朱佩平， 廖可梁， 何其利， 罗 亮， 葛永帅

(1.中国科学院 高能物理研究所， 北京 100049； 2. 济南汉江 光电科技有限公司， 济南 250024； 3. 清华大学 航天航空学院， 北京 100084； 4. 中国科学院 深圳先进技术研究院， 深圳 518055)

0 引言

在过去100多年里，传统的基于吸收衬度的X射线成像技术不仅在临床医学、安全检查和工业无损检测等领域得到了广泛的应用，而且研发出微米和纳米分辨的X射线显微镜，为科学研究提供了高分辨的研究手段。然而，这种基于吸收机制的X射线成像技术仅适合观察重元素样品，而不适合观察轻元素样品。例如，目前的X射线医学成像对人体骨骼观察得比较清楚，而对人体软组织成像模糊。这其中的原因在于,人体软组织是由轻元素构成的，轻元素对X射线的吸收弱，不同的轻元素之间产生的吸收差异小，犹如观察水中的玻璃碎片，几乎没有可以察觉的痕迹。因而,需要发展一种方法，来清晰分辨正常组织和癌组织，这就好像要想办法看清楚水中的玻璃碎片。因为，轻元素物质引起X射线的相移值是其吸收衰减值的1000多倍[1,2]，所以利用相移产生衬度的X射线相位衬度成像特别适合观察轻元素构成物体。例如，对于波长为0.1 nm的X射线而言，需要经过3 mm碳，才能将X射线的光强衰减一半，而只须透过3 μm碳膜就能使X射线产生0.2π的相移。因此，X射线相位衬度成像在轻元素构成样品成像领域具有巨大的发展潜力。

经过二三十年的发展，尽管已经发展出多种X射线相位衬度成像方法，但是X射线相位衬度成像的应用之路遇到了许多难以解决的困难，远不如人们最初期望的那样顺利。……