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CT成像原理（X射线与物质的相互作用）

在微观层面，X射线与物质之间的相互作用有三种基本方式：光电效应、康普顿效应和相干散射。

当具有一定能量 E = hν（其中h为普朗克常数，v为频率）的入射X射线光子击中电子结合能低于E的原子，从而被原子吸收时，就会产生光电效应。

相互作用的电子被提升到连续光谱状态，即较低外壳的电子被踢出原子，以自由光电子的形式穿过材料，然后光子被吸收。深壳中产生的空穴由外层电子填满。由于外壳电子的能量状态高于内壳电子，因此会发出所谓的特征辐射。因此，光电效应会产生一个正离子（受影响的原子缺少一个电子而呈电中性）、一个光电子和一个特征辐射光子

第二种相互作用，即康普顿散射。在这种情况下，X射线光子会将电子从原子中释放出来，并在散射过程中失去部分初始能量。这种相互作用会产生一个散射光子和一个正离子。根据光子能量和样品成分的不同，光子可以偏转0到180°的任意角度。

在相干散射中，不存在电离过程。因此，散射光子与初始光子具有相同的能量。

这三种相互作用的总体结果是，穿过材料的X射线光子要么被吸收，要么被散射。散射不利于CT图像的形成，因为它会增加噪声水平。

第二块光栅放置在塔尔博特长度的一小段距离（dT）处，用于分析干涉图样（图 11）。该技术可直接记录X 射线相移，从而获得样品折射率的测量值，并为小相位梯度或平滑相位梯度提供佳结果。

有两种方法可以区分信号的不同贡献：相位步进技术和利用莫埃纹的方法。

这两种方法都可用于获取平面图像和断层成像图像，并能产生复折射率的实分量和虚分量信息。

所述装置通常用于同步设施，因为它要求 X 射线束具有高度的空间相干性。不过，GI方法也可以在传统的X射线管中使用，使用第三个附加光栅，即 Talbot-Lau 干涉仪。

传统的多色 X 射线源可以通过相位步进配置有效地使用，因为在很宽的 X 射线能量范围内，源光栅后面产生的干涉条纹的位置与波长无关。

相反，摩尔纹配置允许使用适度的多色性，因为能量带宽过宽会降低摩尔纹的可见度，并恶化图像质量。