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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Phasenkontrast-Röntgenabbildungssystem
und insbesondere auf ein Röntgenabbildungssystem,
das die Tatsache nutzt, dass die Empfindlichkeit eines von einem
Phasenkontrast-Röntgenabbildungssystem
gelieferten Bildes sehr hoch ist verglichen mit dem eines herkömmlichen
Röntgenabbildungsverfahrens
auf der Grundlage des Absorptionskontrasts. Die vorliegende Erfindung
eignet sich für
die Beobachtung von biologischen Weichteilen und dergleichen, deren
Röntgenabsorptionsvermögen gering ist,
und weil ein relativ großes
Beobachtungsfeld sichergestellt werden kann, kann die vorliegende
Erfindung für
ein medizinisches Diagnosegerät
benutzt werden.
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Beschreibung des Stands
der Technik
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Alle
derzeit bekannten Röntgenabbildungssysteme
erzielen einen Bildkontrast basierend auf der Menge der absorbierten
Röntgenstrahlen.
Je schwerer ein Element ist, desto mehr Röntgenstrahlen werden absorbiert,
und je mehr schwere Elemente in einem Gegenstand enthalten sind,
desto einfacher kann der Schatten eines Röntgenstrahls gebildet werden.
Eine Substanz aus leichten Elementen, die nicht so viele Röntgenstrahlen
absorbiert, ist jedoch zu transparent für Röntgenstrahlen, so dass kein
ausreichender Kontrast erzielt werden kann. Für ein medizinisches Röntgendiagnosesystem
wird ein Verfahren zur Verstärkung
des Bildkontrasts von Weichteilen benutzt, die schwierig zu beobachten sind,
bei dem Kontrastmittel, die schwere Elemente enthalten, in ein Körperteil
injiziert werden, wenn diese Methode zulässig ist. Wenn es keine geeigneten Kontrastmittel
für ein
Röntgendiagnosesystem (Mammographie)
zur Diagnose von Brustkrebs gibt, wird versucht, die Empfindlichkeit
eines Bildes, wenn auch nur geringfügig, zu verstärken, indem
Röntgenstrahlen
mit relativ niedriger Energie benutzt werden. Dies liegt daran,
dass die Röntgenabsorption
umgekehrt proportional zur dritten Potenz der Röntgenenergie ist und ein Kontrast
ohne weiteres erzielt werden kann. Weil die Dosis der Röntgenstrahlen
ebenfalls umgekehrt proportional zur dritten Potenz der Röntgenenergie
ist, muss jedoch die Zunahme der Röntgenstrahlendosis aufgrund
der Verwendung von niederenergetischen Röntgenstrahlen zugestanden werden.
Es kann nicht gesagt werden, dass ein für die Diagnose ausreichendes
Bild erhalten werden kann.
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Inzwischen
gibt es ein bildgebendes Verfahren zur Erzielung eines Kontrasts
durch Phasenverschiebung anstelle von Röntgenabsorption. Weil bei leichten
Elementen der Pha senwechselwirkungsquerschnitt der Röntgenphasenverschiebung
etwa tausendmal größer als
der Wechselwirkungsquerschnitt der Röntgenabsorption ist, ist eine
Beobachtung möglich,
die einige hundertmal empfindlicher als zuvor ist. Dies zeigt, dass
ein Gegenstand, dessen Röntgenstrahlschatten
mit einem herkömmlichen Verfahren
nur schwer zu erzeugen ist, ohne Verwendung besonderer Kontrastmittel
beobachtet werden kann, was in einem Versuch bewiesen wird. Ein
Phasenkontrast-Röntgenbild
wird mit einem Röntgeninterferometer
beobachtet, aber weil die Größe eines Interferometers
fertigungstechnisch begrenzt ist, weist es ein schmales Beobachtungsfeld
auf und seine Anwendung als solches in einem medizinischen Diagnosesystem
ist schwierig. Als Beispiel für
das Gesichtsfeld von einigen wenigen Millimetern können „Phase-contrast
X-ray radiography" (A.
Momose, et al., Med. Phys., 22, 375–380 (1995)) und „Phase-contrast
computed tomography" (A.
Momose, et al., Rev. Sci. Instrum. 66, 1434–1436 (1995), die US-Patentanmeldung
5,173,928) angeführt
werden.
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Die
derzeit bekannten Röntgeninterferometer
werden durch monolithisches Ausschneiden des Körpers aus einem Kristallrohblock
aus Silicium und dergleichen hergestellt, wie in 1 gezeigt.
Drei Kristallplatten 1 bis 3 sind parallel und
im gleichen Abstand zueinander angeordnet. Wenn ein einfallender
Röntgenstrahl 4 die
Beugungsbedingung einer Gitterebene 5 erfüllt, wird
der einfallende Röntgenstrahl 4 in
zwei Strahlen 6a und 7a aufgeteilt, und jeder
Strahl wird in gleicher Weise durch eine zweite Kristallplatte 2 erneut
in zwei Strahlen 6b und 6c und in zwei Strahlen 7b und 7c aufgeteilt,
wobei die Strahlen 6b und 7b durch eine dritte
Kristallplatte 3 verbunden werden und miteinander interferieren. Das
bedeutet, dass die drei Kristallplatten 1 bis 3 als Röntgenhalbspiegel
wirken. Wird ein Gegenstand 8 in den Pfad eines Strahls
eingefügt,
zum Beispiel in den Strahl 6b, wird die Phase des Röntgenstrahls verschoben,
und aus den Röntgenstrahlen 6d und 7d wird
mit einer dritten Kristallplatte 3 ein Interferenzmuster
gebildet. Weil die Größe eines
Beobachtungsfelds der Dicke eines Röntgenstrahls durch ein Interferometer
entspricht und die beiden in einem Interferometer gebildeten Strahlen
vollständig
voneinander getrennt sein müssen,
das heißt
sich nicht überlappen
dürfen,
muss das gesamte Interferometer vergrößert werden, um einen dickeren
Strahl zu erhalten. Unter Berücksichtigung
dessen, dass das gesamte Interferometer aus einem einzelnen Kristallrohblock
ausgeschnitten wird und die Größe eines derzeit
erhältlichen
Siliciumrohblocks begrenzt ist, weist ein sicheres Beobachtungsfeld
im günstigsten Fall
eine Größe von etwa
2 Quadratzentimetern auf.
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Ein
Röntgeninterferometer,
bei dem die Röntgenhalbspiegel
durch zwei getrennte Kristalleinheiten gebildet werden, ist 1974
von P. Becker und U. Bonse in Vol. 7 des J. Appl. Cryst. auf den
Seiten 593 bis 598 beschrieben worden. Diese Arbeit beschreibt ein
Phasenkontrast-Röntgenabbildungssystem
nach dem ersten Teil von Anspruch 1.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Ein
Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Phasenkontrast-Röntgenabbildungssystems, das
für die
Phasenkontrast-Mammographie, Phasenkontrast-Angiographie und Phasenkontrast-Röntgen-Computertomographie
geeignet ist.
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Dieser
Zweck wird mit der in Anspruch 1 charakterisierten Erfindung erreicht.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
ein bekanntes integriertes Röntgeninterferometer.
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2(a) bis 2(d) zeigen
den grundlegenden Strahlengang in einem Röntgeninterferometer mit einem
getrennten Röntgenhalbspiegel.
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3(a) bis 3(c) zeigen
die unterschiedliche Art der Beugung aufgrund des Unterschieds eines
Winkels α zwischen
einer Kristalloberfläche
und einer Gitterebene.
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4 zeigt
die Form einer Röntgenhalbspiegeleinheit
in einer ersten Ausführungsform
nach der vorliegenden Erfindung und ihre Justierachsen.
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5 zeigt
einen Zustand, bei dem die in 4 gezeigte
Röntgenhalbspiegeleinheit
aus einem zylindrischen Siliciumrohblock geschnitten ist.
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6 zeigt
eine Aufsicht und eine Seitenansicht eines Beispiels für den Aufbau
eines piezoelektrischen Antriebsgestells für eine Rotationsachse θ in der
ersten Ausführungsform
nach der vorliegenden Erfindung.
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7 zeigt
eine Aufsicht und eine Seitenansicht eines Beispiels für den Aufbau
eines piezoelektrischen Antriebsgestells für eine Rotationsachse ω in der
ersten Ausführungsform
nach der vorliegenden Erfindung.
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8(a) bis 8(d) zeigen
den Aufbau einer Phasenplatte für
ein Streifenabtastverfahren.
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9 ist
eine Aufsicht, die den gesamten Aufbau eines Phasenkontrast-Mammographiesystems
entsprechend der ersten Ausführungsform nach
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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10 ist
eine Perspektivansicht, die einen Zustand zeigt, bei dem das Phasenkontrast-Mammographiesystem
entsprechend der ersten Ausführungsform
nach der vorliegenden Erfindung mit einer Kammer versehen ist.
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11 ist
eine Perspektivansicht, die schematisch den inneren Aufbau der mit
Maßnahmen
zur Verhinderung von Schwingungen versehenen Kammer des Phasenkontrast-Mammographiesystems entsprechend
der ersten Ausführungsform
nach der vorliegenden Erfindung zeigt.
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12 zeigt
die Form eines Röntgenhalbspiegels
bei einer zweiten Ausführungsform
nach der vorliegenden Erfindung und seine Justierachsen.
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13 zeigt
einen Zustand, bei dem der in 12 gezeigte
Röntgenhalbspiegel
aus einem zylindrischen Siliciumrohblock geschnitten ist.
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14 zeigt
eine Aufsicht eines Beispiels für den
Aufbau eines piezoelektrischen Antriebsgestells für eine Parallelverschiebungsachse
x in der zweiten Ausführungsform
nach der vorliegenden Erfindung.
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15 zeigt
den gesamten Aufbau eines Phasenkontrast-Mammographiesystems entsprechend
der zweiten Ausführungsform
nach der vorliegenden Erfindung.
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16 zeigt
ein Blockdiagramm für
den Antrieb und die Steuerung des Phasenkontrast-Mammographiesystems.
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17 zeigt
ein Beispiel für
den Aufbau einer Röntgenstrahlenquelle
als lineare Lichtquelle und die Positionsbeziehung zwischen der
Röntgenstrahlenquelle
und einem Interferometer.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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2 zeigt einige grundlegende Beispiele für den Strahlengang
in einem Röntgeninterferometer
mit getrennten Röntgenhalbspiegeln. 2(a) zeigt ein Beispiel, bei dem die in 1 gezeigten Halbspiegel 1 bis 3 einfach
voneinander getrennt sind, 2(b) zeigt
ein Beispiel, bei dem der mittlere Halbspiegel weiter aufgeteilt
ist in zwei getrennte Halbspiegel 2a und 2b und
der Platz zum Einfügen eines
Gegenstands (der Abstand zwischen dem Halbspiegel 2a und
dem Halbspiegel 3) vergrößert wird, indem sie in Gegenrichtung
verschoben werden, und 2(c) zeigt
ein Beispiel, bei dem die beiden Halbspiegel 1 und 2a bzw.
die beiden Halbspiegel 2b und 3 in dem in 2(b) gezeigten Beispiel jeweils zu einer Gruppe
zusammengefasst sind und als Ganzes zwei getrennte Gruppen von Halbspiegeln durch
die Einheiten 9 und 9' gebildet werden. Betrachtet man
dieses Beispiel nur hinsichtlich der Form der angeordneten Halbspiegel,
so geht es auf Arbeiten von P. Becker et al. zurück. Weiter zeigt 2(d) ein Beispiel, bei dem Röntgenstrahl-Umlenkspiegel 10 und 10' anstelle des
mittleren Halbspiegels 2 benutzt werden. Weil die in 2(a) bis 2(c) gezeigten
Halbspiegel 2, 2a und 2b nur als Spiegel
zur eigentlichen Umkehrung der Ausbreitungsrichtung der Röntgenstrahlen
dienen, werden die Umlenkspiegel wie in 2(d) gezeigt
so verwendet, dass ein Verlust an Strahlintensität durch einen Halbspiegel verhindert
wird.
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3(a) bis 3(c) sind
Schemazeichnungen, die die unterschiedliche Art der Beugung je nach dem
Unterschied eines Winkels α zwischen
einer Kristalloberfläche
und einer Gitterebene und den Unterschied zwischen dem Röntgenstrahl-Umlenkspiegel
und dem Röntgenhalbspiegel
aufgrund eines Kristalls zeigen. Jede Zeichnung zeigt den Ausschnitt eines
Kristalls, und die Gitterebene eines Kristalls ist in den Zeichnungen
durch einer Querlinie dargestellt. Wenn der Beugungswinkel zwischen
einer Kristalloberfläche 11 und
einer Gitter ebene 5 ,α' ist, wie in 3(a) gezeigt, wirkt der Spiegel wie ein Röntgenstrahl-Umlenkspiegel,
wie in 3(b) gezeigt (α = 0 Grad
in diesem Fall), wenn der Braggsche Beugungswinkel θB und α < θB ist. Ist α > θB, wirkt der Spiegel wie ein
Röntgenhalbspiegel,
wie in 3(c) gezeigt (α = 90 Grad
in diesem Fall). Eine durchgehende Linie mit einem Pfeil gibt in
diesen Zeichnungen einen einfallenden oder austretenden Röntgenstrahl
an. In dem in 3(b) gezeigten Fall wird ein Röntgenstrahl,
der die Braggsche Beugungsbedingung erfüllt, mit einem Reflexionsgrad
von 80 bis 90% reflektiert und der Wirkungsgrad als Spiegel ist ausgezeichnet;
im Vergleich zu dem in 3(c) gezeigten
Fall besteht jedoch ein Nachteil darin, dass eine lange Reflexionsfläche nötig ist,
um den Strahl aufzuweiten wie bei der vorliegenden Erfindung.
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Der
Ausbau eines Interferometers kann auch anders sein, wobei er jedoch
so zu wählen
ist, dass die Länge
der beiden Strahlengänge
im Wesentlichen gleich ist. Dies liegt daran, dass die Kohärenz eines
Röntgenstrahls
im Allgemeinen nicht vollständig
ist: Je größer der
Unterschied in der Länge
der Strahlengänge,
desto mehr nimmt die Kohärenz
ab und desto stärker
verschlechtert sich die Sichtbarkeit eines beobachteten Interferenzmusters.
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Im
Falle eines Aufbaus nach 2 muss die relative
Position zwischen jedem Röntgenhalbspiegel
oder zwischen jedem Röntgenstrahl-Umlenkspiegel
mit einer höheren
Präzision
als die Wellenlänge eines
Röntgenstrahls
justiert werden. Ein Mechanismus zum Justieren eines Winkels, so
dass die Braggsche Beugungsbedingung erfüllt ist, ist ebenfalls erforderlich.
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Erste Ausführungsform
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4 zeigt
die Form einer Röntgenhalbspiegeleinheit
und ihre Justierachsen entsprechend einer ersten Ausführungsform
nach der vorliegenden Erfindung für ein Phasenkontrast-Mammographiesystem bestehend
aus den Einheiten 9 und 9' auf einem gemeinsamen Träger, der
durch die jeweiligen Gruppen der beiden Röntgenhalbspiegel 1 und 2a bzw.
der beiden Röntgenhalbspiegel 2b und 3 in 2(c) gebildet wird. Eine dicke durchgezogene Linie
mit einem Pfeil in 4 zeigt einen Röntgenstrahl,
der auf die Mitte des Halbspiegels fällt und an der Mitte austritt.
Das Bezugszeichen 5 bezeichnet repräsentativ einen Teil der Gitterebene
eines Kristalls, wobei die Richtung einer Senkrechten auf der Gitterebene 5 die x-Achse,
die Richtung einer Senkrechten auf einer Streuebene (eine Ebene
mit einem Pfeil, der die Ausbreitungsrichtung eines Röntgenstrahls
in der Zeichnung angibt) die y-Achse und eine Achse senkrecht zur
x- und y-Achse die z-Achse ist. Die Rotationsachsen um die x-, yund
z-Achsen sind die ϕ-Achse, die θ-Achse bzw. die ω-Achse.
Wenn eine Einheit mit diesem Aufbau verwendet wird, besteht ein
Vorteil darin, dass die parallele Bewegung entlang der x-, y- und
z-Achsen keine Auswirkung auf die Kohärenz hat und kein Justieren
erforderlich ist. Dies liegt daran, dass eine Wirkung auf die Phase
eines Röntgenstrahls
aufgeho ben wird, wenn die beiden Röntgenhalbspiegel gleichzeitig
parallel bewegt werden. Für die
Drehung um die θ-Achse
wird Reflexion (440) verwendet, und wenn der Abstand zwischen
den Röntgenhalbspiegeln
der Einheit 80 cm beträgt,
ist eine Genauigkeit von nicht mehr als 1 × 10–10 rad erforderlich. Für die Drehung
um die ω-Achse
wird Reflexion (440) verwendet, und wenn der Abstand zwischen
den Röntgenhalbspiegeln
der Einheit 80 cm, die Wellenlänge
eines Röntgenstrahls
0,2 Å und
der Abstand zwischen einer Röntgenstrahlenquelle
und der Abbildungsvorrichtung (Abstand zwischen einer Röntgenstrahlenquelle 33 und
einem zweidimensionalen Röntgenstrahlsensor 59 bei
einer in 9 gezeigten Ausführungsform)
10 m beträgt,
ist eine Genauigkeit von nicht mehr als 1 × 10–7 rad
erforderlich. Für
die ϕ-Achse ist keine besondere Feinjustierung erforderlich.
Daher muss nur die Drehung um die ω-Achse und die θ-Achse justiert
werden.
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5 zeigt
einen Zustand, bei dem die jeweiligen Gruppen der beiden Röntgenhalbspiegel 1 und 2a und
der beiden Röntgenhalbspiegel 2b und 3 als
die Einheiten 9 und 9' auf einem gemeinsamen Träger aus
einem Rohblock 32 geschnitten sind. Wenn die wirksame Fläche des
Röntgenhalbspiegels bei
Verwendung von FZ-Silicium mit einem Durchmesser von nominell 6
Zoll [15,24 cm] 10 cm2 beträgt, ist
es, wie in 5 gezeigt, einfach, einen Abstand von
ca. 80 cm zwischen den Röntgenhalbspiegeln
zu erhalten. Weil sich ein Strahl im Wesentlichen entlang der jeweiligen
Längsrichtungen
der, wie in 2(c) gezeigt, aus den Röntgenhalbspiegeln
bestehenden Einheiten 9 bzw. 9' ausbreiten muss, gelten für die Wachstumsachse
des Rohblocks und die Gitterebene im Hinblick auf die Beugung Einschränkungen,
wenn die Einheiten 9 und 9' aus einem zylindrischen monokristallinen
Siliciumrohblock ausgeschnitten sind. Wenn zum Beispiel ein in einer
um 6 Grad von der <111>-Achse zur <110>-Achse
geneigten Richtung gewachsener Rohblock mit einem Röntgenstrahl
von 60 keV für
die Reflexion (440) verwendet wird, kann ein großes Beobachtungsfeld
effizient sichergestellt werden.
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6 zeigt
eine Aufsicht und eine Seitenansicht eines Beispiels für den Aufbau
eines Drehgestells 100 zur Steuerung der θ-Achse in
der ersten Ausführungsform.
Zwei dicke Platten sind durch ein Verbindungsteil 103,
das als Lagerpunkt für
die Drehung dient, und ein Verbindungsteil 104, das als
Feder dient, so miteinander verbunden, dass eine der beiden dicken
Platten als feststehendes Teil 101 und die anderer dicke
Platte als drehbares Teil 102 dient. Diese Konstruktion
wird zum Beispiel durch Drahtschneiden einer dicken Platte hergestellt.
Ein Halteelement 105 ist an der Seite des feststehenden
Teils 101 nahe dem Verbindungsteil 104 mit einer
Halteschraube 106 befestigt. Ein piezoelektrisches Element 108 ist
zwischen der Seite des drehbaren Teils 102 nahe dem Verbindungsteil 104 und
dem Halteelement 105 vorgesehen. Das piezoelektrische Element 108 ist
so eingestellt, dass das drehbare Teil 102 sich in einem
Zustand befindet, in dem es auf der rechten Seite der Zeich nung
etwas zusammengedrückt
ist, wenn keine Steuerspannung anliegt. Daher wird zum Beispiel,
wenn die aus den Röntgenhalbspiegeln
bestehenden Einheiten 9 bzw. 9' auf der Oberseite des drehbaren
Teils 102 angebracht sind, wie durch eine gestrichelte
Linie in 6 gezeigt, und die Polarität und Stärke der
an dem piezoelektrischen Element 108 anliegenden Spannung
geregelt wird, das piezoelektrische Element 108 entsprechend
der Polarität
und Stärke
der anliegenden Spannung gedehnt bzw. zieht sich zusammen, das drehbare
Teil 102 wird bezogen auf das feststehende Teil 101 in
der durch den Pfeil angegebenen Richtung verschoben und das drehbare
Teil 102 kann mit dem Verbindungsteil 103 in der
Mitte gedreht werden.
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Das
feststehende Teil 101 und das drehbare Teil 102 sind
so beschaffen, dass die Unterseite des drehbaren Teils 102 gegenüber der
Unterseite des feststehenden Teils 101 etwas angehoben
ist, wie die Seitenansicht zeigt. Dadurch kann das drehbare Teil 102 leicht
gedreht werden. Weiterhin kann jede dicke Platte des feststehenden
Teils 101 und des drehbaren Teils 102 durch eine
getrennte dicke Platte gebildet werden. In diesem Fall müssen die
Teile anstelle der Verbindungsteile 103 und 104 mit
einem Verbindungselement verbunden werden, das mit einem Lagerpunkt
versehen ist und die Funktion einer Feder hat, wie in Zusammenhang
mit dem in 7 gezeigten Aufbau beschrieben.
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7 zeigt
eine Aufsicht und eine Seitenansicht eines Beispiels für den Aufbau
eines Drehgestells zur Steuerung der ω-Achse in der ersten Ausführungsform.
Die Seite jeder dicken Platte ist mit einem Verbindungselement 203 verbunden,
so dass eine der beiden dicken Platten als feststehendes Teil 201 und
die andere dicke Platte als drehbares Teil 202 dient. Das
Verbindungselement 203 verbindet beide Teile mit einer
Schraube 207, und in der Mitte ist ein schmales Teil 204 so
ausgebildet, dass das Verbindungselement als der Lagerpunkt für die Drehung
dient und die Funktion einer Feder hat. Ein piezoelektrisches Element 205 ist
zwischen gegenüberliegenden
Seiten an der Rückseite
des Verbindungselements 203 jeder dicken Platte vorgesehen.
Das piezoelektrische Element 205 ist so eingestellt, dass das
drehbare Teil 202 gegenüber
der Unterseite etwas angehoben ist, wie in der Seitenansicht in 7 gezeigt,
wenn keine Steuerspannung anliegt. Daher wird zum Beispiel, wenn
die aus den Röntgenhalbspiegeln
bestehenden Einheiten 9 bzw. 9' auf der Oberseite des drehbaren
Teils 202 angebracht sind, wie durch eine gestrichelte
Linie gezeigt, und die Polarität
und Stärke
der an dem piezoelektrischen Element 205 anliegenden Spannung
geregelt wird, das piezoelektrische Element 205 entsprechend
der Polarität
und Stärke
der anliegenden Spannung gedehnt bzw. zieht sich zusammen, das drehbare
Teil 202 wird bezogen auf das feststehende Teil 201 in der
durch den Pfeil angegebenen Richtung verschoben und das drehbare
Teil 202 kann mit dem schmalen Teil 204 des Verbindungselements 203 als
Lagerpunkt gedreht werden.
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Wie
vorstehend beschrieben, sind bei dieser Ausführungsform die Feinjustierachsen,
die für
einen Röntgenhalbspiegel
wichtig sind, die θ-Achse
und ω-Achse,
und wenn sie einzeln justiert werden, können die in 6 und 7 gezeigten
Gestelle benutzt werden. Wenn jedoch die θ-Achse und die ω-Achse eines
Röntgenhalbspiegels
justiert werden sollen, müssen
die in 6 und 7 gezeigten Gestelle gekoppelt
werden, wodurch beide Achsen einzeln justiert werden können. Das
feststehende Teil 201 des in 7 gezeigten
Gestells 200 wird zum Beispiel auf dem beweglichen Teil 102 des
in 6 gezeigten Gestells 100 befestigt, wobei
die Länge und
Richtung aufeinander abgestimmt werden, und die aus den Röntgenhalbspiegeln
bestehende Einheit 9 oder 9' wird auf der Oberseite des beweglichen Teils 202 des
Gestells 200 befestigt, wie durch eine gestrichelte Linie
gezeigt, wobei die Einheit um 6 Grad geneigt wird. Die Einheit muss
mit einer Neigung von 6 Grad befestigt werden, weil die aus den Röntgenhalbspiegeln
bestehende Einheit 9 oder 9' aus einem in einer um 6 Grad von
der <111>-Achse zur <110>-Achse geneigten Richtung
gewachsenen Rohblock für
die Reflexion (440) ausgeschnitten ist. Als Ergebnis wird
zum Beispiel das bewegliche Teil 102 des unteren Gestells 100 entsprechend
der θ-Achse
und das bewegliche Teil 202 des oberen Gestells 200 entsprechend
der ω-Achse
gesteuert.
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Als
Nächstes
wird ein Verfahren zum Gewinnen von diagnostischen Informationen
auf der Grundlage eines Interferenzmusters beschrieben. Im Falle
eines herkömmlichen
Verfahrens unter Nutzung des Absorptionskontrasts variiert ein Kontrast
grundsätzlich
nicht abhängig
von dem optischen System und wird außerdem nie umgekehrt. Dies
liegt daran, dass die Projektion eines Röntgenabsorptionskoeffizienten
als typische Größe einer
Substanz den Kontrast eines Bildes bestimmt. Im Falle eines Phasenkontrastverfahrens
nach der vorliegenden Erfindung wird ein Bild mit einem Kontrast,
das die Verteilung einer typischen Größe (Reflexionsindex) einer
Substanz zeigt, auch als Interferenzmuster erhalten, wenn ein optisches
System einen idealen Aufbau aufweist. Im Falle eines Phasenkontrastverfahrens wird
ein Bild mit einem Kontrast, das die Verteilung eines Reflexionsindex
zeigt, jedoch nicht immer erhalten, und wenn ein solches Bild nicht
erhalten werden kann, kann dieses Bild nicht zur Diagnose benutzt
werden. In der Zwischenzeit kann, wenn ein Bild, das die Verteilung
der Phasenverschiebung zeigt, erhalten werden kann, wenn die Projektion
eines Reflexionsindex als der Röntgenphasenverschiebung
gleichwertig angesehen wird, das Bild immer zur Diagnose benutzt
werden. Daher ist ein Verfahren zum Erhalten eines Bildes nötig, das
die Verteilung der Phasenverschiebung auf der Basis eines Röntgeninterferenzmusters
zeigt. Einige Verfahren zur Bestimmung der Phasenverschiebung auf
der Basis eines Interferenzmusters sind im Bereich der Forschung über die
Interferenz von Licht bekannt, und eines davon, das für ein Röntgeninterferometer benutzt
werden kann, ist ein Streifenabtastverfahren (J. H. Bruning, et
al., Appl. Opt., 33, 2693–2673 (1974)).
Hierbei handelt es sich um ein Verfahren zum Erhalten eines Bildes,
das die Verteilung der Phasenverschiebung durch Berechnung anhand mehrerer
Interferenzmuster zeigt, die durch Ändern der relativen Phasendifferenz
von zwei miteinander interferierenden Röntgenstrahlen um einen bestimmten
Gradwert erhalten werden. Nach dem Prinzip eines Streifenabtastverfahrens
kann, wenn der Ablenkungswinkel eines Ausdrucks
![Figure 00090001](https://patentimages.storage.***apis.com/97/f3/36/240e42593ee044/00090001.png)
berechnet wird, wenn M Interferenzmuster
durch Ändern
der Phasendifferenz um 2π/M
erhalten werden, ein Bild erhalten werden, das die Verteilung der
Phasenverschiebung zeigt. In dem vorstehenden Ausdruck bezeichnet
Ik ein Interferenzmuster, das erhalten wird, wenn die Phasendifferenz
mit
angesetzt wird, und i bezeichnet
eine imaginäre
Einheit.
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8 zeigt Beispiele für Phasenplatten in dem Strahlengang
eines Röntgeninterferometers
für das
Streifenabtastverfahren, wobei die Phasendifferenz durch Verschieben
der Platten eingestellt werden kann. 8(a) nutzt
eine keilförmige
Phasenplatte 25 zum Verschieben eines Strahlengangs in der
geneigten Richtung des Keils 25 durch Einfügen in einen
Strahlengang des Röntgeninterferometers. Wird
der Keil 25 in Pfeilrichtung in 8 bewegt, kann,
weil die Größe der Phasenverschiebung
durch eine Röntgen-Phasenplatte
proportional zur Dicke der Röntgen-Phasenplatte
ist, die Dicke an der Position, die ein Röntgenstrahl durchsetzt, geändert werden,
und eine Phasendifferenz proportional zur Größe der Bewegung des Keils 25 kann
erhalten werden. Eine derartige Phasenplatte verursacht jedoch „phase
grade" in einem
Röntgenstrahl
und erzeugt dadurch ein Interferenzmuster mit einem gleichen Abstand.
Es liegt kein Problem in dem Prinzip vor, weil ein gewünschtes
Bild (ein Bild, das die Verteilung der Phasenverschiebung eines
Gegenstands zeigt) erhalten wird, wenn dieser „phase grade" von einem Bild subtrahiert
wird, das die Verteilung der mit dem vorstehenden Streifenabtastverfahren
erhaltenen Phasenverteilung zeigt. Ist die Genauigkeit der Streifenabtastung
jedoch mangelhaft, tritt ein Fehler auf, dass ein Interferenzmuster
von dem Keil 25 als Spur in einem Bild zurückbleibt,
das die Verteilung der Phasenverschiebung zeigt, und eine streifenförmige Störung entsteht. 8(b) zeigt ein Verfahren zum Ändern der Dicke einer Phasenplatte
durch Drehen der Phasenplatte 26, wie durch den Pfeil angedeutet, und
Einstellen der Phasendifferenz. Weil die Phasenplatte 26 selbst
kein Interferenzmuster erzeugt, besteht keine Gefahr, dass eine
Störung
wie bei Verwendung der keilförmigen
Phasenplatte 25 entsteht. Stattdessen müssen, weil der Drehwinkel einer
Phasenplatte nicht proportional zu der erzeugten Phasendifferenz
ist, der Drehwinkel und die Phasendifferenz zuvor kalibriert werden. 8(c) zeigt einen Zustand, bei dem Keile 27 und 27' mit gleicher
Form in einer antiparallelen Anordnung über einander gelegt sind, und
ein Verfahren, bei dem die Phasendifferenz durch Bewegen mindestens
eines Keils in der geneigten Richtung eingestellt wird. Dieses Verfahren bietet
die beiden Vorteile, (a) dass die Größe der Bewegung des Keils proportional
zur erzeugten Phasendifferenz ist und (b) dass keine Gefahr besteht, dass
eine streifenförmige
Störung
entsteht. In jedem der vorstehenden Fälle (a), (b) und (c) kann die
vorstehend beschriebene Phasenplatte in jeden der Strahlengänge 6a, 6b, 7a und 7b in 1 eingefügt werden.
Eine in 8(d) gezeigte Phasenplatte wird ebenfalls
für denselben
Zweck wie in 8(c) benutzt, wobei jedoch 8(d) ein Verfahren zeigt, bei dem jede der keilförmigen Phasenplatten 28 und 28' mit der gleichen
Form in der gleichen Richtung in zwei Strahlengänge, zum Beispiel die Strahlengänge 6a und 7a in 1 eingefügt wird.
Zum Einstellen der Phasendifferenz muss mindestens ein Keil nur
in der durch den Pfeil angedeuteten geneigten Richtung bewegt werden.
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Der
Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Röntgeninterferometers,
bei dem ein dicker Röntgenstrahl
benutzt werden kann und der Abstand zwischen den Spiegeln groß genug ist,
und es zu ermöglichen,
die vorliegenden Erfindung für
ein medizinisches Diagnosesystem nach einem Phasenkontrast-Röntgenabbildungsverfahren anzuwenden.
Weil in bestimmten Fällen
ein Röntgeninterferenzmuster
als solches nicht für
die Diagnose verwendet werden kann, wird ein solches Röntgeninterferenzmuster
entwickelt, dass ein Bild, das die Verteilung der Phasenverschiebung
zeigt, auf der Basis des Röntgeninterferenzmusters
erhalten werden kann, und ein Bild mit demselben Kontrast kann immer
erzeugt werden, ohne dass dies vom Grad der Justierung einer Vorrichtung
abhängig
ist. Ein neues Diagnoseverfahren wie zum Beispiel die Phasenkontrast-Mammographie
und die Phasenkontrast-Angiographie kann mit einem System nach der
vorliegenden Erfindung realisiert werden, und außerdem kann die Phasenkontrast-Röntgen-Computertomographie durch
Erzeugen eines Bildes realisiert werden, das die Verteilung der
Phasenverschiebung aus mehreren Projektionsrichtungen zeigt, indem
ein Gegenstand gedreht wird und die erhaltenen Bilder verarbeitet
werden. Ein Weichteil wie zum Beispiel ein Tumor in einem lebenden
Körper,
der mit herkömmlichen
Methoden schwer zu diagnostizieren ist, kann mit diesen Mitteln
mit etwa tausendmal höherer
Empfindlichkeit diagnostiziert werden. Außerdem kann die Menge der Röntgenstrahlen,
mit denen ein Körper
bestrahlt wird, im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren deutlich
verringert werden. Weil ein Röntgenstrahl
durch ein Röntgeninterferometer
im Wesentlichen eine ebene Welle ist, ist das Bild kaum abgeschwächt, und
ein Bild mit einem räumlichen
Auflösungsvermögen von
50 μm oder
weniger kann erhalten werden.
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9 zeigt
den gesamten Aufbau eines Mammographiesystems mit der aus den in
Zusammenhang mit 4 beschriebenen Röntgenhalbspiegeln
bestehenden Einheit. Jede Ein heit ist auf Gestellen 36 und 37 befestigt.
Bei dieser Ausführungsform
wird das in 6 gezeigte Drehgestell zum Justieren
der θ-Achse
als das Gestell 36 benutzt, und das durch Koppeln des in 6 gezeigten Drehgestells
zum Justieren der θ-Achse
und des in 7 gezeigten Drehgestells 200 zum
Justieren der ω-Achse
gebildete Gestell zum Justieren der θ-Achse und der ω-Achse gemäß der vorstehenden
Beschreibung wird als das Gestell 37 benutzt. Weil das Justieren
der θ-Achse
und der ω-Achse
relativ erfolgt, kann der relative Drehwinkel der Einheiten 9 und 9' in gleicher
Weise eingestellt werden, auch wenn die Beziehung zwischen der θ-Achse und
der ω-Achse
umgekehrt ist. Die Gestelle 36 und 37 sind auf
einem Tisch 39 angeordnet, und außerdem ist das gesamte System
in einer Kammer 51 untergebracht. Das Bezugszeichen 51 zeigt
jedoch nur die Außenbegrenzung
der Kammer. Die Seiten der Einheiten 9 und 9' sind Spiegel,
und die Grobjustierung der relativen Drehwinkel θ und ω der Einheit 9' (die Röntgenhalbspiegel 2b und 3)
und der Einheit 9 (die Röntgenhalbspiegel 1 und 2a)
erfolgt mit einem Autokollimator 307 auf der Grundlage
des von diesen Spiegeln reflektierten Lichts vor der Untersuchung. Das
von dem Autokollimator 307 emittierte Licht 308 wird
an der Seite der Einheit 9 reflektiert und zurückgeworfen,
und das Licht 309 wird an der Seite der Einheit 9' über rechtwinklige
Prismen 310 und 311 reflektiert und zurückgeworfen.
Ein Signal zum Grobjustieren der Winkel θ und ω wird durch Untersuchung der
Positionen erhalten, an denen das Licht 308 und 309 zurückgeworfen
wird. Alle Spiegelebenen und Kristallgitterebenen der beiden Einheiten sind
so beschaffen, dass die jeweiligen Winkel jeder Einheit möglichst
gleich sind; die Verschiebung zwischen beiden Einheiten wird jedoch
zuvor mit Röntgenstrahlen
untersucht, und die Grobjustierung muss unter Berücksichtigung
der Verschiebung vorgenommen werden. Weil die beiden Einheiten voneinander entfernt
sind, wird der optische Pfad mit einem Prisma und einem Spiegel
geändert;
ein dabei auftretender Effekt eines optischen Elements wird zuvor
gemessen und muss entsprechend korrigiert werden. Der Ablauf der
Grobjustierung wird nachstehend beschrieben.
-
Ein
auf den Röntgenhalbspiegel 1 der
Einheit 9 einfallender Röntgenstrahl wird mit einem
Röntgenhalbspiegel 1 in
die Strahlen 6a und 7a zerlegt, und der Strahl 6a wird
mit einem Röntgenhalbspiegel 2a in
die Strahlen 6b und 6c zerlegt. Der Strahl 7a wird mit
einem Röntgenhalbspiegel 2b in
die Strahlen 7b und 7c zerlegt. Die Strahlen 6b und 7b interferieren durch
einen Röntgenhalbspiegel 3 miteinander
und werden als die Strahlen 6d und 7d ausgegeben.
Der zu untersuchende Teil 50 eines Gegenstands 49 wird in
den Pfad des Strahls 6b gebracht. Dabei ist an einem Teil
der Kammer 51, auf den der Strahl 6c trifft, eine
Abschirmplatte 53 vorgesehen, damit der Strahl nicht auf
den Gegenstand 49 fallen kann. Wenn der Gegenstand 49 in
dem Pfad des Strahls 7b angeordnet wird, kann dieselbe
Diagnose durchgeführt
werden, und in diesem Fall ist ein konkaver Abschnitt auf der Seite des
Strahls 7b vorgesehen. Vor dem Aufnehmen eines Bildes wird
ein zu untersuchender Teil (eine Brust) 50 mit einem Halter 54 in
eine vorbestimmte Position gedrückt,
so dass die Dicke des zu untersuchenden Teils fest und er zum Beispiel
zeitweise auf einem Bett fixiert ist. Es ist jedoch wünschenswert,
dass der Halter 54 einen bestimmten Freiheitsgrad aufweist,
damit er ein wenig parallel bewegt und ein wenig gedreht werden
kann, und die Flexibilität
zum Aufnehmen eines Bildes sichergestellt ist. Die Bezugszeichen 55 bzw. 56 bezeichnen eine
Phasenplatte und ihre Antriebseinheit, und die vorstehende Phasenplatte
und ihre Antriebseinheit sind in dem Pfad des Strahls 7a angeordnet,
damit wenn die Diagnose in Form eines Interferenzmusters schwierig
ist, eine Diagnose aufgrund eines Bildes möglich ist, das die Verteilung
der Phasenverschiebung nach einem Streifenabtastverfahren zeigt.
Die Antriebseinheit 56 ist vorgesehen, um die Übertragung
von Schwingungen auf den Tisch 39 zu verhindern, und ist
an der Decke der Kammer 51 befestigt. Die Phasenplatte
wird mit einem Signal von einem Controller 328 auf Anweisung
durch einen Computer 60 angesteuert. Die Bezugszeichen 57 und 58 bezeichnen
Röntgenintensitätsmonitore,
die so angeordnet sind, dass sie den Strahl 7c bzw. 7d empfangen.
Weiter bezeichnet auch das Bezugszeichen 81 einen Röntgenintensitätsmonitor,
der jedoch am Ende einer vorbestimmten Position des Strahls 7a angeordnet
ist und Röntgenstrahlen
am Ende von Strahl 7a empfängt. Für diese Röntgenintensitätsmonitore 57, 58 und 81 wird
zum Beispiel ein PIN-Diodendetektor verwendet, und folglich wird
ein Verfahren zur Messung des Stromflusses beim Auftreffen eines
Röntgenstrahls
ermöglicht.
Die Grobjustierung vor der Untersuchung erfolgt anhand der Ausgangssignale
dieser Röntgenintensitätsmonitore 57, 58 und 81.
Die mit den Strahlen 6d und 7d erhaltenen Interferenzmuster
des zu untersuchenden Teils 50 sind im Wesentlichen identisch,
und bei dieser Ausführungsform
wird das Interferenzmuster mit dem zweidimensionalen Röntgensensor 59 erfasst,
der so angeordnet ist, dass der Strahl 7d empfangen werden
kann. Der Röntgenintensitätsmonitor 58 kann
jedoch auch als zweidimensionaler Röntgensensor benutzt werden,
um das Röntgeninterferenzmuster
zu erhalten. Bei dem in 9 gezeigten Beispiel wird der
Röntgenintensitätsmonitor 58 als
der zweidimensionale Röntgensensor
benutzt, und ein Signal von ihm wird als Rückkopplungssignal zum Stabilisieren eines
Interferometers abweichend von dem mit dem zweidimensionalen Röntgensensor 59 erzeugten Röntgeninterferenzmuster
benutzt. Die zweidimensionalen Röntgensensoren 58 und 59 werden
von Kamera-Controllern 63' und 63 angesteuert,
und die Kamera-Controller 63' und 63 werden
von dem Computer 60 gesteuert. Das Aufnehmen eines Bildes
erfolgt auf Anweisung eines Steuerprogramms, das auf dem Computer 60 läuft, und
ein erzeugtes Bild wird über die
Kamera-Controller 63' und 63 in
dem Speicher des Computers 60 gespeichert. Die Diagnose
erfolgt anhand der in diesem Speicher gespeicherten Bilddaten, und
ein Steuersignal zur Stabilisierung mittels Rückkopplung wird an den Controller 325 ausgegeben.
Ein spannungsgeregeltes Signal wird an das piezoelektrische Element
des Gestells 37 angelegt, in dem die beiden Gestelle gekoppelt
sind, und mit einem Signal von dem Controller 325, der
eine Anweisung von dem Computer 60 erhält, wird die Rückkopplung
von θ und ω ausgeführt. Dieses
konkrete Beispiel wird nachstehend ausführlich beschrieben.
-
Es
ist erwünscht,
dass ein auf den Röntgenhalbspiegel 1 der
Einheit 9 einfallender Röntgenstrahl von einer Röntgenstrahlenquelle 33 geliefert wird,
die in einer mit einer Trennwand 52 abgetrennten Kammer
angeordnet ist. Hiermit kann unnötige Strahlung
auf den Gegenstand 49 verhindert werden, und außerdem kann
verhindert werden, dass die von der Röntgenstrahlenquelle 33 verursachten
Vibrationen auf des Röntgeninterferometer übertragen
werden.
-
Die
spezifische Energie des Röntgenstrahls 4 wird
mit einem Monochromator 34 aus einem von der Röntgenstrahlenquelle 33 emittierten
Röntgenstrahl
extrahiert und einem Bilddetektor zugeführt. Der Monochromator 34 erweitert
gleichzeitig die Breite des Strahls 4 durch asymmetrische
Reflexion (der Fall von 0 < α < θ in 3(a)). Es ist erwünscht, dass der Beugungsindex
derselbe wie der des Röntgenhalbspiegels
ist, und (220), (440), (400), (422)
und andere sind ebenfalls erwünscht.
Die längeren
Seiten der Röntgenstrahlenquelle 33,
wie in 9 gezeigt, sind vorteilhaft für das Erweitern der Breite
eines Strahls mit dem Monochromator 34, und hierdurch kann
dem Interferometer ein starker Röntgenstrahl
zugeführt
werden. Ein Verschluss 35 ist unmittelbar hinter dem Monochromator 34 vorgesehen,
um zu verhindern, dass unnötig
Röntgenstrahlen
außer für Aufnahmen
abgestrahlt werden. Dieser Verschluss 35 kann auch direkt
hinter der Röntgenstrahlenquelle 33 angeordnet
werden.
-
Als
Nächstes
wird die Rückkopplungssteuerung
für die
Grobjustierung vor der Untersuchung und zur Stabilisierung des Interferometers
beschrieben.
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Zuerst
wird das Ausgangssignal des Röntgenintensitätsmonitors 81 beschrieben.
Wenn ,θ' des Röntgenhalbspiegels 1 nicht
geeignet ist, weil der Röntgenhalbspiegel
normalerweise nur funktioniert, wenn er eine Beugungsbedingung erfüllt, wird
kein geeigneter Röntgenstrahl
durch den Röntgenhalbspiegel
durchgelassen. Weil der Röntgenintensitätsmonitor 81 am
Ende des Strahls 7a angeordnet ist, wird praktisch kein
Röntgenstrahl
erfasst, wenn ,θ' ungeeignet ist.
Wenn der Röntgenintensitätsmonitor 81 daher
praktisch keinen Röntgenstrahl
erfasst, wird ein Signal zur Korrektur von ,θ', damit das Ausgangssignal des Röntgenintensitätsmonitors 81 im
Wesentlichen ein Maximum erreicht, an das Gestell 36 gegeben.
Danach wird ein Signal zum Justieren der Winkel θ und ω an das Gestell 37 gesendet,
damit das reflektierte Licht auf den jeweiligen Seiten der Einheit 9 (die
Röntgenhalbspiegel 1 und 2a)
und der Einheit 9' (die
Röntgenhalbspiegel 2b und 3)
des von dem Autokollimator 307 ausgesendeten Lichts 308 und 309 parallelisiert
wird. Nach der vorstehenden Grobjustierung werden die beiden piezoelektrischen
Elemente des Gestells 37 geregelt, bis ein Interferenzmuster von
einem Röntgenbildsensor 59 erfasst
wird, und ein Interferenzmuster wird durch Abtasten von zwei Rotationsachsen
(θ und ω) gefunden.
Wenn ein Interferenzmuster erhalten wird, kann die Untersuchung
durch Steuern der beiden Rotationsachsen (θ und ω) gestartet werden, so dass
dieses Interferenzmuster optimal ist.
-
Wenn
die θ-Achse
und die ω-Achse,
die eine hoch präzise
Justierung erfordern, verschoben werden, nachdem ein Interferenzstreifen
erhalten wird und die Untersuchung gestartet werden kann, ändert sich
ein Interferenzmuster. Während
ein Gegenstand untersucht wird, kann das Röntgeninterferometer daher durch
Beobachten eines mit dem Röntgenbildsensor 58 erfassten
Interferenzmusters stabilisiert werden. Wenn die θ-Achse und
die ω-Achse verschoben
werden, verändert
sich ein Interferenzmuster, wobei jedoch sein Zustand je nach Achse
unterschiedlich ist. Im Falle der θ-Achse ändert sich die scheinbare Phasendifferenz
zwischen den beiden Strahlen 6b und 7b, während im
Falle einer Verschiebung der ω-Achse ein streifenartiges
Moiré-Muster erzeugt
wird und je nach der Größe der Verschiebung der ω-Achse gestreckt
wird oder sich zusammenzieht. Daher ist eine stabile Untersuchung
durch Rückkopplungssteuerung
möglich,
so dass die Änderung
eines mit dem Röntgenbildsensor 58 erfassten Interferenzmusters
durch Verarbeitung mit dem Computer 60 über den Kamera-Controller 63' aufgehoben
wird.
-
Wenn
ein Bild nach dem Streifenabtastverfahren aufgenommen werden muss,
weist das Steuerprogramm, das auf dem Computer 60 läuft, die
Antriebseinheit 56 der Phasenplatte und den Kamera-Controller 63 an,
mehrere Bilder (ein Interferenzmuster) mit geänderter Phasendifferenz aufzunehmen.
Der Computer 60 verarbeitet die aufgenommenen Bilder wie
in Ausdruck (1) gezeigt, und das erzeugte Bild, das die Verteilung
der Phasenverschiebung zeigt, wird auf dem Display des Computers 60 angezeigt.
-
10 ist
eine Perspektivansicht, die den vorstehenden Aufbau nach der ersten
Ausführungsform
in einem Zustand zeigt, in dem er in einer Kammer 51 angeordnet
ist. Der Strahl 6b wird durch ein Fenster 71 einmal
aus der Kammer 51 herausgeführt. Nachdem der Strahl den
zu untersuchenden nicht gezeigten Teil 50 des Gegenstands 49 passiert hat,
tritt er durch ein Fenster 72 wieder in die Kammer 51 ein,
und die Interferenzstrahlen 6d und 7d werden durch
ein Fenster 73 aus der Kammer 51 herausgeführt und
gemessen. Die Fenster 71 bis 73 zum Abtrennen
der Kammer 51, die außerdem
verhindern, dass die von dem Gegenstand 49 erzeugte Wärme, zum
Beispiel durch seine Körpertemperatur
und das Atmen, das optische System beeinflusst, bestehen aus einer
Kunststoffplatte, die einen Röntgenstrahl nur
geringfügig
absorbiert usw. In 10 ist der einfallende Röntgenstrahl
nicht gezeigt.
-
11 zeigt
den Umriss einer Ausführungsform
eines Röntgeninterferometers
mit demselben Aufbau wie bei der vorstehenden ersten Ausführungsform,
bei dem Maßnahmen
gegen Schwingungen wie zum Beispiel durch schnelles Schwanken getroffen
sind.
-
Weil
ein Röntgeninterferenzmuster
räumlich mit
einer hohen Frequenz schwankt, wenn die aus den Röntgenhalbspiegeln
gebildeten Einheiten 9 bzw. 9' relativ vibrieren, kann sich die
Sichtbarkeit eines Interferenzmusters scheinbar verschlechtern, und
ein Interferenzmuster kann unsichtbar sein. Daher ist eine Vorrichtung
erforderlich, damit keine Schwingungen auf die Einheiten 9 und 9' übertragen werden.
Bei dieser Ausführungsform
sind, wie in 10 gezeigt, die Röntgenhalbspiegel 1, 2a, 2b und 3 in
einem Becken 450 angeordnet, das mit einer Flüssigkeit
hoher Viskosität
wie zum Beispiel Öl
gefüllt
und so beschaffen ist, dass sich nur die Röntgenhalbspiegel 1, 2a, 2b und 3 oberhalb
des Flüssigkeitsspiegels
befinden. Das Becken 450 steht auf dem Tisch 39,
und der gesamte Aufbau ist in der Kammer 51 angeordnet.
Hierdurch wird das Schwingen einer Hochfrequenzkomponente verhindert
und die Sichtbarkeit eines Interferenzmusters verbessert. Platten
aus Beryllium sind an den Fenstern 452, 453, 454 und 455 in
den Wänden
der Kammer 51 angebracht, die Röntgenstrahlen durchsetzen,
um zu verhindern, dass Luft von außen in die Kammer strömt. Außerdem kann
eine Polymerfolie, eine dünne
Aluminiumplatte und eine Glasplatte verwendet werden.
-
Diese
Ausführungsform
ist ein Beispiel, bei dem der Teil eines Interferometers unter den
Röntgenhalbspiegeln
in eine Flüssigkeit
hoher Viskosität eingetaucht
ist, zusätzlich
zu einer schalldichten Kammer, einer Schallschutzwand und einem
Tisch, wie sie normalerweise verwendet werden.
-
Bei
der ersten Ausführungsform
kann, wenn das in 11 gezeigte Becken nicht verwendet
wird, der Raum der Kammer 51 im Wesentlichen mit einem Unterdruck
oder Vakuum beaufschlagt werden, um zu verhindern, dass sich die
Temperaturregulierung usw. von der Umgebung auf die Röntgenhalbspiegel überträgt.
-
Zweite Ausführungsform
-
Bei
dieser Ausführungsform
wird ein Röntgeninterferometer
aus drei getrennten Röntgenhalbspiegeln 1 bis 3 gebildet,
wie in 2(a) gezeigt. 12 zeigt
die erforderlichen Freiheitsgrade zum Justieren der Röntgenhalbspiegel
bei dieser Ausführungsform.
Der Fall eines Röntgenstrahl-Umlenkspiegels
ist ebenfalls ähnlich.
Wie bereits in Zusammenhang mit der in 4 gezeigten
ersten Ausführungsform
beschrieben, zeigt eine dicke durchgezogene Linie mit einem Pfeil
in 12 einen Röntgenstrahl,
der auf die Mitte eines Halbspiegels fällt und an der Mitte austritt.
Das Bezugszeichen 5 bezeichnet repräsentativ einen Teil einer Beugungsgitterebene
eines Kristalls, wobei die Richtung der Senkrechten auf der Beugungsgitterebene 5 die
x-Achse, die Richtung einer Senkrechten auf einer Streuebene (eine
Ebene mit einem Pfeil, der die Ausbreitungsrichtung eines Röntgenstrahls
in 12 angibt) die y-Achse und eine Achse senkrecht
zur x- und y-Achse die z-Achse ist. Die Rotationsachsen um die x-,
y- und z-Achsen sind die ϕ-Achse, die θ-Achse bzw. die ω-Achse.
Für die
Parallelbewegung eines Röntgenhalbspiegels
ist eine hohe Präzision
der x-Achse mit einer Genauigkeit von höchstens 1 dividiert durch wenige
Angström
erforderlich. Für
die z-Achse reicht eine
Genauigkeit von 1 μm
aus, und für
die y-Achse ist keine besonders präzise Feinjustierung erforderlich.
Für die
Drehung ist die θ-Achse
eine Achse bezogen auf die Braggsche Beugungsbedingung und eine
Genauigkeit von einer Zehntel Sekunde oder weniger ist erforderlich.
Für die ω-Achse,
die rechtwinklig zur θ-Achse
und senkrecht zu einer Kristalloberfläche ist, ist eine Genauigkeit
von einer Hundertstel Sekunde oder weniger erforderlich. Für die ϕ-Achse
ist keine besonders präzise
Feinjustierung erforderlich. Daher sind wichtige Achsen, die eine Feinjustierung
erfordern, die x-, z-, ω-
und θ-Achsen.
-
Wie
in 13 gezeigt, wird jeder Röntgenhalbspiegel 1 bis 3 aus
einem zylindrischen Siliciumrohblock 32 ausgeschnitten,
der in Längsrichtung
geteilt wird. Eine Kristallplatte 30, die als Röntgenhalbspiegel
wirkt, wird so aus einem als gestrichelte Linie gezeigten Rohblock 32 ausgeschnitten,
dass er mit einem Fuß 31 integriert
ist. Die Beugungsflächen
der Röntgenhalbspiegel 1 bis 3 sind
vorzugsweise (220), (440), (400), (422)
usw.
-
14 zeigt
in der Mitte eine Aufsicht und rechts und links Seitenansichten
für einen
beispielhaften Aufbau eines in Richtung der x-Achse beweglichen
Gestells 300 zur Positionssteuerung um höchstens
1 dividiert durch wenige Angström.
Das Gestell 300 ist parallel zu einer Achse beweglich und durch
Drahtschneiden aus einer dicken Stahlplatte geschnitten. Ein Gestellbefestigungsteil 301 und
ein bewegliches Teil 302 sind parallel zueinander angeordnet
und durch Stützteile 303 und 304 verbunden. Die
Stützteile 303 und 304 sind über die
jeweiligen schmalen Teile A bis D verbunden. Ein umgekehrt L-förmiger piezoelektrischer
Elementhalter 305 ist an einem Ende des Gestellbefestigungsteils 301 vorgesehen.
Ein Ende eines Hebels 306 ist über ein schmales Teil F mit
einem Ende des beweglichen Teils 302 verbunden. Ein piezoelektrisches
Element 310 ist zwischen dem anderen Ende des Hebels 306 und
dem piezoelektrischen Elementhalter 305 angeordnet. Ein
schmales Teil E ist nahe dem schmalen Teil F ausgebildet, wobei
ein Ende auf dem Hebel 306 und das andere Ende auf dem
Gestellbefestigungsteil 301 ruht. Elektroden 312a und 312b sind zwischen
der Rückseite
der Oberfläche,
an der ein piezoelektrisches Element 310 vorgesehen ist,
des Hebels 306 und dem Gestellbefestigungsteil 301 angeordnet.
Die schmalen Teile A bis F können
elastisch verformt werden. Wenn die Polarität und Stärke der an dem piezoelektrischen
Element 310 anliegenden Spannung geregelt wird, wird das
piezoelektrische Element 310 entsprechend der Regelung
gedehnt bzw. zieht sich zusammen, und das bewegliche Teil 302 wird
in der durch den Pfeil angegebenen Richtung verschoben. Da die Punkte
E und F dabei einem Lagerpunkt und einem Einwirkungspunkt entsprechen,
verringert sich die Länge
des gedehnten bzw. zusammengezogenen piezoelektrischen Elementes 310 nach
diesem Prinzip, und die Position des beweglichen Teils 302 kann
fein geregelt werden. Das Untersetzungsverhältnis wird durch Auswählen des Verhältnisses
der Strecke a/b bestimmt. Die Größe des gedehnten
oder zusammengezogenen piezoelektrischen Elementes 310 kann
durch Messen der elektrostatischen Kapazität zwischen den Elektroden 312a und 312b beobachtet
werden. Wie aus den beiden Seitenansichten in 14 ersichtlich,
sind die jeweiligen Unterseiten des beweglichen Teils 302,
der Stützteile 303 und 304 und
des Hebels 306 ein ganz klein wenig höher als die Unterseite des
Gestellbefestigungsteils 301 und außerdem ist die Oberseite des
beweglichen Teils 302 ein ganz klein wenig höher als
die jeweiligen Oberseiten der übrigen
Teile. Dadurch kann das bewegliche Teil 302 leicht bewegt werden,
und wenn die Gestelle gekoppelt sind, kann das bewegliche Teil auch
ohne Schwierigkeit gesteuert werden.
-
Bei
dieser Ausführungsform
ist auch eine Steuerung der ω-Achse
und der θ-Achse
erforderlich, und ein Drehgestell, das dafür benutzt werden kann, ist
nötig.
Weil jedoch die in 6 und 7 gezeigten
Drehgestelle für
die jeweiligen Rotationsachsen verwendet werden können, ist
in der Zeichnung kein Beispiel für
den Aufbau eines Drehgestells bei dieser Ausführungsform gezeigt.
-
Weil
die x-, z-, ω-
und θ-Achsen,
wie in 12 gezeigt, wichtige Achsen
sind, die für
Röntgenhalbspiegel
fein justiert werden müssen,
sind die in 14, 6 und 7 gezeigten
Gestelle gekoppelt, und die gekoppelten Gestelle können einen unabhängigen Röntgenhalbspiegel
tragen, der mit ihrer Hilfe justierbar ist. Zum Beispiel wird angenommen,
dass das in 14 gezeigte Gestell um 90 Grad
verschoben und vertikal gekoppelt ist, dass das Gestellbefestigungsteil 301 des
unteren Gestells an dem gemeinsamen Sockel für jeden unabhängigen Röntgenhalbspiegel
befestigt ist und dass das Gestellbefestigungsteil 301 des
oberen Gestells auf dem beweglichen Teil 302 des unteren
Gestells befestigt ist. Wenn zum Beispiel das bewegliche Teil des
unteren Gestells in Richtung der x-Achse verstellt wird, bewegt
sich das bewegliche Teil des oberen Gestells in Richtung der z-Achse.
Wenn die in 6 und 7 gezeigten
Drehgestelle wie bei der ersten Ausführungsform gekoppelt sind,
können
bei dieser Ausführungsform
auch die ω-Achse
und die θ-Achse
in gleicher Weise gesteuert werden. Wenn eine dicke Platte 101 auf
der festen Seite des unteren Gestells der in 6 und 7 gezeigten
Drehgestelle an dem beweglichen Teil des oberen Gestells des in 14 gezeigten
Gestells befestigt ist, wird die dicke Platte 202 auf der
sich drehenden Seite des in 7 gezeigten
Gestells entsprechend den vier Achsen, das heißt den x-, z-, ωund θ-Achsen,
gesteuert.
-
Bei
dieser Ausführungsform
müssen
im Unterschied zu der ersten Ausführungsform unabhängige Röntgenhalbspiegel 1 bis 3 individuell
eingestellt werden. Ein Gestell 36 zum Justieren der θ-Achse ist an
dem Röntgenhalbspiegel 1 vorgesehen,
ein aus zwei Gestellen zum Justieren der θ-Achse und der ω-Achse gekoppeltes
Gestell 37 ist an dem Röntgenhalbspiegel 2 vorgesehen,
ein aus vier Gestellen bestehend aus den vorstehenden Drehgestellen
zum Justieren der θ-Achse
und der ω-Achse
und parallel zur x-Achse und y-Achse beweglichen Gestellen gekoppeltes
piezoelektrisches Gestell 38 ist an dem Röntgenhalbspiegel 3 vorgesehen,
und die vorstehenden Gestelle sind über diese auf dem Tisch 39 angeordnet.
Ein Laserinterferometer 42 ist ebenfalls auf dem Tisch 39 angeordnet,
um eine Verschiebung in einer der x-Achse in 12 entsprechenden
Richtung festzustellen. Ein von dem Laserinterferometer 42 emittierter
Laserstrahl 45 wird von einem Umlenkspiegel 48 wie
zum Beispiel einem an dem piezoelektrischen Elementgestell 38 angebrachten
Corner-Cube reflektiert
und zu dem Laserinterferometer 42 zurückgeführt. An dem Tisch 39 ist
ein konkaver Abschnitt vorgesehen, damit der zu untersuchende Teil 50 eines
Gegenstands 49 in den Pfad 6b eines Röntgenstrahls
gebracht werden kann. Wenn ein Gegenstand 49 in dem Pfad
des Strahls 7b angeordnet ist, ist eine ähnliche
Beobachtung möglich,
und in diesem Fall entsteht ein konkaver Abschnitt an der Seite des
Strahls 7b. Zur Stabilisierung des Betriebs eines Röntgeninterferometers
und eines Laserinterferometers und zur Sicherheit für einen
Gegenstand 49 ist eine Kammer 51 entsprechend
der Form des Tisches 39 vorgesehen, um zu verhindern, dass
das Röntgeninterferometer
und das Laserinterferometer mit der Außenseite in Berührung kommen;
ein Röntgenschutzschirm 53 ist
vorgesehen, um zu verhindern, dass ein Gegenstand 49 mit
anderen als den benötigten
Röntgenstrahlen
bestrahlt wird, und vor dem Aufnehmen eines Bildes wird ein zu untersuchender Teil
(eine Brust) 50 mit einem Halter 54 in eine vorbestimmte
Position gedrückt,
so dass die Dicke fest und er zum Beispiel zeitweise auf einem Bett
fixiert ist. Wie bei der ersten Ausführungsform weist der Halter 54 einen
bestimmten Freiheitsgrad auf, damit er ein wenig parallel bewegt
und ein wenig gedreht werden kann, und es ist wünschenswert, die Flexibilität zum Aufnehmen
eines Bildes sicherzustellen. Die Bezugszeichen 55 bzw. 56 bezeichnen
eine Phasenplatte und ihre Antriebseinheit, und wenn die Diagnose
als Interferenzmuster schwierig ist, sind sie in dem Pfad des Strahls 7a angeordnet,
wie bei der ersten Ausführungsform,
damit eine Diagnose aufgrund eines Bildes möglich ist, das die Verteilung
der Phasenverschiebung nach dem Streifenabtastverfahren zeigt. Die
Phasenplatte wird mit einem Signal von einem Controller 328 angesteuert,
der eine Anweisung von einem Computer 60 erhält. Die
Bezugszeichen 57, 58 und 81 bezeichnen
Intensitätsmonitore,
die wie bei der ersten Ausführungsform
angeordnet sind und für
die Grobjustierung der Röntgenhalbspiegel 1 bis 3 verwendet
werden. Im Wesentlichen werden dieselben Interferenzmuster des zu
untersuchen den Teils 50 in den Pfaden der Strahlen 6d und 7d beobachtet,
wobei jedoch bei dieser Ausführungsform
wie bei der ersten Ausführungsform
ein zweidimensionaler Röntgensensor 59,
der so angeordnet ist, dass er den Strahl 7d empfangen
kann, auch ein Interferenzmuster erfasst.
-
Die
Grobjustierung der Röntgenhalbspiegel 1 bis 3 mit
den Intensitätsmonitoren 57, 58 und 81 wird
nachstehend beschrieben. Bei dieser Ausführungsform wird wie bei der
ersten Ausführungsform auch
,θ' des Röntgenhalbspiegels 1 grob
justiert, so dass das Ausgangssignal des Intensitätsmonitors 81 im
Wesentlichen maximal ist. Danach wird ,θ' des Röntgenhalbspiegels 2 grob
justiert, so dass das Ausgangssignal des Intensitätsmonitors 57 im
Wesentlichen maximal ist. Anschließend wird ,θ' des Röntgenhalbspiegels 3 grob
justiert, so dass das Ausgangssignal des Intensitätsmonitors 58 im
Wesentlichen maximal ist.
-
Nach
der vorstehenden Grobjustierung werden die beiden Rotationsachsen, θ-Achse und ω-Achse,
abgetastet, um die beiden piezoelektrischen Elemente des Gestells 37 zu
steuern, bis ein Interferenzmuster mit einem Röntgenbildsensor 59 erfasst
wird, und die beiden Rotationsachsen, θ-Achse und ω-Achse, und die z-Achse werden
abgetastet, um die drei piezoelektrischen Elemente des Gestells 38 zu
steuern, um ein Interferenzmuster zu finden. Nachdem ein Interferenzmuster
erhalten worden ist, werden die beiden Rotationsachsen, θ-Achse und ω-Achse,
so gesteuert, dass dieses Interferenzmuster optimal wird und die
Untersuchung gestartet werden kann.
-
Die
zweidimensionalen Röntgensensoren 58 und 59 werden
durch die Kamera-Controller 63' und 63 angesteuert, und
die Kamera-Controller 63' und 63 werden
von dem Computer 60 gesteuert. Das Aufnehmen eines Bildes
erfolgt auf Anweisung eines Steuerprogramms, das auf dem Computer 60 läuft, und
die erzeugten Bilder werden über
die Kamera-Controller 63' und 63 in
dem Speicher des Computers 60 gespeichert. Die Diagnose
erfolgt anhand der in dem Speicher gespeicherten Bilddaten, und
ein Steuersignal zur Stabilisierung mittels Rückkopplung wird an den Controller 325 ausgegeben.
Ein spannungsgeregeltes Signal wird an die jeweiligen piezoelektrischen
Elemente des Gestells 36, des aus zwei Gestellen gekoppelten
Gestells 37 und des aus vier Gestellen gekoppelten Gestells 38 angelegt,
entsprechend einem Signal von dem Controller 325, der eine Anweisung
von dem Computer 60 erhält,
und die Rückkopplung
der θ-, ω- und x-Achsen
wird ausgeführt.
Dieses konkrete Beispiel wird nachstehend beschrieben.
-
Wenn
die θ-, ω- und x-Achsen,
die eine hoch präzise
Justierung erfordern, verschoben werden, nachdem ein Interferenzmuster
erhalten worden ist und die Untersuchung gestartet werden kann, ändert sich
ein Interferenzmuster. Wie bei der ersten Ausführungsform kann, während ein
Gegenstand untersucht wird, das Röntgeninterferometer durch Beobachten
eines mit dem Röntgenbildsensor 58 erfassten
Interferenzmusters stabilisiert werden.
-
Die
Verschiebung der θ-Achse
und der ω-Achse
ist in Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform beschrieben, und
wenn die x-Achse auch verschoben wird wie die θ-Achse, ändert sich die scheinbare Phasendifferenz
zwischen den beiden Strahlen 6b und 7b. Daher
ist eine stabile Untersuchung durch Rückkopplungssteuerung möglich, so dass
die Änderung
eines mit dem Röntgenbildsensor 58 erfassten
Interferenzmusters durch Verarbeitung mit dem Computer 60 über den
Kamera-Controller 63' aufgehoben
wird.
-
Wenn
ein Bild nach dem Streifenabtastverfahren aufgenommen werden muss,
ist es wünschenswert,
dass ein wie bei der ersten Ausführungsform
erzeugtes Bild, das die Verteilung der Phasenverschiebung zeigt,
auf dem Display des Computers 60 angezeigt wird.
-
16 ist
ein Blockdiagramm der Situation, wenn das Gestell 38 bestehend
aus vier Gestellen einer in 15 gezeigten
Vorrichtung mit einem Computer angetrieben und gesteuert wird. Die
Steuerung der Gestelle 36 und 37 ist in Zusammenhang
mit der ersten Ausführungsform
beschrieben und wird hier nicht erneut beschrieben. Das piezoelektrische
Elementgestell 38 für
den Röntgenhalbspiegel 3 wird durch
Kombinieren der parallel beweglichen Gestelle 65a und 65b mit
dem in 14 gezeigten Aufbau und der
Drehgestelle 64a und 64b mit dem in 6 und 7 gezeigten
Aufbau wie vorstehend beschrieben gebildet, um die in Zusammenhang
mit 12 beschriebenen x-, z-, ω- und θ-Achsen zu justieren. Das piezoelektrische
Elementgestell 38 wird von einem piezoelektrischen Element-Controller 61 mit
mehreren Kanälen
angesteuert. Wenn das piezoelektrische Elementgestell 38 mit
einem Ausgangssignal von dem piezoelektrischen Element-Controller 61 angesteuert
wird, erfasst der piezoelektrische Element-Controller 61 die Änderung des
Ausgangssignals der elektrostatischen Kapazitätssensoren 312a und 312b entsprechend
der Bewegung des beweglichen Teils der parallel beweglichen Gestelle 65a und 65b und
gibt das erzeugte Spannungssignal durch Korrektur der Hysterese
des piezoelektrischen Elementes an das piezoelektrische Element
aus. Das Ausgangssignal des Sensors wird ebenfalls an den Computer 60 gegeben.
Das Laserinterferometer 42 emittiert einen Laserstrahl 45,
der zusammen mit dem Röntgenhalbspiegel 3 auf
dem piezoelektrischen Elementgestell 38 installierte Umlenkspiegel 48 reflektiert
den Laserstrahl 45 und gibt ihn an das Laserinterferometer 42 zurück. Wenn
die Position (in Richtung der x-Achse) des piezoelektrischen Elementgestells 38 geändert wird,
erfasst das Laserinterferometer 42 die Änderung, gibt ein Signal mit
der Information über
die Änderung
aus und sendet es über
einen A/D-Wandler 62 an den Computer 60. Ein Steuerprogramm,
das auf dem Computer 60 läuft, verarbeitet das gesendete
Signal und weist den piezoelektrischen Element-Controller 61 an,
die an dem piezoelektrischen Element als Rückkopplungssignal anliegende
Spannung zu ändern.
Signale von den Intensitätsmonitoren 57 und 58 werden
zum Einstellen eines Rückkopplungssignals
als Hilfsdaten für das
Steuerprogramm verwendet, das auf dem Computer 60 läuft. Der
zweidimensionale Röntgensensor 59 wird
durch den Kamera-Controller 63 angesteuert, und der Kamera-Controller 63 wird
von dem Computer 60 gesteuert. Das Aufnehmen eines Bildes
erfolgt auf Anweisung des Steuerprogramms, das auf dem Computer 60 läuft, und
die erzeugten Bilder werden über
den Kamera-Controller 63 in dem Speicher des Computers 60 gespeichert.
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Wenn
ein Bild nach dem Streifenabtastverfahren aufgenommen werden muss,
werden mehrere Bilder (Interferenzmuster) mit geänderter Phasendifferenz aufgenommen
wie bei der ersten Ausführungsform,
und der Computer 60 verarbeitet die aufgenommenen Bilder
wie in Ausdruck (1) gezeigt, und das erzeugte Bild, das die Verteilung
der Phasenverschiebung zeigt, wird auf dem Display des Computers 60 angezeigt.
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Wie
die Gegenüberstellung
von 15 und 16 zeigt,
ist in 16 ein Teil der Linien, die
die Übertragung
eines Signals an den Computer zur Steuerung und die Übertragung
eines Steuersignals von dem Computer zur Steuerung an jedes Gestell zeigen,
weggelassen, um die Abbildung zu vereinfachen.
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Bei
dieser Ausführungsform
ist an jedem Röntgenhalbspiegel 1 bis 3 ein
Justiergestell vorgesehen, aber da die Justierung dieser Spiegel
relativ erfolgt, ist offensichtlich, dass einer der drei Spiegel feststehend
sein kann.
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Als
transformiertes Beispiel der ersten und zweiten Ausführungsformen
kann ein Gegenstand 49 in den Pfad von Strahl 7a gebracht
werden. In diesem Fall besteht ein Vorteil darin, dass die bei der
zweiten Ausführungsform
erforderliche Abschirmplatte 53 weggelassen werden kann.
Da die Menge der Röntgenstrahlen,
mit denen ein Gegenstand 49 bestrahlt wird, bei der vorliegenden
Erfindung nur verdoppelt ist, auch wenn die Abschirmplatte 53 weggelassen wird,
ist die Menge der abgestrahlten Röntgenstrahlen bei weitem geringer
als bei dem herkömmlichen Verfahren.
Je geringer jedoch die Menge der Röntgenstrahlen, mit denen ein
Gegenstand bestrahlt wird, desto besser, und im Wesentlichen kann
dieselbe Leistung für
das Röntgeninterferometer
erwartet werden, auch wenn die Seite, auf der ein Röntgenstrahl
einfällt,
und die Seite, von der ein Röntgenstrahl
austritt, invertiert sind, wobei ein Gegenstand 49 in den
Pfad von Strahl 7a gebracht werden kann. In gleicher Weise
kann auch bei der ersten Ausführungsform
ein Gegenstand in den Pfad von Strahl 6a gebracht werden.
Weil in diesem Fall jedoch ein Röntgenstrahl,
der den zu untersuchenden Teil 50 durchsetzt, auch die
beiden Röntgenhalbspiegel 2 und 3 passiert,
bis er den zweidimensionalen Detektor 59 erreicht, ist
das räumliche
Auflösungsvermögen eines
erhaltenen Bildes etwas schlechter. Bei dieser Ausführungsform
ist der Platz, den ein Gegenstand 49 benutzen kann, größer, und
es ist für
einen Gegenstand 49 leichter, eine bestimmte Stellung für die Aufnahme
einzunehmen. Die Größe der gesamten
Vorrichtung kann ebenfalls ver ringert werden. Eine Phasenplatte
zum Anwenden eines Streifenabtastverfahrens kann in jeden Pfad eingefügt werden.
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17 zeigt
ein Beispiel einer für
ein Röntgeninterferometer
geeigneten Röntgenstrahlenquelle.
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Weil
ein Röntgeninterferometer
einen quasi monochromen Röntgenstrahl
erzeugt, ist es vorteilhaft, eine relativ starke Röntgenstrahlenquelle
zu benutzen, um ein Bild schnell aufzunehmen. Wenn bei den vorstehenden
Ausführungsformen
ein optisches System verwendet wird, muss die Form der Röntgenstrahlenquelle
in senkrechter Richtung dünn
sein, während
sie in waagerechter Richtung lang sein kann. Wenn daher eine von
einem Elektronenstrahl oder einem Laserstrahl angeregte Strahlungsquelle verwendet
wird, ist es sinnvoll und praktisch, die Strahlungsquelle wie in 17 gezeigt
aufzubauen.
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Wie
in 17 gezeigt, bezeichnen die Bezugszeichen 540 ein
Target, 541 eine Rotationsachse, 542 ein röntgenstrahlgeneriertes
Teil, 543 eine Elektronstrahlenquelle oder eine Laserstrahlenquelle, 544 einen
Elektronenstrahl oder einen Laserstrahl, 545 einen Röntgenstrahl
und 546 einen Filter. In 17 ist
auch die Aufsicht des Targets 540 gezeigt. Nach diesem
Aufbau wird ein Elektronenstrahl oder ein Laserstrahl 544 linear über das
Target 540 geführt,
und eine Röntgenstrahlenquelle
mit längeren Seiten
kann gebildet werden. Weil hierdurch die dem Target zugeführte Wärme relativ
verteilt werden kann, können
mehr Röntgenstrahlen
zum Röntgeninterferometer
durchgelassen werden.
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Obwohl
in der Abbildung nicht gezeigt, ist es auch möglich, dass die Richtung, in
die ein Kristall 34 reflektiert, bei jeder Ausführungsform
unterschiedlich ist und eine monochrome Vorrichtung verwendet wird,
bei der zwei oder mehr Kristall kontinuierlich reflektiert werden,
um dem Röntgeninterferometer
einen besseren Röntgenstrahl
zuzuführen.
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Bei
den vorstehenden in 9 und 15 gezeigten
Ausführungsformen
sind wir nicht auf ein Distanzstück
zum Justieren der Höhe
des Halbspiegels eingegangen. Die Höhe des Halbspiegels sollte jedoch
mit einem Distanzstück
entsprechend der Anzahl von piezoelektrischen Antriebsgestellen
justiert werden.
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Weil
ein Bild nach der vorliegenden Erfindung mit guter Empfindlichkeit
aufgenommen werden kann, müssen
normalerweise keine Kontrastmittel injiziert werden; wenn jedoch
der Kontrast eines bestimmten zu untersuchenden Teils verstärkt werden
muss, können
Kontrastmittel verwendet werden. In diesem Fall sind keine Kontrastmittel
mit schweren Elementen wie bei dem herkömmlichen Verfahren nötig, und
Kontrastmittel, die aus einer Vielzahl von Stoffen bestehen, können verwendet
werden.
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Nach
der vorliegenden Erfindung kann ein hoch empfindliches Phasenkontrast-Röntgenabbildungssystem mit einem
großen
Beobachtungsfeld erhalten werden.