решеток на соответствующих изогнутых поверхностях монтажная коробка MS содержит множество удерживающих элементов RM, широко расположенных вдоль краев соответствующих изогнутых поверхностей SD, SP. На виде на фиг. 2 показаны удерживающие элементы только на дальней поверхности SD. Для иллюстрации показаны только четыре из них. Однако, на противоположной ближней поверхности SP расположена аналогичная компоновка удерживающих элементов. На вставке на фиг. 2А более подробно показан удерживающий элемент RM согласно одному приведенному в качестве примера варианту осуществления, выполненный с возможностью достижения по существу равномерного распределения контактного давления. Согласно одному варианту осуществления удерживающий элемент содержит части 210, способствующие зацеплению, такие как болты (соответствующие гайки не показаны) или винты и реечный элемент 220. Согласно одному варианту осуществления решетка Gi содержит необработанные граничные участки Ь. Другими словами, на этих граничных участках b нет штрихов решетки. На этих граничных участках b решеток Gi расположены проемы 240. Эти проемы существенно больше, чем отверстие под болт 210. Второй ряд проемов 230, диаметр которых меньше диаметра проемов 240 решетки, выполнен в реечной конструкции 220, а третий ряд проемов 150 выполнен в нижерасположенной поверхности Sd или Sp, которая предназначена для размещения соответствующей решетки. Болт 210 проходит сначала через проем 230 рейки, затем проходит через проем 240 решетки, а затем входит в проем 250 нижерасположенной изогнутой поверхности Sd, Sp. Поскольку проем 240 решетки существенно больше отверстия и за счет наличия расположенной выше рейки, головка болта и отверстие не входят в непосредственный контакт с решеткой Gi. Вместо головки болта при введении болта в приемный проем 250, реечный элемент 220 входит в контакт с решеткой Gi, вследствие чего при полной вставке болта необработанный граничный участок b решетки надежно удерживается между реечным элементом и нижерасположенной изогнутой поверхностью Sd, Sp. Согласно одному варианту осуществления каждый удерживающий элемент RM содержит свой собственный реечный элемент 220, или множество удерживающих элементов характеризуются одним общим непрерывным реечным элементом. Однако удерживающие элементы, показанные на фиг. 2А, предусмотрены только согласно одному варианту осуществления среди множества других возможных вариантов. Например, решетки Gi вместо этого могут быть приклеены, припаяны или иным образом закреплены в распределителе иными способами. В качестве дополнительно варианта к вышеперечисленному, решетка (решетки) Gi не обязательно содержит необработанный граничный участок (участки) Ь. Вместо этого, сквозные проемы 240 решетки могут быть выполнены в обработанной области решетки (решеток) Gi.
Хотя на фиг. 2 показана дальняя опорная поверхность Sd, совершенно аналогичные удерживающие элементы также используются для внутренней или наружной поверхности ближней опорной поверхности SP. За счет предотвращения вхождения частей 210, способствующих зацеплению, удерживающих элементов в контакт с тонкими решетками Gi, могут быть исключены повреждения и контактное давление может быть равномерно распределено вдоль граничных участков b решетки Gi.
Удерживающие элементы RM предпочтительно не расположены на краю опорной поверхности Sd, Sp, то есть рядом с грудью BR во время формирования изображений, но вместо этого расположены на двух или более из оставшихся трех краев. Другими словами, удерживающие элементы RM расположены на краях соответствующей опорной поверхности Sp, Sd, которые проходят параллельно нижерасположенному детектору и перпендикулярно направлению сканирования устройства формирования рентгеновских изображений. Один или несколько из удерживающих элементов также может быть расположен на дальнем краю (на виде в перспективе на фиг. 2), который проходит в направлении сканирования. Предпочтительно удерживающие элементы расположены на одинаковом расстоянии друг от друга (например, каждые 10 мм) для зацепления плиток решетки Gi. Согласно одному варианту осуществления используются два или более удерживающих элементов на край для каждой из плиток решетки.
Обратимся к фиг. 3А) и В), на которых показан дополнительный вариант осуществления монтажной конструкции MS, содержащей соответствующие монтажные пластины MPd, МРр, одна из которых предназначена для установки на дальней опорной поверхности Sd (показана на А) и/или одна (показана на В) предназначена для установки на ближней поверхности Sp. Не обязательно наличие двух таких монтажных пластин МРр, MPd, поскольку возможны варианты осуществления, в которых предусмотрено, что только одна из двух опорных поверхностей Sd, Sp содержит такую пластину MPd или МРр.
Монтажная пластина МРр, MPd не плоская, но аналогично изогнутая, причем ее кривизна соответствует кривизне опорных поверхностей Sd, Sp, на которых она может быть установлена. После установки соответствующая решетка Gi эффективно размещается между монтажной пластиной MPd, МРр и нижерасположенной опорной поверхностью Sd, Sp. Предпочтительно монтажной пластине предварительно придана форма для соответствия форме изогнутых опорных поверхностей Sp, Sd.
Наличие таких предварительно согнутых монтажных пластин MPd, MPd является особенно преимущественным согласно варианту осуществления, в котором сами решетки Gi не согнуты предварительно с получением нужной формы, но являются вначале плоскими в свободном состоянии. Считается, что решетки Gi обладают достаточной гибкостью для деформации без разрушения с достижением желаемой изогнутой формы, соответствующей кривизне поверхностей Sp, Sd. Изначально плоской решетке Gi затем придают соответствующую изогнутую форму за счет давления, оказываемого изогнутой монтажной пластиной MPd, MPd на решетку в направлении опорной поверхности Sp, Sd. Соответствующая решетка Gi входит в контакт со своей опорной поверхностью Sp, Sd за счет действия монтажной пластины MPd, МРр. Смещение решетки в сторону деформации преодолевается, когда монтажная пластина MPd, МРр перемещается в направлении опорной поверхности Sp, Sd под действием силы для деформации решетки с получением желаемой изогнутой формы.
Согласно одному варианту осуществления монтажные пластины MPd, МРр удерживаются в этом положении после размещения посредством аналогичных удерживающих средств RM, как описано выше со ссылкой на фиг. 1. С этой целью граничные участки монтажных пластин могут, таким образом, содержать соответствующие проемы для болтов приемных средств RM, через которые они проходят.Одна или предпочтительно обе монтажные пластины содержат соответствующий узор отверстий (например узор щелей, как показано на фиг. 2) для соответствия узору отверстий соответствующих опорных поверхностей Sp, Sd. Опять-таки, соответствующие щели в монтажных пластинах совпадают по проекции (в том же смысле, как описано выше), чтобы обеспечить прохождение множества составляющих пучков практически без препятствий. Из-за близкого расположения монтажной пластины и ее опорной поверхности Sp, Sd первая перекрывает последнюю, причем можно ожидать, что два узора отверстий в целом будут совпадать по параллельной проекции и отверстий будут расположены друг под другом. Опять-таки, соответствие формы и размера не является обязательным, но предпочтительно, как показано в варианте осуществления на фиг. 2. Например, может быть достаточным в целях настоящего изобретения, чтобы отверстия в монтажной пластине МРр, MPd были больше отверстий SL, выполненных в нижерасположенных опорных поверхностях Sp, Sd. Монтажные пластины МРр, MPd не обязательно предназначены для постоянной установки, как описано выше, но, вместо этого, могут использоваться лишь в качестве монтажных приспособлений для придания решетке нужной формы и размещения на изогнутой опорной поверхности Sp, Sd. После установки крепятся только решетки Gi, а монтажная пластина MPd, МРр удаляется после этого. Приведенный в качестве примера вариант осуществления этого будет описан ниже со ссылкой на фиг. 4. Аналогично для монтажной конструкции MS, после установки напротив детектора, должно быть обеспечено, что щели в двух поверхностях Sd, Sp и щели или отверстия в монтажных пластинах, если такие есть, все совпадают со схемой расположения групп пикселей детектора.
В качестве варианта к фиг. 2 и 3, вместо установки фазовой и анализирующей решеток G1 и G2 друг напротив друга на монтажной конструкции MS (то есть, дальней G1 и ближней G2) и за счет установки решетки источника на вторую такую монтажную конструкцию, может использоваться обратная геометрия. В этой обратной геометрии решетка источника GO установлена вместе с фазовой решеткой G1 на одной монтажной конструкции MS, а анализирующая решетка G2 установлена на отдельной такой монтажной конструкции. В частности, решетка источника GO установлена на дальней поверхности Sd, а фазовая решетка G1 установлена на ближней поверхности Sp той же монтажной конструкции.
В качестве альтернативны варианту, показанному на фиг. 3В) для G2, ближняя монтажная пластина МРр не обязательно характеризуется наличием отверстий (щелей). Вместо этого может использоваться достаточно жесткий материал, который по существу пропускает рентгеновское излучение. Этот вариант «без отверстий» в принципе также возможен для другой монтажной пластины MPd для G1, но необходимо проследить, чтобы материал, используемый для придания G1 ее необходимой формы, не оказывал отрицательного влияния на эффекты интерференции, т.е. материал должен быть «бесструктурным» в пространственном масштабе шага G1.
Узор отверстий, применяемый к опорным поверхностям Sp, Sd, или к монтажной пластине (пластинам) МРр, MPd, может быть выполнен за счет резки лазером, или резки другого типа, или с использованием методик травления.
Подходящим материалом для монтажной конструкции MS является инвар (также известный как FeNi36 или 64FeNi, или его производные) или другие сплавы, или любой другой подходящий по жесткости материал, такой как алюминий.
Согласно одному варианту осуществления вся монтажная конструкция MS выполнена монолитно в виде одно блока или коробки с помощью резки, фрезерования, 3D-печати и т.д., или посредством других форм обработки материалов.
Согласно другим вариантам осуществления монтажная конструкция MS выполнена как единое целое или собрана из разных отдельных деталей. Например, боковые стенки (если такие есть) S1-S4 по отдельности присоединены или прикреплены к двум изогнутым опорным поверхностям Sp, Sd, аналогично образующим отдельные компоненты. Согласно одному варианту осуществления монтажная конструкция MS выполнена из двух частей, которые соединены в плоскости, проходящей приблизительно половину пути прохождения и параллельно между двумя опорными поверхностями Sd, Sp на фиг. 2. Другими словами, согласно этому варианту осуществления монтажная конструкция собрана из двух половин кубоида, каждая из которых содержит соответствующую изогнутую опорную поверхность и каждая из которых характеризуется наличием соответствующих частей боковых стенок S1-S4 или по меньшей мере четырех боковых краев ЕМ1-ЕМ4, выступающих от них в перпендикулярном направлении. Эти две половины кубоида затем соединяют друг с другом на их соответствующих боковых частях S1-S4 или краях ЕМ1-ЕМ4 посредством соединения винтами, приклеивания, соединения болтами или иным образом для создания кубоидной формы, как показано на фиг. 1, 2.
Монтажная конструкция MS также может представлять собой многоуровневую конструкцию, т.е. характеризующуюся конфигурацией, которая определяет более двух изогнутых поверхностей. Это было бы целесообразно в случае, если необходимо более двух решеток в этой части интерферометра. Для этой цели для монтажной конструкции была бы подходящей полая конструкция.
Хотя согласно вышеописанным вариантам осуществления монтажная конструкция упоминается в виде «коробчатой» или кубоидной формы (например, куба или не кубоида, как показано на фиг. 1, 2), другие геометрии не исключаются согласно альтернативным вариантам осуществления в настоящем документе. Например, согласно альтернативным вариантам осуществления монтажная конструкция MS характеризуется цилиндрической формой. В более общем смысле, возможна любая другая трехмерная форма, причем внешняя форма монтажной конструкции MS в конечном счете зависит от требований к размерам в устройстве формирования изображений IA и/или от формы поверхности детектора, к которой крепится монтажная конструкция.
Для обеспечения безопасной установки монтажной конструкции на детектор или на любую другую соответствующую часть устройства формирования изображений, подходящий переходник может расположен между нижней изогнутой опорной поверхностью Sp и поверхностью корпуса детектора, которая находится в общей плоскости. Эти переходники могут содержать изогнутую часть, которая соответствует по форме и принимает изогнутую опорную поверхность Sp, а противоположный край переходника соответствует части оборудования (такой как корпус детектора) устройства формирования изображений IA, к которому он крепится. В частности, этот противоположный край может быть ровным для обеспечения безопасного размещения на плоской поверхности детектора.
Обратимся к фиг. 4, на которой показана блок-схема способа изготовления интерферометрического узла. В частности, способ предназначен для установки решеток на монтажную конструкцию MS с одной или двумя изогнутыми опорными поверхностями для соответствующего размещения таких решеток (на фиг. 2 или 3 представлены приведенные в качестве варианты осуществления).
Две решетки G1 и G2 должны быть установлены друг относительно друга так, чтобы обеспечить наличие достаточного количества периодов в интерференционном узоре, проходящих через строки детектора. Это необходимо для обеспечения надежности обработки сигналов, применяемой к сигналам детектора при нахождении величин интерференции, поглощения, фазового контраста и составляющих рассеивания под малыми углами, как было кратко описано выше. Для обеспечения достижения достаточного количества интерференционных полос, решетки не обязательно могут быть параллельным друг другу из-за небольших отклонений при изготовлении решеток.
Более конкретно, каналы в соответствующих решетках не обязательно могут быть параллельны друг другу после установки на блок MS. Скорее может потребоваться небольшое скручивание или другое смещение для обеспечения вышеупомянутого достаточного количества интерференционных полос.
Рассмотрим способ более подробно: на стадии S410 первую из двух решеток (скажем, G1 или G2) накладывают на одну из изогнутых поверхностей монтажной конструкции. Эту первую решетку прочно крепят к поверхности Sp или Sd таким образом, чтобы решетка надежно удерживалась на месте, причем кривизна решетка соответствует кривизне опорной поверхности и монтажной пластины MP (если она есть).
На стадии S420 вторую решетку накладывают на противоположную опорную поверхность Sp или Sd монтажной конструкции, но только временно. Предпочтительно, но не обязательно, эта вторая решетка представляет собой G1. Более конкретно, вторую решетку вводят в контакт с ее опорной поверхностью; несмотря на то что она еще не согнута, на этой стадии ее оставляют в плоском состоянии так, чтобы она лишь касалась опорной поверхности на линии контакта с изогнутой опорной поверхностью и, в этот момент, находилась в контакте только на указанной линии контакта. В частности, решетка на этой стадии по-прежнему может перемещаться относительно прикрепленной установленной решетки на противоположной опорной поверхности. Еще конкретнее, вторая решетка, временно установленная таким образом, может быть наклонена относительно вертикальной оси Z, которая проходит перпендикулярно через обе опорные поверхности Sp и Sd, и/или может быть наклонена относительно оси, которая совпадает с указанной линией контакта.
Монтажную конструкцию с двумя решетками, прикрепленными к ней, подвергают воздействию рентгеновского излучения на стадии S430. Это приводит к созданию интерференционного узора, обнаруживаемого на испытательном детекторе, или предпочтительно на детекторе, который должен использоваться в устройстве формирования изображений IA, в котором должна быть установлена монтажная конструкция. Предпочтительно интерференционный узор отображается в качестве испытательного изображения на мониторе.
Эту вторую, все еще подвижную, решетку осторожно подвергают пробным перемещениям, например наклонам, поворотам и/или возможно сдвигам на стадии S440.
Одновременно с этим на стадии S450 интерференционный узор, который теперь меняется из-за перемещения, рассматривают предпочтительно в режиме реального времени на мониторе. Если интерференционный узор считают удовлетворительным на стадии S455, то есть, если количество интерференционных полос, образуемых на детекторе, является достаточным, перемещение прекращают и все еще подвижную решетку затем сгибают для придания ей ее конечной формы или положения и неподвижно удерживают на стадии S460 на ее опорной поверхности.
Следует понимать, что этот способ особенно целесообразен в случаях, когда по меньшей мере одна из решеток не согнута предварительно в нужную форму, а ей только придана изогнутая форма при установке на конструкцию.
Если решетки предварительно согнуты в нужную форму, вышеописанный способ по-прежнему может применяться, однако пробные движения, применяемые на стадии S430, в некоторой степени ограничены.
Следует понимать, что для вышеупомянутого способа установки особенно преимущественным является вариант осуществления, показанный на фиг. 3, с изогнутой монтажной пластиной МРр, MPd. Монтажная пластина MPd, MPd представляет собой подходящее средство для приложения соответствующим образом распределенного давления к решеткам для приданиям им изогнутой формы и обеспечения надежного размещения решетки на ее соответствующих изогнутых поверхностях Sp и Sd.
В частности, для осуществления стадии S460 может использоваться микрометр, который позволяет точно наклонять временно прикрепленную вторую решетку относительно различных осей для пробного получения конечного интерференционного узора. В частности, решетка в своем плоском состоянии удерживается в раме, и эта рама может быть наклонена относительно одной или нескольких разных осей с помощью разных винтов микрометра. После того, как интерференционный узор считается приемлемым, поршень, несущий монтажную пластину МРр, MPd на одном из своих концов, направляется через раму на решетку, которая затем сгибается с получением изогнутой формы относительно опорной поверхности. После того, как решетка входит в плотный контакт во всех точках на своей поверхности с изогнутой опорной поверхностью Sp, Sd, удерживающие элементы RM входят в зацепление для сохранения формы решетки Gi и ее положения относительно монтажной конструкции MS. Поршень затем отпускает монтажную пластину. Затем поршень перемещается назад, завершая операцию установки. Альтернативно монтажную пластину снимают после прикрепления решетки, то есть монтажная пластина выступает только в качестве вспомогательного средства для установки.
Следует понимать, что также могут быть возможны другие способы установки второй решетки, поэтому использование монтажной пластины так, как описано выше, не является обязательным.
Следует понимать, что вышеописанные стадии S455 и пробные перемещения на стадии S430 обеспечивают итерационный метод под визуальным управлением с двусторонней обратной связью. Это может быть достигнуто вручную, но также может быть реализовано на вычислительном блоке, соответствующим образом соединенном с роботизированном платформой для осуществления пробных перемещений. Интерференционный узор может быть оценен посредством алгоритма обработки изображений, при этом пробные перемещения могут быть вычислены, например, на основании данных, обеспечиваемых генератором случайных чисел (RNG). Также возможны другие формы автоматизации.
Следует отметить, что варианты осуществления настоящего изобретения описаны со ссылкой на разные объекты изобретения. В частности, некоторые варианты осуществления описаны со ссылкой на пункты формулы, относящиеся к способу, а другие варианты осуществления описаны со ссылкой на пункты формулы, относящиеся к устройству. Однако специалисту в данной области техники будет понятно из приведенного выше и далее описания, что, если не указано иное, в дополнение к любой комбинации признаков, принадлежащих к одному объекту изобретения, любая комбинация из признаков, относящихся к другим объектам изобретения, также может рассматриваться как раскрытый в настоящей заявке. Однако все признаки могут быть скомбинированы с получением синергических эффектов, которые являются большим, чем просто результат сложения признаков.
Хотя настоящее изобретение было изображено и описано подробно на чертежах и последующем описании, их следует рассматривать как иллюстративные или приведенные в качестве примера, а не ограничивающие. Настоящее изобретение не ограничено раскрытыми вариантами осуществления. Специалистам в данной области техники будут понятны другие вариации раскрытых вариантов осуществления, которые могут быть выполнены при реализации на практике настоящего изобретения, исходя из чертежей, описания и зависимых пунктов формулы изобретения.
В формуле изобретения выражение «содержащий» не исключает других элементов или стадий, а формы единственного числа не исключают множественного. Один процессор или другой блок может выполнять функции нескольких элементов, перечисленных в формуле изобретения. Перечисление определенных признаков во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения не обозначает, что комбинация этих признаков не может использоваться для получения преимущества. Какие-либо ссылочные позиции в формуле изобретения не должны рассматриваться как ограничивающие ее объем.