JPH10300693A

JPH10300693A - 小角散乱電磁波ｃｔ方法及び小角散乱ｘ線ｃｔ装置

Info

Publication number: JPH10300693A
Application number: JP9109152A
Authority: JP
Inventors: Tatsumi Hirano; 辰巳平野
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-04-25
Filing date: 1997-04-25
Publication date: 1998-11-13

Abstract

(57)【要約】【課題】感度良く試料内部を観察できる小角散乱Ｘ線Ｃ
Ｔ装置を提供する。【解決手段】小角散乱Ｘ線ＣＴ装置は、Ｘ線源１からの
Ｘ線を分光結晶２により所定の波長を有した入射Ｘ線３
に分光して試料４に照射し、この試料４から小角度の散
乱角２θに散乱した散乱Ｘ線５をアナライザー結晶６に
より回折させ、回折した該散乱Ｘ線５から散乱Ｘ線像を
検出する検出器７にて、試料４を回転台４ａで回転しつ
つその散乱Ｘ線像を多数方向から得て散乱Ｘ線像群を計
測し、該散乱Ｘ線像群を用いて形成した小角散乱Ｘ線Ｃ
Ｔ像から高感度に試料内部構造を観察する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、非破壊的に試料内
部を観察する小角散乱電磁波ＣＴ方法に係り、特に高感
度で試料内部構造を観察するに好適な小角散乱Ｘ線ＣＴ
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】二次元或いは三次元物体は、その投影像
の無限集合から一意的に再生できることが、1917年にJ.
Radonにより数学的に証明されているが、その手法が実
用化され、広く普及するのは、G.HounsfieldによるＣＴ
スキャナの開発は、1973年以降である。これは、ＣＴ方
法により物体の内部を非破壊的に観察できることが医療
診断として非常に有益であると認められたためである。
その後、ＣＴ方法はＸ線のみならず、電波からγ線に至
る光の波長や、電子線、超音波など広く利用されてい
る。さらに、医療診断用として確立したＸ線ＣＴ技術
は、近年各種工業材料の欠陥検査用としてその適用範囲
を拡大している。

【０００３】そして、Ｘ線ＣＴ装置に関しては、特開昭
63−243851号公報において、被検体及び検出器の移動手
段による透過像の補間法について開示されている。上記
公報に代表されるＸ線ＣＴ装置に関し、図７にその従来
例を示す。Ｘ線源１からのＸ線３をスリット９等で適宜
成型した後、試料４に照射し、その透過Ｘ線像１０を検
出器７で計測する。検出器７として一次元検出器を用い
れば、Ｘ線の進行方向に垂直な方向の各位置での透過Ｘ
線強度が計測できる。この透過Ｘ線強度から各位置での
Ｘ線の吸収量が計算できる。次に試料４を回転台により
所定の角度回転させて後、その透過Ｘ線像１０を計測す
る。この計測を試料の回転角が180゜あるいは360゜に
なるまで繰り返す。測定した試料の回転角φと透過Ｘ
線像の位置ｘからなる二次元データを像再構成演算する
ことにより、Ｘ線が通過した試料断面のＸ線吸収係数μ
の分布が得られる。μは組成や密度に依存することか
ら、ＣＴ方法により試料内部の欠陥や密度分布を非破壊
で観察できる。

【０００４】一方、入射Ｘ線は試料により吸収だけでな
く散乱も受ける。試料内部に電子密度差分布があると散
乱Ｘ線は散乱角に対して電子密度差分布を反映した強度
分布を有する。図８に小角散乱Ｘ線装置の一例を示す。
Ｘ線源１からのＸ線３をスリット９等で適宜成型した
後、試料４に照射する。試料４から散乱角２θで散乱し
たＸ線を検出器７で測定する。検出器７を散乱角で走査
して計測した散乱Ｘ線の強度分布から試料内部にあった
電子密度差分布の原因であるボイド等のサイズ、体積
率、数密度の情報が得られる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術には、以下に述べる点に課題がある。近年、セラ
ミックス、ガラス、金属複合材料において、耐熱強度や
機械強度の向上を目的に粒子やウィスカ等を分散させた
材料が検討されている。これらの粒子分散強化材料にお
いて、その機械的性質は材料中の粒子の分散状態に強く
依存する。このため粒子のサイズ、体積率、数密度、粒
子間距離等の分散状態を簡便に測定したいという要望が
有る。そして、従来技術でも、粒子の分散状態は小角度
に散乱したＸ線強度分布から間接的に算出することがで
きる。しかし、粒径分布を仮定するなどの不確定な要素
があるため、粒子の分散状態をより直接的に観察したい
という要求に応える課題が残っている。

【０００６】一方、Ｘ線ＣＴ方法によれば試料内部の密
度分布を直接測定できるが、得られる情報はＸ線吸収係
数μであるため、密度分布に差があまりない場合には感
度が不十分であるという点にも課題がある。従って、本
発明の目的は、高感度で試料内部を観察できる小角散乱
電磁波ＣＴ方法及び小角散乱Ｘ線ＣＴ装置を提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明による小角散乱電磁波ＣＴ方法の特徴は、射影像群を
用いて物体内部を像再構成する小角散乱電磁波ＣＴ方法
であって、前記射影像は前記物体に電磁波を照射して該
物体から小角度に散乱した散乱電磁波像であり前記射影
像群は多数方向から得た前記各散乱電磁波像の群である
点にある。

【０００８】一方、本発明による小角散乱Ｘ線ＣＴ装置
の特徴は、物体にＸ線を照射して該物体から小角度に散
乱した散乱Ｘ線像を得る小角散乱Ｘ線ＣＴ装置であっ
て、該散乱Ｘ線像の多数方向から得た散乱Ｘ線像群を検
出可能とする手段を具備するところにある。

【０００９】本発明によれば、Ｘ線を照射し試料から小
角度に散乱した散乱Ｘ線像群を射影像群として用いるの
で、従来の透過Ｘ線像群の利用に比べて、試料内部を高
感度に観察することができる。

【００１０】以下、上記理由について説明する。最初
に、射影像として試料の透過Ｘ線像を用いた従来のＸ線
ＣＴの射影像Ｐ(x',φ)は、次式で表される(図９参
照)。 P(x',φ) = ln (I₀ / I ) = ∫ μ(x,y) dy' (数１) ここで、I₀は入射Ｘ線強度、Iは透過Ｘ線強度、μはＸ
線吸収係数である。次に、散乱Ｘ線が試料中のボイド
(数密度：ｍ、１粒子当たりの電子数：Ｎ)によるものと
仮定し、射影像として散乱Ｘ線像(散乱角：２θ)を用い
た本発明での射影像P'(x',φ)は、次式で表される(図６
参照)。 P'(x',φ) = ( I' / I₀ ) = ∫ μ' (x,y) dy' (数２) μ' = r₀ ² Ω (N ・ψ )² m ここで、I'は散乱Ｘ線強度、r₀は古典電子半径、Ωは検
出素子の立体角、ψは散乱Ｘ線プロファイルを記述する
ボイドの外形関数である。 μ'は(数１)式でのμと同
形で記述できることから、従来のＸ線ＣＴの像再構成
アルゴリズムを用いることにより、Ｘ線の入射断面で
のμ'の分布が計算できる。そして、Ｘ線の吸収を考慮
した原子散乱因子 (ｆ＝ｆ1＋ｉ・ｆ2)を用いると断層面
における各位置での微小変化量δμ，δμ’は、次式で
表される。 δμ ∝δ(ｎ・ｆ2)
(数３) δμ’∝ δ(Ｎ’・ｆ1)² (数４）ここで、δは微小変化量、ｎは単位体積中の原子数、
Ｎ’は１粒子当たりの原子数を示す。上式から、２乗の
項を含むδμ’は、δμに比べ、原子数（ｎまたは
Ｎ’)の変化に敏感であること、すなわち、本発明によ
る散乱Ｘ線像群を利用する小角散乱Ｘ線ＣＴは、従来の
透過Ｘ線群を利用する小角散乱Ｘ線ＣＴに比べて、感度
の高い計測が可能であることが分かる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。まず、第１の実施の
形態として、図１に示す第１実施例について説明する。
図１は、本発明による一実施例の小角散乱Ｘ線ＣＴ装置
を示す図である。図において、Ｘ線源１からのＸ線を分
光結晶２により所定の波長を有した入射Ｘ線３に分光し
た後、物体としての試料４に照射する。試料４により散
乱角２θに散乱した散乱Ｘ線５をアナライザー結晶６に
より回折させた後、検出器７により計測する。

【００１２】分光結晶２及び試料４を、各々ステッピ
ングモータで駆動される各回転台(２ａ,４ａ)上に設置
した。また、回転軸が試料４の回転台４ａの回転軸と一
致するアーム(図示省略)上に設置したステッピングモー
タで駆動される回転台６ａ上に回折する結晶としてのア
ナライザー結晶６を設置した。さらに、回転軸がアナラ
イザー結晶６の回転台６ａの回転軸と一致するアーム上
に設置したステッピングモータ駆動の回転台７ａ上に検
出器７を設置した。

【００１３】各々の回転台(2a,4a,6a,7a)は、計算機８
によるモータドライバ及びドライバコントローラなどの
各々の独立制御によって散乱Ｘ線５が検出器７で所望通
りに受けられるように回転制御される。Ｘ線源１には、
回転対陰極のＸ線発生装置を使用した。また、回転対陰
極にはCuを用いて、電子の加速電圧及び、電流は各々６
０ｋＶ、２００ｍＡとした。分光結晶２は、Siのチャン
ネルカット結晶を使用した。Ｘ線の回折面としては、
(２２０)面の対称反射を利用し、表面は鏡面研磨後、加
工歪を除去する目的でエッチング処理を施した。

【００１４】分光結晶２に入射したＸ線は、チャンネ
ルカット面内で４回反射した後、Cu-Ｋα1(0.1540nm)の
Ｘ線が分光結晶２より出射される。Ｘ線をチャンネル
カット内で多数回反射させることにより、平行性の高い
出射Ｘ線を得ることができた。この理由は、結晶による
Ｘ線の反射率をＲとし、これをｎ回反射させた後のＸ線
強度はＲｎとなり、Ｒの小さい領域では、実質上Ｒｎは
０に近くなるからである。試料４には、粒径450nmのポ
リスチレンを分散させて埋め込んだエポキシ樹脂棒を用
いた。アナライザー結晶６には、分光結晶と同様にSi
(２２０)のチャンネルカットを用い、Ｘ線の反射回数は
５回とした。検出器７には、位置分解能可変の二次元検
出器であるＸ線カメラ(最高分解能500nm)を使用した。

【００１５】次に、本構成による小角散乱Ｘ線ＣＴの計
測手順から動作について説明する。最初に、光学系の分
光結晶、アナライザー結晶、検出器を調整する。試料４
がない状態で分光結晶２からの出射Ｘ線をシンチレーシ
ョンカウンタ等でモニタしながら、分光結晶２が所定の
波長の入射Ｘ線３を出射するように、計算機８により分
光結晶２を調整する。次に試料４を回転台４ａ上に設置
し、試料４からの散乱Ｘ線５をアナライザー結晶６の入
射角を走査しながらシンチレーションカウンタ等で測定
する。その測定の結果を図２に示す。図２に示す内容か
ら、本光学系での最小分解能θ：2.35秒( 粒子径：6800
nmに対応)であることと、粒径450nmのポリスチレンから
の散乱Ｘ線強度の振動が観測できることが分かる。そ
こで、アナライザー結晶６を散乱角約２００秒(図中の
矢印)の位置に設定し、光学系の調整を終了した。

【００１６】次に、上記光学系において試料４からの散
乱Ｘ線像をＸ線カメラで測定する。測定条件は、一素子
サイズ500nm、１０２４×１０２４素子領域とし、Ｘ線
カメラからの信号をＡ／Ｄ変換し、フレームメモりに逐
次記録した後、計算機８にデータを記録した。次に、試
料４を所定の角度(本測定では１゜)回転させた後、試料
４からの散乱Ｘ線像をＸ線カメラで測定する。これを試
料４の回転角が180゜になるまで繰り返した。

【００１７】そして、計算機８が、一旦記録した計測デ
ータとしての、散乱Ｘ線像の多数方向から得た散乱Ｘ線
像群としての散乱Ｘ線像P'(x',z',f)から、従来のＸ線
ＣＴで用いられているフィルタ補正逆投影法の像再構成
アルゴリズムにより、像再構成演算することによって小
角散乱Ｘ線ＣＴ像を形成し、マトリックスのエポキシ内
に埋め込まれたポリスチレン粒の三次元像を得ることが
できた。即ち、試料内部構造を観察することができた。

【００１８】以上を纏めれば、本発明による小角散乱電
磁波ＣＴ方法の特徴は、ｎ次元物体のｎ-１次元射影像
からｎ次元物体を像再構成するものであって、射影像
群を用いて物体内部を像再構成する当該射影像は、物体
に電磁波を照射して該物体から小角度に散乱した散乱電
磁波像であり、射影像群は、多数方向から得た散乱電磁
波像の群であるところにある。一方、本発明による小角
散乱Ｘ線ＣＴ装置の特徴は、物体にＸ線を照射して該物
体から小角度に散乱した散乱Ｘ線像を多数方向から得て
散乱Ｘ線像群を検出する手段と、該散乱Ｘ線像群を用い
て物体内部を像再構成する手段とを具備する点にあると
言える。

【００１９】そして、上記発明を利用して実現する一実
施例の小角散乱Ｘ線ＣＴ装置は、Ｘ線源１からのＸ線を
分光結晶２により所定の波長を有した入射Ｘ線３に分光
して試料４に照射し、この試料４から小角度の散乱角２
θに散乱した散乱Ｘ線５をアナライザー結晶６により回
折させ、回折した該散乱Ｘ線５から散乱Ｘ線像を検出す
る検出器７にて、試料４を回転台４ａで回転しつつ、上
記の散乱Ｘ線像を多数方向から得て散乱Ｘ線像群を計測
し、該散乱Ｘ線像群を用いて物体内部を像再構成して形
成した小角散乱Ｘ線ＣＴ像から、高感度に試料内部構造
を観察するものであると言える。

【００２０】上記のように本実施例においては、射影像
(群)として散乱Ｘ線像(群)を用いているために、通常の
Ｘ線ＣＴに比べコントラストの高いＣＴ像を得ることが
できた。また、本実施例においては、一般に利用されて
いるＣＴ像のアルゴリズムや高速フーリエ変換専用のハ
ードプロセサの利用が可能となることから、散乱ＣＴ像
の像再構成計算の高速化が可能となる効果が有る。さら
に、本実施例においては、電磁波としてＸ線を利用する
ために検出器７にＸ線カメラが使用できることになり、
容易に散乱Ｘ線像の二次元検出が可能となり、計測時間
の短縮を図れるという効果が有る。また本Ｘ線カメラは
素子サイズ(位置分解能)の変更が可能であることから、
試料サイズに合わせた散乱ＣＴ像の計測が可能となる効
果が有る。

【００２１】さらにまた、本実施例において、アナライ
ザ結晶６に５回反射のチャンネルカット結晶を使用して
いるため、検出器からみた試料の受光角度は数秒と非常
に小さくなり、試料４から設定角度以外に散乱したＸ線
が検出器に入らない。このため、バックグランドノイズ
が非常に少ない散乱Ｘ線像計測が可能となる効果が有
る。

【００２２】次に、第２の実施の形態として、図１に示
した第１実施例の変形例について説明する。第２実施例
は、第１実施例において、アナライザー結晶６として非
対称反射結晶を用いた例である。非対称反射結晶は回折
面に対し非平行に結晶表面を切り出したもので、非対称
反射結晶への入射Ｘ線像を拡大する機能が有る。これに
より、検出器の分解能以上の散乱ＣＴ像の計測が可能と
なる。図３に、非対称反射結晶によるＸ線幅を拡大する
原理図を示す。非対称反射結晶としてＳｉの(１１１)を
用いた。この時、像の拡大率ｂは、次式で表される。ｂ＝ｄｏｕｔ／ｄｉｎ＝ｓｉｎ(θＢ＋α)／ｓｉｎ(θＢ−α) (数５) ここで、ｄｏｕｔは出射Ｘ線幅、ｄｉｎは入射Ｘ線
幅、θＢはCu-Kα１線に対するブラッグ角、αは回折面
と結晶表面とのなす角である。本実施例では、α＝11.5
゜の非対称反射結晶を用い、拡大率９倍の散乱Ｘ線像が
計測された。これにより、検出器の分解能を越えた散乱
ＣＴ像を得ることができた。

【００２３】本実施例においては、アナライザー結晶と
して非対称反射結晶を用いたため、発明の実施形態１と
同様に、検出器からみた試料の受光角度は数十秒と小さ
くなり、試料４から設定角度以外に散乱したＸ線が検出
器に入らない。このため、バックグランドノイズが非常
に少ない散乱Ｘ線像計測が可能となる効果が有る。

【００２４】次に、第３の実施の形態として、図４に示
す第３実施例について説明する。図４は、本発明による
他の実施例の小角散乱Ｘ線ＣＴ装置を示す図である。図
において、Ｘ線源１からのＸ線をスリット９により成型
及び平行化した後、試料４に照射する。試料４により散
乱角２θに散乱した散乱Ｘ線５をソーラスリット１１で
制限した後、検出器７により計測した。試料４はステッ
ピングモータ駆動の回転台４ａ上に設置した。また、回
転軸が試料４の回転台４ａの回転軸と一致するアーム１
３上に、ソーラスリット１１及び検出器７を設置した。
各々の回転台４ａとアーム１３は計算機８により、モー
タドライバ及びドライバコントローラを経て回転制御さ
れる。

【００２５】Ｘ線源１には、回転対陰極のＸ線発生装置
を使用した。回転対陰極にはCuを用い、電子の加速電圧
及び、電流は各々６０ｋＶ、２００ｍＡとした。スリッ
ト９には、タンタル板による４象限スリットを使用し
た。開口１ｍｍ角のスリットを２組並べることにより、
平行度の高いＸ線を試料に入射することができた。試料
４には、SiC微粒子を分散させたＡｌ棒を用いた。検出
器７には入射窓にＸ線−可視光変換の蛍光膜を用いたフ
ォトダイオードアレイ(ＰＤＡ、一次元検出器)を使用し
た。

【００２６】次に、本構成による小角散乱Ｘ線ＣＴの計
測手順について述べる。試料４がない状態でのＸ線をＰ
ＤＡでモニタしながら、スリット９を調整する。次に試
料４を回転台上に設置し、ＰＤＡを所定の角度を維持し
つつ回転させて、散乱角２θの散乱Ｘ線像を計測する。
ＰＤＡからの信号をＡ／Ｄ変換し、フレームメモりに逐
次記録した後、計算機８にデータを記録した。次に、試
料を所定の角度(本測定では１゜)回転させた後、試料４
からの散乱Ｘ線像をＰＤＡで測定する。これを試料の回
転角が１８０゜になるまで、繰り返した。得られた散乱
Ｘ線像群としての散乱Ｘ線像P'(x',f)から、通常のＸ線
ＣＴで用いられているフィルタ補正逆投影法の像再構成
アルゴリズムにより、マトリックスのＡｌ内に埋め込ま
れたSiC粒の二次元像を得ることができた。

【００２７】本実施例においては、ソーラスリット１１
を検出器前に設けることで、検出器からみた試料の立体
角を制限し、試料４からの所望の散乱Ｘ線のみを検出で
き、バックグランドノイズが少ない散乱Ｘ線像計測が可
能となる効果が有る。また、本実施例において、Ｘ線源
と試料４の間にNiのフィルタを挿入することによりCu-K
α線以外のＸ線強度を低減し、バックグランドノイズが
少ない散乱Ｘ線像計測が可能となる。

【００２８】さらに、本実施例においては、結晶を使用
しないことから、Ｘ線強度の高い計測が可能になり、し
かも調整が簡便であるという効果が有る。またさらに、
本実施例では、一次元検出器を使用したため、Ｘ線カメ
ラに比べデータ量が少なくなり、高速で像再構成演算が
処理できるという効果が有る。本実施例の変形例とし
て、光源に赤外線発生器(レーザ、ランプ等)を、検出器
に赤外線検出器(冷却Si検出器、PDA等)を用いた。試料
は赤外線に透過なSiで、Si中に存在する欠陥或いは空孔
による赤外線の散乱像群を測定し、上記と同様な手法に
よりSi中の欠陥分布像の観察が可能となった。

【００２９】次に、第４の実施の形態として、図５に示
す第４実施例について説明する。図５は、本発明による
別の実施例の小角散乱Ｘ線ＣＴ装置を示す図である。本
実施例における散乱Ｘ線像の多数方向から得た散乱Ｘ線
像群を検出可能とする手段は、検出器７と計算機８と駆
動手段とを含み構成される。その内の検出器７と計算機
８とは、従来技術のＸ線ＣＴ装置を兼用することもでき
る。駆動手段としては、検出器７の測定面を試料４を透
過した散乱Ｘ線５に対し常に垂直方向に向けるように、
検出器７を駆動する対面手段を用いた。
すなわち、対面手段の１つの実施例は、回転台４
ａの回転中心(即ち、回転軸)と同一の回転中心(即ち、
回転軸)を有して敷かれたレール１２ａと、このレール
１２ａに沿って検出器７を載置しながら移動する検出器
台１２ｂとを含み構成されるものである。

【００３０】尚、物体の小角度に散乱した散乱Ｘ線像を
多数方向から得て散乱Ｘ線像群を検出する手段が具備す
る駆動手段としては、上記のような対面手段があるが、
前述のように試料４を載せる回転台４ａを回転する単独
の手段でも可である。また、試料４の回転台４ａを回転
する手段と上記対面手段との組み合わせ手段でも可であ
る。組み合わせ手段の場合は、回転台４ａの回転に対応
して検出器台１２ｂの移動を制御することが望ましい。
換言すれば、散乱Ｘ線像の多数方向から得た散乱Ｘ線像
群を検出可能とする手段が有する駆動手段は、試料４ま
たは検出器７の少なくとも一方を回転するものであると
言える。しかし、試料４及び検出器７の両回転を対応制
御すれば、散乱Ｘ線像群のデータ採取(効率や精度など
の)の点で有効であり望ましいと言える。さらに、検出
器７またはＸ線源１を回転する方法は装置が大形化する
ので、試料４のみを回転する方法が好ましいと言える。

【００３１】一方、他の実施例の対面手段としては、
検出器７を載置して回転する回転台１２ｃと、回転する
回転台１２ｃを載せて入射Ｘ線３の方向に対し垂直方向
に移動する移動台１２ｄとを含み構成される。即ち、検
出器７の測定面の中心を通る軸を回転軸とする駆動機構
を検出器７と試料４の間に設置し、入射Ｘ線３に対し垂
直方向に検出器７を移動させながら検出器７の測定面が
散乱Ｘ線５に対し常に垂直になるように検出器７を回転
させるものである。この場合も、試料４を載せて回転す
る回転台４ａと、回転台１２ｃ及び移動台１２ｄとの駆
動を対応制御しても可である。

【００３２】そして、Ｘ線源１からのＸ線をスリット９
により成型及び平行化した後、試料４に照射する。試料
４により透過した透過Ｘ線１０、または、散乱角２θに
散乱した散乱Ｘ線５を検出器７により計測した。試料４
はステッピングモータ駆動の回転台４ａ上に設置した。
また、検出器７は上述の手段をステッピングモータで駆
動した。各々の駆動は計算機８により、モータドライバ
及びドライバコントローラを経て制御される。Ｘ線源１
には、回転対陰極のＸ線発生装置を使用した。回転対陰
極にはCuを用い、電子の加速電圧及び、電流は各々６０
ｋＶ、２００ｍＡとした。スリット９には、タンタル板
による４象限スリットを使用した。検出器７には、入射
窓にＸ線−可視光変換の蛍光膜を用いたフォトダイオー
ドアレイ(即ち、ＰＤＡ，一次元検出器である)を使用し
た。

【００３３】次に、上記構成による小角散乱Ｘ線ＣＴの
計測手順について述べる。試料４がない状態での透過Ｘ
線をＰＤＡでモニタしながら、スリット９を調整する。
次に、回転台上に載置した試料４を回転させながら試料
の透過Ｘ線像を測定することで、従来の透過Ｘ線像の計
測ができる。更に、ＰＤＡを所定の散乱角２θの角度に
上記の駆動手段により駆動させて、散乱Ｘ線像を計測す
る。ＰＤＡからの信号をＡ／Ｄ変換し、フレームメモり
に逐次記録した後、計算機８にデータを記録した。次
に、試料を所定の角度(本測定では１゜)回転させた後、
試料４からの散乱Ｘ線像をＰＤＡで測定する。これを試
料の回転角が１８０゜になるまで繰り返した。得られた
散乱Ｘ線像P'(x',f)から、通常のＸ線ＣＴで用いられて
いるフィルタ補正逆投影法の像再構成アルゴリズムによ
り、試料内部の二次元像を得ることができた。

【００３４】本実施例においては、従来技術のＸ線ＣＴ
装置に、射影像としての試料からの小角度に散乱した散
乱Ｘ線像の多数方向から得て群とする散乱Ｘ線像群を検
出することを可能にする手段を備えることで、従来の透
過Ｘ線ＣＴ像だけでなく、本発明による小角散乱Ｘ線Ｃ
Ｔ像を簡便に測定できる。そして、該小角散乱Ｘ線ＣＴ
像から高感度に試料内部構造を観察することができると
いう効果が有る。さらにまた、従来技術のＸ線ＣＴ装置
から容易に改造することができる利点もある。

【００３５】即ち、上記第４実施例の小角散乱Ｘ線ＣＴ
装置は、図７で示した従来技術のＸ線ＣＴ装置に、試料
から小角度に散乱した散乱Ｘ線像の多数方向から得た散
乱Ｘ線像群を検出可能とする手段を付加した装置であ
る。換言すれば、本発明による小角散乱Ｘ線ＣＴ装置の
別の特徴は、物体に対しＸ線を照射するＸ線ＣＴ装置に
おいて、物体を透過した透過Ｘ線だけでなく、物体から
小角度に散乱した散乱Ｘ線を多数方向から検出するため
に、物体からの散乱Ｘ線の方向に対し検出器を垂直に並
進させる機構(即ち、対面手段)や、回転軸が物体の回転
軸と一致するように検出器を回転させる駆動機構(即
ち、駆動手段)などを従来技術のＸ線ＣＴ装置に付加し
たところにある。そして、小角散乱Ｘ線ＣＴ装置の像再
構成演算する手段(一般には計算機８)においては、散乱
Ｘ線像群のデータを記録させる処理または／および(数
４)式を演算する処理が為されており、計算機８にはこ
れらの処理ステップ(プログラムソフト)、または、処理
ステップを書き込んだＲＯＭが追加される。

【００３６】

【発明の効果】本発明による小角散乱Ｘ線ＣＴ装置によ
れば、射影像として散乱Ｘ線像を用いるため、従来技術
のＸ線ＣＴ装置に比べコントラストの高いＣＴ像を得る
ことができるという効果が有る。また、本発明による小
角散乱Ｘ線ＣＴ装置によれば、検出器の前にアナライザ
ー結晶または／およびソーラスリットを設けることによ
り、検出器から見た試料の立体角を制限でき、バックグ
ランドノイズが非常に少ない散乱Ｘ線像計測が可能とな
る効果が有る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による一実施例の小角散乱Ｘ線ＣＴ装置
を示す図である。

【図２】図１の小角散乱Ｘ線ＣＴ装置で測定した試料の
散乱Ｘ線強度分布を示す図である。

【図３】本発明による一実施例の非対称反射結晶により
Ｘ線幅を拡大する原理を示す図である。

【図４】本発明による他の実施例の小角散乱Ｘ線ＣＴ装
置を示す図である。

【図５】本発明による別の実施例の小角散乱Ｘ線ＣＴ装
置を示す図である。

【図６】本発明による小角散乱電磁波ＣＴ方法を示す図
である。

【図７】従来技術のＸ線ＣＴ装置を説明する図である。

【図８】従来技術の小角散乱Ｘ線装置を説明する図であ
る。

【図９】従来技術のＸ線ＣＴ方法を説明する図である。

【符号の説明】

１…Ｘ線源、２…分光結晶、２ａ，４ａ，６ａ，７ａ，
１２ｃ…回転台、３…入射Ｘ線、４…試料、５…散乱Ｘ
線、６…アナライザー結晶、７…検出器、８…計算機、
９…スリット、１０…透過Ｘ線、１１…ソーラスリッ
ト、１２ａ…レール、１２ｂ…検出器台、１２ｄ…移動
台、１３…アーム。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】射影像群を用いて物体内部を像再構成する
小角散乱電磁波ＣＴ方法であって、前記射影像は、前記物体に電磁波を照射して該物体から
小角度に散乱した散乱電磁波像であり、前記射影像群
は、多数方向から得た前記各散乱電磁波像の群であるこ
とを特徴とする小角散乱電磁波ＣＴ方法。
【請求項２】請求項１において、前記電磁波は、Ｘ線で
あることを特徴とする小角散乱電磁波ＣＴ方法。
【請求項３】物体にＸ線を照射して該物体から小角度に
散乱した散乱Ｘ線像を得る小角散乱Ｘ線ＣＴ装置であっ
て、該散乱Ｘ線像の多数方向から得た散乱Ｘ線像群を検
出可能とする手段を具備したことを特徴とする小角散乱
Ｘ線ＣＴ装置。
【請求項４】請求項３において、前記散乱Ｘ線像群を検
出可能とする手段は、前記物体または前記散乱Ｘ線像を
検出する検出器の少なくとも一方を回転する駆動手段を
有することを特徴とする小角散乱Ｘ線ＣＴ装置。
【請求項５】請求項４において、前記駆動手段は、前記
物体からの前記散乱Ｘ線を回折する結晶と回折した該散
乱Ｘ線から散乱Ｘ線像を検出する前記検出器とを載置
し、当該回転軸が前記物体の回転軸と一致する各回転台
を各々独立して回転制御する手段を有することを特徴と
する小角散乱Ｘ線ＣＴ装置。
【請求項６】請求項４において、前記駆動手段は、前記
物体から前記検出器が検出する散乱Ｘ線の方向に対し前
記検出器を垂直に対面させる手段を有することを特徴と
する小角散乱Ｘ線ＣＴ装置。