特許 6232603 Ｘ線撮像装置及びＸ線撮像方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6232603

(24)【登録日】2017年11月2日

(45)【発行日】2017年11月22日

(54)【発明の名称】Ｘ線撮像装置及びＸ線撮像方法

(51)【国際特許分類】

   A61B 6/00 20060101AFI20171113BHJP

   G01N 23/04 20060101ALI20171113BHJP

   H05G 1/00 20060101ALI20171113BHJP

【ＦＩ】

   A61B6/00 330Z

   A61B6/00 300B

   G01N23/04

   H05G1/00 C

【請求項の数】9

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2013-180597(P2013-180597)

(22)【出願日】2013年8月30日

(65)【公開番号】特開2015-47306(P2015-47306A)

(43)【公開日】2015年3月16日

【審査請求日】2016年8月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】504176911

【氏名又は名称】国立大学法人大阪大学

(74)【代理人】

【識別番号】100168583

【弁理士】

【氏名又は名称】前井 宏之

(72)【発明者】

【氏名】志村 考功

(72)【発明者】

【氏名】渡部 平司

(72)【発明者】

【氏名】細井 卓治

(72)【発明者】

【氏名】森本 直樹

(72)【発明者】

【氏名】藤野 翔

【審査官】 伊藤 昭治

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−１９５３４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２３６９８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０２４６７６５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 Astushi Momose et al，Grating-Based X-ray Phase Imageing Using Multiline X-ray Source (Abstract)，Japanese Journal of Applied Physics，日本，IOP Science，２００９年 ７月２１日，第48巻，p.076512

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ ６／００

Ｇ０１Ｎ ２３／０４

Ｈ０５Ｇ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電子源と、
Ｘ線を発生するＸ線源と、
前記Ｘ線が照射される回折格子と、
前記Ｘ線に基づく前記回折格子の自己像を直接検出する検出手段と
を備え、
前記Ｘ線源は、
基板と、
前記基板に形成され、前記Ｘ線を発生する周期的に配列された複数の金属と
を含み、
前記電子源は、前記周期的に配列された複数の金属に電子線を照射し、
前記Ｘ線は、前記金属から前記電子線の進行方向に放射され、
前記Ｘ線源は、前記電子源と前記回折格子との間に配置され、
前記回折格子は、前記Ｘ線源と前記検出手段との間に配置され、
前記回折格子の自己像の周期が前記検出手段の１画素の数倍以上となるように、第１距離及び第２距離が設定され、
前記第１距離は、前記回折格子と前記Ｘ線源との間の距離を示し、
前記第２距離は、前記回折格子と前記検出手段との間の距離を示し、
前記回折格子と前記検出手段との間に回折格子を有しない、Ｘ線撮像装置。

【請求項2】

前記周期的に配列された複数の金属は、複数のライン状金属であり、
前記複数のライン状金属は、互いに平行に形成される、請求項１に記載のＸ線撮像装置。

【請求項3】

前記複数のライン状金属は、前記基板の表面に形成され、又は前記基板に埋め込まれる、請求項２に記載のＸ線撮像装置。

【請求項4】

前記複数のライン状金属のうち隣り合うライン状金属の間隔は、前記ライン状金属の線幅と同一、又は前記線幅より大きい、請求項２又は請求項３に記載のＸ線撮像装置。

【請求項5】

前記基板は、軽元素材料により形成される、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のＸ線撮像装置。

【請求項6】

前記回折格子は、周期的に配列された複数の開口部を含み、
前記検出手段は、前記回折格子の自己像が投影される検出面を有し、
前記複数の開口部に応じて定められた方向に沿って、前記回折格子に対して平行に、前記検出手段を段階的に移動させ、又は前記複数の開口部に応じて定められた方向に沿って、前記検出面に対して平行に、前記回折格子を段階的に移動させる移動手段をさらに備える、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のＸ線撮像装置。

【請求項7】

前記基板及び／又は前記複数の金属は、膜で覆われており、
前記膜は、前記基板と異なる軽元素材料により形成されている、請求項５に記載のＸ線撮像装置。

【請求項8】

Ｘ線源に電子線を照射するステップと、
前記Ｘ線源から回折格子にＸ線を照射するステップと、
検出手段が前記Ｘ線に基づく前記回折格子の自己像を直接検出するステップと
を含み、
前記Ｘ線源は、
基板と、
前記基板に形成され、前記Ｘ線を発生する周期的に配列された複数の金属と
を含み、
前記電子線を照射する前記ステップでは、前記周期的に配列された複数の金属に電子源から前記電子線を照射し、
前記Ｘ線は、前記金属から前記電子線の進行方向に放射され、
前記Ｘ線源は、前記電子源と前記回折格子との間に配置され、
前記回折格子は、前記Ｘ線源と前記検出手段との間に配置され、
前記回折格子の自己像の周期が前記検出手段の１画素の数倍以上となるように、第１距離及び第２距離が設定され、
前記第１距離は、前記回折格子と前記Ｘ線源との間の距離を示し、
前記第２距離は、前記回折格子と前記検出手段との間の距離を示し、
前記回折格子と前記検出手段との間に回折格子を有しない、Ｘ線撮像方法。

【請求項9】

前記基板及び／又は前記複数の金属は、膜で覆われており、
前記基板は、軽元素材料で形成されており、
前記膜は、前記基板と異なる軽元素材料により形成されている、請求項８に記載のＸ線撮像方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、被写体にＸ線を照射することによって被写体を撮像するＸ線撮像装置及びＸ線撮像方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、一般的なタルボ・ロー干渉計を応用したＸ線撮像装置が開示されている。Ｘ線撮像装置では、光源、光源格子、回折格子、及び検出器が、この順番で配置される。光源はＸ線を発生する。光源格子は、互いに平行な複数のライン状開口部を有する。光源と光源格子とでＸ線源が構成される。回折格子は、互いに平行な複数のライン状開口部を有する。

【0003】

光源格子の各開口部の線幅ｗが値（λ・Ｒ１／ｐ）よりも小さい場合、光源格子を通過したＸ線は、回折格子上で可干渉性を有する。従って、各開口部を通過したＸ線は、回折格子により回折され、互いに干渉する。その結果、回折格子よりも下流の特定位置に、回折格子と同様な干渉パターン、つまり、回折格子の自己像が形成される（タルボ効果）。λはＸ線の波長を示し、Ｒ１は光源格子と回折格子との間の距離を示し、ｐは回折格子の開口部の周期を示す。また、光源の側を上流、検出器の側を下流と記載する。

【0004】

自己像が形成される特定位置に検出器が配置される。検出器が自己像を検出できるようにするためには、自己像の周期が検出器の１画素の数倍以上であることが要求される。そこで、光源格子と回折格子との間の距離Ｒ１を短縮することによって自己像が拡大される。自己像の拡大率は、距離（Ｒ１＋Ｒ２）と距離Ｒ１との比の値（（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ１）によって決定される。距離Ｒ２は、回折格子と検出器との間の距離である。距離Ｒ１と距離Ｒ２との和（Ｘ線撮像装置の要部の全長に相当）は、約７ｍである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１２−１６３７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、全長７ｍのＸ線撮像装置は実用的ではない。従って、Ｘ線撮像装置の小型化が要求される。距離Ｒ２を短縮することによって小型化は可能であるが、自己像の拡大率を確保するためには、距離Ｒ２の短縮に対応して、距離Ｒ１のさらなる短縮化が要求される。

【0007】

一方、Ｘ線の可干渉性を確保するためには、光源格子の各開口部の線幅ｗが値（λ・Ｒ１／ｐ）よりも小さいことが条件となる。従って、距離Ｒ１のさらなる短縮化に対応して、線幅ｗの縮小化が要求される。

【0008】

しかしながら、光源格子の非開口部にはＸ線を遮蔽するための厚みが要求されるため、各開口部の線幅ｗの縮小化には限界がある（光源格子の厚みによる制約）。従って、特許文献１に開示されたＸ線撮像装置の小型化は困難である。

【0009】

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型化を実現できるＸ線撮像装置及びＸ線撮像方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の第１の観点によれば、Ｘ線撮像装置は、Ｘ線源と、回折格子と、検出手段とを備える。Ｘ線源は、Ｘ線を発生する。回折格子には、前記Ｘ線が照射される。検出手段は、前記Ｘ線に基づく前記回折格子の自己像を検出する。前記Ｘ線源は、基板と、周期的に配列された複数の金属とを含む。周期的に配列された複数の金属は、前記基板に形成され、前記Ｘ線を発生する。

【0011】

本発明の第１の観点に係るＸ線撮像装置は、電子源をさらに備えることが好ましい。電子源は、前記周期的に配列された複数の金属に電子線を照射することが好ましい。前記Ｘ線は、前記金属から前記電子線の進行方向に放射されることが好ましい。前記Ｘ線源は、前記電子源と前記回折格子との間に配置されることが好ましい。

【0012】

本発明の第１の観点に係るＸ線撮像装置において、前記周期的に配列された複数の金属は、複数のライン状金属であることが好ましい。前記複数のライン状金属は、互いに平行に形成されることが好ましい。

【0013】

本発明の第１の観点に係るＸ線撮像装置において、前記複数のライン状金属は、前記基板の表面に形成され、又は前記基板に埋め込まれることが好ましい。

【0014】

本発明の第１の観点に係るＸ線撮像装置において、前記複数のライン状金属のうち隣り合うライン状金属の間隔は、前記ライン状金属の線幅と同一、又は前記線幅より大きいことが好ましい。

【0015】

本発明の第１の観点に係るＸ線撮像装置において、前記基板は、軽元素材料により形成されることが好ましい。

【0016】

本発明の第１の観点に係るＸ線撮像装置において、前記回折格子は、周期的に配列された複数の開口部を含むことが好ましい。前記検出手段は、前記回折格子の自己像が投影される検出面を有することが好ましい。Ｘ線撮像装置は、移動手段をさらに備えることが好ましい。移動手段は、前記複数の開口部に応じて定められた方向に沿って、前記回折格子に対して平行に、前記検出手段を段階的に移動させることが好ましい。又は、移動手段は、前記複数の開口部に応じて定められた方向に沿って、前記検出面に対して平行に、前記回折格子を段階的に移動させることが好ましい。

【0017】

本発明の第２の観点によれば、Ｘ線撮像方法は、Ｘ線源から回折格子にＸ線を照射するステップと、前記Ｘ線に基づく前記回折格子の自己像を検出するステップとを含む。前記Ｘ線源は、基板と、周期的に配列された複数の金属とを含む。周期的に配列された複数の金属は、前記基板に形成され、前記Ｘ線を発生する。

【0018】

本発明の第２の観点に係るＸ線撮像方法は、前記周期的に配列された複数の金属に電子源から電子線を照射するステップをさらに含むことが好ましい。前記Ｘ線は、前記金属から前記電子線の進行方向に放射されることが好ましい。前記Ｘ線源は、前記電子源と前記回折格子との間に配置されることが好ましい。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、周期的に配列された複数の金属に電子線を照射することによってＸ線を発生できる。各金属の厚みは、金属への電子線の侵入長と同程度で十分であるため、従来の光源格子の開口部の線幅よりも細い幅の金属を基板に形成できる。従って、Ｘ線の可干渉性を確保しつつ、回折格子とＸ線源との間の距離を短縮でき、ひいては、回折格子の自己像の拡大率を確保しつつ、回折格子と検出手段との間の距離を短縮できる。その結果、Ｘ線撮像装置の小型化を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の実施形態１に係るＸ線撮像装置を模式的に示す斜視図である。

【図2】図１のＸ線撮像装置を模式的に示す平面図である。

【図3】（ａ）図１のＸ線源の第１例を示す断面図である。（ｂ）図１のＸ線源の第２例を示す断面図である。（ｃ）図１のＸ線源の第３例を示す断面図である。

【図4】図１のＸ線源（透過型ターゲット）によるＸ線の発生を説明する図である。

【図5】一般的なＸ線源の視野角を説明する図である。

【図6】図１のＸ線源の視野角を説明する図である。

【図7】本発明の実施形態１の変形例に係るＸ線撮像装置を模式的に示す平面図である。

【図8】図７の検出器が出力する画素信号の強度変化を示す図である。

【図9】本発明の実施形態２に係るＸ線撮像装置を模式的に示す斜視図である。

【図10】図９のＸ線撮像装置を模式的に示す平面図である。

【図11】本発明の実施形態３に係るＸ線撮像方法を示すフローチャートである。

【図12】本発明の実施例１に係る回折格子の自己像の画像を示す図である。

【図13】図１２の自己像の画像の一部に対応する画素信号の強度を示す図である。

【図14】（ａ）本発明の実施例２に係る吸収像を示す図である。（ｂ）本発明の実施例２に係る位相微分像を示す図である。（ｃ）本発明の実施例２に係る暗視野像を示す図である。

【図15】本発明の実施例２に係る位相微分値を示す図である。

【図16】本発明の実施例３に係る自己像の画像を示す図である。

【図17】図１６の自己像の画像の一部の拡大図である。

【図18】（ａ）〜（ｄ）本発明の一実施形態に係るＸ線源を示す断面図である。

【図19】（ａ）〜（ｃ）本発明の一実施形態に係るＸ線源を示す斜視図である。

【図20】（ａ）〜（ｃ）本発明の一実施形態に係る回折格子を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図中、同一または相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。

【0022】

（実施形態１）
［基本原理］
図１及び図２を参照して、本発明の実施形態１に係るＸ線撮像装置１の基本原理を説明する。図１は、Ｘ線撮像装置１を模式的に示す斜視図である。図２は、Ｘ線撮像装置１を模式的に示す平面図である。

【0023】

Ｘ線撮像装置１は、Ｘ線源３と、回折格子５と、検出器７とを備える。Ｘ線源３は、Ｘ線ｘｒを発生する。回折格子５には、Ｘ線ｘｒが照射される。検出器７は、Ｘ線ｘｒに基づく回折格子５の自己像を検出する。検出器７は検出手段として機能する。

【0024】

Ｘ線源３は、基板９と、複数のライン状金属１１とを含む。複数のライン状金属１１は、基板９に形成され、Ｘ線ｘｒを発生する。複数のライン状金属１１は、互いに平行に形成される。なお、互いに平行に形成される複数のライン状金属１１は、周期的に配列された複数の金属の一例である。

【0025】

本実施形態１によれば、複数のライン状金属１１に電子線ｅを照射することによってＸ線ｘｒを発生できる。ライン状金属１１の厚みは、ライン状金属１１への電子線ｅの侵入長と同程度で十分であるため、従来の光源格子の開口部の線幅よりも細い線幅のライン状金属１１を形成できる。従って、Ｘ線ｘｒの可干渉性を確保しつつ、回折格子５とＸ線源３との間の距離Ｒ１を短縮でき、ひいては、回折格子５の自己像の拡大率を確保しつつ、回折格子５と検出器７との間の距離Ｒ２を短縮できる。その結果、Ｘ線撮像装置１の小型化を実現できる。

【0026】

［Ｘ線撮像装置１の構成及び配置］
図１及び図２を参照して、Ｘ線撮像装置１の構成及び配置について説明する。Ｘ線撮像装置１は、フィラメント１３をさらに備えることができる。フィラメント１３は、複数のライン状金属１１（複数のターゲット金属）に電子線ｅを照射する。フィラメント１３は、電子源として機能する。回折格子５は、複数のライン状開口部１４（周期的に配列された複数の開口部の一例）を有する。複数のライン状開口部１４は、互いに平行に形成される。なお、各ライン状開口部１４は、回折格子５の一方主面から他方主面まで貫通してもよいし、溝状に形成されてもよい。検出器７は、Ｎ行×Ｍ列の画素１５を含む。Ｎ及びＭの各々は２以上の整数を示す。Ｎ行×Ｍ列の画素１５の表面は検出面１６を構成する。検出器７は、例えば、ＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ−ｃｏｕｐｌｅｄ ｄｅｖｉｃｅ）カメラである。

【0027】

回折格子５を基準にして三次元直交座標系を定義する。Ｚ軸は、回折格子５に直交する方向に沿っている。Ｙ軸は、ライン状開口部１４の長手方向に沿っている。Ｘ軸は、Ｙ軸及びＺ軸に直交する。

【0028】

フィラメント１３、Ｘ線源３、回折格子５、及び検出器７は、この順番でＺ軸に沿って配置される。Ｘ線源３、回折格子５、及び検出面１６は、Ｚ軸に沿った方向、つまり、Ｘ線ｘｒの光軸方向（電子線ｅの光軸方向）に直交する。ライン状金属１１の長手方向はＹ軸に沿っている。従って、Ｘ線源３の複数のライン状金属１１の長手方向は、回折格子５の複数のライン状開口部１４の長手方向と平行である。被写体Ｏｂは、回折格子５と検出器７との間に配置される。

【0029】

［Ｘ線撮像装置１の動作］
図１及び図２を参照して、Ｘ線撮像装置１の動作について説明する。Ｘ線撮像装置１は、Ｘ線吸収イメージング、Ｘ線位相イメージング、及びＸ線暗視野イメージングを実行する。Ｘ線吸収イメージングは、Ｘ線ｘｒが被写体Ｏｂを透過することによるＸ線ｘｒの強度変化を検出して、被写体Ｏｂの内部構造を観察する。Ｘ線位相イメージングは、Ｘ線ｘｒが被写体Ｏｂを透過することによるＸ線ｘｒの位相シフトの微分値を検出して、被写体Ｏｂの内部構造を観察する。Ｘ線位相イメージングを実行するためには、Ｘ線ｘｒに可干渉性が要求される。Ｘ線暗視野イメージングは、Ｘ線ｘｒが被写体Ｏｂを透過するときに発生するＸ線ｘｒの小角散乱を検出して、被写体Ｏｂの内部構造を観察する。

【0030】

一般的なＸ線位相イメージングでは、マイクロフォーカスＸ線源（微小な光源）が使用される。マイクロフォーカスＸ線源は可干渉性を有するＸ線を発生する。しかし、マイクロフォーカスＸ線源の強度は弱いため、実用的な時間でのＸ線撮像は困難である。

【0031】

そこで、本実施形態１では、Ｘ線源３を使用することによって、Ｘ線ｘｒの可干渉性及び強度を確保する。ライン状金属１１の線幅Ｗは、値（λ・Ｒ１／Ｐ１）よりも小さいため、Ｘ線ｘｒの可干渉性は確保される。λはＸ線ｘｒの波長を示し、Ｐ１は回折格子５のライン状開口部１４の周期を示す。

【0032】

なお、線幅Ｗが値（λ・Ｒ１／Ｐ１）よりも大きくなるほど、回折格子５の自己像にボケが発生する。しかし、ボケが発生しても撮像の目的を達成できることもある。従って、ボケを許容できる限度において、線幅Ｗを値（λ・Ｒ１／Ｐ１）より大きくしてもよい。また、線幅Ｗは値（λ・Ｒ１／Ｐ１）と同一でもよい。本発明は、線幅Ｗが値（λ・Ｒ１／Ｐ１）よりも小さい場合に限定されない。

【0033】

以下、詳細な動作を説明する。Ｘ線源３は、フィラメント１３と回折格子５との間に配置される。フィラメント１３は、電子線ｅを複数のライン状金属１１に照射する。電子線ｅが照射された複数のライン状金属１１は、可干渉性を有するＸ線ｘｒを発生する。Ｘ線ｘｒは、基板９を透過し、回折格子５に照射される。回折格子５は、位相格子である。位相格子はＸ線ｘｒに対して位相差を与える。なお、回折格子５は吸収格子（振幅格子）でもよい。吸収格子はＸ線ｘｒに対して強度差を与える。

【0034】

複数のライン状金属１１が発生したＸ線ｘｒは、回折格子５上で可干渉性を有する。従って、Ｘ線ｘｒは、回折格子５により回折され、互いに干渉する。その結果、回折格子５よりも下流の特定位置に、回折格子５と同様な干渉パターン、つまり、回折格子５の自己像が形成される（タルボ効果）。フィラメント１３の側を上流、検出器７の側を下流と記載する。

【0035】

自己像が形成される特定位置又は特定位置の近傍に検出器７が配置される。従って、自己像が検出器７の検出面１６に投影される。検出器７が特定位置又は特定位置の近傍に配置されるため、検出面１６での自己像のボケを抑制できる。また、自己像の周期が検出器７の１画素（画素１５）の数倍以上となるように、距離Ｒ１及び距離Ｒ２を決定する。その結果、複数の画素１５によって、自己像自体が検出される（自己像が直接検出される）。つまり、検出器７は、自己像自体を検出する（自己像を直接検出する）。なお、自己像の拡大率は、距離（Ｒ１＋Ｒ２）と距離Ｒ１との比の値（（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ１）によって決定される。

【0036】

なお、検出器７が、自己像が形成される特定位置及び特定位置の近傍から離れるほど、回折格子５の自己像にボケが発生する。しかし、ボケが発生しても撮像の目的を達成できることもある。従って、ボケを許容できる限度において、検出器７を特定位置から離れて配置してもよい。本発明は、検出器７が特定位置及び特定位置の近傍に配置される場合に限定されない。

【0037】

被写体Ｏｂを回折格子５と検出器７との間に配置すると、Ｘ線ｘｒが被写体Ｏｂを通過することに応じて、被写体ＯｂによるＸ線ｘｒの吸収、位相シフト、及び小角散乱が発生し、回折格子５の自己像が変化する。従って、検出器７が検出した１枚の自己像の画像（被写体Ｏｂなし）及び１枚の自己像の画像（被写体Ｏｂあり）に基づいて、３種類の画像（吸収像、位相微分像（位相シフトの微分像）、及び暗視野像（小角散乱像））を算出（取得）することができる。吸収像は、被写体ＯｂによるＸ線ｘｒの強度変化に対応する像である。位相微分像は、被写体ＯｂによるＸ線ｘｒの位相シフトの微分値に対応する像である。暗視野像は、被写体ＯｂによるＸ線ｘｒの小角散乱に対応する像である。

【0038】

［Ｘ線源３の構造］
図３を参照して、Ｘ線源３の構造について説明する。図３（ａ）は、Ｘ線源３の第１例を示す断面図である。第１例では、ライン状金属１１は、一部が露出するように基板９に埋め込まれる。つまり、ライン状金属１１のうち、電子線ｅが照射される面は露出している。図３（ｂ）は、Ｘ線源３の第２例を示す断面図である。第２例では、ライン状金属１１は、露出することなく基板９に埋め込まれる。図３（ｃ）は、Ｘ線源３の第３例を示す断面図である。第３例では、ライン状金属１１は、基板９の表面に形成される。

【0039】

第１例〜第３例において、ライン状金属１１の各々は、線幅Ｗ及び厚みＨを有する。線幅Ｗは、ライン状金属１１の長手方向に垂直な方向に沿った長さである。厚みＨは、ライン状金属１１の基板９に直交する方向に沿った長さである。隣り合うライン状金属１１の間隔Ｌは、ライン状金属１１の線幅Ｗと同一、又は線幅Ｗより大きい。従って、回折格子５の自己像にボケが発生することを抑制できる。例えば、線幅Ｗ：間隔Ｌ＝１：２である。線幅Ｗは、例えば、１００ｎｍ〜２μｍである。複数のライン状金属１１は、周期Ｐ０（＝Ｗ＋Ｌ）で形成される。第２例に係るライン状金属１１は、基板９の表面から深さＤの位置に埋め込まれる。

【0040】

なお、間隔Ｌが線幅Ｗより小さくなるほど、回折格子５の自己像にボケが発生する。しかし、ボケが発生しても撮像の目的を達成できることもある。従って、ボケを許容できる限度において、間隔Ｌを線幅Ｗより小さくしてもよい。本発明は、間隔Ｌが線幅Ｗと同一である場合及び間隔Ｌが線幅Ｗより大きい場合に限定されない。

【0041】

ライン状金属１１は、電子線ｅを照射することによってＸ線ｘｒを発生可能な金属である。ライン状金属１１は、例えば、銅、モリブデン、タングステン、又は銀である。基板９は、軽元素材料により形成される。例えば、基板９は、高融点及び高熱伝導率の軽元素材料により形成される。軽元素は、原子番号がアルゴンより小さい元素である。例えば、軽元素材料は、炭素（例えば、ダイヤモンド）、ベリリウム、アルミニウム、ボロンナイトライド、又はシリコンカーバイトである。

【0042】

Ｘ線源３に電子線ｅを照射すると、Ｘ線は、基板９及びライン状金属１１から発生する。ライン状金属１１から発生するＸ線の強度は、基板９から発生するＸ線の強度よりも圧倒的に強い。従って、ライン状金属１１が実質的に有効な光源となる。また、電子線ｅのライン状金属１１への侵入長は１μｍ〜数μｍである。例えば、管電圧を２０ｋＶとして発生した電子線を銅に照射すると、電子線の銅への侵入長は約１μｍである。

【0043】

ライン状金属１１の厚みＨは、電子線ｅの侵入長と同程度で十分であるため、容易に１μｍ〜数μｍの線幅Ｗ及び厚みＨのライン状金属１１を形成できる。また、従来の光源格子の開口部の線幅を細くする場合と比較して、容易に１００ｎｍ〜数μｍの線幅Ｗ及び厚みＨのライン状金属１１を形成できる。

【0044】

［透過型ターゲットとしてのＸ線源３］
図２及び図４を参照して、透過型ターゲットとしてのＸ線源３について説明する。図４は、Ｘ線源３によるＸ線ｘｒの発生を説明する図である。Ｘ線源３は透過型ターゲットである。Ｘ線源３は、電子線ｅを受けてライン状金属１１（ターゲット金属）が発生するＸ線のうち、電子線ｅの進行方向（Ｚ軸に沿った方向）に放射されるＸ線ｘｒを出力する。そして、Ｘ線源３はフィラメント１３と回折格子５との間に配置される。従って、Ｘ線ｘｒは回折格子５に照射される。なお、Ｘ線のうち電子線ｅの進行方向に放射されるＸ線ｘｒを取り出す手法として一般的な手法が採用される。従って、説明を省略する。

【0045】

［Ｘ線源３の視野角（一般的なＸ線源との比較）］
図５及び図６を参照して、本実施形態１に係るＸ線源３と一般的なＸ線源とを比較しつつ、Ｘ線源３の視野角について説明する。

【0046】

図５は、一般的なＸ線源の視野角を説明する図である。一般的なＸ線源（例えば、特許文献１に開示されたＸ線源）は、光源Ｍと光源格子Ｇとからなる。光源格子Ｇは開口部ＯＰを有する。なお、図５では、説明の簡略化のため、１本の開口部ＯＰを示している。光源ＭのサイズＣ０を考慮しない場合、視野角θｃ１は、開口部ＯＰの幅ｇ１及び光源格子Ｇの厚みｇ２によって、２ｔａｎ^-1（ｇ１／ｇ２）として表される。光源格子Ｇから距離Ａだけ離れた位置ＰＳにおける視野Ｖｃ１は、２Ａｔａｎ（θｃ１／２）として表される。

【0047】

幅ｇ１が１μｍであり、厚みｇ２が３０μｍであり、距離Ａが１ｍである。この場合、視野角θｃ１は３．８度、視野Ｖｃ１は６６ｍｍである。

【0048】

光源ＭのサイズＣ０を考慮して、視野角θｃ２及び視野Ｖｃ２を検討する。光源ＭのサイズＣ０を１ｍｍとし、光源Ｍが光源格子Ｇから距離Ｂ１（２０ｍｍ）の位置に配置される場合、視野角θｃ２は視野角θｃ１より小さくなり、視野Ｖｃ２は視野Ｖｃ１より狭くなる。また、光源Ｍが光源格子Ｇから離れるほど、視野角θｃ２は小さくなり、視野Ｖｃ２は狭くなる。

【0049】

なお、視野角θｃ１（３．８度）を確保するためには、光源Ｍには、距離Ｂ１（２０ｍｍ）に対してサイズＣ１（１．３ｍｍ）が要求され、距離Ｂ２（４０ｍｍ）に対してサイズＣ２（２．７ｍｍ）が要求され、距離Ｂ３（７５ｍｍ）に対してサイズＣ３（５ｍｍ）が要求される。なお、一般的には、光源ＭのサイズＣ０は１ｍｍ以下であり、光源格子Ｇと光源Ｍとの間の距離は５０ｍｍ以上である。

【0050】

図６は、Ｘ線源３の視野角を説明する図である。なお、図６では、説明の簡略化のため、１本のライン状金属１１を示している。ライン状金属１１の線幅Ｗを１μｍとして視野角θｐ及び視野Ｖｐを考察する。視野Ｖｐは、Ｘ線源３から距離Ａだけ離れた位置ＰＳにおける視野である。距離Ａは、図５に示した距離Ａと同じであり、１ｍである。

【0051】

Ｘ線源３は、図５を参照して説明した光源格子Ｇの開口部ＯＰの幅ｇ１による制約及び光源ＭのサイズＣ０による制約を受けない。従って、Ｘ線源３は、一般的なＸ線源の視野角θｃ１及び視野Ｖｃ１と比較して、大きい視野角θｐ及び広い視野Ｖｐを有する。

【0052】

［変形例］
図７及び図８を参照して、本発明の実施形態１の変形例に係るＸ線撮像装置１について説明する。図７は、変形例に係るＸ線撮像装置１を模式的に示す平面図である。Ｘ線撮像装置１は、図１に示したＸ線撮像装置１の構成に加えて、移動装置２０をさらに備える。移動装置は移動手段として機能する。移動装置２０は、Ｘ軸に沿って（矢印１９が示す方向に）検出器７を段階的に移動させる。つまり、移動装置２０は、回折格子５のライン状開口部１４の長手方向に直交する方向に沿って、回折格子５に対して平行に、検出器７を段階的に移動させる。

【0053】

より詳細には、移動装置２０は、検出器７の１画素（画素１５）のＸ軸に沿った幅ＰＷだけ、Ｋ（Ｋは２以上の整数）ステップで、検出器７を移動させる。従って、検出器７は、距離（ＰＷ／Ｋ）ずつ移動される。検出器７は、各ステップで回折格子５の自己像ＳＩを検出する。その結果、Ｋ枚の自己像ＳＩの画像が取得される。

【0054】

検出器７によって取得されたＫ枚の自己像ＳＩの画像（被写体Ｏｂあり）に基づいて、３種類の画像（吸収像、位相微分像、及び暗視野像）を算出（取得）することができる。複数枚の自己像ＳＩの画像（被写体Ｏｂあり）に基づいて３種類の画像を算出するため、１枚の自己像ＳＩの画像（被写体Ｏｂなし）と１枚の自己像ＳＩの画像（被写体Ｏｂあり）とに基づいて３種類の画像を算出する場合と比較して、より精細な画像を取得できる。

【0055】

図８は、被写体Ｏｂを配置しない場合に検出器７が出力する画素信号の強度変化を示す図である。横軸は、空間座標（Ｘ座標）を示し、縦軸は、画素信号の強度（任意単位）を示す。図８では、一例として、移動装置２０が４ステップ（Ｋ＝４）で検出器７を移動させ場合に、検出器７が出力する画素信号の強度変化が示される。４ステップは、第１ステップ、第２ステップ、第３ステップ、及び第４ステップからなる。また、検出面１６での自己像ＳＩの１周期が約４画素に対応する例を示している。

【0056】

図８に示すように、自己像ＳＩに対応して、画素信号ａ１〜画素信号ａ４、画素信号ｂ１〜画素信号ｂ４、画素信号ｃ１〜画素信号ｃ４、及び画素信号ｄ１〜画素信号ｄ４が検出される。

【0057】

画素信号ａ１は第１ステップで画素１５Ａが出力した画素信号であり、画素信号ａ２は第２ステップで画素１５Ａが出力した画素信号であり、画素信号ａ３は第３ステップで画素１５Ａが出力した画素信号であり、画素信号ａ４は第４ステップで画素１５Ａが出力した画素信号である。

【0058】

画素信号ｂ１は第１ステップで画素１５Ｂが出力した画素信号であり、画素信号ｂ２は第２ステップで画素１５Ｂが出力した画素信号であり、画素信号ｂ３は第３ステップで画素１５Ｂが出力した画素信号であり、画素信号ｂ４は第４ステップで画素１５Ｂが出力した画素信号である。

【0059】

画素信号ｃ１は第１ステップで画素１５Ｃが出力した画素信号であり、画素信号ｃ２は第２ステップで画素１５Ｃが出力した画素信号であり、画素信号ｃ３は第３ステップで画素１５Ｃが出力した画素信号であり、画素信号ｃ４は第４ステップで画素１５Ｃが出力した画素信号である。

【0060】

画素信号ｄ１は第１ステップで画素１５Ｄが出力した画素信号であり、画素信号ｄ２は第２ステップで画素１５Ｄが出力した画素信号であり、画素信号ｄ３は第３ステップで画素１５Ｄが出力した画素信号であり、画素信号ｄ４は第４ステップで画素１５Ｄが出力した画素信号である。

【0061】

なお、移動装置２０による検出器７の移動を実行しない場合は、例えば、画素信号ａ１、画素信号ｂ１、画素信号ｃ１、及び画素信号ｄ１が検出される。

【0062】

以上、図１〜図３を参照して説明したように、本実施形態１及び変形例によれば、マルチラインターゲット（基板９と基板９に形成した複数のライン状金属１１とにより形成されたＸ線源３）により、Ｘ線ｘｒの可干渉性を確保しつつ距離Ｒ１を短縮でき、ひいては、回折格子５の自己像の拡大率を確保しつつ距離Ｒ２を短縮できる。従って、Ｘ線撮像装置１の小型化を実現できる。

【0063】

小型化により、Ｘ線源３から検出器７までの距離（Ｒ１＋Ｒ２）が短縮される。しかも、Ｘ線撮像装置１は、図５に示した光源格子Ｇを用いることなく、マルチラインターゲットにより可干渉性を有するＸ線ｘｒを発生する。従って、Ｘ線ｘｒの減衰率が小さくなる。その結果、フィラメント１３への投入電力（管電圧×管電流）を低減させ、Ｘ線ｘｒの強度を弱くしても、明瞭な吸収像、位相微分像、及び暗視野像を取得できる（投入電力の低減化）。また、露出時間の短縮化（撮像時間の短縮化）を実現できる。さらに、回折格子５をＸ線源３に近づけることができるので、回折格子５の小型化を実現できる。その結果、回折格子５のコストを低減できる。

【0064】

また、図５及び図６を参照して説明したように、本実施形態１及び変形例によれば、マルチラインターゲットにより可干渉性を有するＸ線ｘｒを発生する。従って、光源格子Ｇを用いる場合と比較して、大きい視野角θｐ及び広い視野Ｖｐを確保できる。また、光源格子Ｇを用いないので、コストの低減を図ることができる。

【0065】

（実施形態２）
［要部］
図９及び図１０を参照して、本発明の実施形態２に係るＸ線撮像装置１について説明する。図９は、Ｘ線撮像装置１を模式的に示す斜視図である。図１０は、Ｘ線撮像装置１を模式的に示す平面図である。本実施形態２と実施形態１とでは、Ｘ線源３の種類が異なる。つまり、本実施形態２では、Ｘ線源３は反射型ターゲットである。従って、本実施形態２では、実施形態１と比較して、Ｘ線撮像装置１の各構成の配置が異なる。その他は、本実施形態２と実施形態１とは同様であり、適宜説明を省略し、異なる点を説明する。

【0066】

Ｘ線源３は、Ｚ軸に対して角度θｒ（例えば鋭角）だけ傾斜して配置される。フィラメント１３は、電子線ｅを複数のライン状金属１１に照射する。電子線ｅが照射された複数のライン状金属１１は、角度θｒに対応した方向に（電子線ｅの反射方向に）、可干渉性を有するＸ線ｘｒを放射する。従って、Ｘ線ｘｒは、回折格子５に照射される。そして、実施形態１と同様に、回折格子５の自己像が検出面１６に投影される。その結果、検出器７は、自己像を検出し、自己像の画像が取得される。検出器７が検出した１枚の自己像の画像（被写体Ｏｂなし）及び１枚の自己像の画像（被写体Ｏｂあり）に基づいて、３種類の画像（吸収像、位相微分像、及び暗視野像）を算出（取得）することができる。

【0067】

［反射型ターゲットとしてのＸ線源３］
図１０を参照して、反射型ターゲットとしてのＸ線源３について説明する。Ｘ線源３は、電子線ｅを受けてライン状金属１１（ターゲット金属）が発生するＸ線のうち、電子線ｅの反射方向に放射されるＸ線ｘｒを出力する。そして、回折格子５は電子線ｅの反射方向に対応して配置される。従って、Ｘ線ｘｒは回折格子５に照射される。なお、Ｘ線のうち電子線ｅの反射方向に放射されるＸ線ｘｒを取り出す手法として一般的な手法が採用される。従って、説明を省略する。

【0068】

以上、図９及び図１０を参照して説明したように、本実施形態２によれば、Ｘ線撮像装置１は実施形態１に係るＸ線撮像装置１と同様の構成を有するため、実施形態１と同様の効果を奏する。つまり、Ｘ線撮像装置１の小型化、投入電力の低減化、及び露出時間の短縮化（撮像時間の短縮化）を実現できる。また、光源格子Ｇを用いる場合と比較して、大きい視野角θｐ及び広い視野Ｖｐを確保できる。さらに、光源格子Ｇを用いないので、コストの低減を図ることができる。

【0069】

（実施形態１と実施形態２との比較）
図２、図４、及び図１０を参照して、実施形態１に係る透過型ターゲットと実施形態２に係る反射型ターゲットとを比較しつつ、Ｘ線源３の視野角について説明する。

【0070】

図２及び図４に示す透過型ターゲットとしてのＸ線源３は、図１０に示す反射型ターゲットとしてのＸ線源３と比較して、大きい視野角及び広い視野を確保できる。理由は次の通りである。

【0071】

図２及び図４に示すように、透過型ターゲットとしてのＸ線源３では、Ｘ線ｘｒは各ライン状金属１１から電子線ｅの進行方向に放射される。従って、複数のライン状金属１１からの複数のＸ線ｘｒ間での光路差の発生を抑制できる。その結果、反射型ターゲットと比較して、有効な視野角が大きくなるとともに有効な視野が広くなる。

【0072】

これに対して、図１０に示すように、反射型ターゲットとしてのＸ線源３では、Ｘ線ｘｒは各ライン状金属１１から電子線ｅの反射方向に放射される。従って、複数のライン状金属１１からの複数のＸ線ｘｒ間での光路差が発生する。その結果、Ｘ線ｘｒの光軸から離れるほど光路差の影響が大きくなり、透過型ターゲットと比較して、有効な視野角が小さくなるとともに有効な視野が狭くなる。

【0073】

以上、図２、図４、及び図１０を参照して説明したように、実施形態１（変形例を含む。）によれば、Ｘ線源３は透過型ターゲットであるため、実施形態２に係る反射型ターゲットとしてのＸ線源３と比較して、大きい視野角及び広い視野を確保できる。

【0074】

（実施形態３）
図１、図７、図９、及び図１１を参照して、本発明の実施形態３に係るＸ線撮像方法について説明する。図１１は、Ｘ線撮像方法を示すフローチャートである。Ｘ線撮像方法は、図１に示した実施形態１に係るＸ線撮像装置１、図７に示した変形例に係るＸ線撮像装置１、又は図９に示した実施形態２に係るＸ線撮像装置１によって実行される。

【0075】

Ｘ線撮像方法は、ステップＳ１と、ステップＳ３と、ステップＳ５とを含む。ステップＳ１において、Ｘ線源３の複数のライン状金属１１にフィラメント１３から電子線ｅを照射する。ステップＳ３において、Ｘ線源３から回折格子５にＸ線ｘｒを照射する。ステップＳ５において、Ｘ線ｘｒに基づく回折格子５の自己像を検出する。

【0076】

以上、図１及び図１１を参照して説明したように、本実施形態３によれば、Ｘ線撮像方法は実施形態１に係るＸ線撮像装置１によって実行されるため、実施形態１と同様の効果を奏する。つまり、Ｘ線撮像装置１の小型化、投入電力の低減化、及び露出時間の短縮化（撮像時間の短縮化）を実現できるとともに、大きい視野角及び広い視野を確保できる。その他、本実施形態３によれば、実施形態１の変形例と同様に、より精細な３種類の画像を取得できる。

【0077】

次に、本発明が実施例に基づき具体的に説明されるが、本発明は以下の実施例によって限定されない。

【実施例】

【0078】

（実施例１）
図１、図２、図３（ａ）、図１２、及び図１３を参照して、本発明の実施例１について説明する。図１２は、実施例１に係る回折格子５の自己像の画像を示す図である。図１３は、図１２の自己像の画像の一部に対応する画素信号の強度を示す図である。横軸は、位置（画素１５）を示し、縦軸は、画素信号の強度（任意単位）を示す。図１３では、図１２の自己像の画像のうちＸ軸に沿った太線部分に対応する画素信号の強度を示している。なお、太線は説明の便宜のための記載であり、実際には存在しない。

【0079】

本実施例１では、図１及び図２に示したＸ線撮像装置１を使用した。また、図３（ａ）に示すＸ線源３を使用した。Ｘ線源３において、基板９はダイヤモンド基板であり、ライン状金属１１は銅である。ライン状金属１１の線幅Ｗは１μｍであり、厚みＨは１μｍであり、周期Ｐ０は３μｍである。距離Ｒ１は２．８３ｃｍであり、距離Ｒ２は９６ｃｍである。回折格子５のライン状開口部１４の周期Ｐ１は２．９１４μｍである。検出器７の１画素（画素１５）のサイズは、２４μｍ×２４μｍである。管電圧は２０ｋＶであり、管電流は１００μＡであり、露出時間は１分である。投入電力は２Ｗである。

【0080】

以上の条件の下、検出器７により、回折格子５の自己像を検出し、図１２に示す自己像の画像を得た。また、図１３に示すように、検出器７によって、自己像に対応する良好な画素信号を取得できた。

【0081】

自己像の画像において、ライン状開口部１４の周期Ｐ１に対応する周期は１００μｍであった。従って、自己像の周期が、検出器７の１画素（画素１５）のサイズ（２４μｍ）より大きいことが確認できた。しかも、距離Ｒ１と距離Ｒ２との和（Ｘ線撮像装置１の要部の全長に相当）は、約９９ｃｍである。従って、本実施例１により、Ｘ線撮像装置１の小型化を実現しつつ、自己像を良好に検出できることが確認できた。

【0082】

（実施例２）
図３（ａ）、図７、図１４、及び図１５を参照して、本発明の実施例２について説明する。図１４（ａ）、図１４（ｂ）、及び図１４（ｃ）は、それぞれ、本実施例２に係る吸収像、位相微分像、及び暗視野像を示す図である。

【0083】

本実施例２では、図７に示したＸ線撮像装置１を使用した。また、図３（ａ）に示すＸ線源３を使用した。Ｘ線源３、距離Ｒ１、距離Ｒ２、回折格子５、及び検出器７の画素１５の条件は、実施例１と同じである。管電圧は２０ｋＶであり、管電流は３００μＡであり、露出時間は３０秒である。投入電力は６Ｗである。

【0084】

回折格子５と検出器７との間において、Ｚ軸に沿った検出器７からの距離が３０ｃｍの位置に被写体Ｏｂ（被写体Ｏｂ１〜被写体Ｏｂ３）を配置した。被写体Ｏｂ１は、米粒であり、被写体Ｏｂ２は、ポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）球であり、被写体Ｏｂ３は、ポリエチレン（ＰＥ）球である。

【0085】

移動装置２０は、１画素（画素１５）に対応する幅ＰＷだけ、８ステップで検出器７を移動させた（矢印１９参照）。幅ＰＷは２４μｍであるため、１ステップは３μｍ（＝２４μｍ／８）である。その結果、回折格子５の自己像ＳＩの８枚の画像を取得できた。８枚の画像を処理することによって、図１４（ａ）に示す吸収像、図１４（ｂ）に示す位相微分像、及び図１４（ｃ）に示す暗視野像を取得できた。なお、これらの像を得るための処理方法として、一般的な処理方法を採用した。従って、説明を省略する。

【0086】

本実施例２では、吸収像では確認し難い被写体Ｏｂ１の内部の傷を位相微分像及び暗視野像で確認できた。また、吸収像では確認し難い被写体Ｏｂ３の内部の空洞を位相微分像及び暗視野像で明瞭に確認できた。

【0087】

また、距離Ｒ１と距離Ｒ２との和（Ｘ線撮像装置１の要部の全長に相当）は、約９９ｃｍである。従って、本実施例２により、Ｘ線撮像装置１の小型化を実現しつつ、良好な吸収像、位相微分像、及び暗視野像を取得できた。

【0088】

図１５は、本実施例２に係る位相微分値を示す図である。横軸は、位置（画素１５）を示し、縦軸は、位相微分値（濃淡値）を示す。縦軸に示される位相微分値の単位は任意単位である。図１５では、図１４（ｂ）の位相微分像に含まれる被写体Ｏｂ２の太線部分に対応する位相微分値（濃淡値）をドットで示している。太線は説明の便宜のための記載であり、実際には存在しない。直線ＳＭはシミュレーション結果を示す。

【0089】

本実施例２では、検出面１６での自己像ＳＩの周期は１００μｍである。一方、検出器７の１画素（画素１５）のサイズは２４μｍである。従って、自己像ＳＩの１周期は約４画素に対応する。検出器７を８ステップ（Ｋ＝８）で移動させ、取得した８枚（Ｋ枚）の画像によって補完を実行すると、自己像ＳＩの１周期は３２画素に対応する。位相微分値は、この３２画素の画素信号について、正弦関数によってフィッティングすることによって得られた位相微分像の濃淡値である。位相微分値の２つのピークは、それぞれ、位相微分像における被写体Ｏｂ２のエッジの白色部分及び黒色部分に対応する。本実施例２により、位相微分値と直線ＳＭで示すシミュレーション結果との良好な一致を確認できた。

【0090】

なお、検出面１６での自己像ＳＩの１周期がＪ（Ｊは２以上の整数）個の画素に対応し、Ｋ（Ｋは２以上の整数）枚の自己像ＳＩの画像（被写体Ｏｂあり）を使用する場合（Ｋステップで検出器７を移動させる場合）、位相微分値は、（Ｊ×Ｋ）個の画素の画素信号について、正弦関数によってフィッティングすることによって算出される。一方、１枚の自己像ＳＩの画像（被写体Ｏｂなし）と１枚の自己像の画像（被写体Ｏｂあり）とに基づいて位相微分値を算出することもできる。この場合、位相微分値は、Ｊ個（本実施例２では、４個）の画素（検出面１６での自己像ＳＩの１周期に対応する画素）の画素信号について、正弦関数によってフィッティングすることによって算出される。

【0091】

（実施例３）
図１、図２、図３（ｂ）、図１６、及び図１７を参照して、本発明の実施例３について説明する。図１６は、本実施例３に係る回折格子５の自己像の画像を示す図である。図１７は、図１６の自己像の画像のうち領域ＡＲの拡大図である。

【0092】

本実施例３では、図１及び図２に示したＸ線撮像装置１を使用した。また、図３（ｂ）に示すＸ線源３を使用した。Ｘ線源３、距離Ｒ１、距離Ｒ２、及び回折格子５の条件は、実施例１と同じである。検出器７の画素１５のサイズは、５０μｍ×５０μｍである。管電圧は２０ｋＶであり、管電流は１００μＡであり、露出時間１分である。投入電力は２Ｗである。

【0093】

以上の条件の下、検出器７により、回折格子５の自己像を検出し、図１６に示す自己像の画像を得た。自己像の画像のサイズは、１１．５ｃｍ×１１．５ｃｍである。図１７に示すように、図１６に示した領域ＡＲを拡大して観察すると、回折格子５の複数のライン状開口部１４の像を確認できた。従って、１１．５ｃｍ×１１．５ｃｍの広い視野は有効な視野である。しかも、距離Ｒ１と距離Ｒ２との和（Ｘ線撮像装置１の要部の全長に相当）は、約９９ｃｍである。従って、本実施例３により、Ｘ線撮像装置１の小型化を実現しつつ、広い視野で自己像を検出できることが確認できた。

【0094】

以上、図１〜図１７を参照して、本発明の実施形態及び実施例を説明した。ただし、本発明は、上記の実施形態及び実施例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能であり、例えば、以下のような変形も可能である。

【0095】

（１）図７を参照して説明した移動装置２０は、Ｘ軸に沿って（矢印１９が示す方向に）検出器７を段階的に移動させた。ただし、検出器７を移動させる代わりに、移動装置２０は、Ｘ軸に沿って（矢印１９が示す方向に）回折格子５を段階的に移動させることもできる。つまり、移動装置２０は、回折格子５のライン状開口部１４の長手方向に直交する方向に沿って、検出面１６に対して平行に、回折格子５を段階的に移動させることができる。その結果、複数枚の自己像の画像（被写体Ｏｂあり）が取得され、複数枚の自己像の画像に基づいて、吸収像、位相微分像、及び暗視野像を得ることができる。

【0096】

（２）図７を参照して説明した移動装置２０又は上記（１）で説明した移動装置２０を使用して、図９を参照して説明したＸ線撮像装置１の検出器７又は回折格子５を段階的に移動させることもできる。その結果、複数枚の自己像の画像（被写体Ｏｂあり）が取得され、複数枚の自己像の画像に基づいて、吸収像、位相微分像、及び暗視野像を得ることができる。

【0097】

（３）図９及び図１０を参照して説明したＸ線撮像装置１では、ライン状金属１１の長手方向及びライン状開口部１４の長手方向は、Ｙ軸に沿った方向であった。そして、Ｘ線源３は、Ｙ軸に沿った軸の周りの回転により、傾斜（角度θｒ）して配置された。ただし、ライン状開口部１４の長手方向がＸ軸に沿った方向になるように、回折格子５を配置することもできる（つまり、図９及び図１０に示した回折格子５をＺ軸の周りに９０度回転した状態）。この場合、ライン状金属１１の長手方向が、ＺＸ平面に平行になるように、Ｘ線源３を配置する（つまり、図９及び図１０に示したＸ線源３に直交する軸の周りにＸ線源３を９０度回転した状態）。この場合も、Ｘ線源３は、Ｙ軸に沿った軸の周りの回転により、傾斜（角度θｒ）して配置される。

【0098】

（４）図１及び図２を参照して説明した実施形態１、図７を参照して説明した変形例、並びに図９及び図１０を参照して説明した実施形態２では、被写体Ｏｂは、回折格子５と検出器７との間に配置された。ただし、被写体Ｏｂは、Ｘ線源３と回折格子５との間に配置されてもよい。

【0099】

（５）図１８（ａ）〜図１８（ｄ）を参照して、本発明の一実施形態に係るＸ線源３について説明する。図１８（ａ）〜図１８（ｄ）は、Ｘ線源３を示す断面図である。図１及び図２を参照して説明した実施形態１のＸ線源３、図７を参照して説明した変形例のＸ線源３、並びに図９及び図１０を参照して説明した実施形態２のＸ線源３に代えて、図１８（ａ）〜図１８（ｄ）の各々に示すＸ線源３を使用できる。

【0100】

図１８（ａ）に示すＸ線源３は、図３（ａ）に示すＸ線源３の複数のライン状金属１１及び基板９を膜１２で覆うことにより形成される。図１８（ｂ）に示すＸ線源３は、図３（ｃ）に示すＸ線源３の複数のライン状金属１１及び基板９を膜１２で覆うことにより形成される。

【0101】

図１８（ｃ）に示すＸ線源３は、基板９に埋め込まれた複数のライン状金属１１を複数の膜１２で覆うことにより形成される。この場合、膜１２の表面と基板９の表面とが面一になるように、複数のライン状金属１１及び複数の膜１２が形成される。図１８（ｄ）に示すＸ線源３は、図３（ａ）に示すＸ線源３の基板９のうち、隣り合うライン状金属１１とライン状金属との間の領域を膜１２で覆うことにより形成される。

【0102】

なお、図１８（ａ）〜図１８（ｄ）に示す膜１２は、基板９と異なる軽元素材料により形成される。

【0103】

（６）図１９を参照して、本発明の一実施形態に係るＸ線源３について説明する。図１９（ａ）〜図１９（ｃ）は、Ｘ線源３を示す斜視図である。図１及び図２を参照して説明した実施形態１のＸ線源３、図７を参照して説明した変形例のＸ線源３、並びに図９及び図１０を参照して説明した実施形態２のＸ線源３に代えて、図１９（ａ）〜図１９（ｃ）の各々に示すＸ線源３を使用できる。

【0104】

図１９（ａ）〜図１９（ｃ）の各々に示すＸ線源３は、周期的に配列された複数の金属１１を基板９に設けることにより形成される。

【0105】

具体的には、図１９（ａ）に示すＸ線源３は、基板９において、Ｘ軸に沿った複数のライン状の金属１１とＹ軸に沿った複数のライン状の金属１１とを交差させて形成される（井桁格子状金属）。図１９（ｂ）に示すＸ線源３は、基板９において、Ｅ１行×Ｆ１列に（Ｅ１×Ｆ１）個の立方体状（直方体状）の金属１１を配列することによって形成される。Ｅ１及びＦ１の各々は２以上の整数である。図１９（ｃ）に示すＸ線源３は、基板９において、複数の立方体状（直方体状）の金属１１を市松格子状に設けることによって形成される（市松格子状金属）。

【0106】

図１９（ａ）〜図１９（ｃ）の各々に示すＸ線源３において、電子線ｅが照射されると、周期的に配列された複数の金属１１は、可干渉性を有するＸ線ｘｒを発生する。各金属１１の厚みは、金属１１への電子線ｅの侵入長と同程度で十分であるため、従来の光源格子の開口部の線幅よりも細い幅の金属１１を基板９に形成できる。従って、Ｘ線の可干渉性を確保しつつ、回折格子５とＸ線源３との間の距離を短縮でき、ひいては、回折格子５の自己像の拡大率を確保しつつ、回折格子５と検出器７との間の距離を短縮できる。その結果、Ｘ線撮像装置１の小型化を実現できる。

【0107】

図１９（ａ）〜図１９（ｃ）の各々に示すＸ線源３は、透過型ターゲットとして使用することもできるし、反射型ターゲットとして使用することもできる。

【0108】

図１９（ａ）〜図１９（ｃ）の各々に示すＸ線源３において、複数の金属１１は、一部が露出するように基板９に埋め込まれてよいし（図３（ａ）参照）、露出することなく基板９に埋め込まれてもよいし（図３（ｂ）参照）、基板９の表面に形成されてもよい（図３（ｃ）参照）。

【0109】

図１９（ａ）〜図１９（ｃ）の各々に示すＸ線源３において、複数の金属１１及び基板９が膜１２で覆われてもよいし（図１８（ａ）及び図１８（ｂ）参照）、複数の金属１１の露出面が膜１２で覆われてもよいし（図１８（ｃ）参照）、隣り合う金属１１と金属１１との間の領域が膜１２で覆われてもよい（図１８（ｄ）参照）。

【0110】

（７）図１及び図２を参照して説明した実施形態１、図７を参照して説明した変形例、並びに図９及び図１０を参照して説明した実施形態２では、回折格子５は複数のライン状開口部１４を有していた。ただし、回折格子５は、周期的に配列された複数の開口部を有していればよい。また、各開口部は、回折格子５の一方主面から他方主面まで貫通してもよいし、凹状に形成されてもよい。以下、具体的に説明する。

【0111】

図２０を参照して、本発明の一実施形態に係る回折格子５について説明する。図２０（ａ）〜図２０（ｃ）は、回折格子５を示す斜視図である。図２０（ａ）に示す回折格子５は、Ｅ２行×Ｆ２列に配列された（Ｅ２×Ｆ２）個の開口部１４を有する。Ｅ２及びＦ２の各々は２以上の整数である。図２０（ｂ）に示す回折格子５は、Ｘ軸に沿った複数のライン状の開口部１４とＹ軸に沿った複数のライン状の開口部１４とを交差させて形成される（井桁格子状開口部）。図２０（ｃ）に示す回折格子５は、複数の立方体状（直方体状）の開口部１４を市松格子状に設けることによって形成される（市松格子状開口部）。

【0112】

なお、例えば、Ｘ線撮像装置１において、図１９（ａ）のＸ線源３と図２０（ａ）の回折格子５とが組合せて使用される。例えば、Ｘ線撮像装置１において、図１９（ｂ）のＸ線源３と図２０（ｂ）の回折格子５とが組合せて使用される。例えば、Ｘ線撮像装置１において、図１９（ｃ）のＸ線源３と図２０（ｃ）の回折格子５とが組合せて使用される。

【0113】

（８）回折格子５が周期的に配列された複数の開口部１４を有している場合、図７を参照して説明した移動装置２０又は上記（１）で説明した移動装置２０を使用して、Ｘ線撮像装置１の検出器７又は回折格子５を段階的に移動させることができる。移動装置２０は、周期的に配列された複数の開口部１４に応じて定められた方向に沿って、回折格子５に対して平行に、検出器７を段階的に移動させる。又は、移動装置２０は、周期的に配列された複数の開口部１４に応じて定められた方向に沿って、検出面１６に対して平行に、回折格子５を段階的に移動させる。

【0114】

例えば、Ｘ線撮像装置１において、図１９（ａ）〜図１９（ｃ）に示すＸ線源３のうちいずれかのＸ線源３、及び／又は図２０（ａ）〜図２０（ｃ）に示す回折格子５のうちいずれかの回折格子５が使用される場合を説明する。移動装置２０は、Ｘ軸に沿って、回折格子５に対して平行に、検出器７を段階的に移動させ、その後、Ｙ軸に沿って、回折格子５に対して平行に、検出器７を段階的に移動させる。又は、移動装置２０は、Ｘ軸に沿って、検出面１６に対して平行に、回折格子５を段階的に移動させ、その後、Ｙ軸に沿って、検出面１６に対して平行に、回折格子５を段階的に移動させる。

【産業上の利用可能性】

【0115】

本発明は、Ｘ線顕微鏡、非破壊検査装置、及び医療用Ｘ線診断装置等、被写体の内部構造をＸ線を照射して撮像するＸ線撮像装置の分野に利用可能である。

【符号の説明】

【0116】

１ Ｘ線撮像装置
３ Ｘ線源
５ 回折格子
７ 検出器
９ 基板
１１ ライン状金属
１２ 膜
１３ フィラメント
１４ ライン状開口部
１５ 画素
１５Ａ 画素
１６ 検出面
２０ 移動装置
ｘｒ Ｘ線
ｅ 電子線
Ｗ 線幅
Ｌ 間隔
Ｏｂ 被写体
Ｏｂ１〜Ｏｂ３ 被写体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】