JP2012132793A - Grid for taking radiation image, manufacturing method for the same and radiation image taking system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a grid without a defect such as a void and a gap inside X-ray absorption parts.SOLUTION: X-ray absorption parts 24 are formed by filling the inside of grooves 27a provided in an X-ray transmissive substrate 27 composing an X-ray transmission part 25 with an X-ray absorber made of a metal having a melting point lower than a temperature at which a grid structure composed of the X-ray absorption parts 24 and the X-ray transmission part 25 may be deformed. When a defect such as a void 34 and a gap 35 is produced inside the X-ray absorption parts 24, the defect such as the void 34 and the gap 35 is eliminated by melting the X-ray absorption parts 24 and a recess 24a produced by the defect elimination is re-filled with the X-ray absorber.

Description

本発明は、放射線画像の撮影に用いられるグリッド及びその製造方法と、このグリッドを用いた放射線画像撮影システムとに関する。   The present invention relates to a grid used for radiographic imaging, a method for manufacturing the grid, and a radiographic imaging system using the grid.

X線は、物体に入射したときの相互作用により強度と位相とが変化し、位相の変化が強度の変化よりも高い相互作用を示すことが知られている。このX線の性質を利用し、被検体によるX線の位相変化(角度変化)に基づいて、X線吸収能が低い被検体から高コントラストの画像(以下、位相コントラスト画像と称する)を得るX線位相イメージングの研究が盛んに行われている。   It is known that X-rays change in intensity and phase due to interaction when incident on an object, and the change in phase exhibits an interaction higher than the change in intensity. Using this X-ray property, based on the phase change (angle change) of the X-ray by the subject, a high-contrast image (hereinafter referred to as a phase contrast image) is obtained from the subject having a low X-ray absorption capability. Research on line phase imaging has been actively conducted.

2枚の透過型の回折格子(グリッド)によるタルボ干渉効果を用いて、X線位相イメージングを行なうX線画像撮影システムが考案されている(例えば、特許文献1、非特許文献1参照)。このX線画像撮影システムは、X線源から見て、被検体の背後に第1のグリッドを配置し、第1のグリッドからタルボ干渉距離だけ下流に第2のグリッドを配置している。第2のグリッドの背後には、X線を検出して画像を生成するX線画像検出器(FPD:Flat Panel Detector)が配置されている。第1のグリッド及び第2のグリッドは、一方向に延伸されたX線吸収部及びX線透過部を、延伸方向に直交する配列方向に沿って交互に配列した縞状の一次元グリッドである。タルボ干渉距離とは、第1のグリッドを通過したX線が、タルボ干渉効果によって自己像(縞画像)を形成する距離である。   An X-ray imaging system that performs X-ray phase imaging using the Talbot interference effect by two transmission diffraction gratings (grids) has been devised (see, for example, Patent Document 1 and Non-Patent Document 1). In this X-ray imaging system, as viewed from the X-ray source, the first grid is arranged behind the subject, and the second grid is arranged downstream from the first grid by the Talbot interference distance. Behind the second grid, an X-ray image detector (FPD: Flat Panel Detector) that detects X-rays and generates an image is arranged. The first grid and the second grid are striped one-dimensional grids in which X-ray absorbing portions and X-ray transmitting portions extended in one direction are alternately arranged along an arrangement direction orthogonal to the extending direction. . The Talbot interference distance is a distance at which the X-rays that have passed through the first grid form a self image (a fringe image) due to the Talbot interference effect.

上記X線画像撮影システムでは、第1のグリッドの自己像と第2のグリッドとの重ね合わせ(強度変調)により生じる縞画像を、縞走査法により検出し、被検体による縞画像の変化から被検体の位相情報を取得する。縞走査法とは、第1のグリッドに対して第2のグリッドを、第1のグリッドの面にほぼ平行で、かつ第1のグリッドの格子方向(条帯方向)にほぼ垂直な方向に、格子ピッチを等分割した走査ピッチで並進移動させながら複数回の撮影を行い、X線画像検出器で得られる各画素値の変化から、被検体で屈折したX線の角度分布(位相シフトの微分像)を取得する方法であり、この角度分布に基づいて被検体の位相コントラスト画像を得る。この縞走査法は、レーザ光を利用した撮影装置においても用いられている(例えば、非特許文献2参照)。   In the above X-ray imaging system, a fringe image generated by superposition (intensity modulation) of the self-image of the first grid and the second grid is detected by the fringe scanning method, and the object is detected from the change in the fringe image by the subject. Obtain sample phase information. The fringe scanning method is a method in which the second grid with respect to the first grid is substantially parallel to the plane of the first grid and in a direction substantially perpendicular to the lattice direction (strip direction) of the first grid. The image is taken a plurality of times while being translated at a scanning pitch obtained by equally dividing the lattice pitch, and the angle distribution of X-rays refracted by the subject (differentiating the phase shift) from the change in each pixel value obtained by the X-ray image detector. Image), and a phase contrast image of the subject is obtained based on this angular distribution. This fringe scanning method is also used in an imaging apparatus using laser light (see, for example, Non-Patent Document 2).

第1及び第2のグリッドは、X線吸収部の幅及びピッチが数μmという微細な構造を要する。また、第1及び第2のグリッドのX線吸収部は、高いX線吸収性が求められる。特に第2のグリッドは、縞画像を確実に強度変調させるため、第1のグリッドよりも高いX線吸収性を必要とする。そのため、第1及び第2のグリッドのX線吸収部は、原子量の重い金(Au)で形成され、第2のグリッドのX線吸収部は、X線の進行方向に対して比較的大きな厚みを有すること、いわゆるアスペクト比(X線を吸収する部分における厚みを幅で除算した値)が高いことが必要とされている。   The first and second grids require a fine structure in which the width and pitch of the X-ray absorption part are several μm. Moreover, the X-ray absorption part of the first and second grids is required to have high X-ray absorption. In particular, the second grid requires higher X-ray absorption than the first grid in order to surely modulate the intensity of the fringe image. Therefore, the X-ray absorption parts of the first and second grids are made of heavy atomic weight gold (Au), and the X-ray absorption part of the second grid has a relatively large thickness with respect to the X-ray traveling direction. And so-called aspect ratio (a value obtained by dividing the thickness of the portion that absorbs X-rays by the width) is required.

特許文献1には、第1及び第2のグリッドの製造方法として、基板上に設けられた感光性樹脂層にX線リソグラフィによって溝を形成し、この溝内に電解メッキ等によってAu等のX線吸収材を充填する方法が開示されている。   In Patent Document 1, as a method of manufacturing the first and second grids, a groove is formed in a photosensitive resin layer provided on a substrate by X-ray lithography, and an X such as Au is formed in the groove by electrolytic plating or the like. A method of filling a line absorber is disclosed.

特開2009−282322号公報JP 2009-282322 A

C. David, et al., Applied Physics Letters, Vol.81, No.17, 2002年10月,3287頁C. David, et al., Applied Physics Letters, Vol. 81, No. 17, October 2002, p. 3287 Hector Canabal, et al., Applied Optics, Vol.37, No.26, 1998年9月,6227頁Hector Canabal, et al., Applied Optics, Vol.37, No.26, September 1998, 6227

図4(A)は、例えば、支持基板21とX線透過性基板27との間に設けられたシーズ層22を電極として使用し、電解メッキによって、X線透過性基板27に設けられた溝27a内にX線吸収材を充填し、X線吸収部24を形成した状態を示している。上述したように、X線吸収部24は、幅W2及びピッチP2が例えば数μm、厚さT2が数十〜百数十μmという非常に高いアスペクト比を要するので、溝27a内にX線吸収材を隙間なく充填するのは難しい。そのため、X線吸収部24中に生じた空隙であるボイド34や、X線吸収材が溝27aの内壁を伝わって充填されることにより溝27aの中心に生じる空隙であるシム35等の充填欠陥が発生することがある。   4A shows, for example, a groove provided in the X-ray transparent substrate 27 by electrolytic plating using the sheath layer 22 provided between the support substrate 21 and the X-ray transparent substrate 27 as an electrode. An X-ray absorbing material is filled in 27a and an X-ray absorbing portion 24 is formed. As described above, the X-ray absorbing portion 24 requires a very high aspect ratio such that the width W2 and the pitch P2 are several μm and the thickness T2 is several tens to several tens of μm, for example. It is difficult to fill the material without gaps. Therefore, a void 34 that is a void generated in the X-ray absorbing portion 24, and a filling defect such as a shim 35 that is a void generated at the center of the groove 27a when the X-ray absorbing material is filled along the inner wall of the groove 27a. May occur.

X線吸収部24内にボイド34が発生している場合、X線吸収部24のX線吸収性能が低下し、そのグリッドを使用して撮影した位相コントラスト画像の画質が低下してしまう。また、X線吸収部24内にシム35が発生している場合には、X線吸収部24のX線吸収性能の低下だけでなく、シム35がX線吸収部24のピッチを乱してしまい、位相コントラスト画像の生成に用いられるモアレの形成が阻害されてしまう。   When the void 34 is generated in the X-ray absorption unit 24, the X-ray absorption performance of the X-ray absorption unit 24 is degraded, and the image quality of the phase contrast image photographed using the grid is degraded. Further, when the shim 35 is generated in the X-ray absorber 24, not only the X-ray absorption performance of the X-ray absorber 24 is degraded, but the shim 35 disturbs the pitch of the X-ray absorber 24. As a result, the formation of moire used to generate a phase contrast image is hindered.

本発明の目的は、X線吸収部内にボイドやシム等の欠陥が無いグリッドを提供することにある。   An object of the present invention is to provide a grid having no defects such as voids and shims in the X-ray absorbing portion.

上記課題を解決するために、本発明の放射線画像撮影用グリッドは、複数の放射線透過部と放射線吸収部とを有する放射線画像撮影用グリッドであって、放射線吸収部に、放射線吸収部及び放射線透過部からなるグリッド構造が変化する可能性がある温度よりも低い融点を有する金属を用いたものである。   In order to solve the above-described problems, a radiographic imaging grid according to the present invention is a radiographic imaging grid having a plurality of radiation transmitting portions and radiation absorbing portions, and includes a radiation absorbing portion and a radiation transmitting portion in the radiation absorbing portion. A metal having a melting point lower than the temperature at which the grid structure composed of the parts may change is used.

放射線吸収部及び放射線透過部からなるグリッド層と、グリッド層を支持するために接合された支持基板とを有する際に、放射線吸収部の融点は、グリッド層を構成する放射線透過性基板と支持基板との接合時に、放射線透過性基板及び支持基板に加えられる温度よりも低い温度であることが好ましい。放射線吸収部の融点は、例えば400°C以下であり、AuSn、AuSi、AuGe、AuIn、AuInPb、SnInPb、AgSn、SnPb、SnBi、BiCd、SnBiPb、BiPbSnCd、BiPbSnSb等の合金を用いることが好ましい。   When having a grid layer composed of a radiation absorbing portion and a radiation transmitting portion, and a support substrate joined to support the grid layer, the melting point of the radiation absorbing portion is such that the radiation transmissive substrate and the support substrate constituting the grid layer are It is preferable that the temperature is lower than the temperature applied to the radiation transmissive substrate and the support substrate during bonding to the substrate. The melting point of the radiation absorbing portion is, for example, 400 ° C. or less, and an alloy such as AuSn, AuSi, AuGe, AuIn, AuInPb, SnInPb, AgSn, SnPb, SnBi, BiCd, SnBiPb, BiPbSnCd, BiPbSnSb is preferably used.

本発明の放射線画像撮影用グリッドの製造方法は、放射線透過性基板とこの放射線透過性基板を支持する支持基板とを接合する工程と、放射線透過性基板に放射線吸収部が形成される複数の溝を形成し、溝の間に放射線透過部を設ける工程と、溝内に放射線透過性基板と支持基板との接合時の加熱温度よりも低い融点を有する金属を充填して放射線吸収部を形成する工程と、放射線吸収部を加熱して溶融させ、放射線吸収部内に生じている欠陥を修復する工程と、を含むものである。   The method for manufacturing a radiographic imaging grid according to the present invention includes a step of bonding a radiation transmissive substrate and a support substrate that supports the radiation transmissive substrate, and a plurality of grooves in which radiation absorbing portions are formed in the radiation transmissive substrate. Forming a radiation transmitting portion between the grooves, and forming a radiation absorbing portion by filling the groove with a metal having a melting point lower than the heating temperature at the time of joining the radiation transmitting substrate and the support substrate. And a step of heating and melting the radiation absorbing portion to repair a defect generated in the radiation absorbing portion.

また、放射線吸収部の欠陥修復によって放射線吸収部に生じた凹部に、放射線吸収材を補充してもよい。また、放射線透過性基板と支持基板との接合には、拡散接合を用いてもよい。更に、本発明の放射線画像撮影用グリッドと同様の放射線吸収部の融点、材質等を用いることが好ましい。   Moreover, you may replenish a radiation absorbing material to the recessed part produced in the radiation absorption part by the defect repair of the radiation absorption part. Further, diffusion bonding may be used for bonding the radiation transmissive substrate and the support substrate. Furthermore, it is preferable to use the melting point, material, etc. of the radiation absorbing portion similar to the grid for radiographic imaging of the present invention.

本発明の放射線画像撮影システムは、放射線を透過する部分と吸収する部分とからなるグリッド構造が周期的に配置され、放射線源から照射された放射線を通過させて第1の周期パターン像を形成する第1のグリッドと、第1の周期パターンに対して位相が異なる少なくとも1つの相対位置で第1の周期パターン像に強度変調を与える強度変調手段と、強度変調手段により相対位置で生成された第2の周期パターン像を検出する放射線画像検出器と、放射線画像検出器により検出された少なくとも1つの第2の周期パターン像に基づいて、位相情報を画像化する演算処理手段とを備えた放射線画像撮影システムであって、第1のグリッドに上記放射線画像撮影用グリッドを用いたものである。   In the radiographic imaging system of the present invention, a grid structure including a portion that transmits radiation and a portion that absorbs radiation is periodically arranged, and the first periodic pattern image is formed by passing the radiation irradiated from the radiation source. A first grid, intensity modulation means for applying intensity modulation to the first periodic pattern image at at least one relative position having a phase different from that of the first periodic pattern, and a first generated by the intensity modulation means at the relative position. A radiation image detector comprising: a radiation image detector that detects two periodic pattern images; and an arithmetic processing unit that images phase information based on at least one second periodic pattern image detected by the radiation image detector. In this imaging system, the radiation image capturing grid is used as the first grid.

強度変調手段は、第1の周期パターンを透過する部分と吸収する部分とからなるグリッド構造が周期的に配置された第2のグリッドと、第1及び第2のグリッドのいずれか一方を、第1及び第2のグリッドのグリッド構造の周期方向に所定のピッチで移動させる走査手段とからなり、走査手段により移動される各位置が相対位置に対応する放射線画像撮影システムの場合には、第2のグリッドに上記放射線画像撮影用グリッドを用いてもよい。   The intensity modulation means includes a second grid in which a grid structure including a portion that transmits the first periodic pattern and a portion that absorbs the first periodic pattern is periodically arranged, and one of the first and second grids. In the case of a radiographic imaging system that includes a scanning unit that moves at a predetermined pitch in the periodic direction of the grid structure of the first and second grids, each position moved by the scanning unit corresponds to a relative position. The grid for radiographic imaging may be used as the grid.

また、放射線源と第1のグリッドとの間に配置され、放射線源から照射された放射線を部分的に遮蔽して多数の線光源とする第3のグリッドを有する放射線画像撮影システムの場合には、第3のグリッドに上記放射線画像撮影用グリッドを用いてもよい。   In the case of a radiographic imaging system having a third grid that is arranged between the radiation source and the first grid and that partially shields the radiation emitted from the radiation source and serves as a number of line light sources. The radiographic imaging grid may be used as the third grid.

本発明によれば、放射線吸収部は、グリッド構造が変化する可能性がある温度よりも低い融点を有する金属によって構成されているので、完成後のグリッドの構造を変化させることなく、放射線吸収部のみを溶融させ、放射線吸収部内に存在するボイドやシム等の欠陥を修復することができる。また、放射線吸収部の欠陥修復後に、欠陥修復により放射線吸収部に生じた凹部を補修することができる。これにより、ボイドやシム等の欠陥が無いグリッドを得ることができるので、高画質な位相コントラスト画像を撮影することができる。   According to the present invention, the radiation absorbing portion is made of a metal having a melting point lower than the temperature at which the grid structure may change, so that the radiation absorbing portion can be changed without changing the structure of the completed grid. Only defects such as voids and shims existing in the radiation absorbing portion can be repaired. Moreover, after the defect repair of the radiation absorbing portion, the concave portion generated in the radiation absorbing portion by the defect repair can be repaired. As a result, a grid free from defects such as voids and shims can be obtained, and a high-quality phase contrast image can be taken.

本発明のX線画像撮影システムの構成を模式的に示す概略図である。It is the schematic which shows typically the structure of the X-ray imaging system of this invention. 第2のグリッドの構成を示す平面図及び断面図である。It is the top view and sectional drawing which show the structure of a 2nd grid. 第2のグリッドの製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of a 2nd grid. 第2のグリッドの欠陥修復工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the defect repair process of a 2nd grid.

図1は、本発明のX線画像撮影システム10の構成を示す概念図である。X線画像撮影システム10は、X線照射方向であるz方向に沿って配置されたX線源11、線源グリッド12、第1のグリッド13、第2のグリッド14、及びX線画像検出器15を備えている。X線源11は、例えば、回転陽極型のX線管と、X線の照射野を制限するコリメータとを有し、被検体Hにコーンビーム状のX線を放射する。X線画像検出器15は、例えば、半導体回路を用いたフラットパネル検出器(FPD:Flat Panel Detector)であり、第2のグリッド14の背後に配置されている。X線画像検出器15には、X線画像検出器15により検出された画像データから位相コントラスト画像を生成する位相コントラスト画像生成部16が接続されている。   FIG. 1 is a conceptual diagram showing a configuration of an X-ray imaging system 10 of the present invention. The X-ray imaging system 10 includes an X-ray source 11, a source grid 12, a first grid 13, a second grid 14, and an X-ray image detector arranged along the z direction that is the X-ray irradiation direction. 15 is provided. The X-ray source 11 includes, for example, a rotary anode type X-ray tube and a collimator that limits the X-ray irradiation field, and emits cone beam-shaped X-rays to the subject H. The X-ray image detector 15 is, for example, a flat panel detector (FPD) using a semiconductor circuit, and is disposed behind the second grid 14. The X-ray image detector 15 is connected to a phase contrast image generation unit 16 that generates a phase contrast image from the image data detected by the X-ray image detector 15.

線源グリッド12、第1のグリッド13及び第2のグリッド14は、X線を吸収する吸収型グリッドであり、z方向においてX線源11に対向配置されている。線源グリッド12と第1のグリッド13との間には、被検体Hが配置可能な間隔が設けられている。また、第1のグリッド13と第2のグリッド14との距離は、最小のタルボ干渉距離以下とされている。すなわち、本実施形態のX線画像撮影システム10は、タルボ干渉効果を用いず、X線を投影することによって位相コントラスト画像を撮影する。   The radiation source grid 12, the first grid 13, and the second grid 14 are absorption grids that absorb X-rays, and are disposed to face the X-ray source 11 in the z direction. Between the radiation source grid 12 and the first grid 13, an interval at which the subject H can be arranged is provided. Further, the distance between the first grid 13 and the second grid 14 is set to be equal to or shorter than the minimum Talbot interference distance. That is, the X-ray image capturing system 10 of the present embodiment captures a phase contrast image by projecting X-rays without using the Talbot interference effect.

第2のグリッド14及び走査機構18は、本発明の強度変調手段を構成する。走査機構18は、位相コントラスト画像の撮影時に、第2のグリッド14の格子ピッチを等分割(例えば、5分割)した走査ピッチで、格子ピッチ方向(x方向)に並進移動させる機構である。   The second grid 14 and the scanning mechanism 18 constitute intensity modulation means of the present invention. The scanning mechanism 18 is a mechanism that translates the grating pitch of the second grid 14 in the grating pitch direction (x direction) at a scanning pitch obtained by equally dividing the grating pitch of the second grid 14 (for example, five divisions) when capturing a phase contrast image.

第2のグリッド14を例にして、グリッドの構造を説明する。図2(A)は、第2のグリッド14をX線画像検出器15側から見た正面図であり、同図(B)は同図(A)のA−A断面図である。第2のグリッド14は、グリッドとして機能するグリッド層20と、このグリッド層20のX線源11側の面に設けられた支持基板21と、グリッド層20と支持基板21との間に設けられたシーズ層22とからなる。   The structure of the grid will be described using the second grid 14 as an example. 2A is a front view of the second grid 14 as viewed from the X-ray image detector 15 side, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. The second grid 14 is provided between the grid layer 20 functioning as a grid, the support substrate 21 provided on the surface of the grid layer 20 on the X-ray source 11 side, and the grid layer 20 and the support substrate 21. And the seeds layer 22.

グリッド層20は、z方向に直交する面内でy方向に延伸された複数のX線吸収部24及びX線透過部25を備えている。X線吸収部24及びX線透過部25は、z方向及びy方向に直交するx方向に沿って交互に配列されており、縞状のグリッドを構成している。X線吸収部24及びX線透過部25は、X線源11から照射されたX線をそれぞれ吸収(遮蔽)及び透過することにより、縞状の画像を形成する。   The grid layer 20 includes a plurality of X-ray absorbing parts 24 and X-ray transmitting parts 25 that are extended in the y direction within a plane orthogonal to the z direction. The X-ray absorption unit 24 and the X-ray transmission unit 25 are alternately arranged along the x direction orthogonal to the z direction and the y direction, and form a striped grid. The X-ray absorption unit 24 and the X-ray transmission unit 25 absorb (shield) and transmit X-rays emitted from the X-ray source 11 to form a striped image.

X線吸収部24は、高いX線吸収性を有する低融点金属からなる。X線吸収部24に低融点金属を用いているのは、第2のグリッド14の製造後にX線吸収部24を溶融し、X線吸収部24内に発生しているボイドやシム等の欠陥を修復できるようにするためである。なお、本発明における低融点とは、X線吸収部24及びX線透過部25からなるグリッド構造が変化する可能性がある温度よりも低い温度である。   The X-ray absorber 24 is made of a low melting point metal having high X-ray absorption. The reason why the low melting point metal is used for the X-ray absorbing portion 24 is that the X-ray absorbing portion 24 is melted after the second grid 14 is manufactured, and defects such as voids and shims generated in the X-ray absorbing portion 24 are obtained. This is so that it can be repaired. The low melting point in the present invention is a temperature lower than the temperature at which the grid structure composed of the X-ray absorption part 24 and the X-ray transmission part 25 may change.

X線透過部25は、X線吸収部24よりも低いX線吸収性を有する材質からなる。支持基板21は、X線透過部と同様に低いX線吸収性を有し、かつグリッド層20を支持する剛性を備えた材質からなる。シーズ層22は、導電性を有する材質からなり、X線吸収部24を電解メッキによって形成する際に、電極として用いられる。シーズ層22は、グリッド層20及び支持基板21に比べて薄いため、X線透過性に関する影響は少ない。   The X-ray transmission part 25 is made of a material having lower X-ray absorption than the X-ray absorption part 24. The support substrate 21 is made of a material having low X-ray absorption like the X-ray transmission part and having rigidity for supporting the grid layer 20. The seed layer 22 is made of a conductive material, and is used as an electrode when the X-ray absorbing portion 24 is formed by electrolytic plating. Since the seed layer 22 is thinner than the grid layer 20 and the support substrate 21, there is little influence on the X-ray transparency.

X線吸収部24の幅W2及びピッチP2は、線源グリッド12と第1のグリッド13との間の距離、第1のグリッド13と第2のグリッド14との間の距離、及び第1のグリッド13のX線吸収部のピッチ等によって決まるが、幅W2はおよそ2〜20μm、ピッチP2は4〜40μm程度である。また、X線吸収部24のz方向の厚みT2は、高いX線吸収性を得るには厚いほどよいが、X線源11から放射されるコーンビーム状のX線のケラレを考慮して、例えば100μm程度となっている。本実施形態では、例えば、幅W2が2.5μm、ピッチP2が5μm、厚みT2が100μmであり、X線吸収部24のアスペクト比は40である。   The width W2 and the pitch P2 of the X-ray absorber 24 are the distance between the source grid 12 and the first grid 13, the distance between the first grid 13 and the second grid 14, and the first The width W2 is about 2 to 20 μm, and the pitch P2 is about 4 to 40 μm, depending on the pitch of the X-ray absorbing portion of the grid 13 and the like. Further, the thickness T2 in the z direction of the X-ray absorber 24 is preferably as thick as possible to obtain high X-ray absorption, but considering the vignetting of cone-beam X-rays emitted from the X-ray source 11, For example, it is about 100 μm. In the present embodiment, for example, the width W2 is 2.5 μm, the pitch P2 is 5 μm, the thickness T2 is 100 μm, and the aspect ratio of the X-ray absorber 24 is 40.

次に、第2のグリッド14の製造方法について説明する。図3は、第2のグリッド14の製造手順を示しており、図1及び図2のx方向及びz方向で規定されるxz面に沿う断面図である。図3(A)に示すように、最初の工程では、グリッド層20のX線透過部25を構成するX線透過性基板27と、一方の面にシーズ層22が設けられた支持基板21とが接合される。   Next, a method for manufacturing the second grid 14 will be described. FIG. 3 shows a manufacturing procedure of the second grid 14 and is a cross-sectional view along the xz plane defined by the x direction and the z direction in FIGS. 1 and 2. As shown in FIG. 3A, in the first step, an X-ray transmissive substrate 27 constituting the X-ray transmissive portion 25 of the grid layer 20, and a support substrate 21 provided with a sheath layer 22 on one surface, Are joined.

X線透過性基板27の材質には、X線吸収性が低くかつ強度を有し、加工し易いことが必要である。このような特性を満たす材質として、例えばシリコン(Si)が望ましいが、GaAs、Geまたは石英等を用いてもよい。X線透過性基板27の厚みL1は、上述したX線吸収部24のz方向の厚みT2に相当し、例えば20〜150μmである。   The material of the X-ray transmissive substrate 27 needs to have low X-ray absorption, high strength, and easy processing. As a material satisfying such characteristics, for example, silicon (Si) is desirable, but GaAs, Ge, quartz, or the like may be used. The thickness L1 of the X-ray transparent substrate 27 corresponds to the thickness T2 in the z direction of the X-ray absorber 24 described above, and is, for example, 20 to 150 μm.

支持基板21には、X線吸収性が低く、X線透過性基板27との熱膨張係数差が少ない材質が用いられる。支持基板21の材質には、例えば、ホウケイ酸ガラス、ソーダライムガラス、石英、アルミナ、GaAs、Ge等が望ましく、更にはX線透過性基板27と同じシリコンが望ましい。ホウケイ酸ガラスとしては、例えばパイレックス(登録商標)ガラス、テンパックス(登録商標)ガラス等を用いることができる。支持基板21の材質にX線透過性基板27との熱膨張係数差が少ないものを用いるのは、X線透過性基板27との接合時及び使用時の熱応力による歪みを防止するためである。   The support substrate 21 is made of a material having a low X-ray absorption and a small difference in thermal expansion coefficient from the X-ray transmission substrate 27. The material of the support substrate 21 is preferably borosilicate glass, soda lime glass, quartz, alumina, GaAs, Ge or the like, and more preferably the same silicon as the X-ray transparent substrate 27. As the borosilicate glass, for example, Pyrex (registered trademark) glass, Tempax (registered trademark) glass, or the like can be used. The reason why the support substrate 21 is made of a material having a small difference in thermal expansion coefficient from that of the X-ray transparent substrate 27 is to prevent distortion due to thermal stress at the time of joining and use with the X-ray transparent substrate 27. .

シーズ層22は、例えば、AuまたはNi、もしくはAl、Ti、Cr、Cu、Ag、Ta、W、Pb、Pd、Pt等からなる金属膜、あるいはそれらの合金からなる金属膜から構成するのが好ましい。また、シーズ層22は、X線透過性基板27に設けられていてもよいし、X線透過性基板27と支持基板21との両方に設けられていてもよい。シーズ層22は、数μm程度の厚さであるため、Au等のX線吸収性の高い材質を用いた場合でもX線透過性に影響しない。   The seed layer 22 is made of, for example, Au or Ni, or a metal film made of Al, Ti, Cr, Cu, Ag, Ta, W, Pb, Pd, Pt, or a metal film made of an alloy thereof. preferable. Further, the seed layer 22 may be provided on the X-ray transparent substrate 27, or may be provided on both the X-ray transparent substrate 27 and the support substrate 21. Since the seed layer 22 has a thickness of about several μm, it does not affect the X-ray transmission even when a material having high X-ray absorption such as Au is used.

シーズ層22を含む支持基板21の厚みL2は、X線透過性基板27よりも厚くなっており、例えば100〜700μm程度である。なお、支持基板21は、接合前は厚くしておき、接合後に研磨して所望の厚さに調整してもよい。   A thickness L2 of the support substrate 21 including the seeds layer 22 is thicker than the X-ray transmissive substrate 27, and is about 100 to 700 μm, for example. Note that the support substrate 21 may be thickened before bonding, and may be polished to be adjusted to a desired thickness after bonding.

X線透過性基板27と支持基板21との接合には、熱と圧力をかけながら接合を行う拡散接合や、高真空中で表面を活性化させて接合する常温接合が用いられる。また、X線透過性基板27と支持基板21との接合には、真空中で電界と熱をかけながら行なう陽極接合や、In、AuSn等の加熱により溶融する材料を介して接着させる手法を用いてもよい。シーズ層22がAu、X線透過性基板27及び支持基板21がシリコンという組み合わせで拡散接合を行なう場合、例えば、温度300〜400°C、圧力5〜40kNを掛けることができる接合装置が用いられる。この拡散接合にかかる時問は、10分程度である。   For bonding the X-ray transparent substrate 27 and the support substrate 21, diffusion bonding in which bonding is performed while applying heat and pressure, or room temperature bonding in which surfaces are activated in a high vacuum is used. In addition, the X-ray transparent substrate 27 and the support substrate 21 are bonded to each other using an anodic bonding performed while applying an electric field and heat in a vacuum, or a method of bonding via a material that melts by heating, such as In or AuSn. May be. In the case where diffusion bonding is performed with a combination of the seed layer 22 being Au, the X-ray transparent substrate 27 and the support substrate 21 being silicon, for example, a bonding apparatus capable of applying a temperature of 300 to 400 ° C. and a pressure of 5 to 40 kN is used. . The time required for this diffusion bonding is about 10 minutes.

本実施形態では、上述したグリッド構造が変化する可能性がある温度として、X線透過性基板27と支持基板21との接合時の温度である400°Cを適用し、X線吸収部24に用いる低融点金属の融点は、400°C以下としている。すなわち、グリッド構造の変化は、X線透過性基板27と支持基板21との接合時の温度までは生じないことが明らかであるため、X線吸収部24の融点をこの接合時の温度以下としている。   In the present embodiment, the temperature at which the X-ray transmissive substrate 27 and the support substrate 21 are bonded is 400 ° C. as the temperature at which the grid structure described above may change, and the X-ray absorber 24 is applied. The low melting point metal used has a melting point of 400 ° C. or lower. That is, since it is clear that the change in the grid structure does not occur until the temperature at which the X-ray transmissive substrate 27 and the support substrate 21 are bonded, the melting point of the X-ray absorbing portion 24 is set to be equal to or lower than the bonding temperature. Yes.

次の工程では、一般的なフォトリソグラフィ技術を用いて、X線透過性基板27の上面に、エッチングマスクが形成される。図3(B)に示すように、X線透過性基板27の上面に、レジスト層29が形成される。レジスト層29は、例えば、液状レジストをスピンコート等の塗布方法によってX線透過性基板27に塗布する工程と、塗布された液状レジストから有機溶剤を蒸発させるプリベーク等の工程を経て形成される。   In the next step, an etching mask is formed on the upper surface of the X-ray transparent substrate 27 by using a general photolithography technique. As shown in FIG. 3B, a resist layer 29 is formed on the upper surface of the X-ray transparent substrate 27. The resist layer 29 is formed, for example, through a step of applying a liquid resist to the X-ray transparent substrate 27 by a coating method such as spin coating and a step of pre-baking for evaporating an organic solvent from the applied liquid resist.

図3(C)に示すように、ピッチP2を数μmとした縞模様の露光マスク31を介して、紫外線等の光がレジスト層29に照射される。次いで、同図(D)に示すように、現像液によってレジスト層29の露光部分が除去される。これにより、X線透過性基板27には、y方向に延伸されかつx方向に沿って配列された複数のラインパターンを有する縞模様のエッチングマスク32が形成される。エッチングマスク32の各ラインパターン及び開口部分の幅は、例えばそれぞれ2.5μmである。このフォトリソグラフィには、周知のアライナあるいはステッパーが用いられる。なお、上記レジスト層29は、ポジ型レジストであるが、露光部が残るネガ型レジストを用いてもよい。また、レジスト層によるエッチングマスクに変えて、SiO2や金属などを成膜し、これをエッチングしてエッチングマスクを形成してもよい。   As shown in FIG. 3C, the resist layer 29 is irradiated with light such as ultraviolet rays through a striped exposure mask 31 having a pitch P2 of several μm. Next, as shown in FIG. 4D, the exposed portion of the resist layer 29 is removed by the developer. As a result, a striped etching mask 32 having a plurality of line patterns extending in the y direction and arranged along the x direction is formed on the X-ray transparent substrate 27. The width of each line pattern and opening portion of the etching mask 32 is, for example, 2.5 μm. A known aligner or stepper is used for this photolithography. The resist layer 29 is a positive resist, but a negative resist in which an exposed portion is left may be used. Further, instead of using an etching mask made of a resist layer, SiO2 or metal may be formed and etched to form an etching mask.

図3(E)に示すように、次の工程では、エッチングマスク32を介したドライエッチングにより、X線透過性基板27に、y方向に延伸されかつx方向に配列された複数の溝27aと、各溝27aの間に配置される複数のX線透過部25とが形成される。ドライエッチングには、アスペクト比の高い溝27aの形成が可能な深堀用のドライエッチングが用いられる。深堀用のドライエッチングには、例えば、エッチングと保護膜の成膜とを交互に繰り返して行うボッシュプロセスと呼ばれる方法が用いられる。   As shown in FIG. 3E, in the next step, a plurality of grooves 27a extending in the y direction and arranged in the x direction are formed on the X-ray transparent substrate 27 by dry etching through the etching mask 32. A plurality of X-ray transmission portions 25 arranged between the grooves 27a are formed. For the dry etching, dry etching for deep trenching capable of forming the groove 27a having a high aspect ratio is used. For dry etching for deep trenching, for example, a method called a Bosch process in which etching and protective film formation are alternately repeated is used.

ボッシュプロセスでは、例えば、シリコンをエッチングするガスSF6と、保護膜を形成するガスC4F8とを用いてエッチングを行なう。SF6ガスでエッチングすると深さ方向だけでなく横方向にもエッチングが進むため、これだけでは深い穴や溝を形成することが出釆ない。そのため、ボッシュプロセスでは、ある時問エッチングした後でガスをC4F8に切り換えることにより、プラズマにより生成されるCFnのポリマーをエッチングされた溝内に付着させて膜を作る。そして、再びエッチング用のSF6ガスによりエッチングを行う。溝内をエッチングする際に、底面に比べ側面のエッチング速度は低いため、底面だけがエッチングされる。これを繰り返すことで深くアスペクトの高い溝を形成することができる。   In the Bosch process, for example, etching is performed using a gas SF6 for etching silicon and a gas C4F8 for forming a protective film. When etching is performed with SF6 gas, etching proceeds not only in the depth direction but also in the lateral direction, so that it is impossible to form deep holes or grooves. Therefore, in the Bosch process, after etching for a certain time, the gas is switched to C4F8, thereby depositing the CFn polymer generated by the plasma in the etched groove to form a film. Then, etching is again performed using SF6 gas for etching. When etching the inside of the groove, the etching rate of the side surface is lower than that of the bottom surface, so that only the bottom surface is etched. By repeating this, a deep groove with a high aspect can be formed.

上記ボッシュプロセスのエッチング条件は、例えば、ガス圧力が1〜10Pa、SF6とC4F8のガスを切り換える間隔は5〜10s程度、パワー600wである。この条件でのエッチング速度は、例えば2μm/minであり、溝の深さは100μmである。このエッチングにはプラズマを高密度に作ることが重要であり、この方法としてICP(lnductively Coupling Plasma)、へリコン波など様々な方法がある。   The etching conditions of the Bosch process are, for example, a gas pressure of 1 to 10 Pa, an interval for switching the gas of SF6 and C4F8 is about 5 to 10 s, and power is 600 w. The etching rate under these conditions is, for example, 2 μm / min, and the groove depth is 100 μm. For this etching, it is important to generate plasma with high density, and there are various methods such as ICP (Inductive Coupling Plasma) and helicon wave.

なお、深堀用ドライエッチングとして、ボッシュプロセス以外にクライオプロセスによるドライエッチングを用いてもよい。クライオプロセスによるドライエッチングは、エッチングする基板を−100°C以下に冷却し、SF6のガスでドライエッチングを行なう手法である。通常のドライエッチングでアスペクト比が高い形状を形成するのが難しいのは、化学的反応による等方的なエッチングが起こるためであり、クライオプロセスでは、エッチングする基板を低温にして化学的エッチングを抑制することで、高いアスペクト比のエッチングを可能にしている。   As the deep etching for dry etching, dry etching by a cryo process may be used in addition to the Bosch process. Dry etching by a cryo process is a technique in which a substrate to be etched is cooled to −100 ° C. or lower, and dry etching is performed with SF 6 gas. The reason why it is difficult to form a shape with a high aspect ratio by ordinary dry etching is that isotropic etching due to chemical reaction occurs, and in the cryo process, the etching substrate is lowered to suppress chemical etching. This enables high aspect ratio etching.

ドライエッチングは、溝27aの底部にシーズ層22が露出されるまで行われる。金属からなるシーズ層22は、エッチング速度がシリコンからなるX線透過性基板27よりも遅いので、エッチングストップ層として機能する。したがって、X線透過性基板27においてエッチング速度差による溝深さの面内不均一があっても、最終的に溝深さの面内均一性を向上させることが可能である。なお、エッチングにボッシュプロセスを用いたが、例えば、シリコン単結晶の面方位に起因したウェットエッチングによる異方性エッチングで行ってもよい。   The dry etching is performed until the seed layer 22 is exposed at the bottom of the groove 27a. The seed layer 22 made of metal functions as an etching stop layer because the etching rate is slower than the X-ray transparent substrate 27 made of silicon. Therefore, even if there is in-plane unevenness of the groove depth due to the etching rate difference in the X-ray transparent substrate 27, it is possible to improve the in-plane uniformity of the groove depth finally. In addition, although the Bosch process was used for etching, you may perform by anisotropic etching by wet etching resulting from the plane orientation of a silicon single crystal, for example.

図3(F)に示すように、次の工程では、電解メッキ法により、溝27a内に低融点金属からなるX線吸収材が埋め込まれ、X線吸収部24が形成される。X線吸収材には、上述したように、第2のグリッド14の破壊温度である400°C以下の融点を有するX線吸収性金属が用いられる。X線吸収材としては、例えば、AuSn(80:20%、融点280°C)、AuSi(97:3%、融点363°C)、AuGe、AuIn、AuInPb、SnInPb、AgSn、SnPb、SnBi、BiCd(60:40%、融点144°C)、SnBiPb、BiPbSnCd(50:26.7:13.3:10%、融点70°C、組成により60〜130°Cに変化)、BiPbSn(50:25:25%、融点93°C)、BiPbSnSb(47.7:33.2:18.8:0.3%、融点130°C)等のX線吸収性の高い金属と低融点金属との合金や、Pb等のX線吸収性を有する低融点金属を用いることができる。   As shown in FIG. 3 (F), in the next step, an X-ray absorber made of a low melting point metal is embedded in the groove 27a by an electrolytic plating method, and the X-ray absorber 24 is formed. As described above, the X-ray absorbing material is an X-ray absorbing metal having a melting point of 400 ° C. or lower, which is the fracture temperature of the second grid 14. Examples of the X-ray absorber include AuSn (80: 20%, melting point 280 ° C.), AuSi (97: 3%, melting point 363 ° C.), AuGe, AuIn, AuInPb, SnInPb, AgSn, SnPb, SnBi, BiCd. (60: 40%, melting point 144 ° C.), SnBiPb, BiPbSnCd (50: 26.7: 13.3: 10%, melting point 70 ° C., changed from 60 to 130 ° C. depending on the composition), BiPbSn (50:25 : 25%, melting point 93 ° C.), BiPbSnSb (47.7: 33.2: 18.8: 0.3%, melting point 130 ° C.), etc. Alternatively, a low melting point metal having X-ray absorption such as Pb can be used.

電解メッキでは、シーズ層22に電流端子が取り付けられる。X線透過性基板27と支持基板21とが接合された基板は、メッキ液中に浸漬され、対向する位置にもう一方の電極(陽極)が配置される。そして、シーズ層22と他方の電極との間に電流が流されることにより、メッキ溶液中の金属イオンがパターン加工した基板に析出され、溝27a内にX線吸収材が埋め込まれる。X線吸収部24の形成後、X線透過部25の上からエッチングマスク32が除去され、グリッド層20と支持基板21とからなる第2のグリッド14が完成する。   In the electrolytic plating, a current terminal is attached to the seed layer 22. The substrate to which the X-ray transmissive substrate 27 and the support substrate 21 are bonded is immersed in the plating solution, and the other electrode (anode) is disposed at the opposite position. Then, when a current is passed between the seed layer 22 and the other electrode, metal ions in the plating solution are deposited on the patterned substrate, and the X-ray absorber is embedded in the groove 27a. After the formation of the X-ray absorption part 24, the etching mask 32 is removed from above the X-ray transmission part 25, and the second grid 14 composed of the grid layer 20 and the support substrate 21 is completed.

図4(A)に示すように、X線透過性基板27の溝27aは、幅及びピッチが数μm、厚さが数十〜百数十μmという非常に高いアスペクト比を有するので、電解メッキでは溝27a内に完全にX線吸収材を充填することができず、X線吸収部24中にボイド34や、シム35等の欠陥が発生することがある。このような欠陥を修復するため、第2のグリッド14は、例えばホットプレートやマッフル炉等によってX線吸収材の溶融温度まで加熱され、X線吸収部24が溶融される。これにより、同図(B)に示すように、X線吸収部24からボイド34やシム35が消失し、X線吸収部24は緊密なX線吸収材によって満たされる。   As shown in FIG. 4A, the groove 27a of the X-ray transparent substrate 27 has a very high aspect ratio of several μm in width and pitch and several tens to several tens of μm. Then, the groove 27 a cannot be completely filled with the X-ray absorber, and defects such as voids 34 and shims 35 may occur in the X-ray absorber 24. In order to repair such a defect, the second grid 14 is heated to the melting temperature of the X-ray absorber by, for example, a hot plate or a muffle furnace, and the X-ray absorber 24 is melted. As a result, as shown in FIG. 5B, the void 34 and the shim 35 disappear from the X-ray absorber 24, and the X-ray absorber 24 is filled with a tight X-ray absorber.

ボイド34やシム35が存在していたX線吸収部24の上部には、これらの体積分だけ凹部24aが形成される。そのため、図4(C)に示すように、X線吸収部24の凹部24aには、金インク等からなる補充用のX線吸収材37が充填される。これにより、各X線吸収部24の厚みが等しくすることができる。   In the upper part of the X-ray absorption part 24 where the void 34 and the shim 35 existed, a concave part 24a is formed by these volume fractions. Therefore, as shown in FIG. 4C, the concave portion 24a of the X-ray absorbing portion 24 is filled with a supplemental X-ray absorbing material 37 made of gold ink or the like. Thereby, the thickness of each X-ray absorption part 24 can be made equal.

線源グリッド12及び第1のグリッド13は、第2のグリッド14と同様に、グリッド層及び支持基板から構成されている。線源グリッド12及び第1のグリッド13のグリッド層は、第2のグリッド14のグリッド層20と同様に、y方向に延伸されx方向に沿って交互に配列されたX線吸収部及びX線透過部を備えている。このように、線源グリッド12及び第1のグリッド13は、各小グリッドのX線吸収部及びX線透過部のy方向の幅及びピッチと、z方向の厚さ等が異なる以外は第2のグリッド14とほぼ同様の構成であるため、詳しい説明は省略する。また、線源グリッド12及び第1のグリッド13は、第2のグリッド14と同様に製造されるため、詳しい説明は省略する。   Similarly to the second grid 14, the radiation source grid 12 and the first grid 13 are configured by a grid layer and a support substrate. Similarly to the grid layer 20 of the second grid 14, the grid layers of the source grid 12 and the first grid 13 are extended in the y direction and alternately arranged along the x direction. A transmission part is provided. Thus, the source grid 12 and the first grid 13 are the second except that the X-ray absorption part and the X-ray transmission part of each small grid differ in the width and pitch in the y direction, the thickness in the z direction, and the like. Since the configuration is almost the same as that of the grid 14, detailed description is omitted. Further, since the source grid 12 and the first grid 13 are manufactured in the same manner as the second grid 14, a detailed description thereof is omitted.

次に、X線画像撮影システム10の作用について説明する。X線源11から放射されたX線は、線源グリッド12のX線吸収部によって部分的に遮蔽されることにより、x方向に関する実効的な焦点サイズが縮小され、x方向に多数の線光源(分散光源)が形成される。線源グリッド12により形成された多数の線光源のX線は、被検体Hを通過することにより位相差が生じ、このX線が第1のグリッド13を通過することにより、被検体Hの屈折率と透過光路長とから決定される被検体Hの透過位相情報を反映した縞画像(第1の周期パターン像)が形成される。各線光源の縞画像は、第2のグリッド14に投影され、第2のグリッド14の位置で一致する(重なり合う)ので、X線強度を低下させずに、位相コントラスト画像の画質を向上させることができる。   Next, the operation of the X-ray imaging system 10 will be described. The X-rays emitted from the X-ray source 11 are partially shielded by the X-ray absorber of the source grid 12, thereby reducing the effective focal size in the x direction, and a large number of line light sources in the x direction. (Dispersed light source) is formed. The X-rays of a large number of line light sources formed by the radiation source grid 12 cause a phase difference when passing through the subject H, and the X-rays pass through the first grid 13 to refract the subject H. A fringe image (first periodic pattern image) reflecting the transmission phase information of the subject H determined from the rate and the transmission optical path length is formed. The fringe image of each line light source is projected onto the second grid 14 and coincides (overlaps) at the position of the second grid 14, so that the image quality of the phase contrast image can be improved without reducing the X-ray intensity. it can.

縞画像は、第2のグリッド14により強度変調される。強度変調された縞画像(第2の周期パターン像)は、例えば、縞走査法により検出される。縞走査法とは、第1のグリッド13に対し、第2のグリッド14を走査機構18によって、X線焦点を中心として格子面に沿った方向に格子ピッチを等分割(例えば、5分割)した走査ピッチで並進移動させながら、X線源11から被検体HにX線を照射して複数回の撮影を行なってX線画像検出器15により検出し、位相コントラスト画像生成部16により、X線画像検出器15の各画素の画素データの位相のズレ量(被検体Hがある場合とない場合とでの位相のズレ量)から位相微分像(被検体で屈折したX線の角度分布に対応)を取得する方法である。位相コントラスト画像生成部16により、位相微分像を上記の縞走査方向に沿って積分することにより、被検体Hの位相コントラスト画像を得ることができる。   The fringe image is intensity-modulated by the second grid 14. The intensity-modulated fringe image (second periodic pattern image) is detected by, for example, a fringe scanning method. In the fringe scanning method, the grid pitch is equally divided (for example, divided into 5) into the direction along the lattice plane with the X-ray focal point as the center by the scanning mechanism 18 with respect to the first grid 13. While translating at the scanning pitch, the X-ray source 11 irradiates the subject H with X-rays, performs multiple imaging, detects with the X-ray image detector 15, and detects the X-rays with the phase-contrast image generator 16. Corresponds to the phase differential image (angle distribution of X-rays refracted by the subject) from the phase shift amount (the amount of phase shift with and without the subject H) of the pixel data of each pixel of the image detector 15 ). A phase contrast image of the subject H can be obtained by integrating the phase differential image along the above-described fringe scanning direction by the phase contrast image generation unit 16.

以上で説明したように、本実施形態の線源グリッド12、第1のグリッド13及び第2のグリッド14は、X線吸収部24がX線吸収性を有する低融点金属により形成されているので、完成後のグリッドを加熱することにより、X線吸収部24内のボイドやシム等の欠陥を修復することができる。これにより、本実施形態の線源グリッド12、第1のグリッド13及び第2のグリッド14を用いたX線画像撮影システム10では、位相コントラスト画像の画質を向上させることができる。また、X線吸収部24の融点を、グリッドの構造が変化する可能性がある破壊温度以下としているので、欠陥修復のためにグリッドを加熱しても、グリッドがその熱によって破損することはない。   As described above, the source grid 12, the first grid 13, and the second grid 14 of the present embodiment are formed by the low melting point metal having the X-ray absorption property of the X-ray absorption part 24. By heating the completed grid, defects such as voids and shims in the X-ray absorber 24 can be repaired. Thereby, in the X-ray imaging system 10 using the radiation source grid 12, the first grid 13, and the second grid 14 of the present embodiment, the image quality of the phase contrast image can be improved. In addition, since the melting point of the X-ray absorption unit 24 is set to a breakdown temperature or less that may change the structure of the grid, even if the grid is heated for defect repair, the grid is not damaged by the heat. .

上記実施形態では、グリッドの完成後に欠陥修復を行なっているが、全てのグリッドに対して欠陥修復を行なわなくてもよい。例えば、完成後のグリッドに対し、X線の透過性検査等を行い、その結果に応じて欠陥修復を行なってもよい。また、上記実施形態では、欠陥修復後のX線吸収部にX線吸収材を補充しているが、例えば、グリッド層の上面を研磨して、全てのX線吸収部の厚みを均一にしてもよい。   In the above embodiment, the defect repair is performed after the grid is completed, but the defect repair may not be performed for all the grids. For example, the completed grid may be subjected to X-ray transmission inspection and the like, and defect repair may be performed according to the result. Moreover, in the said embodiment, although X-ray absorption material is replenished to the X-ray absorption part after defect repair, for example, the upper surface of a grid layer is grind | polished and the thickness of all the X-ray absorption parts is made uniform. Also good.

また、上記実施形態では、一方向に延伸されかつ延伸方向に直交する配列方向に沿って交互に配置されたX線吸収部及びX線透過部を有する縞状の一次元グリッドを例に説明したが、本発明は、X線吸収部及びX線透過部が2方向に配列された二次元グリッドにも適用が可能である。さらに、上記実施形態では、被検体HをX線源と第1のグリッドとの間に配置しているが、被検体Hを第1のグリッドと第2のグリッドとの間に配置した場合にも同様に位相コントラスト画像の生成が可能である。また、線源グリッドを備えたX線画像撮影システムについて説明したが、本発明は、線源グリッドを使用しないX線画像撮影システムにも適用可能である。また、上記各実施形態は、矛盾しない範囲で相互に組み合わせることが可能である。   In the above embodiment, a striped one-dimensional grid having X-ray absorbing portions and X-ray transmitting portions that are stretched in one direction and alternately arranged along the arrangement direction orthogonal to the stretching direction has been described as an example. However, the present invention can also be applied to a two-dimensional grid in which an X-ray absorption part and an X-ray transmission part are arranged in two directions. Furthermore, in the above-described embodiment, the subject H is disposed between the X-ray source and the first grid. However, when the subject H is disposed between the first grid and the second grid. Similarly, a phase contrast image can be generated. Moreover, although the X-ray imaging system provided with the source grid has been described, the present invention can also be applied to an X-ray imaging system that does not use the source grid. The above embodiments can be combined with each other within a consistent range.

上記実施形態は、第1及び第2のグリッドを、そのX線透過部を通過したX線を線形的に投影するように構成しているが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、第1及び第2のグリッドでX線を回折することにより、いわゆるタルボ干渉効果が生じる構成(国際公開WO2004/058070号公報等に記載の構成)としてもよい。この場合には、第1及び第2のグリッド間の距離をタルボ干渉距離に設定する必要がある。また、第1のグリッドの種類を、吸収型グリッドではなく、比較的アスペクト比が低い位相型グリッドにすることも可能である。   In the above embodiment, the first and second grids are configured to linearly project the X-rays that have passed through the X-ray transmission part, but the present invention is not limited to this configuration. A configuration in which a so-called Talbot interference effect is generated by diffracting X-rays with the first and second grids (configuration described in International Publication WO 2004/058070) may be employed. In this case, it is necessary to set the distance between the first and second grids to the Talbot interference distance. Further, the type of the first grid may be a phase type grid having a relatively low aspect ratio instead of the absorption type grid.

また、上記実施形態では、第2のグリッドにより強度変調された縞画像を縞走査法によって検出して位相コントラスト画像を生成しているが、1回の撮影によって位相コントラスト画像を生成するX線画像撮影システムも知られている。例えば、国際公開WO2010/050483号公報に記載されているX線画像撮影システムでは、第1及び第2のグリッドにより生成されたモアレをX線画像検出器により検出し、この検出されたモアレの強度分布をフーリエ変換することによって空間周波数スペクトルを取得し、この空間周波数スペクトルからキャリア周波数に対応したスペクトルを分離して逆フーリエ変換を行なうことにより微分位相像を得ている。このようなX線画像撮影システムの第1及び第2のグリッドの少なくとも一方に、本発明のグリッドを用いてもよい。   Moreover, in the said embodiment, the fringe image intensity-modulated by the 2nd grid is detected by the fringe scanning method, and the phase contrast image is produced | generated, However, The X-ray image which produces | generates a phase contrast image by one imaging | photography Imaging systems are also known. For example, in the X-ray imaging system described in International Publication WO2010 / 050484, the moire generated by the first and second grids is detected by the X-ray image detector, and the intensity of the detected moire is detected. A spatial frequency spectrum is acquired by performing Fourier transform on the distribution, and a differential phase image is obtained by separating the spectrum corresponding to the carrier frequency from this spatial frequency spectrum and performing inverse Fourier transform. You may use the grid of this invention for at least one of the 1st and 2nd grids of such an X-ray imaging system.

また、1回の撮影により位相コントラスト画像を生成するX線画像撮影システムには、強度変調手段として、第2のグリッドの代わりに、X線を電荷に変換する変換層と、変換層により生成された電荷を収集する電荷収集電極とを備えた直接変換型のX線画像検出器を用いたものがある。このX線画像撮影システムは、例えば、各画素の電荷収集電極が、第1のグリッドで形成された縞画像の周期パターンとほぼ一致する周期で配列された線状電極を互いに電気的に接続してなる線状電極群が、互いに位相が異なるように配置されたものであり、各線状電極群を個別に制御して電荷を収集することにより、1度の撮影により複数の縞画像を取得し、この複数の縞画像に基づいて位相コントラスト画像を生成している(特開2009−133823号公報等に記載の構成)。このようなX線画像撮影システムの第1のグリッドに、本発明のグリッドを用いてもよい。   In addition, in an X-ray imaging system that generates a phase contrast image by one imaging, a conversion layer that converts X-rays into electric charges and a conversion layer are used as intensity modulation means instead of the second grid. Some use a direct conversion type X-ray image detector having a charge collecting electrode for collecting the collected charges. This X-ray imaging system, for example, electrically connects linear electrodes in which the charge collection electrodes of each pixel are arranged with a period substantially matching the period pattern of the striped image formed by the first grid. The linear electrode groups are arranged so that their phases are different from each other, and each stripe electrode group is individually controlled to collect charges, thereby acquiring a plurality of fringe images by one photographing. A phase contrast image is generated on the basis of the plurality of fringe images (configuration described in JP 2009-133823 A). You may use the grid of this invention for the 1st grid of such an X-ray imaging system.

また、1回の撮影により位相コントラスト画像を生成する別のX線画像撮影システムとして、第1及び第2のグリッドを、X線吸収部及びX線透過部の延伸方向が相対的に所定の角度だけ傾くように配置し、この傾きにより上記延伸方向に生じるモアレ周期の区間を分割して撮影することにより、第1及び第2のグリッドの相対位置が異なる複数の縞画像を取得し、これらの複数の縞画像から位相コントラスト画像を生成することも可能である。このようなX線画像撮影システムの第1及び第2のグリッドの少なくとも一方に、本発明のグリッドを用いてもよい。   Further, as another X-ray imaging system for generating a phase contrast image by one imaging, the first and second grids are arranged such that the extending directions of the X-ray absorption part and the X-ray transmission part are relatively at a predetermined angle. By dividing and capturing the section of the moire cycle that occurs in the stretching direction due to this inclination, a plurality of fringe images with different relative positions of the first and second grids are acquired, and these It is also possible to generate a phase contrast image from a plurality of fringe images. You may use the grid of this invention for at least one of the 1st and 2nd grids of such an X-ray imaging system.

また、光読取型のX線画像検出器を用いることにより、第2のグリッドを省略したX線画像撮影システムが考えられる。このシステムでは、第1のグリッドによって形成された周期パターン像を透過する第1の電極層と、第1の電極層を透過した周期パターン像の照射を受けて電荷を発生する光導電層と、光導電層において発生した電荷を蓄積する電荷蓄積層と、読取光を透過する線状電極が多数配列された第2の電極層とがこの順に積層され、読取光によって走査されることによって各線状電極に対応する画素毎の画像信号が読み出される光読取型のX線画像検出器を強度変調手段として用いており、電荷蓄積層を線状電極の配列ピッチよりも細かいピッチで格子状に形成することにより、電荷蓄積層を第2のグリッドとして機能させることができる。このようなX線画像撮影システムの第1のグリッドに、本発明のグリッドを用いてもよい。   Further, an X-ray imaging system in which the second grid is omitted by using an optical reading type X-ray image detector can be considered. In this system, a first electrode layer that transmits a periodic pattern image formed by a first grid, a photoconductive layer that generates charges upon irradiation of the periodic pattern image transmitted through the first electrode layer, A charge accumulation layer for accumulating charges generated in the photoconductive layer and a second electrode layer in which a large number of linear electrodes that transmit the reading light are arranged in this order, and each linear shape is scanned by the reading light. An optical reading X-ray image detector from which an image signal for each pixel corresponding to the electrode is read is used as the intensity modulation means, and the charge storage layer is formed in a grid pattern with a pitch finer than the arrangement pitch of the linear electrodes. Thus, the charge storage layer can function as the second grid. You may use the grid of this invention for the 1st grid of such an X-ray imaging system.

以上で説明した実施形態は、医療診断用の放射線画像撮影システムのほか、工業用や、非破壊検査等のその他の放射線撮影システムに適用することが可能である。また、本発明は、X線撮影において散乱線を除去する散乱線除去用グリッドにも適用可能である。更に、本発明は、放射線として、X線以外にガンマ線等を用いることも可能である。   The embodiment described above can be applied not only to a radiographic imaging system for medical diagnosis but also to other radiographic systems for industrial use and nondestructive inspection. The present invention is also applicable to a scattered radiation removal grid that removes scattered radiation in X-ray imaging. Furthermore, in the present invention, gamma rays or the like can be used in addition to X-rays as radiation.

10 X線画像撮影システム
11 X線源
12 線源グリッド
13 第1のグリッド
14 第2のグリッド
15 X線画像検出器
18 操作機構
20 グリッド層
21 支持基板
24 X線吸収部
34 ボイド
35 シム
37 補充用X線吸収材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 X-ray imaging system 11 X-ray source 12 Source grid 13 1st grid 14 2nd grid 15 X-ray image detector 18 Operation mechanism 20 Grid layer 21 Support substrate 24 X-ray absorption part 34 Void 35 Shim 37 Supplement X-ray absorber

Claims (12)

複数の放射線透過部と放射線吸収部とを有する放射線画像撮影用グリッドであって、
前記放射線吸収部は、前記放射線吸収部及び前記放射線透過部からなるグリッド構造が変化する可能性がある温度よりも低い融点を有する金属からなることを特徴とする放射線画像撮影用グリッド。
A radiographic imaging grid having a plurality of radiation transmitting portions and radiation absorbing portions,
The radiation imaging grid according to claim 1, wherein the radiation absorbing portion is made of a metal having a melting point lower than a temperature at which a grid structure including the radiation absorbing portion and the radiation transmitting portion may change.
前記放射線吸収部及び前記放射線透過部からなるグリッド層と、前記グリッド層を支持するために接合された支持基板とを有し、
前記放射線吸収部の融点は、前記グリッド層を構成する放射線透過性基板と前記支持基板との接合時に、前記放射線透過性基板及び前記支持基板に加えられる温度よりも低い温度であることを特徴とする請求項1記載の放射線画像撮影用グリッド。
A grid layer composed of the radiation absorbing portion and the radiation transmitting portion, and a support substrate bonded to support the grid layer;
The melting point of the radiation absorbing portion is lower than a temperature applied to the radiation transmissive substrate and the support substrate when the radiation transmissive substrate constituting the grid layer and the support substrate are bonded. The grid for radiographic imaging according to claim 1.
前記放射線吸収部の融点は、400°C以下であることを特徴とする請求項2記載の放射線画像撮影用グリッド。   The radiation image capturing grid according to claim 2, wherein a melting point of the radiation absorbing portion is 400 ° C. or less. 前記放射線吸収部は、AuSn、AuSi、AuGe、AuIn、AuInPb、SnInPb、AgSn、SnPb、SnBi、BiCd、SnBiPb、BiPbSnCd、BiPbSnSb等の合金からなることを特徴とする請求項3記載の放射線画像撮影用グリッド。   4. The radiographic imaging according to claim 3, wherein the radiation absorbing portion is made of an alloy such as AuSn, AuSi, AuGe, AuIn, AuInPb, SnInPb, AgSn, SnPb, SnBi, BiCd, SnBiPb, BiPbSnCd, BiPbSnSb. grid. 放射線透過性基板と、前記放射線透過性基板を支持する支持基板とを接合する工程と、
前記放射線透過性基板に放射線吸収部が形成される複数の溝を形成し、前記溝の間に放射線透過部を設ける工程と、
前記溝内に、前記放射線透過性基板と前記支持基板との接合時の加熱温度よりも低い融点を有する金属を充填し、前記放射線吸収部を形成する工程と、
前記放射線吸収部を加熱して溶融させ、前記放射線吸収部内に生じている欠陥を修復する工程と、
を含むことを特徴とする放射線画像撮影用グリッドの製造方法。
Bonding a radiation transmissive substrate and a support substrate supporting the radiation transmissive substrate;
Forming a plurality of grooves in which a radiation absorbing portion is formed in the radiation transmissive substrate, and providing a radiation transmitting portion between the grooves;
Filling the groove with a metal having a melting point lower than the heating temperature at the time of joining the radiation transmissive substrate and the support substrate, and forming the radiation absorbing portion;
Heating and melting the radiation absorbing portion, repairing defects occurring in the radiation absorbing portion; and
The manufacturing method of the grid for radiographic imaging characterized by including these.
前記放射線吸収部の欠陥修復によって前記放射線吸収部に生じた凹部に、放射線吸収材を補充することを特徴とする請求項5記載の放射線画像撮影用グリッドの製造方法。   6. The method of manufacturing a grid for radiographic imaging according to claim 5, wherein a radiation absorbing material is replenished in a concave portion generated in the radiation absorbing portion due to defect repair of the radiation absorbing portion. 前記放射線透過性基板と前記支持基板とを接合する工程は、拡散接合からなることを特徴とする請求項5または6記載の放射線画像撮影用グリッドの製造方法。   The method of manufacturing a grid for radiographic imaging according to claim 5 or 6, wherein the step of bonding the radiation transmissive substrate and the support substrate includes diffusion bonding. 前記放射線吸収部の融点は、400°C以下であることを特徴とする請求項7記載の放射線画像撮影用グリッドの製造方法。   The method for manufacturing a grid for radiographic imaging according to claim 7, wherein the melting point of the radiation absorbing portion is 400 ° C. or less. 前記放射線吸収部は、AuSn、AuSi、AuGe、AuIn、AuInPb、SnInPb、AgSn、SnPb、SnBi、BiCd、SnBiPb、BiPbSnCd、BiPbSnSb等の合金からなることを特徴とする請求項8記載の放射線画像撮影用グリッドの製造方法。   9. The radiographic imaging according to claim 8, wherein the radiation absorbing portion is made of an alloy such as AuSn, AuSi, AuGe, AuIn, AuInPb, SnInPb, AgSn, SnPb, SnBi, BiCd, SnBiPb, BiPbSnCd, BiPbSnSb. Grid manufacturing method. 放射線を透過する部分と吸収する部分とからなるグリッド構造が周期的に配置され、放射線源から照射された放射線を通過させて第1の周期パターン像を形成する第1のグリッドと、前記第1の周期パターンに対して位相が異なる少なくとも1つの相対位置で前記第1の周期パターン像に強度変調を与える強度変調手段と、前記強度変調手段により前記相対位置で生成された第2の周期パターン像を検出する放射線画像検出器と、前記放射線画像検出器により検出された少なくとも1つの前記第2の周期パターン像に基づいて、位相情報を画像化する演算処理手段と、を備えた放射線画像撮影システムであって、
前記第1のグリッドに、請求項1〜4いずれかに記載の放射線画像撮影用グリッドを用いたことを特徴とする放射線画像撮影システム。
A grid structure including a portion that transmits radiation and a portion that absorbs radiation is periodically arranged, and a first grid that forms a first periodic pattern image by passing radiation emitted from a radiation source; Intensity modulating means for applying intensity modulation to the first periodic pattern image at at least one relative position having a phase different from that of the periodic pattern, and a second periodic pattern image generated at the relative position by the intensity modulating means. A radiographic imaging system comprising: a radiological image detector for detecting phase information; and an arithmetic processing means for imaging phase information based on at least one second periodic pattern image detected by the radiographic image detector. Because
The radiographic imaging system characterized by using the radiographic imaging grid according to any one of claims 1 to 4 as the first grid.
前記強度変調手段は、前記第1の周期パターンを透過する部分と吸収する部分とからなるグリッド構造が周期的に配置された第2のグリッドと、前記第1及び第2のグリッドのいずれか一方を、前記第1及び第2のグリッドのグリッド構造の周期方向に所定のピッチで移動させる走査手段とからなり、前記走査手段により移動される各位置が前記相対位置に対応する放射線画像撮影システムであって、
前記第2のグリッドに、請求項1〜4いずれか記載の放射線画像撮影用グリッドを用いたことを特徴とする請求項10記載の放射線画像撮影システム。
The intensity modulating means includes a second grid in which a grid structure including a portion that transmits and absorbs the first periodic pattern is periodically arranged, and one of the first and second grids. In a radiographic imaging system in which each position moved by the scanning means corresponds to the relative position. There,
The radiographic imaging system according to claim 10, wherein the radiographic imaging grid according to claim 1 is used as the second grid.
前記放射線源と前記第1のグリッドとの間に配置され、前記放射線源から照射された放射線を部分的に遮蔽して多数の線光源とする第3のグリッドを有し、前記第3のグリッドに、請求項1〜4いずれか記載の放射線画像撮影用グリッドを用いたことを特徴とする請求項10または11記載の放射線画像撮影システム。   A third grid disposed between the radiation source and the first grid and partially shielding the radiation emitted from the radiation source to form a plurality of line light sources; The radiographic imaging system according to claim 10 or 11, wherein the radiographic imaging grid according to any one of claims 1 to 4 is used.
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