JP6857071B2 - X線用金属グリッド、x線撮像装置、及びx線用金属グリッドの製造方法 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の一実施形態に係るX線用金属グリッド(以下、金属グリッドという)1Aを示す斜視図である。図2は、図1のII−II線に沿った断面図であり、図3は図2のA部を拡大した断面図である。図3には、金属グリッド1Aに入射するX線XLが示されている。本実施形態の金属グリッド1Aは、例えばタルボ干渉計またはタルボ・ロー干渉計を用いたX線撮像装置などのX線装置において、X線回折格子として用いられる。図1〜図3に示すように、金属グリッド1Aは、金属板10と、陽極酸化被膜20と、保護膜30と、金属部40と、フレーム部50とを備える。
続いて、上記実施形態の変形例について説明する。図10は、上記実施形態の第1変形例に係る金属板10のX線受光部13付近の構造を示す断面図である。また、図11は、図10のC部を拡大して示す断面図である。これらの図に示すように、本変形例では、凹部22内に金属部40が設けられておらず、凹部22内は空隙となっている。この場合、凹部22がX線通過領域として機能し、凹部22間の(或いは、凹部22に囲まれた)陽極酸化被膜20及び保護膜30がX線遮蔽領域として機能する。
図12は、上記実施形態の第2変形例に係る金属グリッド1Bの外観を示す斜視図である。図13は、図12に示されたXIII−XIII線に沿った断面図である。本変形例と上記実施形態との相違点は、フレーム部の形状である。本変形例のフレーム部50Aは、枠状ではなく、金属板10のフランジ部14の一部に限定して設けられている。具体的には、本変形例の金属グリッド1Bは、X線受光部13を挟んで対称に配置された一対のフレーム部50Aを備える。各フレーム部50Aは、金属板10の一辺に沿った方向A1(X線受光部13が湾曲していない断面に沿った方向)を長手方向として互いに平行に延びており、該方向A1と交差する方向A2(X線受光部13が湾曲している断面に沿った方向)に並んでいる。金属板10の法線方向(方向A1及びA2の双方と直交する方向)から見て、一対のフレーム部50Aの間にはX線受光部13が配置されている。なお、フレーム部50Aの上記以外の構成及び材料は、上記実施形態のフレーム部50と同様である。
図14は、上記実施形態の第3変形例に係る金属グリッド1Cの断面図である。本変形例の金属グリッド1Cは、上記実施形態のフレーム部50に代えて、支持基板50Bを備える。支持基板50Bは、金属板10と同様の形状を有する表面53を有しており、該表面53に金属板10が貼り付けられている。具体的には、支持基板50Bは金属板10と同じ平面形状を有しており、X線受光部13及びフランジ部14に接着剤を介して隙間無く貼り付けられている。これにより、金属板10が支持基板50Bによって支持され、金属グリッド1Aの機械的強度が保たれる。支持基板50Bの材料としては、上記実施形態のフレーム部50とは異なり、X線透過率の高い材料(軽元素)が選択される。支持基板50BはX線受光部13にも設けられており、X線XLが支持基板50Bを効率よく透過できることが望まれるからである。一例では、支持基板50Bの材料としてCFRPが挙げられる。支持基板50Bの厚さは例えば0.5mm以上10cm以下である。なお、本変形例の支持基板50Bは、上記実施形態のフレーム部50とは異なり、金属板10がフランジ部14を有していない場合であっても、金属板10を好適に支持することができる。本変形例の金属グリッド1Cを製造する際には、上記実施形態のフレーム部50を取り付ける工程において、フレーム部50に代えて支持基板50Bを金属板10に取り付けるとよい。また、図では金属板10の裏面13b側に支持基板50Bが設けられているが、金属板10の主面13a側に支持基板50Bが設けられてもよい。
図15は、上記実施形態の第4変形例に係る金属グリッド1Dの断面図である。本変形例の金属グリッド1Dは、上記実施形態のフレーム部50に代えて、支持基板50Cを備える。支持基板50Cは、金属板10と同様の形状を有する表面53を有しており、該表面53に金属板10が貼り付けられている。これにより、金属板10が支持基板50Cによって支持され、金属グリッド1Dの機械的強度が保たれる。但し、本変形例の支持基板50Cは、第3変形例とは異なり、X線受光部13の中心を含む部分に開口54を有する。金属板10の法線方向から見て、開口54の平面形状はX線受光部13の平面形状と相似しており、例えば長方形もしくは正方形である。本変形例によれば、支持基板50Cによって金属板10を支持しつつ、開口54においてX線XLを通過させ、支持基板50CによるX線XLの減衰を回避することができる。なお、本変形例の支持基板50Cもまた、金属板10がフランジ部14を有していない場合であっても金属板10を好適に支持することができる。本変形例の金属グリッド1Dを製造する際には、上記実施形態のフレーム部50を取り付ける工程において、フレーム部50に代えて支持基板50Cを金属板10に取り付けるとよい。また、図では金属板10の裏面13b側に支持基板50Cが設けられているが、金属板10の主面13a側に支持基板50Cが設けられてもよい。
図16は、上記実施形態の第5変形例に係る金属板10Aの斜視図である。同図に示される金属板10Aは、上記実施形態の金属板10とは異なり、方向A2の両端にのみフランジ部14を有する。このような構成であっても、例えば第2変形例に示された一対のフレーム部50A(図12及び図13を参照)をフランジ部14に貼り付けることにより、金属グリッドの機械的強度を好適に保つことができる。なお、金属板10Aは、方向A1の両端にのみフランジ部14を有してもよい。
図17は、上記実施形態の第6変形例に係る金属板10Bの斜視図である。図18は、図17に示された金属板10Bの一部を切り欠いて示す斜視図である。これらの図に示される金属板10Bは、上記実施形態の金属板10とはX線受光部の形状において異なる。本変形例のX線受光部13Aの主面13a及び裏面13bは、二次元の曲率を有する。すなわち、X線XLの光軸を含む一の断面においてX線受光部13Aの主面13a及び裏面13bは曲率を有し、X線XLの光軸を含み該断面に垂直な別の断面においても、X線受光部13Aの主面13a及び裏面13bは曲率を有する。一例では、X線受光部13Aの主面13a及び裏面13bの形状は球面である。また、金属板10の法線方向から見たX線受光部13の平面形状は円形である。
図19は、上記実施形態の第7変形例に係る金属板10Cの斜視図である。同図に示される金属板10Cは、第6変形例の金属板10Bとは異なり、或る一方向の両端にのみフランジ部14を有する。このような構成であっても、例えば第2変形例に示された一対のフレーム部50A(図12及び図13を参照)をフランジ部14に貼り付けることにより、金属グリッドの機械的強度を好適に保つことができる。
図20は、本発明の一実施形態に係るX線撮像装置70Aの構成を示す図である。本実施形態のX線撮像装置70Aは、X線XLを放射するX線源71と、X線源71から放射されたX線XLが照射されるタルボ干渉計72と、タルボ干渉計72から出射されたX線像XMを撮像するX線撮像部73と、を備える。撮像対象である試料Fは、X線源71とタルボ干渉計72との間に配置される。タルボ干渉計72は2枚の金属グリッド72a,72bを有するが、これらの金属グリッド72a,72bは、前述した第1実施形態及び第1ないし第7変形例のうちいずれかの金属グリッドである。本変形例のX線撮像装置70Aによれば、タルボ干渉計72においてX線XLが入射可能な面積が広くなるので、より大きな面積の撮像が可能になる。
図21は、本発明の別の実施形態に係るX線撮像装置70Bの構成を示す図である。本実施形態のX線撮像装置70Bは、X線XLを放射するX線源74と、X線源74から放射されたX線XLが照射されるタルボ・ロー干渉計75と、タルボ・ロー干渉計75から出射されたX線像XMを撮像するX線撮像部76と、を備える。タルボ・ロー干渉計75は、3枚の金属グリッド(X線源74に近い側から第1金属グリッド75a、第2金属グリッド75b、及び第3金属グリッド75c)を有する。撮像対象である試料Fは、第1金属グリッド75aと第2金属グリッド75bとの間に配置される。3枚の金属グリッド75a〜75cは、前述した第1実施形態及び第1ないし第7変形例のうちいずれかの金属グリッドである。一例では、第1金属グリッド75a及び第3金属グリッド75cとしては金属部40を備える金属グリッド(例えば第1実施形態の金属グリッド1A)が用いられ、第2金属グリッド75bとしては金属部40を備えない金属グリッド(例えば第1変形例の金属グリッド)が用いられる。本変形例のX線撮像装置70Bによれば、タルボ・ロー干渉計75においてX線XLが入射可能な面積が広くなるので、より大きな面積の撮像が可能になる。
Claims (12)
- 湾曲した主面を有するバルブ金属板と、
前記バルブ金属板の前記主面上に形成された陽極酸化被膜と、
前記陽極酸化被膜に周期的に形成された凹凸形状を含む格子構造と、
を備える、X線用金属グリッド。 - 前記凹凸形状の側面が前記主面に対して垂直である、請求項1に記載のX線用金属グリッド。
- 前記バルブ金属板の周縁部を支持するフレーム部、及び前記バルブ金属板に貼り付けられ前記バルブ金属板を支持する支持基板のうち少なくとも一方を更に備える、請求項1または2に記載のX線用金属グリッド。
- 前記バルブ金属板のバルブ金属よりもX線透過率が低い金属を含み前記格子構造の凹部を埋める金属部を更に備える、請求項1〜3のいずれか一項に記載のX線用金属グリッド。
- 前記陽極酸化被膜の凹部を除く領域上に設けられた保護膜を更に備える、請求項1〜4のいずれか一項に記載のX線用金属グリッド。
- 前記保護膜が樹脂を含む、請求項5に記載のX線用金属グリッド。
- X線を放射するX線源と、
前記X線源から放射されたX線が照射されるタルボ干渉計またはタルボ・ロー干渉計と、
前記タルボ干渉計または前記タルボ・ロー干渉計から出射されたX線像を撮像するX線撮像部と、
を備え、
前記タルボ干渉計または前記タルボ・ロー干渉計は、請求項1〜6のいずれか一項に記載のX線用金属グリッドを有する、X線撮像装置。 - 主面を有するバルブ金属板の前記主面を湾曲させる工程と、
前記主面を湾曲させた前記バルブ金属板の前記主面に陽極酸化被膜を形成する工程と、
周期的な開口を有するエッチングマスクを前記陽極酸化被膜の表面上に形成し、前記開口を介して前記陽極酸化被膜をエッチングすることにより、周期的な凹凸形状を含む格子構造を前記陽極酸化被膜に形成する工程と、
を含む、X線用金属グリッドの製造方法。 - 前記格子構造を形成する工程の後に、前記バルブ金属板のバルブ金属よりもX線透過率が低い金属を含み前記格子構造の凹部を埋める金属部を形成する工程を更に含む、請求項8に記載のX線用金属グリッドの製造方法。
- 前記金属部を形成する工程では、前記エッチングマスクを残した状態で前記金属部を形成する、請求項9に記載のX線用金属グリッドの製造方法。
- 前記金属部を形成する工程では、前記金属部を電界めっき、CVD、ALDのうちいずれかの方法により形成する、請求項9または10に記載のX線用金属グリッドの製造方法。
- 前記バルブ金属板の周縁部を支持するフレーム部、及び前記バルブ金属板に貼り付けられ前記バルブ金属板を支持する支持基板のうち少なくとも一方を取り付ける工程を更に含む、請求項9〜11のいずれか一項に記載のX線用金属グリッドの製造方法。
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