JP2012170645A - Ｘ線撮像装置およびｘ線撮像方法 - Google Patents

Abstract

【課題】位相イメージングにより被検体の位相像を取得するに当たり、被検体における吸収情報に対する位相情報の割合が最大限取得可能となるＸ線撮像装置を提供する。
【解決手段】Ｘ線撮像装置であって、Ｘ線源と、
前記Ｘ線源から照射された発散Ｘ線を複数のＸ線に分割するための複数の開口を具備する、前記Ｘ線源と被検体との間に配置された分割素子と、
前記被検体を透過し屈折した前記発散Ｘ線によるＸ線ビームを検出するため、該Ｘ線ビームの照射方向の被検体よりも下流に配置された検出器と、
前記検出器により検出されたＸ線ビームの強度変化の情報を演算処理する演算処理手段と、を備え、
前記Ｘ線源と前記分割素子の距離をＬ１、前記分割素子と前記検出器の距離をＬ２とするとき、Ｌ２／Ｌ１の値が１．０より大きく２．４未満の範囲となるように構成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明はＸ線を用いたＸ線撮像装置、およびＸ線撮像方法に関する。

放射線を用いた非破壊検査法は工業利用から医療利用まで幅広い分野で用いられている。
例えば、Ｘ線は波長が約１ｐｍ以上１０ｎｍ以下の電磁波であり、各物質の質量減弱係数差を用いた吸収コントラスト法はＸ線の透過能の高さを利用し、金属系材料などの内部亀裂検査、食品に混入された異物や手荷物検査などのセキュリティ分野の用途として実用化されている。
しかしながら、プラスチックやアクリル樹脂などを代表とする高分子材料系は、質量減弱係数差が小さいため吸収コントラスト法では検出・検知することが困難である。

放射線の吸収によるコントラストが形成され難い軽元素で構成されている被検体や低密度差の境界面を有する被検体に対しては、被検体によるＸ線の位相変化を検出する位相イメージングが有効である。
このような位相イメージングを用いた方法は、高分子材料系のイメージングや軟組織などの医療系への応用が有力である。
各種Ｘ線位相イメージングにおいて、特許文献１や特許文献２ではＸ線の被検知物による位相変化による屈折効果を利用したＸ線撮像方法が提案されている。
これらの方法では、Ｘ線光学手段によって空間的に分割したＸ線を被検体に照射し、被検体で屈折したＸ線を二次元検出器に入射するように設計されている。
このような手法によれば、屈折したＸ線の屈折量を二次元検出器の強度分布から得ることができる。

特開２００８−２００３５８号公報 国際公開９５／０５７２５号パンフレット

ところで、特許文献１や特許文献２に記載された方法に限らず、被検体の屈折率を可視化する際、屈折情報から吸収情報を完全に分離して屈折情報だけから被検体の位相像を得ることは困難である。
特許文献１や特許文献２では、被検体の特定空間の平均屈折率を検出することができるが、特定空間の吸収は一様であることが前提条件となっている。
しかしながら、特定空間内の屈折率が一様でない場合は、必ずしも吸収率が一様ではない。
そのため、検出器上で形成するＸ線ビームの位置ずれから被検体の屈折量を求める際には、被検体で屈折したＸ線ビームの微小な変化量と被検体で減衰したＸ線の強度むらによる変化量を切り分けることができない。

本発明は、上記課題に鑑み、位相イメージングにより被検体の位相像を取得するに当たり、被検体における吸収情報に対する位相情報の割合が最大限取得可能となるＸ線撮像装置およびＸ線撮像方法の提供を目的とする。

本発明のＸ線撮像装置は、
Ｘ線源と、
前記Ｘ線源から照射された発散Ｘ線を複数のＸ線に分割するための複数の開口を具備する、前記Ｘ線源と被検体との間に配置された分割素子と、
前記被検体を透過し屈折した前記発散Ｘ線によるＸ線ビームを検出するため、該Ｘ線ビームの照射方向の被検体よりも下流に配置された検出器と、
前記検出器により検出されたＸ線ビームの強度変化の情報を演算処理する演算処理手段と、を備え、
前記Ｘ線源と前記分割素子の距離をＬ１、前記分割素子と前記検出器の距離をＬ２とするとき、Ｌ２／Ｌ１の値が１．０より大きく２．４未満の範囲となるように構成されていることを特徴とする。
また、本発明のＸ線撮像方法は、Ｘ線源から照射された発散Ｘ線を分割素子により複数のＸ線に分割し、該分割された前記発散Ｘ線によるＸ線ビームを被検体に透過させた際に生じるＸ線ビームの強度変化を、検出器により検出するＸ線撮像方法であって、
前記分割素子と前記被検体と前記検出器とを、この順に前記Ｘ線源による前記発散Ｘ線の照射方向の光路上に配置し、
前記Ｘ線源と前記分割素子の距離と、前記分割素子と前記検出器の距離の関係を、前記Ｘ線ビームが検出器上で重ならない距離の関係とすることによって、
前記被検体における吸収情報に対する位相情報の割合を最大限取得可能とすることを特徴とする。

本発明によれば、位相イメージングにより被検体の位相像を取得するに当たり、被検体における吸収情報に対する位相情報の割合が最大限取得可能となるＸ線撮像装置およびＸ線撮像方法を実現することができる。

本発明の実施形態におけるＸ線撮像装置の構成例を説明する模式図。 本発明の実施形態における検出器上に形成されるＸ線ビームの模式図。 本発明の実施形態におけるジオメトリのシミュレーション結果を示す図。 本発明の実施例１におけるＸ線撮像装置の構成例を説明する模式図。 本発明の実施例１における検出器上に形成されるＸ線ビームの模式図。 本発明の実施例１におけるアクリル樹脂のシミュレーション画像を示す図。 本発明の実施例１におけるアクリル樹脂のシミュレーション結果を示す図。 本発明の実施例１におけるジオメトリのシミュレーション結果を示す図。 本発明の実施例１におけるジオメトリのシミュレーション結果を示す図。 本発明の実施例２におけるＸ線撮像装置の構成例を説明する模式図。

本発明は、Ｘ線源と分割素子と被検体と検出器とが、この順にＸ線源による発散Ｘ線の放射方向の光路上に配置し、Ｘ線源と分割素子の距離をＬ１とし、分割素子と検出器の距離をＬ２とするとき、
これらのＬ１とＬ２とを、Ｘ線ビームが検出器上で重ならない距離の関係とすることによって、被検体における吸収情報に対する位相情報の割合が最大限取得可能となることを見出したことによるものである。
このようなＬ２／Ｌ１の値は、Ｘ線源の焦点サイズｆ、分割素子の開口幅Ｇａ、検出器の画素サイズＰｓから求めることができるが、これらの詳細については以下の本発明の実施形態の説明により明らかにする。
図１に、本実施形態における球面波を発生するＸ線源と発生したＸ線を空間的に分割する分割素子と二次元Ｘ線検出器を用いた、Ｘ線の位相変化から像を得るＸ線撮像装置の構成例を説明する図を示す。
図１に示すように、本実施形態のＸ線撮像装置では、発散Ｘ線１０２を発生させて被検体に対して照射するＸ線源１０１を備える。
そして、分割素子１０３、被検体１０４、検出器１０６を、この順にＸ線源１０１による発散Ｘ線１０２の照射方向の光路上に配置する。
発散Ｘ線１０２を空間的に分割する分割素子１０３は、シート状、ドット状の形状のＸ線ビームを形成する。これは、医療用レントゲン装置で、被検体を撮像中に発生する散乱Ｘ線を除去するために使用する集束型グリッドと同様に、Ｘ線を透過し易い軽元素で作られた箔１１２とＸ線を遮光する重元素で作られた箔１１３を交互に重ねて形成される。
Ｘ線を透過するための箔１１２はアルミニウム、紙、合成樹脂などが用いられる。
一方、Ｘ線を遮光するための箔１１３は白金、金、鉛、タンタル、タングステン等が用いられる。
また、Ｘ線を遮光するための箔１１３を一定の間隔を維持して両端を固定することで、Ｘ線を透過する部分を空気としても良く、本件では空気を含めて箔と呼ぶ。

検出器１０６は、被検体を透過し屈折した発散Ｘ線によるＸ線ビームを検出するため、該Ｘ線ビームの照射方向において被検体よりも下流に配置されている。そして、検出器１０６は、複数の画素１１１が二次元的に配置されて構成されている。
図２は検出器１０６の一部分を図１におけるＹ方向から見た図である。
Ｘ線ビーム１０５の強度は、画素１１１エリア内に入射したＸ線のフォトン数を積算することで得ているため、検出器１０６の空間分解能は画素１１１の空間サイズで決まっている。
図２に示すように、被検体１０４を透過したＸ線ビーム１０５を複数の画素１１１に跨って照射することで、被検体が無い時の基準Ｘ線ビーム１１４に対する位置変化量を得ることが可能である。
一般的には、検出器１０６で形成されるＸ線ビーム１０５の幅が細くなるほど、各画素１１１で検出するＸ線強度に対するＸ線ビーム１０５の位置ずれで生じる強度差が相対的に向上する。
よって、Ｘ線ビーム１０５の位置ずれで生じる強度差がノイズに埋もれる可能性が低減し、被検体１０４の屈折量を明確に得ることが可能になるため位相検出感度が向上する。
本実施形態では、被検体を透過中に屈折したＸ線ビーム１０５と、被検体が無い時の基準Ｘ線ビーム１１４の検出器１０６上での位置ずれ量ｄｘｐと、Ｘ線ビーム１０５が検出器１０６上で形成する幅Ｇｄを用いて位相検出感度をｄｘｐ／Ｇｄで表す。
図２はＸ線ビーム１０５が隣接する２つの画素１１１に跨っているが、跨っている画素１１１の数は２以上跨っていれば本質的にいくつでも良い。

図２に示すように、Ｘ線ビーム１０５が検出器１０６上で形成する幅Ｇｄは、Ｘ線源から発生する発散Ｘ線１０２の輝度は一定、分割素子１０３の開口幅をＧａとし被検体１０４がない場合は、次の式１で表すことができる。

Ｇｄ＝Ｇａ×（Ｌ１＋Ｌ２）／Ｌ１＋ｆ×Ｌ２／Ｌ１…式１

また、被検体を透過中に屈折したＸ線ビーム１０５と、被検体が無い時の基準Ｘ線ビーム１１４の検出器１０６上での位置ずれ量ｄｘｐは次の式２で表すことができる。

ｄｘｐ＝Ｌ２×ｔａｎ（α）…式２

但し、αはＸ線ビーム１０５が被検体１０４で屈折する角度である。
被検体１０４を透過中に減衰したＸ線ビーム１０５は、被検体１０４の形状に応じて強度が変化するため、Ｘ線ビーム１０５の強度の重心位置と被検体が無い時の基準Ｘ線ビーム１１４の強度の重心位置にずれが生じる。
被検体１０４の吸収差で生じるＸ線ビーム１０５の位置ずれｄｘａは、被検体１０４の形状や厚みのみに依存する。
被検体１０４の屈折で生じるＸ線ビーム１０５の位置ずれｄｘｐと吸収成分で生じるＸ線ビームの位置ずれｄｘａを完全に分離することは困難である。
しかし、ｄｘａはＬ２に依存しないため、式２より、Ｌ２を大きくすることで吸収情報に対する位相情報の割合を高くすることが可能である。
また、一般的には、検出器１０６の画素１１１のサイズよりもｄｘｐの方が小さいため、ｄｘｐを検出するためにもＬ２を大きく取ることが重要である。

しかしながら、有限の焦点サイズから発生する発散Ｘ線１０２を用いる場合は、Ｌ２を大きく取ると隣り合うＸ線ビーム１０５が検出器１０６上で重なるため、個々のＸ線ビーム１０５の正確な位置情報を得ることが難しくなる。
隣り合うＸ線ビーム１０５が検出器１０６上で重なり合わない条件は、一つのＸ線ビーム１０５の一次元方向の位置情報を検出するために必要な画素１１１の数ｎとしたとき次の式３で表すことができる。

Ｇｄ＋ｄｘｐ＋ｄｘａ＜ｎ×Ｐｓ…式３

式３に式１を代入すると次の式４になる。

Ｇａ×（Ｌ１＋Ｌ２）／Ｌ１＋ｆ×Ｌ２／Ｌ１＋ｄｘｐ＋ｄｘａ＜ｎ×Ｐｓ…式４

また、式４をＬ２／Ｌ１で括ると次の式５で表すことができる。

Ｌ２／Ｌ１＋（ｄｘｐ＋ｄｘａ）／（Ｇａ＋ｆ）＜（ｎ×Ｐｓ−Ｇａ）／（Ｇａ＋ｆ）…式５

Ｇａ＋ｆは１００μｍ前後なのに対してｄｘｐ＋ｄｘａは最大で数ミクロン程度なためＧａ＋ｆ≫ｄｘｐ＋ｄｘａとなり、式５は次の式６に変換することができる。

Ｌ２／Ｌ１＜（ｎ×Ｐｓ−Ｇａ）／（Ｇａ＋ｆ）…式６

図３に式１、式２、式６から、横軸に装置のジオメトリＬ２／Ｌ１、縦軸に位相検出感度ｄｘｐ／Ｇｄをプロットした図を示す。
図３の細線は、ｆ＝１００μｍ、Ｐｓ＝１００μｍ、Ｇａ＝３３μｍ、ｎ＝２の計算結果である。
式６よりＬ２／Ｌ１＝１．２５のとき位相検出感度ｄｘｐ／Ｇｄは最大値を取り、Ｌ２／Ｌ１＞１．２５では隣り合うＸ線ビーム１０５が検出器１０６上で重なるため、個々のＸ線ビーム１０５の正確な位置情報を得ることが難しくなる。
同様に、図３の太線はｆ＝５０μｍ、Ｐｓ＝１００μｍ、Ｇａ＝３３μｍ、ｎ＝２の計算結果である。
式６よりＬ２／Ｌ１＝２．０のとき位相検出感度ｄｘｐ／Ｇｄは最大値を取り、Ｌ２／Ｌ１＞２．０では隣り合うＸ線ビーム１０５が検出器１０６上で重なり合う。
図３には示さないが、Ｘ線源１０１の焦点サイズを５０〜１５０μｍ、画素１１１のサイズを５０〜１００μｍ、分割素子１０３の開口幅を２０〜７５μｍとする。これにより、吸収情報に対する位相情報の割合を最大限得られる適切なＬ２／Ｌ１の範囲は１．０より大きく２．４未満（１．０＜Ｌ２／Ｌ１＜２．４）となる。
また、Ｘ線の輝度と位相検出感度を考慮した場合は、Ｘ線源の焦点サイズを８０以上１００μｍ以下とし、画素のサイズを５０以上１５０μｍ以下とし、分割素子の開口の幅を２０以上５０μｍ以下とするとき、
前記Ｘ線源と前記分割素子の距離であるＬ１に対して、前記分割素子と前記検出器の距離であるＬ２が１．１〜１．５倍長とする（１．１＜Ｌ２／Ｌ１＜１．５とする）ことにより、吸収情報に対する位相情報の割合を最大限取得することが可能となる。

本実施形態の分割素子１０３は一次元を元に明記しているが、二次元でも良い。
分割素子１０３が二次元の場合、Ｘ線ビーム１０５が被検体１０４で屈折する角度はｘ方向、ｙ方向で独立している。
検出器１０６の画素１１１が二次元に配置されている場合は、ｙ方向の屈折量に関しても図２で示したｘ方向の屈折量の検出方法と同様の方法で求めることが可能である。

以下に、本発明の実施例について説明する。
［実施例１］
実施例１においては、図４を用いて、本発明を適用したＸ線撮像装置の構成例について説明する。
図４において、１０１は発散Ｘ線１０２を発生するＸ線源、１０３は分割素子、１０４は被検体、１０６は二次元検出器である。
また、１０８、１０９、１１０はそれぞれＸ線源１０１、分割素子１０３、検出器１０６の移動・回転手段、１０７は検出器により検出されたＸ線ビームの強度変化の情報を演算処理する演算装置（演算処理手段）である。
本実施例において、Ｘ線源１０１としては、モリブデン、銀やタングステンターゲットの回転対陰極型のＸ線発生装置を用いる。
Ｘ線源１０１から発生した発散Ｘ線１０２の発生源における輝度の分布は正規分布を仮定し、焦点サイズは正規分布関数の半値全幅とする。Ｘ線源１０１から発生した発散Ｘ線１０２はＸ線源１０１から１００ｃｍ離れた位置に配置した分割素子１０３により空間的に分割される。

分割素子１０３は、Ｘ線を透過するための箔１１２とＸ線を遮光するための箔１１３を交互に重ね合わせ、集束位置は分割素子１０３からＸ線源方向１００ｃｍの位置にある。
この分割素子１０３にはＤ２５、Ｄ３３、Ｄ５０、Ｄ７５の４種類があり、それぞれＸ線を透過するための箔１１２の膜厚（Ｇａ）とＸ線を遮光するための箔１１３の膜厚（Ｇｂ）が、次の表１に示すようにそれぞれ異なっている。
［表１］

被検体１０４は分割素子１０３の直後に設置し、分割素子１０３と検出器１０６の距離を１０〜３００ｃｍとする。
図５は検出器１０６の一部分を図４におけるＹ方向から見た図である。
図５に示すように、被検体１０４を透過したＸ線ビーム１０５を複数の画素１１１に跨って照射することでＸ線ビーム１０５の検出器１０６上での位置及び屈折量を得ることが可能である。
本実施例の画素サイズは１００μｍである。
被検体を透過したＸ線ビーム１０５が照射されている場合の２つの画素のＸ線検出強度をＩ０１、Ｉ０２、被検体が無い時の基準Ｘ線ビーム１１４が照射されている２つの画素のＸ線検出強度をＩ１１、Ｉ１２とすると、
検出器１０６で検出可能なＸ線ビーム１０５の基準Ｘ線ビーム１１４に対する強度の変化量ｄＩは、次の式７によって表される。

ｄＩ＝（Ｉ０１−Ｉ０２）／（Ｉ０１＋Ｉ０２）−（Ｉ１１−Ｉ１２）／（Ｉ１１＋Ｉ１２）…式７

図６にＤ２５の分割素子を用いてＬ１＝１ｍ，Ｌ２＝１ｍ，ｆ＝１００μｍの条件下で円柱状のアクリル樹脂を透過した個々のＸ線ビーム１０５の式７のｄＩをマッピングしたシミュレーション結果を示す。
本シミュレーションのＸ線源１０１は、１７．５ｋｅＶ（０．０７１ｎｍ）の単色光で焦点サイズは１００μｍの正規分布関数を使用している。
また、検出器１０６のＭＴＦの広がり関数には１０ｌｐ／ｍｍで０．１となる正規分布関数を使用している。
Ｘ線ビーム１０５が検出器１０６及び画素１１１にランダムに到達することによる空間的揺らぎで生じるポアソンノイズに代表されるノイズ系は含んでいない。 図６（ａ）の計算には、アクリル樹脂のパラメータに複素屈折率１−δ―ｉβを使用した。
また、図６（ｂ）の計算には、アクリル樹脂のパラメータに複素屈折率１−δ―ｉβの実部を使用した。
また、図６（ｃ）の計算には、アクリル樹脂のパラメータに複素屈折率１−δ―ｉβの虚部を使用した。
このことから、図６（ａ）の微分像にはアクリル樹脂の吸収成分と位相成分、図６（ｂ）の微分像にはアクリル樹脂の位相成分、図６（ｃ）の微分像にはアクリル樹脂の吸収成分をそれぞれ計算している。
つまり、図６（ｂ）と図６（ｃ）を比較することで、図６（ａ）に含まれる吸収情報に対する位相情報の割合が分かる。

図６（ｂ）と図６（ｃ）の破線部のラインプロファイルを図７の破線でそれぞれ示す。
図７（ａ）と図７（ｂ）の破線のラインプロファイルから微分位相像の信号強度は、微分吸収像の信号強度よりも４倍程度大きいため、図６（ａ）に含まれる位相成分の割合は約８０％であることが分かる。
同じシミュレーションをＤ２５、Ｄ３３、Ｄ５０、Ｄ７５の各分割素子１０３に対して、Ｘ線源１０１と分割素子１０３の距離を１００ｃｍ、分割素子１０３と検出器１０６の距離を１０〜３００ｃｍまで変化させた。そのときの微分像に含まれる位相成分の割合をプロットした図を図８に示す。
図８からＤ２５の分割素子１０３ではＬ２＝１３０ｃｍ、Ｄ３３の分割素子１０３ではＬ２＝１２０ｃｍ、Ｄ５０の分割素子１０３ではＬ２＝１２０ｃｍ、Ｄ７５の分割素子１０３ではＬ２＝１００ｃｍのとき、それぞれの位相成分の割合の最大値が得られる。

吸収成分は被検体１０４の形状や厚みに依存するのに対して、位相成分は式２より分割素子１０３と検出器１０６の距離に依存する。
このことから、同じ分割素子１０３で同じ被検体１０４を撮像する場合、得られる微分像に含まれる位相成分の割合が最大になるＬ２／Ｌ１の値はＬ１及びＬ２の値によらず一定である。
図９に、Ｄ２５の分割素子を用いて、Ｘ線源１０１と分割素子１０３までの距離を２５ｃｍ、５０ｃｍ、１００ｃｍ、分割素子１０３と検出器１０６の距離を１０〜３００ｃｍまで変化させた。そのときのアクリル樹脂の微分像に含まれる位相成分の割合をプロットした図を示す。
Ｘ線源１０１と分割素子１０３までの距離を増加すると微分像に含まれる位相成分の割合が増加するが、位相成分が最大になるＬ２／Ｌ１の値は常に１．３である。
同様の計算をＤ２５の分割素子に対してｆ＝９０μｍの条件下でシミュレーションを行うと位相成分が最大になるＬ２／Ｌ１の値は常に１．４、ｆ＝８０μｍの条件下で位相成分が最大になるＬ２／Ｌ１の値は常に１．５である。

本シミュレーションで得られる位相成分が最大になるＬ２／Ｌ１の値は、式６で得られる位相成分が最大になるＬ２／Ｌ１の値よりも１割程度小さい。
これは、式６を導出する過程でＧａ＋ｆ≫ｄｘｐ＋ｄｘａの近似を用いていることと、検出器１０６のＭＴＦによるＸ線ビーム１０５のボケを考慮していなことに起因している。
しかしながら、図９より、本シミュレーションで得られる位相成分が最大になるＬ２／Ｌ１と、式６で得られる位相成分が最大になるＬ２／Ｌ１のそれぞれの吸収成分に対する位相成分の割合は、
１〜２％程度の差しかないため、式６で得られるＬ２／Ｌ１を用いて被検体１０４を撮像しても良い。

図９から１００μｍの焦点サイズのＸ線源１０１、Ｄ＝２５の分割素子１０３を用いて微分像に含まれる位相成分の割合が最大にするＸ線撮像装置の実際のジオメトリは、
Ｌ１＝０．３ｍのときＬ２＝０．４ｍ、
Ｌ１＝１ｍのときＬ２＝１．３ｍ、
Ｌ１＝１．５５ｍのときＬ２＝２ｍ、
Ｌ１＝２．０ｍのときＬ２＝２．６ｍ、
などが選択肢として考えられる。
同様に、図８からＤ＝５０の分割素子１０３では、
Ｌ１＝０．３ｍのときＬ２＝０．３６ｍ、
Ｌ１＝１．０ｍのときＬ２＝１．２ｍ、
Ｌ１＝１．６７ｍのときＬ２＝２ｍ、
Ｌ１＝２ｍのときＬ２＝２．４ｍ、
などが選択肢として考えられる。
図９より、Ｌ２／Ｌ１が一定下では、Ｌ１及びＬ２が長くなるほど微分像に含まれる位相成分の割合が増加するが、Ｌ１＋Ｌ２は装置の大きさに直接影響を及ぼしたり、Ｘ線ビーム１０５一本当たりのＸ線強度が減少したりする課題が残っている。

［実施例２］
実施例２においては、実施例１を説明した一次元方向のＸ線位置変化検出に一次元加えて、二次元方向のＸ線位置変化検出を同時に測定する方法について説明する。
図１０を用いて、Ｘ線撮像装置の構成例について説明する。図１０（ａ）において、１０１は発散Ｘ線を発生するＸ線源、１０３と２０１は一次元分割素子、１０４は被検体、１０６は二次元検出器である。
１０８、１０９、１１７、２０２はそれぞれＸ線源１０１、一枚目の分割素子１０３、二枚目の分割素子２０１、検出器１０６の移動・回転手段である。

Ｘ線源１０１から発生したＸ線は、一枚目の分割素子１０３のＸ線が透過する箔１１２と二枚目の分割素子２０１のＸ線が透過する箔１１２が空間的に重なっている部分のみ透過することができる。このため、分割素子１０３、２０１で分割したＸ線ビーム１０５は二次元ドットアレイ状を形成している。
一般的な検出器１０６における二次元情報は、ｘ方向、ｙ方向で９０度ずれているため、一枚目の分割素子１０３と二枚目の分割素子２０１の箔が積層されている方向が、互いに９０度ずれているとき最も都合がよい。
検出器１０６における二次元情報のｘ方向、ｙ方向の角度が９０度以外の場合は、その角度に合わせて一枚目の分割素子１０３と二枚目の分割素子２０１の角度を調整することが望ましい。
また、検出器１０６のｘ方向、ｙ方向の角度と、一枚目の分割素子１０３と二枚目の分割素子２０１の箔が積層されている方向の角度が異なっていても、式７を用いてｄＩのマッピングを作成する際に補正を加えることで屈折情報を明確にすることができる。

Ｘ線ビーム１０５が被検体１０４で屈折する角度は、ｘ方向とｙ方向で独立しているため、被検体１０４の位相成分の割合を最大にするＬ２／Ｌ１の比は、二次元の場合でも一次元と同じである。
このことから、図８及び図９よりＤ２５の一次元分割素子１０３とＤ２５の一次元分割素子２０１の２枚用いて二次元状の分割素子とした場合では、
Ｌ２／Ｌ１＝１．３のときｘ方向ｙ方向共に位相成分の割合が最大値を得ることができる。
また、図８より１枚目の分割素子１０３と２枚目の分割素子２０１の距離は１０ｃｍ程度離れていても、ｘ方向とｙ方向の微分像に含まれる位相成分の割合の誤差は数％程度ですむため画質に大きな問題を生じにくい。
図９に示すように、１枚目の分割素子１０３と２枚目の分割素子２０１の位置関係で生じる微分像に含まれる位相成分の割合の誤差は、Ｘ線源１０１と検出器１０６の距離が長くなるほど少なくなる。

二次元状の分割素子は、図１０（ｂ）に示すように二枚の一次元分割素子１０３を互いに面内で９０度維持した状態で貼り合わせて形成されたものでもよい。また、Ｘ線を遮光するタングステンなどの板に放電加工で穴をアレイ状に空けたものや、Ｘ線の透過するシリコン基板上にＸ線を遮光する物質を微細加工にてアレイ状に形成されたものでもよい。

１０１：Ｘ線源
１０２：発散Ｘ線
１０３：分割素子
１０４：被検体
１０５：Ｘ線ビーム
１０６：検出器
１０７：演算装置
１０８：Ｘ線源を移動・回転する手段
１０９：分割素子を移動・回転する手段
１１０：二次元検出器を移動・回転する手段
１１１：画素
１１２：Ｘ線を透過するための箔
１１３：Ｘ線を遮光するための箔
１１４：被検体が無い時の基準Ｘ線ビーム

Claims (6)

1. Ｘ線撮像装置であって、
   Ｘ線源と、
   前記Ｘ線源から照射された発散Ｘ線を複数のＸ線に分割するための複数の開口を具備する、前記Ｘ線源と被検体との間に配置された分割素子と、
   前記被検体を透過し屈折した前記発散Ｘ線によるＸ線ビームを検出するため、該Ｘ線ビームの照射方向の被検体よりも下流に配置された検出器と、
   前記検出器により検出されたＸ線ビームの強度変化の情報を演算処理する演算処理手段と、を備え、
   前記Ｘ線源と前記分割素子の距離をＬ１、前記分割素子と前記検出器の距離をＬ２とするとき、Ｌ２／Ｌ１の値が１．０より大きく２．４未満の範囲となるように構成されていることを特徴とするＸ線撮像装置。
2. 前記Ｘ線源の焦点サイズを８０以上１００μｍ以下とし、
   前記画素のサイズを５０以上１５０μｍ以下とし、
   前記分割素子の前記開口の幅を２０以上５０μｍ以下とするとき、
   前記Ｌ２／Ｌ１の値が１．１より大きく１．５未満の範囲となるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮像装置。
3. 前記Ｘ線源と前記分割素子の距離であるＬ１と、前記分割素子と前記検出器の距離であるＬ２が、それぞれ以下に示す範囲を満たすことを特徴とする請求項１乃至２のいずれか１項に記載のＸ線撮像装置。
   
   ０．３ｍ≦Ｌ１≦２ｍ、０．３ｍ≦Ｌ２≦４．８ｍ
   
4. 前記分割素子を透過するＸ線ビームの形状は、シート状、ドット状であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のＸ線撮像装置。
5. 前記Ｘ線ビームが、前記検出器を構成する隣接する画素に対して二つ以上跨ぐことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のＸ線撮像装置。
6. Ｘ線源から照射された発散Ｘ線を分割素子により複数のＸ線に分割し、該分割された前記発散Ｘ線によるＸ線ビームを被検体に透過させた際に生じるＸ線ビームの強度変化を、検出器により検出するＸ線撮像方法であって、
   前記分割素子と前記被検体と前記検出器とを、この順に前記Ｘ線源による前記発散Ｘ線の照射方向の光路上に配置し、
   前記Ｘ線源と前記分割素子の距離と、前記分割素子と前記検出器の距離の関係を、前記Ｘ線ビームが検出器上で重ならない距離の関係とすることによって、
   前記被検体における吸収情報に対する位相情報の割合を最大限取得可能とすることを特徴とするＸ線撮像方法。

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