JP4704675B2 - X線撮像装置及び撮像方法 - Google Patents
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Description
図6は本発明で使用するX線撮像装置の一例の構成図である。同図に示すX線撮像装置は、X線干渉計19、X線干渉計用位置調整機構20、試料ホルダー21、試料ホルダー位置決め機構22、位相シフタ23、位相シフタ位置決め機構24、X線検出器25、制御装置26、処理部27、表示装置28から構成される。
(1)試料を設置する前に、縞走査法を用いて振幅(A0)及び位相(Δp0)の背景分布を求める(ステップ701−背景の測定)。
(2)試料ホルダー21及び試料ホルダー位置決め機構22を用いて試料を光路に設置する(ステップ702−試料の設置)。
(3)縞走査法により、背景+試料となる振幅(A1)及び位相(Δp1)の分布を求める(ステップ703−本測定)。
(4)前記(1)及び(3)で求めた振幅の分布像から、試料によって生じた振幅の変化ΔA(=A1/A0)を求める(ステップ704−ΔA像の計算)。
の処理を経てΔA像の表示(ステップ708)を行う。
(5)前記(1)及び(3)で求めた位相の分布像から、試料によって生じた位相の変化Δp(=Δp1−Δp0)を求める(ステップ704’−Δp像の計算)。ここで従来のアンラップ処理も含める。
(6)振幅と位相の変化を合成した像を計算(ステップ705−(ΔA+Δp)像の計算)し、保持しておく。振幅と位相の変化の合成は、例えば各位置毎の振幅の変化ΔAと、ΔAの最大値ΔAmaxの比を用いて、合成値gを式(19)で計算する。
実施例1では、試料によって生じた干渉ビームの振幅及び位相の変化を縞走査法を用いて求めていた。この方法では、異なった位相関係にある干渉像を少なくとも3枚取得する必要がある。このため、長い測定時間が必要で、経時観察への適用は難しいという問題があった。そこで、ここでは縞走査法の代わりにフーリエ変換法を使用する実施例を示す。フーリエ変換法では、空間分解能が後述する干渉モアレ縞の間隔で主に決定されるため、縞走査法に比べて若干低下するが、1枚の干渉像から振幅及び位相の変化を求めることができるので、大幅に測定時間を短縮することができる。
実施例1及び2では、試料を透過してきた像(透過像)しか測定することができなかった。ここでは、非破壊に試料内部の観察を可能な実施例を示す。図12は実施例3の構成を示すブロック図である。
(1)図7の前半の手順と同様、ステップ1201(背景の測定)、ステップ1202(試料の設置)、ステップ1203(本測定)を行い、ステップ1204で試料によって生じた振幅の変化ΔAを求める。
(2)ステップ1205で、試料回転機構により、試料をΔrだけ回転する。
(3)ステップ1206で、試料回転が所定の回数終わったか否か判定する。
(4)試料回転が所定の回数終わっていないとき、ステップ1207で、試料を待避させ、次いで、ステップ1201(背景の測定)に移り、同じ手順で計測を繰り返す。
(5)前記(1)〜(4)を必要なステップ数n(=180°/Δr)だけ繰り返し、ステップ1206で、試料回転が所定の回数終わったと判定されたとき、計測を終了する。
実施例1から3で使用したX線干渉計は一体の結晶ブロックで構成されているために、干渉計の大きさが母材となる結晶インゴットの直径で制限されてしまい、観察視野を2cm以上確保することができなかった。ここでは、図15に示すように、結晶ブロックを2つに分離する干渉計を用いることにより、観察視野が2cm以上確保可能な撮像装置の例を示す。
Claims (17)
- 入射X線ビームを第1及び第2X線ビームに分割する分割素子と、分割された第1及び第2X線ビームを反射する反射素子と、反射された第1及び第2X線ビームを結合する結合素子から構成されるX線干渉計と、上記第1及び第2X線ビームのうち任意のビームの光路内に試料を設置する手段と、上記第1及び第2X線ビームのうち任意のビームの光路内にビームの位相を変化させる位相シフタを設置する手段と、上記X線干渉計から出射した干渉X線ビームを検出する検出器と、上記検出器の出力に基づいて上記試料によって生じた干渉X線ビームの振幅の変化を表す像を得る処理部から構成されるX線撮像装置。
- 入射X線ビームを第1及び第2X線ビームに分割する分割素子と、分割された第1及び第2X線ビームを反射する反射素子と、反射された第1及び第2X線ビームを結合する結合素子から構成されるX線干渉計と、上記第1及び第2X線ビームのうち任意のビームの光路内に試料を設置する手段と、上記第1及び第2X線ビームのうち任意のビームの光路内にビームの位相を変化させる位相シフタを設置する手段と、上記X線干渉計から出射した干渉X線ビームを検出する検出器と、上記検出器の出力に基づいて上記試料によって生じた干渉X線ビームの振幅の変化量と位相の変化量を算出・合成し、上記試料の像を得る処理部から構成されるX線撮像装置。
- 請求項2記載のX線撮像装置において、上記処理部での干渉X線ビームの振幅の変化量と位相の変化量の合成は、振幅の変化量の大きさに基づいて算出した合成比を用いて行うことを特徴とするX線撮像装置。
- 請求項1記載のX線撮像装置において、上記試料が設置されたX線ビームの光路に対して上記試料を回転させ、複数の異なる方向からX線を照射して得られた複数の試料像から上記試料の断面像を再生する手段を備えていることを特徴とするX線撮像装置。
- 請求項2記載のX線撮像装置において、上記試料が設置されたX線ビームの光路に対して上記試料を回転させ、複数の異なる方向からX線を照射して得られた複数の試料像から上記試料の断面像を再生する手段を備えていることを特徴とするX線撮像装置。
- 請求項1記載のX線撮像装置において、上記X線干渉計は複数枚の結晶プレートとこれらプレートを保持する土台が一体で形成された単結晶ブロックであることを特徴とするX線撮像装置。
- 請求項2記載のX線撮像装置において、上記X線干渉計は複数枚の結晶プレートとこれらプレートを保持する土台が一体で形成された単結晶ブロックであることを特徴とするX線撮像装置。
- 請求項1記載のX線撮像装置において、上記X線干渉計は複数枚の結晶プレートとこれらプレートを保持する土台が一体で形成された単結晶ブロックの複数個の組み合わせで構成されていることを特徴とするX線撮像装置。
- 請求項2記載のX線撮像装置において、上記X線干渉計は複数枚の結晶プレートとこれらプレートを保持する土台が一体で形成された単結晶ブロックの複数個の組み合わせで構成されていることを特徴とするX線撮像装置。
- 請求項1記載のX線撮像装置において、上記位相シフタの形状がくさび型であることを特徴とするX線撮像装置
- 請求項2記載のX線撮像装置において、上記位相シフタの形状がくさび型であることを特徴とするX線撮像装置
- 入射X線ビームを相互に干渉するビーム1とビーム2に分割し、上記ビーム1の光路に試料を設置し、上記試料を透過したビーム1’とビーム2を結合し、上記結合によって形成された干渉ビームから上記試料の像を取得するX線撮像法において、
ビーム1或いはビーム2の光路にビームの位相を変化させる位相シフタを設置する工程と、上記位相シフタを上記光路に対して相対的に移動或いは回転して位相をシフトし、異なった位相シフト量で干渉X線ビームを取得する工程と、上記工程により得られた複数の干渉X線ビームに基づいて、上記試料によって生じた上記干渉X線ビームの振幅の変化量及び位相の変化量を求める工程からなり、上記試料によって生じた上記干渉X線ビームの振幅の変化量を用いて上記試料の像を形成することを特徴とするX線撮像方法。 - 入射X線ビームを相互に干渉するビーム1とビーム2に分割し、上記ビーム1の光路に試料を設置し、上記試料を透過したビーム1’とビーム2を結合し、上記結合によって形成された干渉ビームから上記試料の像を取得するX線撮像法において、
ビーム1或いはビーム2の光路にくさび型の位相シフタを設置する工程と、干渉X線ビームを取得する工程と、上記干渉X線ビームをフーリエ変換する工程と、上記工程により得られたフーリエスペクトルを干渉X線ビームに現れている干渉モアレ縞の間隔に対応した周波数だけ原点方向にシフトする工程と、上記工程により得られたスペクトルを逆フーリエ変換する工程と、上記工程により得られたデータに基づいて上記試料によって生じた上記干渉X線ビームの振幅の変化量及び位相の変化量を求める工程からなり、上記試料によって生じた上記干渉X線ビームの振幅の変化量を用いて上記試料の像を形成することを特徴とするX線撮像方法。 - 請求項12または請求項13記載のX線撮像方法において、上記試料によって生じた上記干渉X線ビームの振幅の変化量と位相の変化量を合成した量を用いて上記試料の像を形成することを特徴とするX線撮像方法。
- 請求項14記載のX線撮像方法において、上記干渉X線ビームの振幅の変化量と位相の変化量の合成は、振幅の変化量の大きさに基づいて計算した合成比を用いて行うことを特徴とするX線撮像方法。
- 請求項12または請求項13記載のX線撮像方法において、上記試料が設置された上記X線ビームの光路に対して上記試料を回転させ、複数の異なる方向からX線を試料に照射して得られた複数の試料像から上記試料の断面像を再生することを特徴とするX線撮像方法。
- 請求項14記載のX線撮像方法において、上記試料が設置された上記X線ビームの光路に対して上記試料を回転させ、複数の異なる方向からX線を試料に照射して得られた複数の試料像から上記試料の断面像を再生することを特徴とするX線撮像方法。
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