已知X射線準(zhǔn)直導(dǎo)致在X射線成像系統(tǒng)的圖像質(zhì)量的改進(jìn)。這是因為在通過被成像的物體后，一種X射線源準(zhǔn)直減少了到達(dá)X-射線傳感器元件的散射的X射線光子的量。這些散射的X射線光子另外將有助于傳感器元件的讀取，以及降低X射線圖像的整體對比度，因為它們不傳達(dá)相同的相關(guān)的診斷信息如未被散射的X射線光子，所述未被散射的X射線光子直接從X射線源傳到傳感器元件。散射的光子使射線圖片經(jīng)常變得模糊。

一般地，現(xiàn)有的X射線準(zhǔn)直器包括一個二維濾線柵，有時也被稱為防散射濾線柵，防散射濾線柵直接被放置在傳感器的前面，并用于吸收或阻止光子以一大角度發(fā)射。這些防散射濾線柵通常是由高密度金屬組成的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，防散射濾線柵的操作可以被認(rèn)為類似于一個軟百葉窗校準(zhǔn)光學(xué)光子。在文獻(xiàn)中已經(jīng)描述了各種幾何結(jié)構(gòu)和制造方法，它們的相似地目的是減少不必要的散射光子撞擊傳感器。

除了防散射的方法，X射線透鏡也被使用。廣泛的方法被討論，試圖聚焦X射線，使其具有更高的效率或更好的焦點特性。例如，現(xiàn)有技術(shù)的X射線透鏡，包括復(fù)合管(組裝和融合)和沃爾特光學(xué)(網(wǎng)格材料)，兩者的運(yùn)作本質(zhì)上都是通過集體反射X射線單光子源。

折射透鏡也被描述。

近年來，微米級別X射線源的發(fā)展有了新的進(jìn)展，使得現(xiàn)在有可能產(chǎn)生一個二維陣列的X射線源，X射線源有一個從100微米到1厘米或更多的典型距離。

一個二維X射線源的例子被公開在專利WO 2011/017645中，該專利中的儀器可以產(chǎn)生用于成像的X射線。

已知的準(zhǔn)直和透鏡效應(yīng)的方法對于準(zhǔn)直一個二維陣列的X射線源不是很有用。本發(fā)明的實施例的一個目的是至少緩解已知X射線準(zhǔn)直方法的缺點，并提供一個準(zhǔn)直從二維陣列的X射線源發(fā)出的X射線的方法。

本發(fā)明的一個目的是為了提供一個準(zhǔn)直X射線的方法，其中多個準(zhǔn)直元件或孔接收來自一個單個X射線源的X射線光子。本發(fā)明的另一個目的是為了提供一個X射線準(zhǔn)直的方法，其中每個準(zhǔn)直元件或孔包括一個高寬比的錐形結(jié)構(gòu)并與一個微米級別的二維陣列X射線源對齊，這樣發(fā)射器通過發(fā)射基座控制在分布X射線源中的X射線發(fā)射角度和分布。在這方面，高寬比的高度與寬度的比例約為10:1到1000:1。

在第一方面，本發(fā)明提供了一種X射線準(zhǔn)直器，所述X射線準(zhǔn)直器包括一個含有多個孔的基板，其中至少一些孔具有一個錐形入口和一個沿其軸向長度的管狀部分，其中錐形入口是截頭圓錐形的。由此在使用時，伴隨在錐形入口的X射線源，至少一些孔中的每一個在一個狹窄的錐角發(fā)射一束X射線光子。

在這方面，術(shù)語“狹窄的錐角”可能意味著大致平行和/或有一個相對于平行的角度的偏差，偏差范圍為1至20度。

多個孔可設(shè)置在一個二維陣列中，二維陣列可以是一個濾線柵的形式。濾線柵可以常規(guī)地設(shè)置在，例如常規(guī)間隔的列和行中?；蛘?，濾線柵可以是不規(guī)則的。

基板可以包括硅或玻璃。玻璃可以是熔融石英。

截頭圓錐部分可以由一個近似拋物線的形狀描述。拋物線形狀可以由一個約為被稱為“溫斯頓錐”的形狀來定義。管狀部分可以是圓柱形的。

截頭圓錐部分的孔入口和管裝部分輸出孔之間的距離可以基本上大于輸出孔直徑，設(shè)置成這種幾何形狀是為了減小相對于非制導(dǎo)輻射開口角度的X射線發(fā)射開口角度。

截頭圓錐部分的孔入口和管裝部分輸出孔之間的距離可以被稱為“準(zhǔn)直器標(biāo)稱長度”

準(zhǔn)直器標(biāo)稱長度可以至少是輸出孔直徑的十倍，設(shè)置成這種幾何形狀是為了減小相對于非制導(dǎo)輻射開口角度的X射線發(fā)射開口角度。

準(zhǔn)直器標(biāo)稱長度相對輸出直徑的比例可以被描述為準(zhǔn)直器的“縱橫比”。

穿過基板的孔可以排列在帶有薄膜的內(nèi)表面上。薄膜可以包括至少一個鎢或銥的單層。薄膜可以包括一個雙層，雙層包括鎢和氧化鋁、鎢和硅、以及鎢和碳。薄膜可以包括一個雙層，雙層包括一個高原子序數(shù)金屬和一個低原子序數(shù)或低濃度間隔材料。在這方面，術(shù)語“低”可以意味著有一個原子序數(shù)低于“高原子序數(shù)金屬”。“低原子序數(shù)材料”可以有一個原子序數(shù)僅比“高原子序數(shù)金屬”小一。所述雙層可以包括一個多層薄膜。

X射線準(zhǔn)直器可以進(jìn)一步包括一個目標(biāo)材料，所述目標(biāo)材料包括一個高原子序數(shù)材料的一個第一薄板，所述第一薄板作為一個目標(biāo)材料從一個電子發(fā)射器陣列轉(zhuǎn)換一個電子源進(jìn)入X射線光子的局部源，其中所述截頭圓錐部分的輸入可以緊靠目標(biāo)材料。

第一薄板可以包括鎢、鎢合金、鉬或金中的一個或多個。目標(biāo)材料的第一薄板可以有一個大約1微米到5微米的厚度。

X射線過濾材料的一個第二薄板可以置于目標(biāo)材料和在基板上的截頭圓錐孔開口之間。所述X射線過濾材料可以包括鋁。

所述X射線過濾材料可以有一個大約100微米到500微米的厚度。

在第二方面，本發(fā)明提供了一個X射線準(zhǔn)直器部件，所述X射線準(zhǔn)直器部件根據(jù)第一方面包括兩個或更多的X射線準(zhǔn)直器，其中一個X射線準(zhǔn)直器基板的管狀輸出孔與相鄰X射線準(zhǔn)直器基板的截頭圓錐輸入孔對齊，以延伸準(zhǔn)直孔的長度。換而言之，兩個準(zhǔn)直器可以說是串聯(lián)的。

在第三方面，本發(fā)明提供了一種用于獲得X射線圖像的方法，包括根據(jù)第一方面提供一個X射線準(zhǔn)直器的步驟，將所述X射線準(zhǔn)直器與一個二維X射線傳感器對齊，在使用中，X射線光子從X射線源穿過準(zhǔn)直孔并出現(xiàn)在一個X射線光子的狹窄的錐角，一些X射線光子然后穿過被置于準(zhǔn)直器輸出孔和X射線傳感器之間的一個物體。

在一個實施例中，本發(fā)明提供了一種用于獲得物體X射線圖像的方法，包括根據(jù)第一方面提供一個X射線準(zhǔn)直器的步驟，提供了一個X射線源陣列的步驟，提供了一個X射線傳感元件陣列，將X射線準(zhǔn)直輸入孔與X射線源陣列對齊，并且將X射線準(zhǔn)直輸出孔與X射線傳感元件陣列對齊的步驟。由此X射線光子從X射線源陣列穿過準(zhǔn)直孔并出現(xiàn)作為一個近似平行的X射線光子光束，所述X射線光子光束穿過一個被置于準(zhǔn)直器的輸出孔和X射線傳感元件陣列之間的物體。X射線源陣列可以是二維的。X射線傳感元件陣列可以是二維的。

本發(fā)明的實施例有一個優(yōu)點，實施例提供了一個X射線的準(zhǔn)直方法，所述X射線是從一個二維陣列的微米級別的X射線源發(fā)射的。

本發(fā)明的上述或其他特點、特征和優(yōu)點將從下面的詳細(xì)描述中凸顯，結(jié)合附圖，通過實例說明本發(fā)明的原理。描述是為了舉例說明，而不限制本發(fā)明的范圍。下面所引用的附圖標(biāo)記參考附圖。

圖1是一個X射線準(zhǔn)直器的平面圖；

圖2是一個X射線準(zhǔn)直器的截面圖；

圖3是一個截面圖，展示了圖2中的X射線準(zhǔn)直器耦合于一個X射線目標(biāo)材料和電子源；

圖4是一個截面圖，展示了包括一個X射線過濾材料的圖3中的X射線準(zhǔn)直器；以及

圖5是一個截面圖，展示了圖4中的兩個X射線準(zhǔn)直器和一個物體，物體被成像在一個二維X射線傳感器中的相鄰元件。

本發(fā)明將根據(jù)附圖被描述，但本發(fā)明不限于此，僅限于權(quán)利要求。所描述的附圖只是示意圖，并且沒有限制。每張附圖不包括本發(fā)明的所有特點，因此不應(yīng)該被認(rèn)為是本發(fā)明的一個實施例。一些元件的尺寸可以被放大，圖片不根據(jù)尺寸來說明用途。尺寸和相對尺寸不符合對于本發(fā)明的實踐的實際減少。

此外，術(shù)語的第一、第二、第三和類似的術(shù)語，在說明書中和在權(quán)利要求中用于區(qū)分相似的元素，不一定用于描述序列，無論是在時間上、空間上還是在排名上或任何其他方式。可以知道，在適當(dāng)?shù)那闆r下，使用的術(shù)語是可以互換的，此操作在其他序列中要不在此描述和或說明的更方便。

另外，術(shù)語頂部、底部、上方、下方類似的術(shù)語，在說明書中和在權(quán)利要求中用于描述性的目的，不一定用于描述相對位置?？梢灾涝谶m當(dāng)?shù)那闆r下，使用的術(shù)語是可以互換的，此操作在其他序列中要不在此描述和或說明的更方便。

需要注意術(shù)語“包括”使用在權(quán)利要求中不應(yīng)該被譯為僅限于其后所列的手段；它不能排除其他元件和步驟。它應(yīng)該被譯為詳述所述特點、整數(shù)、步驟或組件，但不排除增加一個或多個其他的特點、整數(shù)、步驟或組件或組。因此“一個裝置包括方法A和方法B”的表達(dá)范圍不應(yīng)該限制為裝置僅包括組件A和組件B。這意味著對于本發(fā)明，設(shè)備的唯一相關(guān)組件是A和B。

相似地，需要注意術(shù)語“被連接的”在描述中不應(yīng)該被譯為僅限于直接連接。因此“一個裝置A被連接于一個裝置B”的表達(dá)范圍不應(yīng)該被限制與裝置或系統(tǒng)，其中一個裝置A輸出直接被連接于一個裝置B輸入。這意味著在裝置A輸出和裝置B輸入之間存在一個路徑，該路徑包括其他裝置或方法?！氨贿B接”的意思應(yīng)該為兩個或兩個以上的元件中的一個是直接的物理或電接觸，或者兩個或兩個以上的元件互相非直接連接，但仍然配合或相互作用。例如無線連接性。

在說明書中引用到“一個實施例”或“一個方面”意味著與實施例或方面相關(guān)的一個特點、結(jié)構(gòu)或特征被包括在本發(fā)明的至少一個實施例或一個方面。因此出現(xiàn)在說明書多處的“在一個實施例中”、“在一個實施例中”或“在一方面”不一定都引用同一個實施例或方面，而是可以引用不同的實施例或方面。另外，本發(fā)明的任何一個實施例或方面中的特點、結(jié)構(gòu)或特征可以以任何適當(dāng)?shù)姆绞浇M合，在一個或多個實施例或方面中此發(fā)明的公開對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員是明顯的。

相似地，需要注意在描述中，本發(fā)明的不同特點有時組合在一起處于單個實施例、圖片或描述中，旨在簡化發(fā)明的公開，并有助于了解一個或多個創(chuàng)新方面。然而此公開的方法不應(yīng)該被譯成反映一個發(fā)明，含有權(quán)利要求的發(fā)明需要更多特點比起在每個權(quán)利要求中的明確敘述。另外，任何一個獨立附圖或方面不一定被認(rèn)為是一個本發(fā)明的實施例。相反，由于以下權(quán)利要求反映，發(fā)明方面少于一個先前公開的實施例的所有特點。因此權(quán)利要求的詳細(xì)描述明確地被包含在此詳細(xì)描述中，每個權(quán)利要求作為本發(fā)明單獨的實施例支持它自己。

另外，當(dāng)一些被描述的實施例包括一些在其他實施例中的特點，不同實施例中的組合特點意味著在本發(fā)明的范圍內(nèi)，并且形成另外的實施例，同樣被本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解。例如，在下面的權(quán)利要求，任何有權(quán)利要求的實施例可以使用在任何組合中。

在描述中，許多具體的細(xì)節(jié)被詳盡的解釋。然而，可以知道本發(fā)明的實施例實踐時不需要這些具體的細(xì)節(jié)。在其他情況下，已知的方法、結(jié)構(gòu)和技術(shù)還沒有被詳細(xì)地顯示，為了不掩蓋這種描述的理解。

本發(fā)明的實施中，除非描述相反，對于上限或下限的允許范圍內(nèi)的一個參數(shù)代替值的公開，加上一個指示，所述值的一個比其它值更優(yōu)選。這將被解釋為一個隱含的語句，即所述參數(shù)的每個中間值，置于更優(yōu)選的所述代替值和更不優(yōu)選的所述替代值之間，它自己優(yōu)選于所述更不優(yōu)選的值并且也優(yōu)選于處于更不優(yōu)選的值和所述中間值之間的每個值。

術(shù)語“至少一個”的使用可以意味著在某些情況下只有一個。

本發(fā)明的原理現(xiàn)在將被描述通過至少一個本發(fā)明的示例性特征有關(guān)的附圖的一個詳細(xì)描述。很明顯，根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員的知識不脫離本發(fā)明的基本概念或技術(shù)教學(xué)，其他安排可以被設(shè)置，本發(fā)明僅限于權(quán)利要求的條例。

圖1展示了一個X射線準(zhǔn)直器的俯視平面圖。基板包括一個平面矩形板，該板的厚度遠(yuǎn)小于它的兩個側(cè)邊?；?0可以包括硅?；蛘呋蹇梢杂善渌牧现瞥?，例如玻璃材料、玻璃材料可以為熔融石英。其他的基板材料也可以被認(rèn)為是有用的替代。

基板10材料可以包含分散的間隙材料鎢，雖然其他高原子序數(shù)元素，如鉛、黃金或鉭也可被使用。

在基板10上設(shè)置有一系列的準(zhǔn)直孔30，這些準(zhǔn)直孔可以被設(shè)置在一個二維陣列中。陣列整齊的包括五列和四行，雖然其他數(shù)量的列和行也可以考慮?？椎姆植际怯杏玫?，如果X射線源也被設(shè)置在一個二維濾線柵內(nèi)，這樣每個準(zhǔn)直孔都與一個X射線光子源對齊。其他孔的幾何形狀和圖案也是有用的。

在一個實施例中，孔30的直徑約為100微米，并且被置于在濾線柵中相鄰孔30之間的一個1毫米到1厘米的距離。

圖2展示了一個獨立的準(zhǔn)直錐形孔30的橫截面。錐形孔30包括一個基本的管狀部分。它基本上是關(guān)閉在左手端，但包括一個入口20，X射線從入口進(jìn)入孔30?？?0基本上打開于對邊端50以使X射線通過?？?0中側(cè)壁的一個部分40是錐形的，該部分處于入口20和基本上管狀的部分中。

錐形部分40可以是拋物線狀的，并且描述為一個溫斯頓錐形狀，雖然其他的拋物線狀也是有用的。

錐形孔30在其輸出端50可以接近于圓柱形，雖然其他輸出孔的幾何形狀是有用的。

入口20位于的基板的一側(cè)，其帶有對邊的輸出端50。因此孔穿過板的一側(cè)到另一側(cè)，并在大致垂直于板的平面的縱軸上有一個口徑。

孔30的入口20到輸出端50的距離可以在1毫米到1厘米的范圍，雖然其他距離也是有用的。

在一個實施例中，準(zhǔn)直錐形孔30可以通過化學(xué)深腐蝕方法制造，例如氧化后的深反應(yīng)離子刻蝕，并進(jìn)一步蝕刻，以去除凸起部分，雖然用其他制造方法，將錐形幾何形狀制造成高深寬比的結(jié)構(gòu)和內(nèi)壁光滑是可能的。

準(zhǔn)直錐形孔30的內(nèi)表面有一個薄膜60，薄膜60的材料是從那些通常在“超鏡”中使用的材料中選擇。例如，薄膜可以包括單個鎢薄膜，或單個銥薄膜。在另一個實施例中鎢和硅的雙層或鎢和碳的雙層可以被使用。其他“超鏡”的材料包括一個高原子序數(shù)金屬和一個低原子序數(shù)金屬/低濃度間隔材料的組合，這種材料也很有效。

薄膜60通過原子層沉積技術(shù)可以被設(shè)置在錐形孔30內(nèi)，雖然其他的薄膜沉積過程也可以被考慮。

圖3是一個截面圖，展示了一個獨立的準(zhǔn)直錐形孔30耦合于一個X射線目標(biāo)材料70，這樣入口20基本上相鄰于目標(biāo)材料70?？?0被顯示為與鄰近的電子源90對齊，該電子源產(chǎn)生電子，電子隨后通過一個外加電場沿著電場線80加速，使得電子撞擊X射線目標(biāo)材料70。在這方面，術(shù)語“對齊”是指孔徑中心軸線或縱軸基本上平行并重合于電子源的軸中心。然而，可以有一定的公差，公差在例如準(zhǔn)直器孔的直徑的一個百分比內(nèi)，典型的百分比為1％至50％之間，雖然更小或更大的公差會被考慮。

使用中，錐形孔被設(shè)置為使得錐形端40和入口20相鄰于一個X射線目標(biāo)材料70，該目標(biāo)材料可以有一個1微米到5微米厚的鎢薄板，雖然其他X射線目標(biāo)材料諸如鉬、金或鎢合金也可以使用。

X射線目標(biāo)材料70鎢可以被一個低密度的填隙料分割，該填隙料分散在鄰近的鎢目標(biāo)材料之間。有可能將填隙料移除，使鎢目標(biāo)材料連續(xù)。

入口孔20可以與X射線光子源(70)盡可能的靠近。在這方面，術(shù)語“竟可能靠近”是基于以下事實，既一些材料通常設(shè)置在目標(biāo)材料和孔端之間，用于保持目標(biāo)材料。已知的方法是移除所有只留約1微米厚度的薄層，更多常見的方法是留一個數(shù)十微米的厚度，通常為50微米到100微米的范圍。

使用中，在一個基本的準(zhǔn)直過程中，從目標(biāo)材料70鎢發(fā)射的X射線光子將從W:AlO₂的薄膜60被內(nèi)部反射，并以基本上準(zhǔn)直的形式出現(xiàn)在錐形準(zhǔn)直孔30的輸出端50。

圖4是一個截面圖，展示了一個X射線準(zhǔn)直器30耦合于一個X射線目標(biāo)材料70，帶有一個X射線過濾材料100，材料處于目標(biāo)材料70和入口20之間。

X射線過濾材料100可以包括一個250微米厚的鋁板，而其他材料和其他厚度也可以被使用，這取決于X射線的終點能量、目標(biāo)材料和具體應(yīng)用。

過濾材料100吸收低能X射線光子和未變化的電子。通過過濾材料100的傳輸?shù)腦射線光子的能量范圍因此更均勻，這導(dǎo)致產(chǎn)生的X射線圖像質(zhì)量的改善，這可以被本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解。

圖5是一個截面圖，展示了一個實施例，其中在使用時，兩個相鄰的電子源90在目標(biāo)材料70中產(chǎn)生X射線光子。高能X射線光子通過過濾材料100，在穿過被成像物體110，并隨后到達(dá)在一個二維X射線傳感器130中的相鄰元件120之前，沿著準(zhǔn)直錐形孔30被內(nèi)部反射。圖中展示了X射線源和準(zhǔn)直孔之間的一一對應(yīng)，然而，其他的比例，諸如多個X射線源到一個準(zhǔn)直器，以及一個準(zhǔn)直器到多個目標(biāo)材料(比如四個)，也是可以的。

間隙元件31(即在孔30之間的材料)，用于阻擋穿過在相鄰的準(zhǔn)直錐形孔入口孔20之間的任何X射線光子。例如，間隙元件可以吸收X射線。這導(dǎo)致在基板10內(nèi)只有被引導(dǎo)到準(zhǔn)直孔30的X射線光子出現(xiàn)在近似垂直于準(zhǔn)直器平面，并使所得到的圖像質(zhì)量獲得相應(yīng)的改善。在這方面，準(zhǔn)直器平面可以是一個假想的平面，平面基本垂直于孔30口徑的縱軸。

可以在準(zhǔn)直器孔50的輸出中增加一個額外的X射線吸收材料的薄層，以吸收低能X射線光子。通過吸收非常低能量的X射線，這薄層使得光譜“硬化”或“固化”，非常低能量的X射線不會有助于圖像的形成，但對病人或目標(biāo)體增加劑量。

可以使用兩個或兩個以上準(zhǔn)直器基板10，由此基本上圓柱形的一個X射線準(zhǔn)直器基板10的輸出孔30對齊于鄰近與X射線準(zhǔn)直器基板10的入口孔20，以便延伸準(zhǔn)直孔30的長度。

其他的設(shè)置也是有用的。例如，一個準(zhǔn)直器孔包括一個跟隨在一個間隙(或較長直徑管)后的短的錐形區(qū)域，該間隙終止在一個較窄的孔。這個設(shè)置可以十分類似于錐形部分加上上述的筆直管段，但允許更簡單的制造。然而，這會導(dǎo)致X射線更低效的引導(dǎo)。另一個設(shè)置也是有用的，它是不同直徑的幾個孔的層積，這樣整體框架是如前面所描述的，但它的制造和組成是不同的。也可以使用其他形狀替代截頭圓錐部分，例如線性錐(圓錐形)，雙曲線形或半球形部分。