JP2015072261A - Masking grating, and talbot interferometer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、遮蔽格子及びトールボット干渉計に関する。 The present invention relates to a shield grating and a Talbot interferometer.
Ｘ線位相イメージング法は、Ｘ線の位相シフトに基づいてコントラストを発生させ、被検体に関する情報を得る方法である。Ｘ線位相イメージング法の１つとして、トールボット干渉法がある。 The X-ray phase imaging method is a method in which contrast is generated based on the X-ray phase shift to obtain information on the subject. One of the X-ray phase imaging methods is Talbot interferometry.
Ｘ線を用いたトールボット干渉を観測するためには、空間的に可干渉なＸ線を出射するＸ線源、Ｘ線の位相を周期的に変調するための回折格子、検出器が少なくとも必要である。空間的に可干渉性なＸ線が回折格子を透過すると、Ｘ線の位相が回折格子の形状を反映して周期的に変化する。すると、トールボット距離と呼ばれる特定の距離だけ回折格子から離れた位置に自己像と呼ばれる第１の干渉パターンが形成される。 In order to observe Talbot interference using X-rays, an X-ray source that emits spatially coherent X-rays, a diffraction grating for periodically modulating the phase of X-rays, and a detector are required. It is. When spatially coherent X-rays pass through the diffraction grating, the phase of the X-rays periodically changes to reflect the shape of the diffraction grating. Then, a first interference pattern called a self image is formed at a position away from the diffraction grating by a specific distance called a Talbot distance.
被検体をＸ線源と回折格子の間又は回折格子と検出器の間に置くことで、被検体の形状と複素屈折率により自己像が変形され、この自己像の変形から被検体の位相に関する情報（以下、位相情報と呼ぶことがある。）を得ることができる。
尚、被検体の位相に関する情報として、微分位相微分像、位相像、散乱像が挙げられる。
By placing the subject between the X-ray source and the diffraction grating or between the diffraction grating and the detector, the self-image is deformed by the shape of the subject and the complex refractive index, and the phase of the subject is related to the deformation of the self-image. Information (hereinafter sometimes referred to as phase information) can be obtained.
Note that examples of the information regarding the phase of the subject include a differential phase differential image, a phase image, and a scattered image.
しかし、一般的に、Ｘ線を用いたトールボット干渉法において形成される自己像のピッチは検出器の画素ピッチと比較して小さいため、自己像を直接検出することは困難である。
そこで、Ｘ線を遮る遮蔽部とＸ線を透過する透過部が周期的に配列された周期構造を持つ、遮蔽格子を用いて、第２の干渉パターンを形成する。
However, since the pitch of the self-image formed in the Talbot interferometry using X-rays is generally smaller than the pixel pitch of the detector, it is difficult to directly detect the self-image.
Therefore, the second interference pattern is formed using a shielding grating having a periodic structure in which shielding portions that block X-rays and transmission portions that transmit X-rays are periodically arranged.
遮蔽格子に形成されている遮蔽部と透過部の周期は自己像の周期と同じもしくはほぼ同じであり、第２の干渉パターンとして自己像よりも周期が大きいモアレを形成したり、自己像との相対位置を移動させることで縞走査を可能にしたりする。 The period of the shielding part and the transmission part formed on the shielding grating is the same as or substantially the same as the period of the self-image, and a moire having a period larger than that of the self-image is formed as the second interference pattern. By moving the relative position, fringe scanning is enabled.
また、遮蔽部はＸ線を十分遮蔽するために高アスペクト比の金属構造体から構成されており、遮蔽格子を大面積で作製することは困難である。 In addition, the shielding part is made of a metal structure having a high aspect ratio to sufficiently shield X-rays, and it is difficult to produce a shielding grid with a large area.
このため特許文献１には、１次元構造の遮蔽部を持つ複数の小遮蔽格子を重ね合わせて作製した大面積の遮蔽格子が記載されている。
For this reason,
しかし、特許文献１のように複数の小遮蔽格子を重ね合わせると、小遮蔽格子の重ね合わせの精度によっては、小遮蔽格子を重ね合わせた領域における位相情報の取得が困難になる。これは、小遮蔽格子の重ね合わせズレにより、設計上は遮蔽部が位置する位置に遮蔽部が位置しなかったり、設計上は透過部が位置する位置に透過部が位置しなかったりすることによる。特に、２方向に遮蔽部と透過部とが配列された２次元の小遮蔽格子を精度よく重ね合わせることは難しい。
However, when a plurality of small shielding gratings are overlapped as in
本発明は、上記課題に鑑み、２次元の小遮蔽格子を重ね合わせる場合において、重ね合わせた領域における位相情報の取得を従来よりも容易にすることが可能となる遮蔽格子及び該遮蔽格子を備えるトールボット干渉計の提供を目的とする。 In view of the above-described problems, the present invention includes a shielding grating and the shielding grating that make it easier to obtain phase information in the overlapped region than before when two-dimensional small shielding gratings are overlaid. The purpose is to provide a Talbot interferometer.
本発明の一側面としての遮蔽格子は、Ｘ線を透過する透過部とＸ線を遮蔽する遮蔽部とが配列された、複数の小遮蔽格子を備え、前記複数の小遮蔽格子のそれぞれは、前記透過部と前記遮蔽部とが交差する２方向に配列された２次元の格子領域と、前記透過部と前記遮蔽部とが１方向に配列された１次元の格子領域とを有し、前記１次元の格子領域は、前記２次元の格子領域の外周の少なくとも一部に形成され、前記複数の小遮蔽格子のうち、隣り合う小遮蔽格子が有する１次元の格子領域同士の少なくとも一部が重なることで形成される重なり領域を有し、前記重なり領域において、前記小遮蔽格子同士の配列方向が交差することを特徴とする。 The shielding grating as one aspect of the present invention includes a plurality of small shielding gratings in which a transmission part that transmits X-rays and a shielding part that shields X-rays are arranged, and each of the plurality of small shielding gratings includes: A two-dimensional lattice region arranged in two directions where the transmission portion and the shielding portion intersect, and a one-dimensional lattice region in which the transmission portion and the shielding portion are arranged in one direction, The one-dimensional lattice region is formed on at least a part of the outer periphery of the two-dimensional lattice region, and at least a part of the one-dimensional lattice regions of the adjacent small shielding lattices among the plurality of small shielding lattices is It has an overlapping region formed by overlapping, and the arrangement direction of the small shielding lattices intersects in the overlapping region.
本発明の一側面としての遮蔽格子によれば、２次元の小遮蔽格子を重ね合わせる場合において、重ね合わせた領域における位相情報の取得を従来よりも容易にすることが可能となる遮蔽格子を実現することができる。 According to the shielding grating as one aspect of the present invention, when a two-dimensional small shielding grating is overlaid, a shielding grating that makes it easier to obtain phase information in the overlapped region than before is realized. can do.
本発明のその他の側面については、以下で説明する実施の形態で明らかにする。 Other aspects of the present invention will be clarified in the embodiments described below.
上述のように、複数の小遮蔽格子を重ね合わせると、小遮蔽格子の重ね合わせズレにより、設計上は遮蔽部が位置する位置に遮蔽部が位置しなかったり、設計上は透過部が位置する位置に透過部が位置しなかったりすることがある。このため、小遮蔽格子を重ね合わせた領域（以下、重なり領域と呼ぶことがある）におけるＸ線の透過率が、小遮蔽格子を重ね合わせなかった領域におけるＸ線の透過率よりも低くなり、重なり領域において検出器に到達するフォトン数が減少し、検出器ノイズに対する取得信号量（ＳＮ比）が低下する。そのため、重なり領域における位相情報の取得が困難になる可能性がある。 As described above, when a plurality of small shielding gratings are overlapped, the shielding part is not positioned at the position where the shielding part is positioned due to the overlapping of the small shielding grids, or the transmission part is positioned according to the design. The transmissive part may not be located at the position. For this reason, the X-ray transmittance in the region where the small shielding grating is overlapped (hereinafter sometimes referred to as the overlapping region) is lower than the X-ray transmittance in the region where the small shielding lattice is not overlapped, The number of photons that reach the detector in the overlapping region decreases, and the amount of acquired signal (SN ratio) with respect to detector noise decreases. Therefore, it may be difficult to obtain phase information in the overlapping region.
そこで、本発明の実施形態においては、２次元の小遮蔽格子を重ね合わせる場合において、重ね合わせた領域における位相情報の取得を従来よりも容易にすることが可能となる遮蔽格子を提供する。そのために、本実施形態の遮蔽格子は、小遮蔽格子同士が重なる領域におけるＸ線の透過率と、小遮蔽格子を重ね合わせなかった領域におけるＸ線の透過率との差を小さくする。具体的には、本実施形態の遮蔽格子は、次のような構成を備える。 Therefore, in the embodiment of the present invention, there is provided a shielding grating capable of facilitating acquisition of phase information in the overlapped region when a two-dimensional small shielding grating is overlaid. Therefore, the shielding grating of the present embodiment reduces the difference between the X-ray transmittance in the region where the small shielding gratings overlap and the X-ray transmittance in the region where the small shielding gratings are not overlapped. Specifically, the shielding grid of this embodiment has the following configuration.
遮蔽格子は、Ｘ線を透過する透過部とＸ線を遮蔽する遮蔽部とが配列された、複数の小遮蔽格子を備える。そして、この小遮蔽格子のそれぞれは、透過部と遮蔽部とが交差する２方向に配列された２次元の格子領域と、透過部と遮蔽部とが１方向に配列された１次元の格子領域とを有している。１次元の格子領域は、前記２次元の格子領域の外周の少なくとも一部に形成され、遮蔽格子は、複数の小遮蔽格子のうち、隣り合う小遮蔽格子が有する１次元の格子領域同士の少なくとも一部が重なることで形成される重なり領域を有する。重なり領域において、隣り合う小遮蔽格子が有する１次元の格子領域の配列方向同士は交差する。これにより、重なり領域において透過部と遮蔽部とが交差する２方向に配列されている。 The shielding grating includes a plurality of small shielding gratings in which a transmission part that transmits X-rays and a shielding part that shields X-rays are arranged. Each of the small shielding grids includes a two-dimensional lattice region arranged in two directions where the transmission portion and the shielding portion intersect, and a one-dimensional lattice region where the transmission portion and the shielding portion are arranged in one direction. And have. The one-dimensional lattice region is formed on at least a part of the outer periphery of the two-dimensional lattice region, and the shielding lattice is at least one of the one-dimensional lattice regions of adjacent small shielding lattices among the plurality of small shielding lattices. It has an overlapping region formed by partly overlapping. In the overlapping region, the arrangement directions of the one-dimensional lattice regions of adjacent small shielding lattices intersect each other. Thereby, in the overlapping region, the transmission part and the shielding part are arranged in two directions intersecting each other.
また、小遮蔽格子のそれぞれは、２次元の格子領域における透過部と遮蔽部との配列方向のうちのいずれか１方向と、１次元の格子領域における透過部と遮蔽部との配列方向と、が平行に構成されていることが好ましい。更に、２次元の格子領域における透過部と遮蔽部との配列方向のそれぞれと、重なり領域における、１次元の格子領域同士による透過部と遮蔽部との配列方向のそれぞれと、が平行に構成されていることがより好ましい。 Each of the small shielding grids includes any one direction of the arrangement direction of the transmission part and the shielding part in the two-dimensional grating region, the arrangement direction of the transmission part and the shielding part in the one-dimensional grating region, Are preferably configured in parallel. Further, each of the arrangement direction of the transmission part and the shielding part in the two-dimensional lattice area and each of the arrangement direction of the transmission part and the shielding part by the one-dimensional lattice area in the overlapping area are configured in parallel. More preferably.
更に、２次元の格子領域における透過部と遮蔽部との配列方向において、２次元の格子領域における透過部と遮蔽部とのピッチと、重なり領域における透過部と遮蔽部とのピッチと、が等しいピッチに構成されていることが更に好ましい。但し、本発明及び本明細書において、ピッチが等しいとは、ピッチが±１０％の範囲内にあることを指す。つまり、あるピッチが、１．１Ａ以下、０．９Ａ以上であるとき、そのピッチは、ピッチＡと等しいというものとする。また、配列方向が平行とは、配列方向同士がなす角度の絶対値が０．１度以内であることを指す。また、配列方向が直交とは、配列方向同士がなす角度の絶対値が８９．９度以上９０．１度以下であることを指す。 Furthermore, in the arrangement direction of the transmission part and the shielding part in the two-dimensional lattice region, the pitch between the transmission part and the shielding part in the two-dimensional lattice region is equal to the pitch between the transmission part and the shielding part in the overlapping region. More preferably, the pitch is configured. However, in the present invention and the present specification, “equal pitch” means that the pitch is within a range of ± 10%. That is, when a certain pitch is 1.1 A or less and 0.9 A or more, the pitch is equal to the pitch A. The parallel arrangement direction means that the absolute value of the angle formed by the arrangement directions is within 0.1 degrees. In addition, the orthogonal arrangement direction means that the absolute value of the angle formed by the arrangement directions is 89.9 degrees or more and 90.1 degrees or less.
以下に、具体例として、複数の小遮蔽格子により構成されたＸ線位相イメージングに用いられる遮蔽格子について、図を用いて説明する。 Hereinafter, as a specific example, a shielding grating used for X-ray phase imaging constituted by a plurality of small shielding gratings will be described with reference to the drawings.
透過部９と遮蔽部８とが交差する２方向に周期的に配列された２次元の格子領域の構造（以下、２次元周期構造と呼ぶことがある）１の例を図４（ａ）に示す。また、透過部９と遮蔽部８とが１方向に周期的に配列された１次元の格子領域の構造（（以下、１次元周期構造と呼ぶことがある）２の例を図４（ｂ）に示す。本実施形態の遮蔽格子４は、２次元周期構造１を有する遮蔽部と、２次元周期構造１の外周の少なくとも一部に形成された１次元周期構造２を有する遮蔽部から成る複数枚の小遮蔽格子３より構成されている。
１次元周期構造２は２次元周期構造１が有する配列方向（ｘ方向、ｙ方向）のうち、１つの方向と同じ配列方向を有し、この配列方向に対して２次元周期構造１と同じピッチで遮蔽部が配置されていることが好ましい。
FIG. 4A shows an example of a structure of a two-dimensional lattice region (hereinafter sometimes referred to as a two-dimensional periodic structure) 1 in which the
The one-dimensional periodic structure 2 has the same arrangement direction as one direction among the arrangement directions (x direction, y direction) of the two-dimensional
基板に対して垂直方向から見たときに、小遮蔽格子３の外周に形成された１次元周期構造２同士が重なるように、小遮蔽格子同士を重ね合わせる。このとき、１次元周期構造の配列方向同士が交差するように遮蔽格子同士を重ね合わせる。これにより、重なり領域も透過部と遮蔽部とが交差する２方向に周期的に配列された領域となる。加えて、重なり領域におけるＸ線透過率を２次元周期構造との）のＸ線透過率と同程度とすることが可能である。
When viewed from the direction perpendicular to the substrate, the small shielding lattices are overlapped so that the one-dimensional periodic structures 2 formed on the outer periphery of the
２次元周期構造１としては、メッシュ状構造が好ましく、このメッシュ状構造の配列方向が直交することがより好ましい。また、２次元周期構造の２つの配列方向のそれぞれと、重なり領域における２つの配列方向のそれぞれとが一致することが好ましい。そのためには、重ね合わせる小遮蔽格子同士の２次元周期構造が同じ配列方向（第１と第２の方向とする）を有し、且つ、重なり領域において重なり合う１次元周期構造の一方の配列方向が第１の方向であり、もう一方の配列方向が第２の方向であればよい。
As the two-dimensional
メッシュ状の小遮蔽格子の場合、１枚ではＸ線の透過率が理想的には１／４（配列方向が直交する場合）だが、小遮蔽格子の２次元周期構造同士を２枚重ねると完全に遮光してしまう可能性がある。 In the case of a mesh-shaped small shielding grid, the X-ray transmittance is ideally 1/4 (one when the arrangement direction is orthogonal) with one mesh, but it is perfect when two two-dimensional periodic structures of small shielding grids are overlapped. May be shielded from light.
図７に示すように、２次元周期構造のみを有する小遮蔽格子３１同士の重なりによりモアレ縞が形成されるような場合でも、重なり領域の平均的な透過率は１／１６となってしまう。
As shown in FIG. 7, even in the case where moire fringes are formed by the overlapping of the
複数の小遮蔽格子を正確な位置合わせを行って固定すれば、重なり領域におけるＸ線透過率は、小遮蔽格子同士が重なり合わない領域（以下、中央領域と呼ぶことがある）のＸ線透過率と変わらない。しかしながら、遮蔽格子はμｍオーダーの遮蔽部から成るため、少なくともμｍオーダーの位置合わせ精度が必要となるため、重ね合わせが難しかった。 If a plurality of small shielding grids are fixed by being accurately aligned, the X-ray transmittance in the overlapping region is an X-ray transmission in a region where the small shielding lattices do not overlap (hereinafter sometimes referred to as a central region). It is not different from the rate. However, since the shielding grating is composed of a shielding portion of the order of μm, alignment accuracy of at least the order of μm is required, so that the overlaying is difficult.
これに対し、本実施形態のメッシュ状に２次元周期構造１を持つ小遮蔽格子３同士は、２枚の小遮蔽格子３が有する１次元周期構造同士を配列方向が交差するように重ね合わせる。
On the other hand, the
１枚の１次元状格子の透過率は１／２（５０％）であり、１次元周期構造２の配列方向が直交するように積層した場合１／４（２５％）となる。このとき、数度の回転誤差やμｍオーダーの位置合わせ誤差があったとしても、透過率はほとんど変わらない。 The transmittance of one one-dimensional grating is ½ (50%), and is ¼ (25%) when the one-dimensional periodic structure 2 is laminated so that the arrangement direction is orthogonal. At this time, even if there is a rotation error of several degrees or an alignment error on the order of μm, the transmittance is hardly changed.
このため、２次元周期構造１の外周に１次元周期構造２を形成した小遮蔽格子３を複数枚作製し、１次元周期構造２同士を重ね合わせて遮蔽格子４とすることで、２次元周期構造のみを有する遮蔽格子の２次元周期構造同士を重ね合わせた遮蔽格子よりも容易な位置合わせで大面積の遮蔽格子４を作製することができる。
For this reason, a plurality of
２次元周期構造の配列方向が直交するとき、基板に対して垂直方向から見たときに、重なり領域における１次元周期構造２同士の配列方向も直交することが好ましい。また、小遮蔽格子同士を重ね合わせるときに、小遮蔽格子の１次元周期構造は、隣り合う小遮蔽格子の１次元構造と重ならない領域を有していても良いし、１次元周期構造２と２次元周期構造１の一部が重なり合っても良い。１次元周期構造の一部が重なり合わなかった場合、その領域の透過率は５０％であり、２次元周期構造の透過率（２５％）と異なる。しかし、２次元周期構造のみを有する小遮蔽格子の２次元周期構造同士が重なり合わなかった場合の透過率（１００％）よりも、２次元周期構造の透過率に近く、１次元周期構造の配列方向に対しての位相情報の取得が容易である。また、１次元周期構造２と２次元周期構造１の一部が重なり合う場合も、２次元周期構造同士が重なったときよりも、その重なり領域の透過率への影響は小さいため、位相情報の取得が容易である。但し、１次元周期構造２のうち、隣り合う小遮蔽格子の１次元周期構造と重ならない領域や、１次元周期構造２と２次元周期構造１が重なる領域は少ないほうが好ましく、小遮蔽格子が有する１次元周期構造の面積の１／２以上が、隣り合う小遮蔽格子のうち、共に重なり領域を形成する１次元周期構造と重なることが好ましく、その面積が３／４以上であることがより好ましく、１次元周期構造２部分のみが重ね合わされ、重なり合わない１次元周期構造がないことが更に好ましい。
When the arrangement directions of the two-dimensional periodic structures are orthogonal, it is preferable that the arrangement directions of the one-dimensional periodic structures 2 in the overlapping region are also orthogonal when viewed from the direction perpendicular to the substrate. Further, when the small shielding gratings are overlapped with each other, the one-dimensional periodic structure of the small shielding gratings may have a region that does not overlap with the one-dimensional structure of the adjacent small shielding gratings. A part of the two-dimensional
このため、１次元周期構造２部分と２次元周期構造１部分の境界は直線状であると積層が容易であるため好ましい。
For this reason, it is preferable that the boundary between the two-dimensional periodic structure 2 part and the two-dimensional
また、２次元周期構造１の配列方向が互いに直交する場合、２次元周期構造１を形成する領域は長方形（正方形を含む。）であることが好ましい。
In addition, when the arrangement directions of the two-dimensional
遮蔽格子は、１種類の小遮蔽格子を用いて構成して良いし、複数種類の小遮蔽格子３を組み合わせて構成しても良い。尚、小遮蔽格子の遮蔽部の形状が等しいとき、その小遮蔽格子は同じ種類の小遮蔽格子であるとし、小遮蔽格子の遮蔽部の形状が異なるとき、その小遮蔽格子は異なる種類の小遮蔽格子であるとする。
The shielding grid may be configured using one type of small shielding grid, or may be configured by combining a plurality of types of
１種類の小遮蔽格子３を用いて大面積の遮蔽格子を形成する場合に用いられる、小遮蔽格子の形状として２パターンを例示する。１つめの小遮蔽格子の形状の例（第１の形状）は、図１（ａ）に示した小遮蔽格子のように、２次元周期構造に対して対向する位置（２次元周期構造の上と下が対向する位置にあり、左と右も対向する位置にあるという）にある１次元周期構造同士の配列方向が交差する形状である。但し、２次元周期構造の配列方向が直交する場合、対向する位置にある１次元周期構造同士の配列方向も直交することが好ましい。
Two patterns are exemplified as the shape of the small shielding grid used when a large-area shielding grid is formed using one kind of
２つめの小遮蔽格子の形状の例（第２の形状）は、図２（ａ），（ｂ）に示した小遮蔽格子のように、２次元周期構造の上下左右の４つの１次元周期構造２の配列方向が平行な形状である。 An example of the shape of the second small shielding grating (second shape) is four one-dimensional periods on the top, bottom, left, and right of the two-dimensional periodic structure, as in the small shielding gratings shown in FIGS. The structure 2 has a parallel arrangement direction.
第２の形状の小遮蔽格子を用いる場合は、隣り合う小遮蔽格子３が有する１次元周期構造の配列方向が交差するように、小遮蔽格子を回転させて重ね合わせる。
In the case of using the second-shaped small shielding grating, the small shielding gratings are rotated and overlapped so that the arrangement directions of the one-dimensional periodic structures of the adjacent
次に、２種類の小遮蔽格子３を用いて大面積の遮蔽格子を形成する場合に用いられる、小遮蔽格子の形状の例として、第３の形状の小遮蔽格子と第４の形状の小遮蔽格子とを用いる場合について説明する。
Next, as an example of the shape of the small shielding grid used in the case of forming a large area shielding grid using the two types of
第３と第４の形状の小遮蔽格子は、共に、２次元周期構造に対して対向する位置にある１次元周期構造同士の配列方向が平行であり、且つ、隣り合う位置（つまり、対向しない位置）にある１次元周期構造同士の配列方向が交差する形状である。但し、２次元周期構造の配列方向が直交する場合、隣り合う位置にある１次元周期構造同士の配列方向も直交することが好ましい。 In both the third and fourth shaped small shielding gratings, the arrangement directions of the one-dimensional periodic structures at positions facing the two-dimensional periodic structure are parallel to each other, and adjacent positions (that is, not facing each other). The arrangement direction of the one-dimensional periodic structures in the position) intersects. However, when the arrangement directions of the two-dimensional periodic structures are orthogonal, it is preferable that the arrangement directions of the one-dimensional periodic structures at adjacent positions are also orthogonal.
第３の形状の小遮蔽格子３は、図３（ｂ）に示した小遮蔽格子のように、１次元周期構造２が２次元周期構造１の遮蔽部の延長により形成される。つまり、２次元周期構造の上下に位置する１次元周期構造は、上下に延びる遮蔽部が横方向に配列した構造であり、左右に位置する１次元周期構造は、左右に延びる遮蔽部が縦方向に配列した構造である。
The small shield grating 3 of the third shape is formed by extending the shield part of the two-dimensional
一方、第４の形状の小遮蔽格子３は、図３（ａ）に示した小遮蔽格子のように、１次元周期構造２が２次元周期構造１の外周を囲うように形成する。つまり、２次元周期構造の左右に位置する１次元周期構造は、上下に延びる遮蔽部が横方向に配列した構造であり、上下に位置する１次元周期構造は、左右に延びる遮蔽部が縦方向に配列した構造である。
On the other hand, the small shielding grating 3 having the fourth shape is formed such that the one-dimensional periodic structure 2 surrounds the outer periphery of the two-dimensional
複数枚の小遮蔽格子３を平面状に貼り合わせるとき、３枚分以上の周期構造体が重なる可能性がある。
When a plurality of
積層枚数が３枚以上となり、３つ以上の１次元周期構造が重なると、その領域の透過率が中央領域よりも低下することがある。よって、遮蔽格子が３枚以上の小遮蔽格子を有する場合、重なり領域が２つの小遮蔽格子の１次元周期構造が重なることで形成され、３つ以上の小遮蔽格子の１次元周期構造が重ならないように１次元周期構造を形成することが好ましい。 When the number of stacked layers is three or more and three or more one-dimensional periodic structures overlap, the transmittance of the region may be lower than that of the central region. Therefore, when the shielding grating has three or more small shielding gratings, the overlapping region is formed by overlapping one-dimensional periodic structures of two small shielding gratings, and the one-dimensional periodic structures of three or more small shielding gratings overlap. It is preferable to form a one-dimensional periodic structure so as not to occur.
例えば、小遮蔽格子のそれぞれは、図１（ａ）に示すように、２次元周期構造１の頂点に接する４か所のエリアのうち２か所は１次元周期構造２を形成しないことが好ましい。この２か所に１次元周期構造を形成しないことで、小遮蔽格子の周期構造（１次元と２次元を含む）が形成される領域は、四角形のうち、２つの角を小さな四角形で切り落としたような形状を有する。切り落とした小さな四角形は、１次元周期構造の幅×１次元周期構造の高さであることが好ましい。
For example, as shown in FIG. 1A, each of the small shielding lattices preferably does not form the one-dimensional periodic structure 2 in two of the four areas in contact with the apex of the two-dimensional
図１〜３に示した小遮蔽格子３は、２次元周期構造１の外周４辺に接するように一次元周期構造２を形成しているが、対向する位置にある１次元周期構造２のみを形成しても良い。例えば、図５（ａ）に示す小遮蔽格子のように、対向する位置にある１次元周期構造の配列方向が交差する小遮蔽格子を、図５（ｂ）に示すように、１次元周期構造の配列方向が交差するように重ね合わせればよい。また、図５（ｃ）に示す小遮蔽格子のように、対向する位置にある１次元周期構造の配列方向が平行な小遮蔽格子を、図５（ｂ）に示すように、１次元周期構造の配列方向が交差するように重ね合わせても良い。
The small shielding grating 3 shown in FIGS. 1 to 3 forms the one-dimensional periodic structure 2 so as to be in contact with the four outer edges of the two-dimensional
小遮蔽格子のそれぞれは、平面でも良いし、図６（ａ）に示した断面図のように、湾曲していても良い。湾曲した小遮蔽格子を用いると、発散するＸ線を用いる場合であっても、格子の中心から遠い領域で生じるＸ線のケラレ（影）を軽減させることができる。発散するＸ線とは、点光源状のＸ線源から射出されるコーンビーム又はファンビームのようなＸ線のことを指す。また、ここでいう格子の中心とは、遮蔽格子のうち、Ｘ線が照射される領域の中心のことを指すものとする。ケラレを軽減させるためには、小遮蔽格子のそれぞれが、Ｘ線源との距離を曲率半径として湾曲した形状を有することが好ましい。このとき、小遮蔽格子のそれぞれは、ファンビームのように１方向に発散するＸ線の場合はシリンドリカル面を有するように湾曲し、コーンビームのように２方向に発散するＸ線の場合は球の表面の一部に沿うような形状を有するように湾曲していることが好ましい。加えて、これらの小遮蔽格子のそれぞれの法線５が１点で交差するように小遮蔽格子同士を重ね合わせることが好ましい。交差する点とそれぞれの小遮蔽格子との距離は、曲率半径と等しいことが好ましく、交差する点にＸ線源を配置すれば、理論的にはケラレを解消することができる。実際には、小遮蔽格子の法線同士が交差すれば、ケラレの軽減という効果を得ることができる。
Each of the small shielding grids may be a flat surface or may be curved as shown in the cross-sectional view of FIG. When a curved small shielding grating is used, vignetting (shadows) of X-rays generated in a region far from the center of the grating can be reduced even when diverging X-rays are used. The divergent X-ray refers to an X-ray such as a cone beam or a fan beam emitted from a point light source X-ray source. In addition, the center of the grating here refers to the center of the area irradiated with X-rays in the shielding grating. In order to reduce vignetting, each of the small shielding gratings preferably has a curved shape with the distance from the X-ray source as the radius of curvature. At this time, each of the small shielding gratings is curved so as to have a cylindrical surface in the case of X-rays diverging in one direction like a fan beam, and is spherical in the case of X-rays diverging in two directions like a cone beam. It is preferable to be curved so as to have a shape along a part of the surface. In addition, it is preferable to overlap the small shielding grids so that the
また、小遮蔽格子のそれぞれが平面であっても、図６（ｂ）に示した断面図のように、小遮蔽格子のそれぞれの法線（平面に垂直な線とする）が１点で交わるように小遮蔽格子同士を重ね合わせることで、同様の効果を得ることができる。この場合、角度を有する支持基板６に小遮蔽格子を配置することで小遮蔽格子のそれぞれの法線が交差するように配置することができる。角度を有する支持基板６の代わりに、図６（ｃ）のように凸部を有する支持基板７を用い、小遮蔽格子の一部が凸部に配置されるように小遮蔽格子を支持基板７に配置しても同様の効果が得られる。また、図６（ｄ）のように、小遮蔽格子自体の厚みを利用して、小遮蔽格子のそれぞれの法線が交差するように配置しても良い。この場合、小遮蔽格子の厚みを調整することで、法線が交差する点と遮蔽格子との距離を適宜調整することができる。
Further, even if each of the small shielding grids is a plane, each normal line of the small shielding grid (a line perpendicular to the plane) intersects at one point as shown in the cross-sectional view of FIG. 6B. In this way, the same effect can be obtained by overlapping the small shielding lattices. In this case, it can arrange | position so that each normal line of a small shielding grid may cross | intersect by arrange | positioning a small shielding grating on the
尚、このように、小遮蔽格子同士の法線が交差するように小遮蔽格子を配置する場合（小遮蔽格子の湾曲の有無は問わない）、小遮蔽格子のそれぞれの形状は特に問わず、法線が平行である時と同様に、例示した図１〜３、５のいずれであっても良い。 As described above, when the small shielding grating is arranged so that the normal lines of the small shielding gratings intersect each other (regardless of whether the small shielding grating is curved), the shape of each of the small shielding gratings is not particularly limited. As in the case where the normal lines are parallel, any of FIGS.
小遮蔽格子３を製造する方法は特に問わないが、例としてめっきを用いて小遮蔽格子を製造する方法について説明をする。平滑な基板表面に感光性レジストやＳｉにより高アスペクト比の構造物を形成し、その間をめっき物で充填する。高アスペクト比の構造物は、例えば、シリコン基板をエッチングすることによって形成することができる。
高アスペクト比の構造物は透過部９を形成し、めっき物が充填されて形成される構造物は遮蔽部８を形成する。
Although the method for manufacturing the
The structure having a high aspect ratio forms the
めっき物は、Ｘ線透過率の低い材料であればよいが、めっきが比較的容易なため、金又は白金あるいは、これらの金属を含む合金が好ましい。 The plated material may be any material having a low X-ray transmittance. However, since plating is relatively easy, gold or platinum or an alloy containing these metals is preferable.
以上のようにして製造した遮蔽格子４は、位相格子１８・検出器１９とともに、トールボット干渉計１５を構成することができる。また、トールボット干渉計１５は、Ｘ線源２０と計算機１６とともに用いることにより、Ｘ線トールボット干渉システム１５０を構成することが可能である。また、Ｘ線を周期的に遮蔽する格子として、それ以外の用途にも用いることができる。例えば、Ｘ線発生手段２と組み合わせて、Ｘ線の空間的可干渉性を上げる線源格子１２として用いることもできる。
The shield grating 4 manufactured as described above can constitute a
以下に、本発明の実施例について説明する。 Examples of the present invention will be described below.
［実施例１］
実施例１として、２次元周期構造に対して対向する位置にある１次元周期構造同士が直交した配列方向を有する小遮蔽格子（第１の形状の小遮蔽格子）３を貼り合わせて構成した遮蔽格子４の例について、図１を用いて説明する。
[Example 1]
As Example 1, a shield formed by bonding small shielding gratings (first shape small shielding gratings) 3 having an arrangement direction in which one-dimensional periodic structures located at positions opposed to a two-dimensional periodic structure are orthogonal to each other. An example of the
本実施例においては、用いる小遮蔽格子３は１種類とすることができる。このときの小遮蔽格子３を図１（ａ）に示す。
In the present embodiment, one type of
長方形の領域に２次元周期構造１が形成され、その外周に１次元周期構造２が形成されている。２次元周期構造の配列方向同士（ｘ方向、ｙ方向）は直交しており、
対向する領域の１次元周期構造の配列方向同士は、互いに直交している。また、対向する領域の１次元周期構造のうち、いずれか１つの１次元周期構造の配列方向と、２次元周期構造の配列方向のうちの１つとは平行である。同様にもう１つの１次元周期構造の配列方向と、２次元周期構造の配列方向の１つも平行である。つまり、図１（ａ）において、２次元周期構造の上に位置する１次元周期構造の配列方向はｙ方向であり、２次元周期構造の下に位置する１次元周期構造の配列方向はｘ方向である。また、２次元周期構造の左に位置する１次元周期構造の配列方向はｙ方向であり、２次元周期構造の右に位置する１次元周期構造の配列方向はｘ方向である。
A two-dimensional
The arrangement directions of the one-dimensional periodic structures in the opposing regions are orthogonal to each other. In addition, among the one-dimensional periodic structures in the facing region, the arrangement direction of any one one-dimensional periodic structure and one of the arrangement directions of the two-dimensional periodic structure are parallel. Similarly, the arrangement direction of another one-dimensional periodic structure and one of the arrangement directions of the two-dimensional periodic structure are also parallel. That is, in FIG. 1A, the arrangement direction of the one-dimensional periodic structure located above the two-dimensional periodic structure is the y direction, and the arrangement direction of the one-dimensional periodic structure located below the two-dimensional periodic structure is the x direction. It is. The arrangement direction of the one-dimensional periodic structure located on the left of the two-dimensional periodic structure is the y direction, and the arrangement direction of the one-dimensional periodic structure located on the right of the two-dimensional periodic structure is the x direction.
このときの１次元構造のｘ方向におけるピッチと２次元構造のｘ方向におけるピッチは等しい。同様に、１次元周期構造のｙ方向におけるピッチと２次元構造のｙ方向におけるピッチは等しい。尚、図１では、ｘ方向におけるピッチとｙ方向におけるピッチは等しいが、異なっていても良い。複数の小遮蔽格子３を同じ方向に向け、図１（ｂ）のように１次元周期構造２を重ね合わせて遮蔽格子４を構成する。これにより、１次元周期構造の重ね合わせにより形成される格子パターンと、２次元周期構造の格子パターンが一致する。
At this time, the pitch in the x direction of the one-dimensional structure is equal to the pitch in the x direction of the two-dimensional structure. Similarly, the pitch in the y direction of the one-dimensional periodic structure is equal to the pitch in the y direction of the two-dimensional structure. In FIG. 1, the pitch in the x direction and the pitch in the y direction are the same, but they may be different. A plurality of
つまり、複数の小遮蔽格子同士の、小遮蔽格子全体における透過部と遮蔽部の配列によって形成される格子パターンが一致している遮蔽格子４が構成される。別の言い方をすると、第１の小遮蔽格子の１次元周期構造と、第１の小遮蔽格子と隣接する第２の小遮蔽格子の１次元周期構造とにより、第１と第２の小遮蔽格子が有する２次元周期構造と同じ形状を有する２次元周期構造が形成される。
In other words, the
これにより、連続する２次元周期構造形成領域が単一の小遮蔽格子と比較して大面積化する。 As a result, the continuous two-dimensional periodic structure forming region becomes larger than a single small shielding lattice.
小遮蔽格子３の作製には、ＬＩＧＡプロセスを用いることができる。６インチＳｉウェハー中央部９０ｍｍ角エリアに５μｍピッチ・線幅２．５μｍ、厚さ５０μｍのメッシュ状構造を金めっきで形成する。メッシュ状構造の外周には幅１ｍｍで図１（ａ）と同様の１次元構造を５μｍピッチ・線幅２．５μｍで作製する。これにより、４角形が有する４つの頂点（角）に接するエリアのうちの同じ辺に接する２つのエリアが切り落とされた形状の格子パターンを有する小遮蔽格子３が形成される。
A LIGA process can be used for the production of the
同様にして合計４枚の小遮蔽格子３を作製し、１ｍｍ幅の１次元周期構造を重ねて貼り合わせることで１８１ｍｍ角の遮蔽格子４を得ることができる。
Similarly, a total of four
［実施例２］
実施例２として、１次元周期構造の配列方向が平行であり、隣り合う小遮蔽格子（第２の形状の小遮蔽格子）３を９０°回転させて重ね合わせることで構成した遮蔽格子４の例を、図２を用いて説明する。
[Example 2]
Example 2 is an example of a
本実施例においても、用いる小遮蔽格子３は１種類とすることができる。
Also in this embodiment, the
このときの小遮蔽格子３の構造を図２（ａ）に示す。長方形の領域に２次元周期構造が形成され、その外周に１次元周期構造が形成されている。
The structure of the
小遮蔽格子３内では、１次元周期構造の配列方向は互い平行である。また、１次元構造のピッチと２次元構造のピッチは等しい。 In the small shielding grating 3, the arrangement directions of the one-dimensional periodic structures are parallel to each other. Further, the pitch of the one-dimensional structure is equal to the pitch of the two-dimensional structure.
図２（ａ）に示した小遮蔽格子の隣には、図２（ｂ）のように、図２（ａ）を９０°回転させた小遮蔽格子を重ね合わせる。これにより、重ね合わせた領域において２つの配列方向は直交する。 Next to the small shielding grating shown in FIG. 2A, a small shielding grating obtained by rotating FIG. 2A by 90 ° is overlapped as shown in FIG. 2B. As a result, the two arrangement directions are orthogonal to each other in the overlapped region.
図２（ｃ）のように１次元周期構造を重ね合わせて遮蔽格子４を構成することにより、連続する２次元周期構造形成領域が単一の小遮蔽格子３と比較して大面積化する。
As shown in FIG. 2C, the one-dimensional periodic structure is overlapped to form the shielding grating 4, so that the continuous two-dimensional periodic structure forming region is larger than the single
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。 As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these embodiment, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary.
１ 二次元周期構造
２ 一次元周期構造
３ 小遮蔽格子
４ 遮蔽格子
８ 遮蔽部
９ 透過部
１０ 重なり領域
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記複数の小遮蔽格子のそれぞれは、
前記透過部と前記遮蔽部とが交差する２方向に配列された２次元の格子領域と、
前記透過部と前記遮蔽部とが１方向に配列された１次元の格子領域とを有し、
前記１次元の格子領域は、前記２次元の格子領域の外周の少なくとも一部に形成され、
前記複数の小遮蔽格子のうち、隣り合う小遮蔽格子が有する１次元の格子領域同士の少なくとも一部が重なる重なり領域において、前記小遮蔽格子同士の配列方向が交差することを特徴とする遮蔽格子。 A plurality of small shielding grids in which a transmission part that transmits X-rays and a shielding part that shields X-rays are arranged;
Each of the plurality of small shielding grids is
A two-dimensional lattice region arranged in two directions where the transmission part and the shielding part intersect;
The transmission part and the shielding part have a one-dimensional lattice region arranged in one direction,
The one-dimensional lattice region is formed on at least a part of the outer periphery of the two-dimensional lattice region;
Among the plurality of small shielding grids, in the overlapping region where at least a part of one-dimensional lattice areas of adjacent small shielding grids overlap, the arrangement direction of the small shielding grids intersects. .
前記２次元の格子領域における前記透過部と前記遮蔽部との配列方向のうちのいずれか１方向と、
前記１次元の格子領域における前記透過部と前記遮蔽部との配列方向と、が平行であることを特徴とする請求項１に記載の遮蔽格子。 In each of the small shielding grids,
Any one of the arrangement directions of the transmission part and the shielding part in the two-dimensional lattice region;
The shielding grid according to claim 1, wherein an arrangement direction of the transmission part and the shielding part in the one-dimensional grating region is parallel.
前記重なり領域における、前記１次元の格子領域の配列方向のそれぞれと、が平行であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の遮蔽格子。 Each of the arrangement direction of the transmission part and the shielding part in the two-dimensional lattice region,
3. The shielding grating according to claim 1, wherein each of the one-dimensional grating areas in the overlapping area is parallel to the arrangement direction. 4.
前記重なり領域における、前記１次元の格子領域の前記透過部と前記遮蔽部との配列方向同士が互いに直交していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の遮蔽格子。 The arrangement direction of the transmission part and the shielding part arranged in the two directions in the two-dimensional lattice region is orthogonal to each other,
The shielding grid according to any one of claims 1 to 3, wherein arrangement directions of the transmission part and the shielding part of the one-dimensional lattice area in the overlapping region are orthogonal to each other. .
前記２次元の格子領域における前記透過部と前記遮蔽部とのピッチと、
前記重なり領域における前記透過部と前記遮蔽部とのピッチと、が等しいことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の遮蔽格子。 In the arrangement direction of the transmission part and the shielding part in the two-dimensional lattice region,
A pitch between the transmission part and the shielding part in the two-dimensional lattice region;
5. The shielding grating according to claim 1, wherein pitches of the transmission part and the shielding part in the overlapping region are equal.
前記１次元の格子領域における前記格子パターンが異なっていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の遮蔽格子。 The lattice pattern formed by the arrangement of the transmission portion and the shielding portion in the two-dimensional lattice region of the plurality of small shielding lattices is the same,
The shielding grating according to any one of claims 1 to 7, wherein the grating patterns in the one-dimensional grating region are different.
前記１次元の格子領域の遮蔽部と、前記２次元の格子領域の遮蔽部が連続して形成されていることを特徴とする請求項８に記載の遮蔽格子。 Some of the plurality of small shielding grids are:
The shielding grid according to claim 8, wherein the shielding part of the one-dimensional grating region and the shielding part of the two-dimensional grating region are formed continuously.
４角形が有する４つの角のうちの同じ辺に位置する２つの角が、切り落とされた形状を有していることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の遮蔽格子。 The lattice pattern formed by the arrangement of the transmissive portions and the shielding portions of the plurality of small shielding lattices,
The shielding grid according to any one of claims 1 to 9, wherein two corners located on the same side of the four corners of the quadrilateral have a cut-off shape.
前記回折格子からのＸ線の一部を遮蔽する遮蔽格子と、
前記遮蔽格子からのＸ線を検出する検出器とを備え、
前記遮蔽格子は、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の遮蔽格子であることを特徴とするトールボット干渉計。 A diffraction grating for diffracting X-rays from an X-ray source;
A shielding grating that shields part of the X-rays from the diffraction grating;
A detector for detecting X-rays from the shielding grid,
The Talbot interferometer according to claim 1, wherein the shielding grating is the shielding grating according to claim 1.
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