WO2019163960A1 - Ｘ線計測方法、ｘ線装置および構造物の製造方法 - Google Patents

Ｘ線計測方法、ｘ線装置および構造物の製造方法 Download PDF

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WO2019163960A1
WO2019163960A1 PCT/JP2019/006872 JP2019006872W WO2019163960A1 WO 2019163960 A1 WO2019163960 A1 WO 2019163960A1 JP 2019006872 W JP2019006872 W JP 2019006872W WO 2019163960 A1 WO2019163960 A1 WO 2019163960A1
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ray
measured
intensity distribution
detector
scattering
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教仁 松永
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株式会社ニコン
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/02—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
    • G01N23/04—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material
    • G01N23/041—Phase-contrast imaging, e.g. using grating interferometers

Definitions

  • the present invention relates to an X-ray measurement method, an X-ray apparatus, and a structure manufacturing method.
  • the X-ray measurement method includes an irradiation step of irradiating the object to be measured with X-rays emitted from the X-ray source, and an X-ray intensity distribution of the X-rays transmitted through the object to be measured. And a detection step of acquiring the X-ray scattering intensity based on the X-ray intensity distribution detected in each of at least three different measurement conditions.
  • the X-ray measurement method includes an irradiation stage for irradiating the object to be measured with X-rays emitted from the X-ray source, and an X-ray intensity distribution of the X-rays transmitted through the object to be measured.
  • the X-ray apparatus includes: an X-ray source that emits X-rays; and a detector that detects an X-ray intensity distribution emitted from the X-ray source and transmitted through the object to be measured And an acquisition unit that acquires the scattered intensity of the X-ray based on the X-ray intensity distribution detected under each of at least three different measurement conditions.
  • the X-ray apparatus is detected with an X-ray source that emits X-rays, a detector that detects an X-ray intensity distribution emitted from the X-ray source and transmitted through the object to be measured. And an acquisition unit that acquires the X-ray scattering intensity using an intensity transport equation including a function representing the X-ray scattering in the object to be measured based on the X-ray intensity distribution.
  • the structure manufacturing method creates design information related to the shape of the structure, creates the structure based on the design information, and sets the shape of the created structure to Shape information is obtained by measurement using the X-ray apparatus of the third or fourth aspect, and the obtained shape information is compared with the design information.
  • the X-ray apparatus irradiates the object to be measured with X-rays and detects the X-ray transmitted through the object to be measured, thereby destroying the object to be measured such as internal information (for example, internal structure) of the object to be measured. Get without.
  • An X-ray apparatus can be used for biochemistry, medical treatment, etc., using a living body as an object to be measured, for example.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of an X-ray apparatus 100 according to the present embodiment.
  • the X-ray apparatus 100 includes a housing 1, an X-ray source 2, a placement unit 3, a detector 4, and a control device 5.
  • An X-ray source 2, a placement unit 3, and a detector 4 are accommodated in the housing 1.
  • the housing 1 includes an X-ray shielding material so that X-rays do not leak outside the housing 1. Note that lead is included as an X-ray shielding material.
  • the X-ray source 2 emits X-rays in the positive direction of the Z axis along the optical axis Zr parallel to the Z axis with the emission point P shown in FIG.
  • This emission point P coincides with the focal position of an electron beam propagating through the inside of an X-ray source 2 described later.
  • the optical axis Zr is an axis that connects the emission point P, which is the focal position of the electron beam of the X-ray source 2, and the center of the imaging region of the detector 4 described later.
  • the X-rays radiated from the X-ray source 2 are any of X-rays that expand in a conical shape (so-called cone beams), fan-shaped X-rays (so-called fan beams), and linear X-rays (so-called pencil beams). But you can. When using a fan beam and a pencil beam, in order to inspect the entire object to be measured S, it is necessary to perform a scanning operation for relatively moving the beam and the object to be measured S.
  • the X-ray source 2 emits at least one of, for example, an ultra soft X-ray of about 50 eV, a soft X-ray of about 0.1 to 2 keV, an X-ray of about 2 to 20 keV, and a hard X-ray of about 20 to several MeV. .
  • the mounting unit 3 includes a mounting table 31 on which the object to be measured S is mounted, and a manipulator unit 35 including an X-axis moving unit 32, a Y-axis moving unit 33, and a Z-axis moving unit 34, and the X-ray source 2. Rather than the Z axis + side.
  • the X-axis moving unit 32, the Y-axis moving unit 33, and the Z-axis moving unit 34 are controlled by the control device 5 to move the mounting table 31 in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction, respectively.
  • the Z-axis moving unit 34 is controlled by the control device 5 so that the distance from the X-ray source 2 to the measured object S is a distance corresponding to the magnification of the measured object S in the captured image.
  • the stage 31 is moved in the Z-axis direction.
  • the detector 4 includes a scintillator unit containing a known scintillation substance, a photomultiplier tube, a light receiving unit such as a CCD, and the like, and the object to be measured S emitted from the X-ray source 2 and mounted on the mounting table 31. X-rays including transmitted X-rays that have passed through are received. The detector 4 converts the received X-ray energy into light energy, then converts the light energy into electric energy, and outputs it as an electric signal. The detector 4 may convert the incident X-ray energy into an electric signal without converting it into light energy, and output it.
  • the detector 4 has a plurality of pixels, and these pixels are two-dimensionally arranged.
  • the two-dimensional intensity distribution data of the X-rays radiated from the X-ray source 2 and passed through the measurement object S can be acquired collectively. Accordingly, it is possible to obtain the entire projected image of the object S to be measured by one shooting.
  • the control device 5 includes a microprocessor, peripheral circuits, and the like.
  • the control device 5 reads and executes a control program stored in advance in a storage medium (not shown) (for example, a flash memory), thereby executing the control of the X-ray device 100.
  • the control device 5 includes an X-ray control unit 51 that controls the operation of the X-ray source 2, a mounting table control unit 52 that controls the driving operation of the manipulator unit 35, and an object to be measured based on the electrical signal output from the detector 4. It has the acquisition part 54 which acquires the X-ray intensity distribution data which permeate
  • the acquisition unit 54 acquires an absorption image, a phase image, and a scattered image of the measurement object based on the intensity distribution obtained by irradiating the measurement object S at at least three different positions in different Z-axis directions.
  • the absorption image is an amount (attenuation coefficient) that causes a change in X-ray intensity caused by absorption of X-rays by the measurement object S when it passes through the measurement object S, that is, X-ray absorption in the measurement object S. ⁇ ) is imaged.
  • the phase image is a change in X-ray intensity caused by a change in the X-ray phase when X-rays pass through the DUT S, that is, an amount that causes X-ray refraction in the DUT (phase change amount).
  • the scattered image is a change (a mutual coherence function) that causes a change in X-ray intensity caused by scattering by the measurement object S when X-rays pass through the measurement object S, that is, X-ray scattering by the measurement object S.
  • ⁇ is imaged.
  • a part of the light emitted from the X-ray source 2 and irradiating the object to be measured S is refracted or scattered around the object to be measured S or the boundary of the internal structure.
  • X-rays that have passed through the measurement object S and entered the detector 4 include the effects of refraction and scattering described above. That is, the X-ray including the influence due to refraction and scattering includes information on the fine structure of the object S to be measured.
  • the X-rays incident on the detector 4 are blurred.
  • the X-ray apparatus 100 according to the present embodiment performs processing for generating a scattered image (dark field image) of X-rays scattered by the measurement object S based on the degree of scattering (blur).
  • the X-ray apparatus 100 irradiates the measurement object S with X-rays under each of three different measurement conditions, and acquires X-ray intensity distribution data with the detector 4.
  • X-ray intensity distribution data may be acquired by irradiating X-rays under measurement conditions exceeding 3.
  • the X-ray apparatus 100 varies the positional relationship among the X-ray source 2, the object S to be measured, and the detector 4 as measurement conditions, and irradiates the X-rays for each positional relationship.
  • X-ray intensity distribution data is acquired.
  • the degree of scattering included in the X-ray intensity distribution in the detector 4 varies depending on the difference in detection distance, which is the distance between the object to be measured S and the detector 4. That is, in the intensity distribution acquired at each of three positions (irradiation positions) having different detection distances in the Z direction from the object to be measured S to the detector 4, the degree of scattering differs depending on the detection distance. As the distance increases, the scattering increases (that is, the degree of blur in the detector 4 increases).
  • the object to be measured S may be moved in the Z direction, the detector 4 may be moved in the Z direction, or both the object to be measured S and the detector 4 may be moved. May be moved in the Z direction.
  • the X-ray source 2 may be moved together.
  • the positional relationship is made different by making the distance between the measured object S and the X-ray source 2 different. It may be allowed.
  • the measurement object S may be moved in the Z direction
  • the X-ray source 2 may be moved in the Z direction
  • the measurement object S and the X-ray source 2 may be moved in the Z direction.
  • the detector 4 may be moved together.
  • the X-ray apparatus 100 is not limited to what makes a positional relationship differ as measurement conditions.
  • the X-ray apparatus 100 may vary conditions regarding the output of the X-ray source 2 that emits X-rays as measurement conditions.
  • the X-ray control unit 51 may vary the acceleration voltage of the electron beam propagating inside the X-ray source 2, the power of the X-ray source 2, and the spot diameter of the electron beam at the emission point P. it can.
  • the X-ray apparatus 100 can set at least three conditions regarding the output of the X-ray source 2 and can acquire X-ray intensity distribution data under each condition.
  • the first irradiation position, the second irradiation position, and the third irradiation position are referred to in order from the irradiation position with a relatively small detection distance to the detection distance with a relatively large distance.
  • the positional relationship and interval between the first irradiation position, the second irradiation position, and the third irradiation position may be constant values regardless of the measurement object S, or may be different values based on the material and size of the measurement object S. Good.
  • the X-ray intensity distribution data at the first irradiation position, the second irradiation position, and the third irradiation position are referred to as first intensity distribution data, second intensity distribution data, and third intensity distribution data, respectively.
  • the degree of blur (scattering) included in the second intensity distribution data is greater than the degree of blur (scattering) included in the first intensity distribution data, and the degree of blur (scattering) included in the third intensity distribution data is the second.
  • the acquisition unit 54 acquires a scattered image in addition to the X-ray absorption image and the phase image based on the first intensity distribution data, the second intensity distribution data, and the third intensity distribution data.
  • the acquisition unit 54 acquires a scattered image using the following equation (1) as an example.
  • M is the projection magnification (geometric magnification) of the object S to be measured
  • I img is the intensity distribution on the detection surface
  • I obj is the intensity distribution on the object surface
  • ⁇ is the mutual coherence including the influence of scattering on the object S to be measured.
  • the function, ⁇ is the amount of phase modulation in the device under test S
  • z is the detection distance in the Z direction from the detector 4 to the device under test S.
  • ( ⁇ , ⁇ ) are coordinates on the surface of the object to be measured.
  • Equation (1) is a geometrical representation of the complex amplitude U img (x, y, z) (where x and y are the coordinates of the detection surface) of the X-ray beam on the incident surface of the detector 4 using the stationary phase method.
  • ⁇ in the equation (2) is a complex amplitude representing the influence of scattering on the device under test S
  • U obj is a complex amplitude of the X-ray beam on the surface of the device under test.
  • ( ⁇ 0, ⁇ 0) is a stationary point of the stationary phase method on the surface of the object to be measured.
  • a, b, and c are terms including the second-order derivative of the phase modulation amount ⁇ in the measured object S, ⁇ represents the wavelength of the incident X-ray, and S is the distance from the measured object surface to the detection surface. Represents the determined geometric path length. i is an imaginary unit.
  • the symbol ⁇ > represents the average processing of the functions in ⁇ >, and the average is taken because the phase in the complex amplitude ⁇ fluctuates spatially due to the influence of the scattering medium in the device under test S.
  • the fine structure of the object to be measured S that cannot be seen in the absorption image or the phase image is obtained by averaging the phase fluctuations included in the function ⁇ that are finer than the spatial resolution determined by the X-ray spot diameter and the pixel size.
  • the symbol * represents the complex conjugate of the complex amplitude.
  • the acquisition unit 54 acquires the X-ray absorption image, phase image, and scattering image by using the first, second, and third intensity distribution data in Expression (1).
  • the acquisition unit 54 obtains an absorption image, a phase image, and a scattering image after transforming the equation (1) into a Poisson equation.
  • F i F ( ⁇ , ⁇ , z i ).
  • i is an integer from 1 to 3
  • F 1 is the first intensity distribution detected by the detector 4 at the first irradiation position
  • F 2 is the second intensity detected by the detector 4 at the second irradiation position.
  • intensity distribution, F 3 is the third intensity distribution detected by the detector 4 in a third irradiation position.
  • ⁇ representing a phase image is expressed by the following equation (5) using the above initial condition and the auxiliary function G defined by the following equation (4). Further, ⁇ indicating a scattered image is expressed by the following equation (7) using the above initial condition and the auxiliary function H defined by the following equation (6).
  • the obtaining unit 54 calculates ⁇ and ⁇ by applying boundary conditions to the above equations (4) to (7) as appropriate, and repeatedly performing operations until the values converge.
  • the boundary condition may be determined by, for example, the size of the object S to be measured, or may be such that ⁇ and ⁇ are zero in the region of the object S to be measured.
  • the acquisition unit 54 acquires the calculated ⁇ as a phase image and acquires the calculated ⁇ as a scattered image.
  • the image generation unit 53 generates a display image that can be displayed on, for example, a display monitor (not shown) from the scattered image acquired by the acquisition unit 54.
  • step S1 the mounting table control unit 52 controls the manipulator unit 35 to move the mounting table 31, sets the position of the measurement object S to the first irradiation position, and the X-ray control unit 51 receives the X-rays.
  • the light is emitted toward the measurement object S, the detection signal based on the first intensity distribution is output from the detector 4, and the process proceeds to step S2.
  • step S2 the mounting table control unit 52 controls the manipulator unit 35 to move the mounting table 31, sets the position of the measurement object S to the second irradiation position, and the X-ray control unit 51 measures the X-rays.
  • the light is emitted toward the object S, the detection signal based on the second intensity distribution is output from the detector 4, and the process proceeds to step S3.
  • step S3 the mounting table control unit 52 controls the manipulator unit 35 to move the mounting table 31, sets the position of the measurement object S to the third irradiation position, and the X-ray control unit 51 measures the X-rays.
  • the light is emitted toward the object S, a detection signal based on the third intensity distribution is output from the detector 4, and the process proceeds to step S4.
  • steps S1 to S3 are not limited to the processes performed in this order, and the processes may be performed in any order. That is, it is only necessary to obtain detection signals from the detector 4 at three irradiation positions, and the order in which Steps S1 to S3 are performed is not limited.
  • step S4 the acquisition unit 54 uses the respective detection signals based on the first, second, and third intensity distributions to obtain each of the absorption ⁇ , phase ⁇ , and scattering ⁇ from the above equations (3) to (7).
  • the distribution is calculated and the process proceeds to step S5. That is, in step S4, absorption ⁇ , phase ⁇ , and scattering ⁇ (X-ray scattering intensity) are acquired based on the intensity transport equation.
  • step S5 based on the distributions of absorption ⁇ , phase ⁇ , and scattering ⁇ calculated in step S4, image signals of the absorption image, phase image, and scattering image are generated and output, respectively, and the process ends.
  • the structure manufacturing system of the present embodiment creates a molded product such as an electronic component including, for example, an automobile door portion, an engine portion, a gear portion, and a circuit board.
  • FIG. 3 is a block diagram showing an example of the configuration of the structure manufacturing system 400 according to the present embodiment.
  • the structure manufacturing system 400 includes the X-ray apparatus 100, the design apparatus 410, the molding apparatus 420, the control system 430, and the repair apparatus 440 described in the first embodiment.
  • the design device 410 is a device used by a user when creating design information related to the shape of a structure, and performs a design process for creating and storing design information.
  • the design information is information indicating the coordinates of each position of the structure.
  • the design information is output to the molding apparatus 420 and a control system 430 described later.
  • the molding apparatus 420 performs a molding process for creating and molding a structure using the design information created by the design apparatus 410.
  • the molding apparatus 420 includes an apparatus that performs at least one of laminating, casting, forging, and cutting represented by 3D printer technology.
  • the X-ray apparatus 100 performs a measurement process for measuring the shape of the structure molded by the molding apparatus 420.
  • the X-ray apparatus 100 outputs information (hereinafter referred to as shape information) indicating the coordinates of the structure, which is a measurement result of the structure, to the control system 430.
  • the control system 430 includes a coordinate storage unit 431 and an inspection unit 432.
  • the coordinate storage unit 431 stores design information created by the design apparatus 410 described above.
  • the inspection unit 432 determines whether the structure molded by the molding device 420 is molded according to the design information created by the design device 410. In other words, the inspection unit 432 determines whether or not the molded structure is a good product. In this case, the inspection unit 432 reads the design information stored in the coordinate storage unit 431 and performs an inspection process for comparing the design information with the shape information input from the X-ray apparatus 100. The inspection unit 432 compares, for example, the coordinates indicated by the design information with the coordinates indicated by the corresponding shape information as the inspection processing, and if the coordinates of the design information and the coordinates of the shape information match as a result of the inspection processing. It is determined that the product is a non-defective product molded according to the design information.
  • the inspection unit 432 determines whether or not the coordinate difference is within a predetermined range, and if it is within the predetermined range, it can be restored. Judged as a defective product.
  • the inspection unit 432 outputs repair information indicating the defective portion and the repair amount to the repair device 440.
  • the defective part is a part having the coordinates of the shape information that does not match the coordinates of the design information, and the repair amount is the difference between the coordinates of the design information and the coordinates of the shape information in the defective part.
  • the repair device 440 performs a repair process for reworking a defective portion of the structure based on the input repair information. The repair device 440 performs again the same process as the molding process performed by the molding apparatus 420 in the repair process.
  • step S31 the design device 410 is used when the structure is designed by the user.
  • the design apparatus 410 creates and stores design information related to the shape of the structure by the design process, and the process proceeds to step S32.
  • the present invention is not limited to only the design information created by the design apparatus 410, and when design information already exists, the design information is acquired by inputting the design information and is included in one aspect of the present invention. It is.
  • step S32 the forming apparatus 420 creates and forms a structure based on the design information by the forming process, and proceeds to step S33.
  • step S33 the X-ray apparatus 100 performs measurement processing, measures the shape of the structure, outputs shape information, and proceeds to step S34.
  • step S34 the inspection unit 432 performs an inspection process for comparing the design information created by the design apparatus 410 with the shape information measured and output by the X-ray apparatus 100, and the process proceeds to step S35.
  • step S35 based on the result of the inspection process, the inspection unit 432 determines whether or not the structure formed by the forming apparatus 420 is a non-defective product. If the structure is a non-defective product, that is, if the difference between the coordinates of the design information and the coordinates of the shape information is within a predetermined range, an affirmative determination is made in step S35 and the process ends.
  • step S35 If the structure is not a non-defective product, that is, if the coordinates of the design information do not match the coordinates of the shape information, or if coordinates that are not in the design information are detected, a negative determination is made in step S35 and the process proceeds to step S36.
  • step S36 the inspection unit 432 determines whether or not the defective portion of the structure can be repaired. If the defective part is not repairable, that is, if the difference between the coordinates of the design information and the shape information in the defective part exceeds the predetermined range, a negative determination is made in step S36 and the process ends. If the defective part can be repaired, that is, if the difference between the coordinates of the design information and the shape information in the defective part is within a predetermined range, an affirmative determination is made in step S36 and the process proceeds to step S37. In this case, the inspection unit 432 outputs repair information to the repair device 440. In step S37, the repair device 440 performs a repair process on the structure based on the input repair information, and returns to step S33. As described above, the repair device 440 performs again the same processing as the molding processing performed by the molding device 420 in the repair processing.
  • the acquisition unit 54 acquires a scattered image based on the X-ray intensity distribution data detected by the detector 4 under each of at least three different measurement conditions.
  • the well-known Talbot interferometry and Hard X-ray dark-field imaging with incoherent sample disclosed in Hard-X-ray dark-field imaging using a grating interferometer (2008 Nature Publishing Group, p.134-p.137)
  • the well-known coded aperture method disclosed in illumination APPLIED PHYSICS LETTERS 104, 024106 (2014)
  • the scattered image can be acquired without providing a diffraction grating or the like in the X-ray apparatus 100, so that the apparatus configuration becomes complicated. Can be prevented. In addition, since a diffraction grating or the like is not required, an increase in cost can be suppressed.
  • the mounting table control unit 52 changes the detection distance from the object to be measured S to the detector 4, sets the irradiation position where the object to be measured S is irradiated by X-rays, and the acquisition unit 54 has at least 3 A scattered image is acquired based on the X-ray intensity distribution data detected by the detector 4 for each of the two different irradiation positions. Thereby, since a scattered image can be acquired without providing a diffraction grating or the like, the apparatus configuration can be prevented from becoming complicated, and an increase in cost can also be suppressed.
  • the acquisition unit 54 acquires a scattered image based on the mutual coherence function of the X-ray intensity distribution data detected for each of the first irradiation position, the second irradiation position, and the third irradiation position. Thereby, a scattered image can be generated without using a diffraction grating or the like.
  • the mounting table controller 52 sets the detection distance so that the X-ray intensity distribution data detected at the first irradiation position does not substantially include scattering by the measurement object S. As a result, it becomes easier to obtain the scattered ⁇ from the X-ray intensity distribution data detected at the second and third irradiation positions, and a scattered image can be generated.
  • the X-ray apparatus 100 of the structure manufacturing system 400 performs a measurement process for acquiring shape information of the structure created by the molding apparatus 420 based on the design process of the design apparatus 410, and performs an inspection unit of the control system 430.
  • Reference numeral 432 performs an inspection process for comparing the shape information acquired in the measurement process with the design information created in the design process. Therefore, it is possible to determine whether or not a structure is a non-defective product created according to design information by inspecting the defect of the structure and information inside the structure by nondestructive inspection. Contribute to.
  • the repair device 440 performs the repair process for performing the molding process again on the structure based on the comparison result of the inspection process. Therefore, when the defective portion of the structure can be repaired, the same processing as the molding process can be performed again on the structure, which contributes to the manufacture of a high-quality structure close to design information.
  • control device 5 has been described as including the image generation unit 53, but the control device 5 may not include the image generation unit 53.
  • the image generation unit 53 is provided in a processing device or the like separate from the X-ray apparatus 100, acquires the scattered image acquired by the acquisition unit 54 via, for example, a network or a storage medium, and displays an image for display. May be generated.
  • the mounting table 31 on which the object S to be measured is placed by the X-axis moving unit 32, the Y-axis moving unit 33, and the Z-axis moving unit 34. It is not limited to what is moved in the axial direction.
  • the mounting table 31 does not move in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions, and the X-ray source 2 and the detector 4 are moved in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions, so that
  • the X-ray apparatus 100 may have a configuration in which the radiation source 2 and the detector 4 are relatively moved.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and other forms conceivable within the scope of the technical idea of the present invention are also included in the scope of the present invention. .

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Abstract

Ｘ線計測方法は、Ｘ線源から出射したＸ線を被測定物に照射する照射段階と、被測定物を透過したＸ線のＸ線強度分布を検出器で検出する検出段階と、少なくとも３つの異なる測定条件のそれぞれにおいて検出されたＸ線強度分布に基づいて、Ｘ線の散乱強度を取得する取得段階と、を含む。

Description

Ｘ線計測方法、Ｘ線装置および構造物の製造方法
　本発明は、Ｘ線計測方法、Ｘ線装置および構造物の製造方法に関する。
　従来から、位相格子と吸収格子とを相対的に移動させながら複数枚のモアレ画像を撮影し、画像処理においてそれらのモアレ画像を再構成することで位相画像や吸収画像や散乱画像等を生成するＸ線タルボ撮影装置が知られている（たとえば特許文献１）。しかしながら、位相格子や吸収格子を備える必要があるため、装置構造が複雑になりコストアップにつながるという問題がある。
日本国特開２０１７－１０４２０２号公報
　第１の態様によれば、Ｘ線計測方法は、Ｘ線源から出射したＸ線を被測定物に照射する照射段階と、前記被測定物を透過したＸ線のＸ線強度分布を検出器で検出する検出段階と、少なくとも３つの異なる測定条件のそれぞれにおいて検出された前記Ｘ線強度分布に基づいて、前記Ｘ線の散乱強度を取得する取得段階と、を含む。
　第２の態様によれば、Ｘ線計測方法は、Ｘ線源から出射したＸ線を被測定物に照射する照射段階と、前記被測定物を透過したＸ線のＸ線強度分布を検出器で検出する検出段階と、検出された前記Ｘ線強度分布に基づき、前記被測定物における前記Ｘ線の散乱を表す関数を含む強度輸送方程式を用いて前記Ｘ線の散乱強度を取得する取得段階と、を含む
　第３の態様によれば、Ｘ線装置は、Ｘ線を出射するＸ線源と、前記Ｘ線源から出射されて被測定物を透過したＸ線強度分布を検出する検出器と、少なくとも３つの異なる測定条件のそれぞれにおいて検出された前記Ｘ線強度分布に基づいて前記Ｘ線の散乱強度を取得する取得部と、を備える。
　第４の態様によれば、Ｘ線装置は、Ｘ線を出射するＸ線源と、前記Ｘ線源から出射されて被測定物を透過したＸ線強度分布を検出する検出器と、検出された前記Ｘ線強度分布に基づき、前記被測定物における前記Ｘ線の散乱を表す関数を含む強度輸送方程式を用いて前記Ｘ線の散乱強度を取得する取得部と、を備える。
　第５の態様によれば、構造物の製造方法は、構造物の形状に関する設計情報を作成し、前記設計情報に基づいて前記構造物を作成し、作成された前記構造物の形状を、第３または第４の態様のＸ線装置を用いて計測して形状情報を取得し、前記取得された前記形状情報と前記設計情報とを比較する。
一実施の形態によるＸ線装置の要部構成を模式的に示すブロック図である。 一実施の形態によるＸ線装置の動作を説明するフローチャートである。 一実施の形態による構造物製造システムの構成を模式的に示すブロック図である。 一実施の形態による構造物製造システムが実行する処理を説明するフローチャートである。
　図面を参照しながら、一実施の形態によるＸ線装置について説明する。Ｘ線装置は、被測定物にＸ線を照射して、被測定物を透過したＸ線を検出することにより、被測定物の内部情報（たとえば内部構造）等を被測定物を破壊することなく取得する。Ｘ線装置は、例えば、生体を被測定物として、生化学や医療等に用いることができる。
　図１は本実施の形態によるＸ線装置１００の構成の一例を示す図である。なお、説明の都合上、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸からなる座標系を図示の通りに設定する。
　Ｘ線装置１００は、筐体１、Ｘ線源２、載置部３、検出器４および制御装置５を備えている。筐体１の内部には、Ｘ線源２と、載置部３と、検出器４とが収容される。筐体１は、Ｘ線が筐体１の外部に漏洩しないようにするため、Ｘ線遮蔽材料を含む。なお、Ｘ線遮蔽材料として鉛を含む。
　Ｘ線源２は、制御装置５による制御に応じて、図１に示す出射点Ｐを頂点としてＺ軸に平行な光軸Ｚｒに沿って、Ｚ軸＋方向へ向けてＸ線を放射する。この出射点Ｐは後述するＸ線源２の内部を伝搬する電子線の焦点位置と一致する。すなわち、光軸Ｚｒは、Ｘ線源２の電子線の焦点位置である出射点Ｐと、後述する検出器４の撮像領域の中心とを結ぶ軸である。なお、Ｘ線源２から放射するＸ線は、円錐状に拡がるＸ線（いわゆるコーンビーム）、扇状のＸ線（いわゆるファンビーム）、および直線状のＸ線（いあわゆるペンシルビーム）のいずれでもよい。なお、ファンビームおよびペンシルビームを用いる場合は、被測定物Ｓ全体を検査するために、ビームと被測定物Ｓとを相対的に移動させるスキャン動作を行う必要がある。Ｘ線源２は、たとえば約５０ｅＶの超軟Ｘ線、約０．１～２ｋｅＶの軟Ｘ線、約２～２０ｋｅＶのＸ線および約２０～数ＭｅＶの硬Ｘ線の少なくとも１つを照射する。
　載置部３は、被測定物Ｓが載置される載置台３１と、Ｘ軸移動部３２、Ｙ軸移動部３３、Ｚ軸移動部３４からなるマニピュレータ部３５とを備え、Ｘ線源２よりもＺ軸＋側に設けられている。Ｘ軸移動部３２、Ｙ軸移動部３３およびＺ軸移動部３４は、制御装置５により制御されて、載置台３１をＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向にそれぞれ移動させる。Ｚ軸移動部３４は、制御装置５により制御されて、Ｘ線源２から被測定物Ｓまでの距離が、撮影される画像における被測定物Ｓの拡大率に応じた距離となるように載置台３１をＺ軸方向に移動させる。
　検出器４は、公知のシンチレーション物質を含むシンチレータ部、光電子増倍管、ＣＣＤ等の受光部等によって構成され、Ｘ線源２から出射され、載置台３１上に載置された被測定物Ｓを透過した透過Ｘ線を含むＸ線を受光する。検出器４は、受光したＸ線のエネルギーを光エネルギーに変換した後、当該光エネルギーを電気エネルギーに変換し、電気信号として出力する。なお、検出器４は、入射するＸ線のエネルギーを光エネルギーに変換することなく電気信号に変換して出力してもよい。また、検出器４は、複数の画素を有しており、それらの画素は２次元的に配列されている。これにより、Ｘ線源２から放射され、被測定物Ｓを通過したＸ線の２次元的な強度分布データを一括して取得できる。従って、１回の撮影で被測定物Ｓの全体の投影像を取得することができる。
　制御装置５は、マイクロプロセッサやその周辺回路等を有しており、不図示の記憶媒体（たとえばフラッシュメモリ等）に予め記憶されている制御プログラムを読み込んで実行することにより、Ｘ線装置１００の各部を制御する。制御装置５は、Ｘ線源２の動作を制御するＸ線制御部５１、マニピュレータ部３５の駆動動作を制御する載置台制御部５２、検出器４から出力された電気信号に基づいて被測定物Ｓを透過したＸ線強度分布データを取得する取得部５４、および取得部５４が取得したＸ線強度分布データに基づいて画像を生成する画像生成部５３を有する。取得部５４は、異なるＺ軸方向の少なくとも３つの異なる位置において被測定物Ｓを照射して得られた強度分布に基づいて、被測定物の吸収像、位相像、散乱像を取得する。吸収像は、Ｘ線が被測定物Ｓを透過したときに被測定物Ｓに吸収されることにより生じたＸ線強度の変化すなわち被測定物ＳでのＸ線吸収を生じさせる量（減弱係数μ）を画像化したものである。位相像は、Ｘ線が被測定物Ｓを透過したときにＸ線の位相が変化することにより生じたＸ線強度の変化すなわち被測定物ＳでのＸ線屈折を生じさせる量（位相変化量φ）を画像化したものである。散乱像は、Ｘ線が被測定物Ｓを透過したときに被測定物Ｓで散乱することにより生じたＸ線強度の変化すなわち被測定物ＳでのＸ線散乱を生じさせる量（相互コヒーレンス関数γ）を画像化したものである。
　以下、本実施の形態のＸ線装置１００が行う処理について説明する。
　Ｘ線源２から出射し被測定物Ｓを照射の一部は、被測定物Ｓの周囲や内部構造の境界等で屈折や散乱をする。被測定物Ｓを透過して検出器４に入射したＸ線は、上記の屈折や散乱による影響を含んでいる。すなわち、屈折や散乱による影響を含むＸ線は、被測定物Ｓの微細な構造に関する情報を含んでいる。被測定物Ｓの内部でＸ線が屈折や散乱することにより、検出器４に入射したＸ線にはボケが生じる。本実施の形態のＸ線装置１００は、散乱（ボケ）の程度に基づいて、被測定物Ｓで散乱したＸ線の散乱像（ダークフィールド・イメージ）を生成するための処理を行う。
　本実施の形態では、Ｘ線装置１００は、異なる３つの測定条件のそれぞれにて、被測定物ＳにＸ線を照射して検出器４によりＸ線強度分布データを取得する。なお、３を超える測定条件にてＸ線を照射してＸ線強度分布データを取得してもよい。
　本実施の形態においては、Ｘ線装置１００は、測定条件として、Ｘ線源２と被測定物Ｓと検出器４との位置関係を異ならせ、それぞれの位置関係ごとにＸ線を照射してＸ線強度分布データを取得する。被測定物Ｓと検出器４との間の距離である検出距離の違いにより、検出器４におけるＸ線強度分布に含まれる散乱の程度が異なる。すなわち、被測定物Ｓから検出器４までのＺ方向の検出距離が異なる３つの位置（照射位置）のそれぞれにて取得された強度分布においては、検出距離に応じて散乱の程度が異なり、検出距離が大きくなるほど散乱が大きくなる（すなわち、検出器４におけるボケの程度が大きくなる）。なお、検出距離を異ならせるためには、被測定物ＳをＺ方向に移動させてもよいし、検出器４をＺ方向に移動させてもよいし、被測定物Ｓおよび検出器４の両方をＺ方向に移動させてもよい。検出器４を移動させる場合には、Ｘ線源２も共に移動させてよい。また、検出器４における検出状態すなわち検出器４の検出面におけるＸ線の強度分布を異ならせるために、被測定物ＳとＸ線源２との間の距離を異ならせることにより位置関係を異ならせてもよい。この場合、被測定物ＳをＺ方向に移動させてもよいし、Ｘ線源２をＺ方向に移動させてもよいし、被測定物ＳおよびＸ線源２をＺ方向に移動させてもよい。Ｘ線源２を移動させる場合には、検出器４も共に移動させてよい。
　また、Ｘ線装置１００は、測定条件として位置関係を異ならせるものに限定されない。たとえば、Ｘ線装置１００は、測定条件として、Ｘ線を出射させるＸ線源２の出力に関する条件を異ならせてよい。この場合、Ｘ線制御部５１は、たとえば、Ｘ線源２の内部を伝搬する電子線の加速電圧や、Ｘ線源２のパワーや、出射点Ｐにおける電子線のスポット径を異ならせることができる。これにより、Ｘ線装置１００は、Ｘ線源２の出力に関する条件を、少なくとも３つ異ならせて設定し、それぞれの条件にてＸ線の強度分布データを取得することができる。
　以下の説明においては、検出距離が相対的に小さい照射位置から、検出距離が相対的に大きくなる順に、第１照射位置、第２照射位置、第３照射位置と呼ぶ。第１照射位置、第２照射位置および第３照射位置の位置関係や間隔は、被測定物Ｓによらず一定の値でもよいし、被測定物Ｓの材質や大きさに基づいて異なる値でもよい。第１照射位置、第２照射位置、第３照射位置におけるＸ線強度分布データを、それぞれ第１強度分布データ、第２強度分布データ、第３強度分布データと呼ぶ。第２強度分布データに含まれるボケ（散乱）の程度は第１強度分布データに含まれるボケ（散乱）の程度よりも大きく、第３強度分布データに含まれるボケ（散乱）の程度は第２強度分布データに含まれるボケ（散乱）の程度よりも大きい。取得部５４は、第１強度分布データ、第２強度分布データ、および第３強度分布データに基づいて、Ｘ線の吸収像および位相像に加えて、散乱像を取得する。
　本実施の形態では、取得部５４は、一例として、以下の式（１）を用いて散乱像を取得する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　なお、Ｍは被測定物Ｓの投影倍率（幾何倍率）、Ｉｉｍｇは検出面における強度分布、Ｉｏｂｊは被測定物面における強度分布、γは被測定物Ｓにおける散乱の影響を含む相互コヒーレンス関数、φは被測定物Ｓにおける位相変調量、ｚは検出器４から被測定物ＳまでのＺ方向の検出距離を表す。また、（ξ、η）は被測定物面における座標である。
　式（１）は、検出器４の入射面上におけるＸ線ビームの複素振幅Ｕｉｍｇ（ｘ、ｙ、ｚ）（ここで、ｘ、ｙは検出面の座標）を停留位相法を用いて幾何光学近似した以下の式（２）に基づく。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　ここで、式（２）におけるΓは、被測定物Ｓにおける散乱の影響を表す複素振幅であり、Ｕｏｂｊは被測定物面におけるＸ線ビームの複素振幅である。なお、式（２）の（ξ０、η０）は被測定物面における停留位相法の停留点である。また、ａ，ｂ，ｃは被測定物Ｓにおける位相変調量φの２階微分を含む項であり、λは入射Ｘ線の波長を表し、Ｓは被測定物面から検出面までの距離で決まる幾何光路長を表す。ｉは虚数単位である。
　式（２）のうち、位相変調量φの２階微分以上の項を無視するように近似し、（ξ０、η０）を（ξ、η）と表し、
Ｉｉｍｇ（Ｍξ、Ｍη、ｚ）＝＜Ｕｉｍｇ×Ｕｉｍｇ ＊＞＝＜｜Ｕｉｍｇ｜２＞
γ（ξ、η）＝＜Γ×Γ＊＞＝＜｜Γ｜２＞
とする。ここで、記号＜＞は＜＞内の関数の平均処理を表し、被測定物Ｓ内にある散乱媒質の影響により、複素振幅Γ内の位相が空間的に揺らぐため平均をとる。これにより、関数Γ内に含まれる、Ｘ線スポット径や画素サイズで決まる空間分解能よりも細かな位相揺らぎについて平均を取ることで、吸収像や位相像では見えない被測定物Ｓの細かな構造を可視化することができる。また、記号＊はその複素振幅の複素共役を表す。
　これにより、式（１）が導かれる。すなわち、式（１）は、Ｘ線の吸収μ、位相変調量φに加えて散乱像を表す相互コヒーレンス関数γを含む強度輸送方程式に改良されたものである。
　取得部５４は、第１、第２および第３強度分布データを式（１）に用いて、Ｘ線の吸収像、位相像、および散乱像を取得する。本実施の形態においては一例として、取得部５４は、Ｐｏｉｓｓｏｎ方程式の形に式（１）を変形してから吸収像、位相像、および散乱像を求める。上記の式（１）の左辺を、検出器４におけるＸ線の強度分布Ｆ（ξ、η、ｚ）を適用して、Ｆｉ＝Ｆ（ξ、η、ｚｉ）とする。なお、ｉは１～３までの整数であり、Ｆ１は第１照射位置において検出器４により検出された第１強度分布、Ｆ２は第２照射位置において検出器４により検出された第２強度分布、Ｆ３は第３照射位置において検出器４により検出された第３強度分布である。
　ここで、第１強度分布Ｆ１は、被測定物Ｓを実質的に検出器４に接した状態、すなわちｚ１＝０（あるいはｚ１≒０）の状態で取得されたものと仮定する。被測定物Ｓが検出器４に接した状態においては、被測定物ＳによるＸ線の散乱は実質的にないと見なし、これをＰｏｉｓｓｏｎ方程式の初期条件とする。すなわち、Ｆ１＝Ｉｏｂｊ（ξ、η）でγ（ξ、η）＝１とする。取得部５４は、この初期条件に基づいて、吸収像をμとして式（３）により算出する。
μ＝－ｌｏｇＦ１　・・・（３）
　これにより吸収像が得られる。
　位相像を示すφは上記の初期条件と以下の式（４）で定義される補助関数Ｇとを用いて、以下の式（５）により表される。また、散乱像を示すγは上記の初期条件と以下の式（６）で定義される補助関数Ｈとを用いて、以下の式（７）により表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　取得部５４は、上記の式（４）～（７）に対して境界条件を適宜適用して、値が収束するまで繰り返し演算を行うことにより、φおよびγを算出する。なお、境界条件は、たとえば被測定物Ｓのサイズにより決定してもよいし、被測定物Ｓの領域でφとγとをゼロとするものでもよい。取得部５４は、算出したφを位相像として取得し、算出したγを散乱像として取得する。画像生成部５３は、取得部５４により取得された散乱像から、たとえば表示モニタ（不図示）に表示可能な表示用の画像を生成する。
　図２に示すフローチャートを参照しながら、Ｘ線装置１００の動作について説明する。図２に示すフローチャートの各処理は制御装置５でプログラムを実行して行われる。このプログラムは、メモリ（不図示）に格納されており、制御装置５により起動され、実行される。
　ステップＳ１では、載置台制御部５２はマニピュレータ部３５を制御して載置台３１を移動させ、被測定物Ｓの位置を第１照射位置に設定し、Ｘ線制御部５１は、Ｘ線を被測定物Ｓへ向けて出射させ、検出器４から第１強度分布に基づく検出信号を出力させてステップＳ２へ進む。ステップＳ２では、載置台制御部５２はマニピュレータ部３５を制御して載置台３１を移動させ、被測定物Ｓの位置を第２照射位置に設定し、Ｘ線制御部５１はＸ線を被測定物Ｓへ向けて出射させ、検出器４から第２強度分布に基づく検出信号を出力させてステップＳ３へ進む。ステップＳ３では、載置台制御部５２はマニピュレータ部３５を制御して載置台３１を移動させ、被測定物Ｓの位置を第３照射位置に設定し、Ｘ線制御部５１はＸ線を被測定物Ｓへ向けて出射させ、検出器４から第３強度分布に基づく検出信号を出力させてステップＳ４へ進む。なお、ステップＳ１～３は、この順序で処理を行うものに限定されず、どのような順序で処理を行ってもよい。すなわち、３通りの照射位置において検出器４からの検出信号が得られればよく、ステップＳ１～ステップＳ３を行う順序は問わない。
　ステップＳ４では、取得部５４は、第１、第２および第３強度分布に基づくそれぞれの検出信号を用いて、上述した式（３）～（７）から吸収μ、位相φ、散乱γの各分布を算出してステップＳ５へ進む。すなわち、ステップＳ４にて、強度輸送方程式に基づいて、吸収μ、位相φ、散乱γ（Ｘ線の散乱強度）が取得される。ステップＳ５では、ステップＳ４で算出された吸収μ、位相φ、散乱γの各分布に基づいて、それぞれ吸収像、位相像、散乱像の画像信号を生成して出力し、処理を終了する。
　上記では、吸収像、位相像および散乱像の算出を容易にするために、第１強度分布Ｆ１を、被測定物Ｓを実質的に検出器４に接した状態、すなわちｚ１＝０（あるいはｚ１≒０）の状態で取得するものと仮定して説明を行った。すなわち、検出距離が実質的にゼロである場合を含む３つの検出距離の場合について、検出器４により検出されたそれぞれの強度分布を式（１）に用いて吸収像、位相像および散乱像の算出を行う旨説明した。しかし、検出距離が実質的にゼロである場合を含まずに少なくとも３つの検出距離を設定した場合であっても、検出器４により検出されたそれぞれの強度分布を式（１）に用いて吸収像、位相像および散乱像の算出を行うことができることは言うまでもない。
　図面を参照して、本発明の実施の形態による構造物製造システムを説明する。本実施の形態の構造物製造システムは、たとえば自動車のドア部分、エンジン部分、ギア部分および回路基板を備える電子部品等の成型品を作成する。
　図３は本実施の形態による構造物製造システム４００の構成の一例を示すブロック図である。構造物製造システム４００は、第１の実施の形態にて説明したＸ線装置１００と、設計装置４１０と、成形装置４２０と、制御システム４３０と、リペア装置４４０とを備える。
　設計装置４１０は、構造物の形状に関する設計情報を作成する際にユーザが用いる装置であって、設計情報を作成して記憶する設計処理を行う。設計情報は、構造物の各位置の座標を示す情報である。設計情報は成形装置４２０および後述する制御システム４３０に出力される。成形装置４２０は設計装置４１０により作成された設計情報を用いて構造物を作成、成形する成形処理を行う。この場合、成形装置４２０は、３Ｄプリンター技術で代表される積層加工、鋳造加工、鍛造加工および切削加工のうち少なくとも１つを行うものについても本発明の一態様に含まれる。
　Ｘ線装置１００は、成形装置４２０により成形された構造物の形状を測定する測定処理を行う。Ｘ線装置１００は、構造物を測定した測定結果である構造物の座標を示す情報（以後、形状情報と呼ぶ）を制御システム４３０に出力する。制御システム４３０は、座標記憶部４３１と、検査部４３２とを備える。座標記憶部４３１は、上述した設計装置４１０により作成された設計情報を記憶する。
　検査部４３２は、成形装置４２０により成形された構造物が設計装置４１０により作成された設計情報に従って成形されたか否かを判定する。換言すると、検査部４３２は、成形された構造物が良品か否かを判定する。この場合、検査部４３２は、座標記憶部４３１に記憶された設計情報を読み出して、設計情報とＸ線装置１００から入力した形状情報とを比較する検査処理を行う。検査部４３２は、検査処理としてたとえば設計情報が示す座標と対応する形状情報が示す座標とを比較し、検査処理の結果、設計情報の座標と形状情報の座標とが一致している場合には設計情報に従って成形された良品であると判定する。設計情報の座標と対応する形状情報の座標とが一致していない場合には、検査部４３２は、座標の差分が所定範囲内であるか否かを判定し、所定範囲内であれば修復可能な不良品と判定する。
　修復可能な不良品と判定した場合には、検査部４３２は、不良部位と修復量とを示すリペア情報をリペア装置４４０へ出力する。不良部位は設計情報の座標と一致していない形状情報の座標を有する部位であり、修復量は不良部位における設計情報の座標と形状情報の座標との差分である。リペア装置４４０は、入力したリペア情報に基づいて、構造物の不良部位を再加工するリペア処理を行う。リペア装置４４０は、リペア処理にて成形装置４２０が行う成形処理と同様の処理を再度行う。
　図４に示すフローチャートを参照しながら、構造物製造システム４００が行う処理について説明する。
　ステップＳ３１では、設計装置４１０はユーザによって構造物の設計を行う際に用いられ、設計処理により構造物の形状に関する設計情報を作成し記憶してステップＳ３２へ進む。なお、設計装置４１０で作成された設計情報のみに限定されず、既に設計情報がある場合には、その設計情報を入力することで、設計情報を取得するものについても本発明の一態様に含まれる。ステップＳ３２では、成形装置４２０は成形処理により、設計情報に基づいて構造物を作成、成形してステップＳ３３へ進む。ステップＳ３３においては、Ｘ線装置１００は測定処理を行って、構造物の形状を計測し、形状情報を出力してステップＳ３４へ進む。
　ステップＳ３４では、検査部４３２は、設計装置４１０により作成された設計情報とＸ線装置１００により測定され、出力された形状情報とを比較する検査処理を行って、ステップＳ３５へ進む。ステップＳ３５では、検査処理の結果に基づいて、検査部４３２は成形装置４２０により成形された構造物が良品か否かを判定する。構造物が良品である場合、すなわち設計情報の座標と形状情報の座標との差が所定の範囲内の場合には、ステップＳ３５が肯定判定されて処理を終了する。構造物が良品ではない場合、すなわち設計情報の座標と形状情報の座標とが一致しない場合や設計情報には無い座標が検出された場合には、ステップＳ３５が否定判定されてステップＳ３６へ進む。
　ステップＳ３６では、検査部４３２は構造物の不良部位が修復可能か否かを判定する。不良部位が修復可能ではない場合、すなわち不良部位における設計情報の座標と形状情報の座標との差分が所定範囲を超えている場合には、ステップＳ３６が否定判定されて処理を終了する。不良部位が修復可能な場合、すなわち不良部位における設計情報の座標と形状情報の座標との差分が所定範囲内の場合には、ステップＳ３６が肯定判定されてステップＳ３７へ進む。この場合、検査部４３２はリペア装置４４０にリペア情報を出力する。ステップＳ３７においては、リペア装置４４０は、入力したリペア情報に基づいて、構造物に対してリペア処理を行ってステップＳ３３へ戻る。なお、上述したように、リペア装置４４０は、リペア処理にて成形装置４２０が行う成形処理と同様の処理を再度行う。
　上述した実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）取得部５４は、少なくとも３つの異なる測定条件のそれぞれにおいて検出器４によって検出されたＸ線強度分布データに基づいて、散乱像を取得する。これにより、Hard-X-ray dark-field imaging using a grating interferometer (2008 Nature Publishing Group, p.134～p.137)に開示の公知のタルボ干渉法やHard X-ray dark-field imaging with incoherent sample illumination (APPLIED PHYSICS LETTERS 104, 024106 (2014))に開示の公知のコーデッドアパーチャー方式やX-ray phase contrast tomography by tracking near field speckle (SCIENTIFIC REPORTS |5:8762| DOI: 10.1038/srep08762, p.1～p.6)に開示のスペックルスキャニング方式等により散乱像を取得する場合と異なり、Ｘ線装置１００に回折格子等を設けることなく散乱像を取得することができるので、装置構成が複雑になることを防ぐことができる。また、回折格子等を必要としないため、コストの上昇を抑制することができる。
（２）載置台制御部５２は、被測定物Ｓから検出器４までの検出距離を変更し、被測定物ＳがＸ線により照射される照射位置を設定し、取得部５４は、少なくとも３つの異なる照射位置ごとに検出器４によって検出されたＸ線強度分布データに基づいて、散乱像を取得する。これにより、回折格子等を設けることなく散乱像を取得できるので、装置構成の複雑化を防ぐことができ、コストの上昇を抑制することもできる。
（３）取得部５４は、第１照射位置、第２照射位置および第３照射位置ごとに検出されたＸ線強度分布データの相互コヒーレンス関数に基づいて、散乱像を取得する。これにより、回折格子等を用いることなく散乱像を生成することができる。
（４）載置台制御部５２は、第１照射位置で検出されたＸ線強度分布データは、被測定物Ｓによる散乱を実質的に含まないように、検出距離を設定する。これにより、第２、第３照射位置で検出されたＸ線強度分布データから散乱γを取得しやすくなり、散乱像の生成を可能にする。
（５）構造物製造システム４００のＸ線装置１００は、設計装置４１０の設計処理に基づいて成形装置４２０により作成された構造物の形状情報を取得する測定処理を行い、制御システム４３０の検査部４３２は、測定処理にて取得された形状情報と設計処理にて作成された設計情報とを比較する検査処理を行う。したがって、構造物の欠陥の検査や構造物の内部の情報を非破壊検査によって取得し、構造物が設計情報の通りに作成された良品であるか否かを判定できるので、構造物の品質管理に寄与する。
（６）リペア装置４４０は、検査処理の比較結果に基づいて、構造物に対して成形処理を再度行うリペア処理を行うようにした。したがって、構造物の不良部分が修復可能な場合には、再度成形処理と同様の処理を構造物に対して施すことができるので、設計情報に近い高品質の構造物の製造に寄与する。
　上述した実施の形態を、以下のように変形できる。
（１）上述した実施形態においては、制御装置５は、画像生成部５３を有するものとして説明したが、制御装置５が画像生成部５３を有していなくてもよい。画像生成部５３が、Ｘ線装置１００とは別体の処理装置等に設けられ、取得部５４で取得された散乱像を、たとえばネットワークや記憶媒体等を介して取得して、表示用の画像を生成してもよい。
（２）Ｘ線装置１００において、被測定物Ｓが載置される載置台３１がＸ軸移動部３２と、Ｙ軸移動部３３と、Ｚ軸移動部３４とによってＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向に移動されるものに限定されない。載置台３１はＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向に移動せず、Ｘ線源２および検出器４をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向に移動させることにより、被測定物Ｓに対してＸ線源２および検出器４を相対移動させる構成をＸ線装置１００が有してもよい。
　本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。
　次の優先権基礎出願の開示内容は引用文としてここに組み込まれる。
　日本国特許出願２０１８年第０２９８２６号（２０１８年２月２２日出願）
２…Ｘ線源、４…検出器、５…制御装置、
５２…載置台制御部、５３…画像生成部、５４…取得部、
１００…Ｘ線装置、４００…構造物製造システム、４１０…設計装置、
４２０…成形装置、４３０…制御システム、４４０…リペア装置
 

Claims (14)

  1. 　Ｘ線源から出射したＸ線を被測定物に照射する照射段階と、
    　前記被測定物を透過したＸ線のＸ線強度分布を検出器で検出する検出段階と、
    　少なくとも３つの異なる測定条件のそれぞれにおいて検出された前記Ｘ線強度分布に基づいて、前記Ｘ線の散乱強度を取得する取得段階と、を含むＸ線計測方法。
  2. 　請求項１に記載のＸ線計測方法において、
    　前記測定条件は、前記Ｘ線源と前記被測定物と前記検出器との位置関係を含み、
    　前記取得段階は、少なくとも３つの前記位置関係のそれぞれにおいて検出された前記Ｘ線強度分布に基づいて前記散乱強度を取得するＸ線計測方法。
  3. 　請求項２に記載のＸ線計測方法において、
    　少なくとも３つの前記位置関係のそれぞれにおいて、前記被測定物と前記検出器との間の距離が異なるＸ線計測方法。
  4. 　請求項１から３のいずれか一項に記載のＸ線計測方法において、
    　前記散乱強度は、前記測定条件ごとに検出された前記Ｘ線強度分布における相互コヒーレンス関数に基づいて取得される、Ｘ線計測方法。
  5. 　請求項１から４のいずれか一項に記載のＸ線計測方法において、
    　前記測定条件のうちの少なくとも一つの第１測定条件で検出された前記Ｘ線強度分布は、前記被測定物による散乱を実質的に含まない、Ｘ線計測方法。
  6. 　Ｘ線源から出射したＸ線を被測定物に照射する照射段階と、
    　前記被測定物を透過したＸ線のＸ線強度分布を検出器で検出する検出段階と、
    　検出された前記Ｘ線強度分布に基づき、前記被測定物における前記Ｘ線の散乱を表す関数を含む強度輸送方程式を用いて前記Ｘ線の散乱強度を取得する取得段階と、
    　を含むＸ線計測方法。
  7. 　Ｘ線を出射するＸ線源と、
    　前記Ｘ線源から出射されて被測定物を透過したＸ線強度分布を検出する検出器と、
    　少なくとも３つの異なる測定条件のそれぞれにおいて検出された前記Ｘ線強度分布に基づいて前記Ｘ線の散乱強度を取得する取得部と、
    　を備えるＸ線装置。
  8. 　請求項７に記載のＸ線装置において、
    　前記測定条件は、前記Ｘ線源と前記被測定物と前記検出器との位置関係を含み、
    　前記取得部は、少なくとも３つの前記位置関係のそれぞれにおいて検出された前記Ｘ線強度分布に基づいて前記散乱強度を取得する、Ｘ線装置。
  9. 　請求項８に記載のＸ線装置において、
    　少なくとも３つの前記位置関係のそれぞれにおいて、前記被測定物と前記検出器との間の距離が異なるＸ線装置。
  10. 　請求項７から９のいずれか一項に記載のＸ線装置において、
    　前記取得部は、前記検出器により異なる前記測定条件ごとに検出された前記Ｘ線強度分布における相互コヒーレンス関数に基づいて、前記散乱強度を取得する、Ｘ線装置。
  11. 　Ｘ線を出射するＸ線源と、
    　前記Ｘ線源から出射されて被測定物を透過したＸ線強度分布を検出する検出器と、
    　検出された前記Ｘ線強度分布に基づき、前記被測定物における前記Ｘ線の散乱を表す関数を含む強度輸送方程式を用いて前記Ｘ線の散乱強度を取得する取得部と、
    　を備えるＸ線装置。
  12. 　構造物の形状に関する設計情報を作成し、
    　前記設計情報に基づいて前記構造物を作成し、
    　作成された前記構造物の形状を、請求項７から１１のいずれか一項に記載のＸ線装置を用いて計測して形状情報を取得し、
    　前記取得された前記形状情報と前記設計情報とを比較する構造物の製造方法。
  13. 　請求項１２に記載の構造物の製造方法において、
    　前記形状情報と前記設計情報との比較結果に基づいて実行され、前記構造物の再加工を行う構造物の製造方法。
  14. 　請求項１３に記載の構造物の製造方法において、
    　前記構造物の再加工は、前記設計情報に基づいて前記構造物の作成を再度行う構造物の製造方法。
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