单次曝光、单掩模 X 射线暗场与相位对比成像

传统上依赖衰减对比的 X 射线成像难以区分具有相似衰减系数的材料（如软组织）。X 射线相位对比成像（XPCI）和暗场（DF）成像通过检测相移和超小角 X 射线散射（USAXS）提供了增强的对比度。然而，它们通常需要复杂且昂贵的装置，并需多次曝光以获取各种对比特征。在本研究中，我们引入了一种新颖的单掩模 X 射线成像系统设计，能够在单次曝光中同时捕获衰减、微分相位对比（DPC）和暗场图像。最重要的是，我们提出的系统设计仅需进行单次掩模对准，并配合相对低分辨率的探测器。利用我们针对这些特定系统设计推导的新型光传输模型，我们展示了对不同对比特征形成的直观理解及其检索方法。我们的方法消除了对高度相干 X 射线源、超高分辨率探测器、光谱探测器或复杂光栅的需求。我们提出了单掩模装置的三种变体，每种变体针对不同对比类型进行了优化，在各种应用中提供了灵活性与效率。这种单掩模方法的通用性连同适宜的光传输模型的使用，有望在临床诊断和工业检测中得到更广泛的应用，使先进的 X 射线成像更具可及性和成本效益。