CT成像原理（X射線與物質的相互作用）

在微觀層面，X射線與物質之間的相互作用有三種基本方式：光電效應、康普頓效應和相干散射。

當具有一定能量 E = hν（其中h為普朗克常數，v為頻率）的入射X射線光子擊中電子結合能低于E的原子，從而被原子吸收時，就會產生光電效應。

相互作用的電子被提升到連續光譜狀態，即較低外殼的電子被踢出原子，以自由光電子的形式穿過材料，然后光子被吸收。深殼中產生的空穴由外層電子填滿。由于外殼電子的能量狀態高于內殼電子，因此會發出所謂的特征輻射。因此，光電效應會產生一個正離子（受影響的原子缺少一個電子而呈電中性）、一個光電子和一個特征輻射光子

第二種相互作用，即康普頓散射。在這種情況下，X射線光子會將電子從原子中釋放出來，并在散射過程中失去部分初始能量。這種相互作用會產生一個散射光子和一個正離子。根據光子能量和樣品成分的不同，光子可以偏轉0到180°的任意角度。

在相干散射中，不存在電離過程。因此，散射光子與初始光子具有相同的能量。

這三種相互作用的總體結果是，穿過材料的X射線光子要么被吸收，要么被散射。散射不利于CT圖像的形成，因為它會增加噪聲水平。

第二塊光柵放置在塔爾博特長度的一小段距離（dT）處，用于分析干涉圖樣（圖 11）。該技術可直接記錄X 射線相移，從而獲得樣品折射率的測量值，并為小相位梯度或平滑相位梯度提供佳結果。

有兩種方法可以區分信號的不同貢獻：相位步進技術和利用莫埃紋的方法。

這兩種方法都可用于獲取平面圖像和斷層成像圖像，并能產生復折射率的實分量和虛分量信息。

所述裝置通常用于同步設施，因為它要求 X 射線束具有高度的空間相干性。不過，GI方法也可以在傳統的X射線管中使用，使用第三個附加光柵，即 Talbot-Lau 干涉儀。

傳統的多色 X 射線源可以通過相位步進配置有效地使用，因為在很寬的 X 射線能量范圍內，源光柵后面產生的干涉條紋的位置與波長無關。

相反，摩爾紋配置允許使用適度的多色性，因為能量帶寬過寬會降低摩爾紋的可見度，并惡化圖像質量。