JPWO2017094294A1 - X線タルボ撮影装置 - Google Patents
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Abstract
Description
位相格子であるG1格子と、
吸収格子であるG2格子と、
X線を照射するX線発生装置と、
2次元状に配列された複数の変換素子を備え、前記G2格子上に形成されるモアレ画像を撮影するX線検出器と、
を備え、
前記G2格子が、前記G1格子の自己像が像を結ぶ位置に配置されるX線タルボ撮影装置において、
前記G1格子および前記G2格子は、いずれも平面形状であり、
前記G1格子のスリットは、格子を形成する基板の面方向に垂直に形成されており、
前記G2格子のスリットは、前記X線発生装置の焦点からコーンビーム状に照射されるX線に平行に形成されていることを特徴とする。
位相格子であるG1格子と、
X線を照射するX線発生装置と、
2次元状に配列された複数の変換素子を備え、モアレ画像を撮影するX線検出器と、
を備えるX線タルボ撮影装置において、
前記G1格子は、平面形状であり、かつ、前記G1格子のスリットは、格子を形成する基板の面方向に垂直に形成されており、
前記X線検出器は、照射されたX線を別の波長の電磁波に変換して前記変換素子に照射するシンチレーターを備えており、
前記X線検出器の前記シンチレーターは、平面形状に形成されており、前記G1格子の自己像が像を結ぶ位置に配置されており、かつ、シンチレーター素材と非シンチレーター素材とが面方向に交互に形成されていて、前記シンチレーター素材は、前記X線発生装置の焦点からコーンビーム状に照射されるX線に平行に形成されており、
前記X線検出器は、前記シンチレーター上に形成されるモアレ画像を撮影することを特徴とする。
まず、本発明の第1の実施形態に係るX線タルボ撮影装置について説明する。なお、以下では、X線タルボ撮影装置1が、後述する線源格子であるG0格子12を備える場合、すなわちX線タルボ撮影装置1がタルボ・ロー干渉計を用いた装置である場合について説明するが、X線タルボ撮影装置がG0格子12を備えない場合、すなわちX線タルボ撮影装置1がタルボ干渉計を用いた装置である場合についても同様に説明される。
図1は、本実施形態に係るX線タルボ撮影装置1の全体構成を表す図である。本実施形態では、X線タルボ撮影装置1は、X線発生装置11と、線源格子(マルチスリット等ともいう。)であるG0格子12と、被写体台13と、G1格子(第1格子等ともいう。)14と、G2格子(第2格子等ともいう。)15と、X線検出器16と、コントローラー20とを備えている。
ここで、本実施形態に係るX線タルボ撮影装置1に用いられているタルボ干渉計やタルボ・ロー干渉計に共通する原理について説明する。図4に示すように、X線発生装置11の焦点Fから照射されたX線(或いはX線発生装置11の焦点Fから照射され、図示しないG0格子12を透過して多光源化されたX線。以下同じ。)がG1格子14を透過すると、透過したX線がz方向に一定の周期で像を結ぶ。この像を自己像といい、このように自己像がz方向に一定の周期で形成される現象をタルボ効果という。
以下、本実施形態に係るX線タルボ撮影装置1におけるG1格子14やG2格子15の構成等について説明する。また、本実施形態に係るX線タルボ撮影装置1の作用についてもあわせて説明する。
まず、G2格子のスリットSの構造について説明する。G2格子は、前述したように、G1格子の自己像との関係でモアレ画像Mo(図4参照)を形成するための吸収格子である。
S/N比∝T1/2×V …(1)
次に、G1格子のスリットSの構造について説明する。G1格子は、G1格子に入射するX線のうち、スリットSを透過したX線と非スリット部を透過したX線との間に位相差を生じさせて、透過したX線が自己像を結ぶようにするための位相格子である。
β=(h/d)×tanα …(2)
tanα=L1/R1 …(3)
の関係が成り立っている。そして、これを上記(2)式に代入すると、
β=(h/d)×tanα
=(h/d)×(L1/R1) …(4)
となる。
β=(h/d)×(L1/R1)≦0.5 …(5)
と表される。そして、上記の系では、h=18μm、d=4.3μm、R1=1107mmであるから、これらを上記(5)式に代入すると、
(18/4.3)×(L1/1107mm)≦0.5
L1≦1107mm÷(18/4.3)×0.5
∴L1≦132.23mm
となる。
L1/R1=L2/R2 …(6)
の関係があるため、上記のようにG1格子14上でL1≦132.23mmが成り立つとすれば、G2格子15上では、
L2=L1×R2/R1
≦132.23mm×1364mm/1107mm
∴L2≦162.92mm
が成り立つ。
L2≦174.87mm
となる。なお、以下ではG0格子を備えない場合について説明するが、G0格子を備える場合も同様に説明される。
以上のように、本実施形態に係るX線タルボ撮影装置1では、G1格子14のスリットSは、格子を形成する基板の面方向に垂直に形成される(すなわち上記の構成1)のに対し、G2格子15のスリットSは、X線発生装置11の焦点Fからコーンビーム状に照射されるX線に平行に形成されるようになっている(後述する図9参照)。
以上のように、本実施形態に係るX線タルボ撮影装置1では、図9に示したように、G1格子14とG2格子15はいずれも平面形状であり、G1格子14のスリットSは、格子を形成する基板の面方向に垂直に形成されているのに対し、G2格子15のスリットSは、X線発生装置11の焦点Fからコーンビーム状に照射されるX線に平行に形成されている。
なお、G2格子15のスリットSを、図9に示したようにX線発生装置11の焦点Fからコーンビーム状に照射されるX線に平行に形成する場合、前述したように、G2格子15の基板にスリットSを斜めに形成したり、或いは図20に示したように構成1の格子を複数枚積層するようにしてG2格子15を形成することが可能である。
ところで、上記の第1の実施形態では、X線タルボ撮影装置1がG1格子14とG2格子15とX線検出器16とを備える場合について説明した(図1や図9等参照)。しかし、X線検出器16のシンチレーターにG2格子の機能を持たせるように構成し、G2格子を備えないように構成することも可能である。第2の実施形態では、このように構成されたX線タルボ撮影装置1*について説明する。
11 X線発生装置
12 G0格子
14 G1格子
15 G2格子
16 X線検出器
16A 変換素子
16B シンチレーター
F X線発生装置の焦点
Mo モアレ画像
S スリット
Sc シンチレーター素材
Sn 非シンチレーター素材
Claims (7)
- X線タルボ撮影装置は以下を有する
位相格子であるG1格子と、
吸収格子であるG2格子と、
X線を照射するX線発生装置と、
複数の変換素子を備え、モアレ画像を撮影するX線検出器と、
を備え、
前記G1格子および前記G2格子は、いずれも平面形状であり、
前記G1格子のスリットは、格子を形成する基板の面方向に垂直に形成されており、
前記G2格子のスリットは、前記X線発生装置の焦点からコーンビーム状に照射されるX線に平行に形成されていることを特徴とするX線タルボ撮影装置。 - X線タルボ撮影装置は以下を有する
位相格子であるG1格子と、
X線を照射するX線発生装置と、
複数の変換素子を備え、モアレ画像を撮影するX線検出器と、
を備え、
前記G1格子は、平面形状であり、かつ、前記G1格子のスリットは、格子を形成する基板の面方向に垂直に形成されており、
前記X線検出器は、照射されたX線を別の波長の電磁波に変換して前記変換素子に照射するシンチレーターを備えており、
前記X線検出器の前記シンチレーターは、平面形状に形成されており、前記G1格子の自己像が像を結ぶ位置に配置されており、かつ、シンチレーター素材と非シンチレーター素材とが面方向に交互に形成されていて、前記シンチレーター素材は、前記X線発生装置の焦点からコーンビーム状に照射されるX線に平行に形成されており、
前記X線検出器は、前記シンチレーター上に形成されるモアレ画像を撮影することを特徴とするX線タルボ撮影装置。 - 前記G1格子および前記G2格子には、直線状の複数の前記スリットが互いに平行になるように形成されていることを特徴とする請求項1に記載のX線タルボ撮影装置。
- 前記G1格子には直線状の複数の前記スリットが、前記シンチレーターには前記シンチレーター素材が、互いに平行になるように形成されていることを特徴とする請求項2に記載のX線タルボ撮影装置。
- 前記G1格子および前記G2格子には、複数の前記スリットが升目状に形成されていることを特徴とする請求項1に記載のX線タルボ撮影装置。
- さらに、線源格子であるG0格子を備えることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のX線タルボ撮影装置。
- 前記G1格子を面方向に移動させて、縞走査法により前記モアレ画像を複数枚撮影することを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のX線タルボ撮影装置。
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