JP2014003988A - 放射線画像撮影用グリッド及びその製造方法、並びに放射線画像撮影システム - Google Patents
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Abstract
【課題】複数枚の小グリッドからなるグリッドを湾曲させずに収束構造のグリッドを得られるようにする。
【解決手段】第2のグリッド14は、支持基板23に接合された複数枚の小グリッド17〜21から構成されている。小グリッド17〜21は、X線吸収部及びX線透過部を有するグリッド部17a〜21aと、グリッド部17a〜21aを支持して支持基板23に接合される下地基板17b〜21bとからなる。下地基板17b〜21bは、X線透過性を有し、グリッド部17a〜21aがX線源のX線焦点11aを向くように、グリッド部17a〜21aを傾斜させる形状を有している。
【選択図】図2
【解決手段】第2のグリッド14は、支持基板23に接合された複数枚の小グリッド17〜21から構成されている。小グリッド17〜21は、X線吸収部及びX線透過部を有するグリッド部17a〜21aと、グリッド部17a〜21aを支持して支持基板23に接合される下地基板17b〜21bとからなる。下地基板17b〜21bは、X線透過性を有し、グリッド部17a〜21aがX線源のX線焦点11aを向くように、グリッド部17a〜21aを傾斜させる形状を有している。
【選択図】図2
Description
本発明は、放射線画像の撮影に用いられるグリッド及びその製造方法と、このグリッドを用いた放射線画像撮影システムとに関する。
X線は、物体に入射したときの相互作用により強度と位相とが変化し、位相変化が強度の変化よりも高い相互作用を示すことが知られている。このX線の性質を利用し、被検体によるX線の位相変化(角度変化)に基づいて、X線吸収能が低い被検体から高コントラストの画像(以下、位相コントラスト画像と称する)を得るX線位相イメージングの研究が盛んに行われている。
X線位相イメージングの一種として、2枚の透過型の回折格子(グリッド)によるタルボ干渉効果を用いたX線画像撮影システムが考案されている(例えば、特許文献1、非特許文献1参照)。このX線画像撮影システムは、X線源から見て、被検体の背後に第1のグリッドを配置し、第1のグリッドからタルボ干渉距離だけ下流に第2のグリッドを配置している。第2のグリッドの背後には、X線を検出して画像を生成するX線画像検出器が配置されている。第1のグリッド及び第2のグリッドは、一方向に延伸されたX線吸収部及びX線透過部を、延伸方向に直交する配列方向に沿って交互に配列した縞状のグリッドである。タルボ干渉距離とは、第1のグリッドを通過したX線が、タルボ干渉効果によって自己像(縞画像)を形成する距離である
上記X線画像撮影システムでは、第1のグリッドの自己像と第2のグリッドとの重ね合わせ(強度変調)により生じるモアレ縞を、縞走査法により検出し、被検体によるモアレ縞の変化から被検体の位相情報を取得する。縞走査法とは、第1のグリッドに対して第2のグリッドを、第1のグリッドの面にほぼ平行で、かつ第1のグリッドの格子方向(条帯方向)にほぼ垂直な方向に、格子ピッチを等分割した走査ピッチで並進移動させながら複数回の撮影を行い、X線画像検出器で得られる各画素値の変化から、被検体で屈折したX線の角度分布(位相シフトの微分像)を取得する方法であり、この角度分布に基づいて被検体の位相コントラスト画像を得る。この縞走査法は、レーザ光を利用した撮影装置においても用いられている(例えば、非特許文献2参照)。
第1及び第2のグリッドは、例えば、X線吸収部のピッチが数μmという微細な構造を要する。また、第1及び第2のグリッドのX線吸収部は、高いX線吸収性が求められる。特に第2のグリッドは、縞画像を確実に強度変調させるため、第1のグリッドよりも高いX線吸収性を必要とする。そのため、第1及び第2のグリッドのX線吸収部は、原子量の重い金(Au)で形成され、第2のグリッドのX線吸収部は、X線の進行方向に対して比較的大きな厚みを有すること、いわゆるアスペクト比(X線を吸収する部分における厚みを幅で除算した値)が高いことが必要とされている。
微細な構造のグリッドを製造する方法として、シリコン半導体プロセスを用いることが考えられている。しかし、シリコン半導体プロセスは、加工可能なサイズがウエハのサイズに制限されるため、大きなサイズのグリッドを製造することができない。位相コントラスト画像の撮影可能なサイズは、第1及び第2グリッドのサイズに制限されるため、グリッドの大面積化が望まれている。また、X線源から放射されたX線はコーンビーム状に広がるので、グリッドが大面積化された場合、グリッドの周縁部におけるX線のケラレが問題となる。このグリッドによるX線のケラレを少なくするため、グリッドを凹面状の収束構造にすることも望まれている。
従来、小さな面積のグリッド(以下、小グリッドと呼ぶ)を複数枚並べ、大きな面積のグリッドを得る手法が開示されている(例えば、特許文献1及び2参照)。また、特許文献1には、小グリッドを凹面上に配置して収束構造のグリッドを得ることが開示されている。更に、特許文献2には、複数枚の小グリッドからなるグリッドを凹面状に湾曲させることが開示されている。
C. David, et al., Applied Physics Letters, Vol.81, No.17, 2002年10月,3287頁
Hector Canabal, et al., Applied Optics, Vol.37, No.26, 1998年9月,6227頁
グリッドを凹面状にすると、平面状のグリッドに比べて取り扱いにくくなるとともに、厚み方向のサイズが大きくなってしまう。また、グリッドの凹面形状を維持するための構造が必要となるため、グリッドのサイズが大きくなりコストも高くなる。更に、複数枚の小グリッドからなるグリッドを湾曲させた場合には、各小グリッドに応力が発生し、小グリッドに割れや剥がれ等が生じてしまうこともある。小グリッドが割れ、または剥がれてしまうと、X線吸収部及びX線透過部のピッチが不規則になるので、適正な位相コントラスト画像の撮影ができなくなる。
本発明の目的は、複数枚の小グリッドからなるグリッドを湾曲させずに収束構造のグリッドを得られるようにすることにある。
上記課題を解決するために、本発明の放射線画像撮影用グリッドは、放射線吸収部及び放射線透過部からなるグリッド部と、グリッド部が、グリッド部に照射される放射線の焦点を向くようにグリッド部を支持する支持台とを有する複数枚の小グリッドと、小グリッドを支持する平板状の支持基板とを備えている。
支持台は、グリッド部が放射線の焦点を向くように、グリッド部を傾斜させることが好ましい。また、支持台は、支持基板上の小グリッドの位置に応じた異なる角度で小グリッドを傾斜させることが好ましい。
支持台は、グリッド部の下地である下地基板から構成してもよい。この場合、下地基板は、放射線透過性を有することが好ましい。また、支持台は、グリッド部の一面に取り付けられる別部材としてもよく、この場合も支持台は、放射線透過性を有することが好ましい。
また、本発明の放射線画像撮影システムは、放射線吸収部及び放射線透過部からなるグリッド部を形成する工程と、グリッド部が当該グリッド部に照射される放射線の焦点を向くように、グリッド部を傾斜された状態で支持する支持台を形成する工程と、グリッド部と支持台とからなる複数の小グリッドを、平板状の支持基板に取り付ける工程とを備えている。
支持台を形成する工程は、支持台の基材のうちグリッド部を支持する支持面を、グリッド部の支持基板への取り付け時の傾斜に合わせた状態で保持する工程と、基材の支持面に対向する対向面を、支持基板の接合面と平行な研磨面を有する研磨手段により研磨する工程とを含んでいる。支持台は、グリッド部の下地である下地基板から構成してもよい。この場合、下地基板は、放射線透過性を有することが好ましい。また、支持台をグリッド部と別体で形成し、研磨後にグリッド部に接合してもよい。
本発明の放射線画像撮影システムは、放射線源から放射された放射線を通過させて縞画像を生成する第1のグリッドと、縞画像に強度変調を与える第2のグリッドと、第2のグリッドにより強度変調された縞画像を検出する放射線画像検出器とを有し、放射線画像検出器により検出した縞画像から位相コントラスト画像を生成する放射線画像撮影システムであって、第1または第2のグリッドの少なくとも1つに、上記放射線画像撮影用グリッドのいずれかを用いたものである。また、放射線源と第1のグリッドとの間に配置され、放射線源から照射された放射線を領域選択的に遮蔽して多数の線光源とする第3のグリッドを有する場合には、第3グリッドに上記放射線画像撮影用グリッドを用いてもよい。
本発明のグリッドは、複数枚の小グリッドによって構成されているので、容易に大面積化することができる。これにより、本発明のグリッドを用いた撮影システムにより、大きな面積の位相コントラスト画像を撮影することができる。また、各小グリッドは、放射線焦点を向くように支持台によって支持されているので、平板状でありながら収束構造のグリッドを構成することができる。
[第1実施形態]
図1は、X線画像撮影システム10の構成を示す概念図である。X線画像撮影システム10は、X線照射方向であるz方向に沿って配置されたX線源11、線源グリッド12、第1のグリッド13、第2のグリッド14、及びX線画像検出器15を備えている。
図1は、X線画像撮影システム10の構成を示す概念図である。X線画像撮影システム10は、X線照射方向であるz方向に沿って配置されたX線源11、線源グリッド12、第1のグリッド13、第2のグリッド14、及びX線画像検出器15を備えている。
X線源11は、例えば、回転陽極型のX線管と、X線の照射野を制限するコリメータとを有し、被検体HにX線を放射する。線源グリッド12、第1のグリッド13及び第2のグリッド14は、X線を吸収する吸収型グリッドであり、z方向においてX線源11に対向配置されている。線源グリッド12と第1のグリッド13との間には、被検体Hが配置可能な間隔が設けられている。また、第1のグリッド13と第2のグリッド14との距離は、最小のタルボ干渉距離以下とされている。X線画像検出器15は、例えば、半導体回路を用いたフラットパネル検出器(FPD:Flat Panel Detector)であり、第2のグリッド14の背後に配置されている。
第2のグリッド14を例にして、グリッドの構造を説明する。図2(A)は、第2のグリッド14をX線源11側から見た正面図であり、同図(B)は同図(A)のA−A断面図である。第2のグリッド14は、第2のグリッド14の全体よりもサイズの小さな5枚の小グリッド17〜21と、小グリッド17〜21が接着材22により接合された支持基板23とから構成されている。支持基板23は、ガラス、カーボン、アクリル等の高いX線透過性を有する材質によって形成されている。接着剤22には、X線透過性を有する有機系接着剤が用いられている。各小グリッド17〜21の間の隙間は、X線吸収性を有する材料により埋められている。
小グリッド17〜21は、x方向に伸びた細長い形状をしており、y方向に沿って支持基板23上に並列されている。小グリッド17〜21は、X線源11のX線焦点11aを向くようにそれぞれ異なる角度で傾斜されている。これにより、第2のグリッド14は、コーンビーム状のX線に対応した収束構造となるため、周縁部におけるX線のケラレを小さくすることができる。なお、小グリッドは、グリッドを収束構造にするため最低でも2枚は必要であり、適正な収束構造を得るには小グリッドの枚数が多いほうが好ましい。
小グリッド17〜21は、グリッドとして機能するグリッド部17a〜21aと、グリッド部17a〜21aがX線源11のX線焦点を向くように傾斜させる支持台である下地基板17b〜21bとからなる。小グリッド17のy方向断面を表す図3に示すように、グリッド部17aは、略x方向に延伸され、x方向に直交する略y方向に沿って交互に配列されたX線吸収部25とX線透過部26とからなる。X線吸収部25は、金やプラチナ等のX線吸収性を有する材質により形成されている。X線透過部26は、シリコン等のX線透過性を有する材質により形成されている。
X線吸収部25の幅W2及びピッチP2は、線源グリッド12と第1のグリッド13との間の距離、第1のグリッド13と第2のグリッド14との間の距離、及び第1のグリッド13のX線吸収部のピッチ等によって決まるが、幅W2はおよそ2〜20μm、ピッチP2は4〜40μm程度である。また、X線吸収部25のz方向の厚みT2は、高いX線吸収性を得るためには厚いほどよいが、X線源11から放射されるコーンビーム状のX線のケラレを考慮して、例えば100μm程度となっている。本実施形態では、例えば、幅W2が2.5μm、ピッチP2が5μm、厚みT2が100μmとなっている。なお、他のグリッド部18a、19a、20a、21aもグリッド部17aと同様の構成であるため、詳しい説明は省略する。
下地基板17b〜21bは、小グリッド17〜21の製造時にグリッド部17a〜21aの下面に接合される補強用の基板であり、ガラス、カーボン、アクリル等の高いX線透過性を有する材質によって形成されている。下地基板17b〜21bは、グリッド部17a〜21aがそれぞれX線焦点11aを向くように、支持基板23に接合される接合面17c〜21cが、その接合位置に対応した角度で斜めにカットされている。また、第2のグリッド14の全体としての厚みを薄くするため、傾斜角度の最も大きな外縁部の小グリッド17、21の下地基板17b、21bは、小グリッド17、21の高さが小グリッド18〜20の高さと同程度になるように薄くされている。
線源グリッド12及び第1のグリッド13は、第2のグリッド14と同様に、複数枚の小グリッドと、小グリッドが接着剤によって接合された支持基板とから構成されている。また、線源グリッド12及び第1のグリッド13の小グリッドは、第2のグリッド14と同様にグリッド部及び下地基板からなり、グリッド部は、x方向に延伸されx方向に直交するy方向に沿って交互に配列されたX線吸収部及びX線透過部を備えている。線源グリッド12及び第1のグリッド13のX線吸収部及びX線透過部は、y方向の幅及びピッチと、z方向の厚さ等が異なる以外は第2のグリッド13とほぼ同様の構成であるため、詳しい説明は省略する。
次に、第2のグリッド14を例にして、本発明のグリッドの製造方法について説明する。図4は、小グリッド17の製造工程を示している。なお、小グリッド18〜21も同様の手順で製造されるため、詳しい説明は省略する。同図(A)に示すように、最初の工程では、シリコン等からなるX線透過性基板27の下面に下地基板17bが接合される。下地基板17bのX線透過性基板27に接合された面には、導電性を有するシーズ層28が設けられている。シーズ層28には、例えば、AuまたはNi、もしくはAl、Ti、Cr、Cu、Ag、Ta、W、Pb、Pd、Pt等からなる金属膜、あるいはそれらの合金からなる金属膜が用いられる。なお、シーズ層28は、X線透過性基板27に設けてもよいし、X線透過性基板27と下地基板17bとの両方に設けられていてもよい。
図4(B)に示すように、次の工程では、一般的なフォトリソグラフィ技術を用いて、X線透過性基板27の上にエッチングマスク30が形成される。エッチングマスク30は、紙面方向に直線状に延伸され、かつ左右方向に所定ピッチで周期的に配列された縞模様のパターンを有する。
図4(C)に示すように、次の工程では、エッチングマスク30を用いたドライエッチングにより、X線透過性基板27に複数の溝32と、各溝32を構成する複数のX線透過部26とが形成される。溝32は、例えば、幅が数μm、深さ100μm程度の高いアスペクト比を必要とするため、溝32を形成するドライエッチングには、例えば、ボッシュプロセス、クライオプロセス等の深堀用のドライエッチングが用いられる。なお、シリコン基板に代えて感光性レジストを使用し、シンクロトロン放射光で露光して溝を形成してもよい。
図4(D)に示すように、次の工程では、電解メッキにより溝32内に金などのX線吸収材が充填され、X線吸収部25が形成される。下地基板17bが接合されているX線透過性基板27は、シーズ層28に電流端子が接続され、メッキ液中に浸漬される。X線透過性基板27と対向させた位置には、もう一方の電極(陽極)が用意され、この問に電流が流されてメッキ液中の金属イオンがパターン加工されたX線透過性基板27に析出されることにより、溝32内に金が埋め込まれる。なお、溝32に対するX線吸収材の充填は、電解メッキに限定されるものではなく、例えば、ペースト状、コロイド状のX線吸収材を充填してもよく、この場合にはシーズ層28は不要である。
次の工程では、下地基板17bが斜めにカットされ、支持基板23に対する接合面17cが形成される。図5に示すように、小グリッド17は、例えばエアー吸引により吸着を行なう研磨用ホルダ34によってグリッド部17aが保持される。研磨用ホルダ34は、吸着を行なう吸着面34aが、下地基板17bのカット後の角度に合わせて傾斜されている。小グリッド17を保持した研磨用ホルダ34は、図示しない移動機構により、研磨板35を回転駆動する研磨装置36の上に移動される。下地基板17bは、研磨用ホルダ34が研磨装置36に向けて下降することにより研磨板35に押し付けられ、研磨板35に研磨されて斜めにカットされる。
図6に示すように、次の工程では、下地基板17bの接合面17cの例えば2箇所の角部にアライメントマーク38が設けられる。アライメントマーク38は、例えばグリッド部17aのグリッドパターンを撮像装置により撮像し、撮像した画像に基づいて、グリッドパターンに対応する所定位置に設けられる。アライメントマーク38は、下地基板17bに溝を刻み込んで形成してもよいし、X線透過性を有する材質を用いて接合面17c上に設けてもよい。X線透過性を有する材質を用いてアライメントマーク38を形成する場合、アライメントマーク38の厚さはアライメント時に識別可能な程度の厚さでよく、支持基板23への接合に支障を来さないように、0.01〜1μm程度であることが好ましい。
次の工程では、接合面17cが形成された小グリッド17が、支持基板23に接合される。図7に示すように、小グリッド17は、例えばエアー吸引により吸着を行なう接合用ホルダ40により、グリッド部17aが保持される。接合用ホルダ40は、吸着を行なう吸着面40aが、接合面17cの角度に合わせて傾斜されている。したがって、小グリッド17の下地基板17bは、接合面17cが水平な状態で保持される。小グリッド17を保持した接合用ホルダ40は、図示しない移動機構により、接着剤22が塗布された支持基板23の上に移動される。
図8に示すように、支持基板23の上面には、小グリッド17〜21のアライメントマークに対応したアライメントマーク42が設けられている。小グリッド17と支持基板23との間には、上方と下方とを撮影するように背中合わせに配置された一対のアライメント用カメラ43、44を有する2組の位置検出ユニット45が挿入され、アライメントマーク38及び42がそれぞれのカメラにより撮影される。アライメント用カメラ43、44により撮影された画像は、図示しない画像処理装置によって処理され、アライメントマーク38とアライメントマーク42の位置ずれ量が検出される。接合用ホルダ40を移動させる移動機構は、検出された位置ずれ量に基づいて小グリッド17の位置を調整する。
小グリッド17の位置調整後、小グリッド17と支持基板23との間から2組の位置検出ユニット45が退避される。次いで、接合用ホルダ40が支持基板23に向けて下降することにより、下地基板17bが接着剤22により支持基板23に接合される。接着剤22は、X線透過性を有し、固化時に収縮等の変形をしないものが好ましく、例えば、熱硬化接着剤、瞬間接着剤等を用いることができる。また、接着剤の代わりに、X線透過性を有する低融点金属(例えば、ハンダ、インジウム等)を用いてもよい。
小グリッド18〜21は、小グリッド17と同様に製造され、支持基板23に接合されるため、詳しい説明は省略する。なお、支持基板23の中央に取り付けられる小グリッド19は、グリッド部19aを傾斜させる必要がないため、小グリッド19の製造工程では、下地基板19bの研磨工程は省略される。また、線源グリッド12及び第1のグリッド13は、第2のグリッド14と同様に製造されるため、詳しい説明は省略する。
次に、X線画像撮影システムの作用について説明する。X線源11から放射されたX線は、線源グリッド12のX線吸収部によって部分的に遮蔽されることにより、x方向に関する実効的な焦点サイズが縮小され、x方向に多数の線光源(分散光源)が形成される。線源グリッド12により形成された多数の線光源のX線は、被検体Hを通過することにより位相差が生じ、このX線が第1のグリッド13を通過することにより、被検体Hの屈折率と透過光路長とから決定される被検体Hの透過位相情報を反映した縞画像が形成される。各線光源の縞画像は、第2のグリッド14に投影され、第2のグリッド14の位置で一致する(重なり合う)ので、X線強度を低下させずに、位相コントラスト画像の画質を向上させることができる。
縞画像は、第2のグリッド14により強度変調され、例えば、縞走査法により検出される。縞走査法とは、第1のグリッド13に対し第2のグリッド14を、X線焦点を中心として格子面に沿った方向に格子ピッチを等分割(例えば、5分割)した走査ピッチでy方向に並進移動させながら、X線源11から被検体HにX線を照射して複数回の撮影を行なってX線画像検出器15により検出し、X線画像検出器15の各画素の画素データの位相のズレ量(被検体Hがある場合とない場合とでの位相のズレ量)から位相微分像(被検体で屈折したX線の角度分布に対応)を取得する方法である。この位相微分像を上記の縞走査方向に沿って積分することにより、被検体Hの位相コントラスト画像を得ることができる。
以上で説明したように、本実施形態のX線画像撮影システム10は、線源グリッド12、第1のグリッド13及び第2のグリッド14が、複数枚の小グリッドにより構成され大面積化されているので、半導体プロセスを用いて形成された1枚のグリッドを用いる場合よりも、位相コントラスト画像の撮影面積を広くすることができる。また、線源グリッド12、第1のグリッド13及び第2のグリッド14は、X線焦点11aを向くようにそれぞれ異なる角度で傾斜された複数枚の小グリッドから構成されているので、平板状でありながら収束構造を得ることができ、グリッドの周縁部におけるX線のケラレを少なくすることができ、高画質な位相コントラスト画像を撮影することができる。
次に本発明の別の実施形態について説明する。なお、第1実施形態と同じ構成については、同符号を用いて詳しい説明は省略する。
[第2実施形態]
上記実施形態では、小グリッド17〜21は、研磨用ホルダ34及び接合用ホルダ40により保持されて研磨及び接合を行なっている。そのため、下地基板17b〜21bの接合面17c〜21cの傾斜角度に合わせて傾斜された吸着面を持つ、複数の研磨用ホルダ34及び接合用ホルダ40を用意しなければならない。しかし、複数の研磨用ホルダ34及び接合用ホルダ40を用意するとコストが上昇し、ホルダ交換に必要な工数の増加により小グリッドの製造のスループットが低下してしまう。
上記実施形態では、小グリッド17〜21は、研磨用ホルダ34及び接合用ホルダ40により保持されて研磨及び接合を行なっている。そのため、下地基板17b〜21bの接合面17c〜21cの傾斜角度に合わせて傾斜された吸着面を持つ、複数の研磨用ホルダ34及び接合用ホルダ40を用意しなければならない。しかし、複数の研磨用ホルダ34及び接合用ホルダ40を用意するとコストが上昇し、ホルダ交換に必要な工数の増加により小グリッドの製造のスループットが低下してしまう。
上記問題を解決するため、例えば、図9(A)に示す小グリッド17のように、グリッド部17aの上面に、下地基板17bの接合面の角度に合わせて傾斜された水平部材50を取り付けてもよい。これによれば、下地基板17bを研磨して接合面を形成する際に、水平な吸着面51aを持つ研磨用ホルダ51により水平部材50を吸着することができるので、研磨用ホルダの種類を1つにすることができる。
また、図9(B)に示すように、下地基板17bの研磨後に小グリッド17を支持基板23に接合する際には、水平な吸着面53aを持つ接合用ホルダ53により水平部材50を吸着することができるので、接合用ホルダの種類も1つにすることができる。水平部材50は、小グリッド17の支持基板23への接合後にグリッド部17aから取り外してもよいし、X線透過性を有する材質で水平部材50を形成し、小グリッド17の支持基板23への接合後にグリッド部17aに残しておいてもよい。
[第3実施形態]
上記各実施形態では、小グリッド17の支持台として、グリッド部17aの下地である下地基板17bを用いた。しかしながら、支持台をグリッド部17aとは別体で形成し、グリッド部17aに支持台を取り付けて小グリッドを構成してもよい。以下、本実施形態のグリッドの製造方法について説明する。
上記各実施形態では、小グリッド17の支持台として、グリッド部17aの下地である下地基板17bを用いた。しかしながら、支持台をグリッド部17aとは別体で形成し、グリッド部17aに支持台を取り付けて小グリッドを構成してもよい。以下、本実施形態のグリッドの製造方法について説明する。
図10(A)に示すように、本実施形態では、支持台の材料となる基材60を、支持基板に対する接合面の傾斜角度に合わせて傾斜された吸着面61aを持つ研磨用ホルダ61により保持し、研磨装置36によって研磨している。基材60には、ガラス、カーボン、アクリル等のX線透過性の高い材質が用いられる。これにより、同図(B)に示すように、接合面62aを有する支持台62が形成される。
図11に示すように、次の工程では、支持台62は、接合面62aに合わせて傾斜された吸着面63aを有する固定ステージ63により吸着保持される。これにより、支持台62のグリッド部17aを支持する支持面62bは、水平に配置される。支持面62bには、X線透過性を有し、固化時に変形しない有機系接着在からなる接着剤64が塗布される。第1実施形態と同様の製造方法により形成されたグリッド部17aは、水平な吸着面65aを有する組立用ホルダ65により保持され、支持台62の支持面62bに接合される。これにより、グリッド部17aと支持台62とからなる小グリッド66(図12参照)が完成する。その後、支持台62の接合面62aには、第1実施形態と同様にアライメントマークが形成される。
図12に示すように、小グリッド66は、第1実施形態と同様に、接合面62aに合わせて傾斜された吸着面67aを有する接合用ホルダ67により保持される。水平状態にされた接合面62aは、アライメントマークを利用して位置調整され、支持基板23に接合される。その後、グリッド部18a〜21aについても、グリッド部17aと同様に支持台によって支持基板23に接合される。このように、グリッド部17aと別体で構成された支持台62を用いても本発明のグリッドを構成することができ、同様の作用効果を得ることができる。
なお、支持台62の基材としてアクリルを用いる場合には、アクリルをそのまま支持台62の形状に成形してもよい。また、支持台62をアクリルで成形する際に、アライメントマークを同時に形成してもよい。これによれば、支持台62の研磨工程とアライメントマークの形成工程とが省略できるので、スループットが向上する。また、図13に示すように、本実施形態の小グリッド66は、第2実施形態と同様に、グリッド部17aに取り付けられた水平部材68を介して、水平な吸着面69aを有する接合用ホルダ69により保持し、支持基板23に接合してもよい。この水平部材68も、小グリッド66の支持基板23への接合後に除去してもよいし、X線透過性を有する材質で形成して残しておいてもよい。
また、本実施形態では、基材60を研磨して支持台62を形成したが、図14(A)に示すように、幅の異なる平板状の角度部材75a、75bをグリッド部17aと端部を揃えて積層することにより、グリッド部17aを傾斜させる支持台76を形成してもよい。また、本発明のグリッドを干渉用グリッドとして用いる場合には、角度部材によるX線の干渉を防止するため、同図(B)に示すように、グリッド部17aの外側に角度部材77を配置するのが好ましい。
[第4実施形態]
第1実施形態では、小グリッド17〜21をy方向に並べて凹面状の収束構造のグリッドを構成したが、球面状の収束構造を有するグリッドを形成することもできる。図15(A)は、本実施形態を用いた第2のグリッド80をX線源11側から見た平面図であり、同図(B)、(C)は、同図(A)のA−A断面及びB−B断面を表している。第2のグリッド80は、十字状のグリッドパターンを有する小グリッド81a〜81yを支持基板82のxy平面状にマトリクス状に配置するとともに、各小グリッド81a〜81yを下地基板によってX線焦点を向くように傾斜させている。これにより、グリッドをより大きな面積にすることができる。
第1実施形態では、小グリッド17〜21をy方向に並べて凹面状の収束構造のグリッドを構成したが、球面状の収束構造を有するグリッドを形成することもできる。図15(A)は、本実施形態を用いた第2のグリッド80をX線源11側から見た平面図であり、同図(B)、(C)は、同図(A)のA−A断面及びB−B断面を表している。第2のグリッド80は、十字状のグリッドパターンを有する小グリッド81a〜81yを支持基板82のxy平面状にマトリクス状に配置するとともに、各小グリッド81a〜81yを下地基板によってX線焦点を向くように傾斜させている。これにより、グリッドをより大きな面積にすることができる。
上記各実施形態は、第1及び第2のグリッドを、そのX線透過部を通過したX線を線形的に投影するように構成しているが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、X線透過部でX線を回折することにより、いわゆるタルボ干渉効果が生じる構成(国際公開WO2004/058070号公報等に記載の構成)としてもよい。ただし、この場合には、第1及び第2のグリッド間の距離をタルボ干渉距離に設定する必要がある。また、この場合には、第1のグリッドを吸収型グリッドに代えて、位相型グリッドを用いることが可能であり、第1のグリッドに代えて用いた位相型グリッドは、タルボ干渉効果により生じる縞画像(自己像)を、第2のグリッドに射影する。
さらに、上記実施形態では、被検体HをX線源と第1のグリッドとの間に配置しているが、被検体Hを第1のグリッドと第2のグリッドとの間に配置した場合にも同様に位相コントラスト画像の生成が可能である。また、線源グリッドを備えたX線画像撮影システムについて説明したが、本発明は、線源グリッドを使用しないX線画像撮影システムにも適用可能である。更に、上記各実施形態は、矛盾しない範囲で相互に組み合わせることが可能である。
また、上記各実施形態では、一方向に延伸されかつ延伸方向に直交する配列方向に沿って交互に配置されたX線吸収部及びX線透過部を有する縞状の一次元グリッドを例に説明したが、本発明は、X線吸収部及びX線透過部が例えば直交する2方向に配列された二次元グリッドにも適用が可能である。この場合、第2のグリッドにより強度変調された縞画像を上述した縞走査法によって検出して位相コントラスト画像を生成してもよいし、1回の撮影によって位相コントラスト画像を生成してもよい。1回の撮影で位相コントラスト画像を生成する場合には、例えば第1のグリッドに市松模様の位相型グリッドを使用し、第2のグリッドに網目模様の振幅型グリッドを使用して、1回の撮影を行なう。そして、撮影画像にフーリエ変換を行なって縦横方向の1次スペクトルをそれぞれ抽出し、これらの1次スペクトルを逆変換することで、2方向の微分位相像を1枚の画像から得ることができる。
以上説明した実施形態は、医療診断用の放射線画像撮影システムのほか、工業用や、非破壊検査等のその他の放射線撮影システムに適用することが可能である。また、本発明は、X線撮影において散乱線を除去する散乱線除去用グリッドにも適用可能である。更に、本発明は、放射線として、X線以外にガンマ線等を用いることも可能である。
10 X線画像撮影システム
11 X線源
12 線源グリッド
13 第1のグリッド
14、80 第2のグリッド
15 X線画像検出器
17〜21、81a〜81y 小グリッド
17a〜21a グリッド部
17b〜21b 下地基板
17c〜21c 接合面
22 接着剤
23 支持基板
25 X線吸収部
26 X線透過部
38 アライメントマーク
50 水平部材
62 支持台
11 X線源
12 線源グリッド
13 第1のグリッド
14、80 第2のグリッド
15 X線画像検出器
17〜21、81a〜81y 小グリッド
17a〜21a グリッド部
17b〜21b 下地基板
17c〜21c 接合面
22 接着剤
23 支持基板
25 X線吸収部
26 X線透過部
38 アライメントマーク
50 水平部材
62 支持台
Claims (11)
- 放射線吸収部及び放射線透過部からなるグリッド部と、前記グリッド部に照射される放射線の焦点を向くように、前記グリッド部を支持する支持台とを有する複数枚の小グリッドと、
前記小グリッドを支持する平板状の支持基板と、
を備えたことを特徴とする放射線画像撮影用グリッド。 - 前記支持台は、前記グリッド部が前記放射線の焦点を向くように、前記グリッド部を傾斜させることを特徴とする請求項1記載の放射線画像撮影用グリッド。
- 前記支持台は、前記支持基板上の前記小グリッドの位置に応じた異なる角度で前記小グリッドを傾斜させることを特徴とする請求項2記載の放射線画像撮影用グリッド。
- 前記支持台は、前記グリッド部の下地である下地基板からなり、放射線透過性を有することを特徴とする請求項1〜3いずれか記載の放射線画像撮影用グリッド。
- 前記支持台は、前記グリッド部の一面に取り付けられており、放射線透過性を有することを特徴とする請求項1〜3いずれか記載の放射線画像撮影用グリッド。
- 放射線吸収部及び放射線透過部からなるグリッド部を形成する工程と、
前記グリッド部に照射される放射線の焦点を向くように、前記グリッド部を傾斜された状態で支持する支持台を形成する工程と、
前記グリッド部と前記支持台とからなる複数の小グリッドを、平板状の支持基板に取り付ける工程と、
を備えたことを特徴とする放射線画像撮影用グリッドの製造方法。 - 前記支持台を形成する工程は、
前記支持台の基材の前記グリッド部を支持する支持面を、前記グリッド部の前記支持基板への取り付け時の傾斜に合わせた状態で保持する工程と、
前記基材の前記支持面に対向する対向面を、前記支持基板の接合面と平行な研磨面を有する研磨手段により研磨する工程と、
を含むことを特徴とする請求項6記載の放射線画像撮影用グリッドの製造方法。 - 前記基材は、前記グリッド部の下地である下地基板からなり、放射線透過性を有することを特徴とする請求項7記載の放射線画像撮影用グリッドの製造方法。
- 前記基材は、放射線透過性を有し、研磨後に前記グリッド部に接合されることを特徴とする請求項7記載の放射線画像撮影用グリッドの製造方法。
- 放射線源から放射された放射線を通過させて縞画像を生成する第1のグリッドと、前記縞画像に強度変調を与える第2のグリッドと、前記第2のグリッドにより強度変調された縞画像を検出する放射線画像検出器とを有し、前記放射線画像検出器により検出した縞画像から位相コントラスト画像を生成する放射線画像撮影システムであって、
前記第1または第2のグリッドの少なくとも1つに、請求項1〜5いずれか記載の放射線画像撮影用グリッドを用いたことを特徴とする放射線画像撮影システム。 - 前記放射線源と前記第1のグリッドとの間に配置され、前記放射線源から照射された放射線を領域選択的に遮蔽して多数の線光源とする第3のグリッドを有し、前記第3グリッドに、請求項1〜5いずれか記載の放射線画像撮影用グリッドを用いたことを特徴とする請求項10記載の放射線画像撮影システム。
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