DE112010000789T5

DE112010000789T5 - Röntgenstrahlenabbildungsvorrichtung und verfahren zum röntgenstrahlenabbilden

Info

Publication number: DE112010000789T5
Application number: DE112010000789T
Authority: DE
Inventors: Taihei Mukaida; Kazuhiro Takada; Masatoshi Watanabe; Kazunori Fukuda
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2009-01-15
Filing date: 2010-01-15
Publication date: 2012-07-19
Anticipated expiration: 2030-01-16
Also published as: JP2011125668A; JP5111528B2; US8644449B2; GB2479328A8; GB2479328B; GB201113619D0; DE112010000789B4; CN102272860B; WO2010082688A3; CN102272860A; GB2479328A; WO2010082688A2; US20110064196A1

Abstract

Es wird eine Röntgenstrahlenabbildungsvorrichtung und ein Verfahren zum Röntgenstrahlenabbilden bereitgestellt, mit dem die Vorrichtung in ihrer Größe reduziert werden kann, und mit dem ein differenzielles Phasenbild oder ein Phasenbild unter Berücksichtigung eines Röntgenstrahlenabsorptionseffekts eines Objekts erhalten werden kann. Eine Verschiebung von Röntgenstrahlen, die durch ein Aufteilungselement aufgeteilt wurden und durch ein Objekt gegangen sind, wird gemessen. Die Verschiebung kann gemessen werden unter Verwendung eines ersten Abschwächungselements mit einer Transmissionsmenge, die sich kontinuierlich gemäß der Einfallsposition von Röntgenstrahlen ändert. Zu dieser Zeit wird eine Röntgenstrahlendurchlässigkeit eines Objekts verwendet, die unter Verwendung eines zweiten Abschwächungselements berechnet wird, das eine Transmissionsmenge hat, die sich nicht gemäß der Einfallsposition von Röntgenstahlen ändert.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Röntgenstrahlenabbildungsvorrichtung und ein Verfahren zum Röntgenstrahlenabbilden.
Stand der Technik
Nichtzerstörendes Testen unter Verwendung von elektromagnetischer Strahlung wird für eine Reihe von industriellen Anwendungen und medizinischen Anwendungen verwendet. Röntgenstrahlen sind elektromagnetische Wellen mit einer Wellenlänge in dem Bereich von z. B. ungefähr einem 1 pm bis 10 nm (10^–12 bis 10^–8 m). Röntgenstrahlen mit einer kurzen Wellenlänge (Energie von ungefähr 2 keV oder größer) werden harte Röntgenstrahlen genannt, und Röntgenstrahlen mit einer langen Wellenlänge (Energie in dem Bereich von ungefähr 0,1 keV bis ungefähr 2 keV) werden weiche Röntgenstrahlen genannt.
Zum Beispiel erhält ein Absorptionskontrastverfahren ein Absorptionsbild eines Objekts unter Verwendung der Differenz in einer Durchlässigkeit von Röntgenstrahlen, die durch das Objekt gehen. Weil Röntgenstrahlen ein Objekt einfach durchdringen, wird das Absorptionsbild für eine interne Brucherfassung von Stahlmaterialien und für Sicherheitszwecke wie zum Beispiel einer Gepäckuntersuchung verwendet.
Andererseits erfasst ein Röntgenstrahlenphasenabbildungsverfahren eine Phasenverschiebung von Röntgenstrahlen, die durch ein Objekt verursacht wird. Das Röntgenstrahlenphasenabbildungsverfahren ist effektiv für ein Objekt, das aus einem Material mit einer kleinen Dichtedifferenz besteht, weil ein Absorptionskontrast von Röntgenstrahlen für solch ein Material nicht klar ist. Zum Beispiel kann das Röntgenstrahlenphasenabbildungsverfahren zum Abbilden einer Phasentrennstruktur, die aus Polymermischungen besteht, oder für medizinische Anwendungen verwendet werden.
Patentliteratur 1 beschreibt ein sehr bequemes und effektives Verfahren für ein Röntgenstrahlenphasenabbilden, das einen Brechungseffekt aufgrund einer Phasenverschiebung von Röntgenstrahlen verwendet, die durch ein Objekt verursacht wird. Genauer benutzt das Verfahren eine Mikrofokusröntgenstrahlenquelle und verwendet einen Effekt, dass die Kante eines Objekts aufgrund eines Brechungseffekts von Röntgenstrahlen, der durch das Objekt verursacht wird, in einer verstärkten Weise erfasst wird, wenn der Abstand zwischen dem Objekt und einem Detektor groß ist. Weil das Verfahren den Brechungseffekt verwendet, ist es nicht nötig, hochkohärente Röntgenstrahlen wie z. B. Synchrotronstrahlung zu verwenden, was das Verfahren von vielen anderen Röntgenstrahlenphasenabbildungsverfahren unterscheidet.
Patentliteratur 2 offenbart eine Röntgenstrahlenabbildungsvorrichtung mit einer Maske, die Röntgenstrahlen auf einem Kantenabschnitt des Pixels des Detektors blockiert. Durch Einstellen der Maske so, dass ein Teil der Maske mit Röntgenstrahlen bestrahlt wird, wenn ein Objekt nicht vorhanden ist, kann eine Verschiebung von Röntgenstrahlen aufgrund eines Brechungseffekts, der durch das Objekt verursacht wird, als eine Änderung in einer Intensität erfasst werden.
Referenzliste
Patentliteratur

PTL 1 Japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. 2002-102215
PTL 2 Internationale Veröffentlichung Nr. WO 2008/029107

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Um jedoch ein kantenverstärktes Bild eines Objekts unter Verwendung des in Patentliteratur 1 beschriebenen Verfahrens zu erhalten, ist es nötig, dass der Abstand zwischen dem Objekt und dem Detektor unter Berücksichtung der Größe eines Pixels des Detektors ausreichend groß ist, weil der Brechungswinkel aufgrund des Brechungseffekts von Röntgenstrahlen, der durch das Objekt verursacht wird, sehr klein ist. Deswegen erfordert das in Patentliteratur 1 beschriebene Verfahren eine große Vorrichtung.
Im Gegensatz dazu kann der Abstand zwischen einem Objekt und einem Detektor bei dem in Patentliteratur 2 beschriebenen Verfahren klein sein, so dass eine kleine Vorrichtung verwendet werden kann. Jedoch kann eine Verschiebung von auf die Blockierungsmaske einfallenden Röntgenstrahlen nicht erfasst werden, weil eine Maske bereitgestellt ist, die Röntgenstrahlen blockiert. Das heißt, eine hochpräzise Analyse ist schwierig, weil ein insensitiver Bereich existiert.
Ferner haben die in Patentliteratur 1 und Patentliteratur 2 beschriebenen Verfahren ein Problem, dass ein Absorptionseffekt von Röntgenstrahlen und ein Phaseneffekt von Röntgenstrahlen nicht getrennt erhalten werden können, wenn ein Objekt eine große Menge von Röntgenstrahlen absorbiert.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Röntgenstrahlenabbildungsvorrichtung und ein Verfahren zum Röntgenstrahlenabbilden bereit, um ein differentielles Phasenbild oder ein Phasenbild unter Berücksichtigung eines Absorptionseffekts von Röntgenstrahlen zu erhalten, der durch das Objekt verursacht wird, bei dem die Größe der Vorrichtung kleiner als bei dem in Patentliteratur 1 beschriebenen Verfahren gemacht werden kann, und mit dem eine Analyse mit einer höheren Präzision als bei dem in Patentliteratur 2 beschriebenen Verfahren durchgeführt werden kann.
Lösung des Problems
Eine Röntgenstrahlenabbildungsvorrichtung nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält ein Aufteilungselement, das räumlich Röntgenstrahlen aufteilt, die von einem Röntgenstrahlengenerator erzeugt werden; ein erstes Abschwächungselement, auf das Röntgenstrahlen, die von dem Aufteilungselement aufgeteilt wurden, einfallen; ein zweites Abschwächungselement, auf das durch das Aufteilungselement aufgeteilte Röntgenstrahlen einfallen, wobei das zweite Abschwächungselement benachbart zu dem ersten Abschwächungselement bereitgestellt ist; und eine Erfassungseinheit, die konfiguriert ist, Intensitäten von Röntgenstrahlen zu erfassen, die durch das erste Abschwächungselement und das zweite Abschwächungselement gegangen sind, wobei das erste Abschwächungselement so konfiguriert ist, dass sich eine Transmissionsmenge von Röntgenstrahlen kontinuierlich gemäß einer Position ändert, an der die Röntgenstrahlen einfallen, und wobei das zweite Abschwächungselement so konfiguriert ist, dass sich eine Transmissionsmenge von Röntgenstrahlen nicht gemäß einer Position ändert, an der die Röntgenstrahlen einfallen.
Ein Verfahren zum Röntgenstrahlenabbilden, das in einer Röntgenstrahlenabbildungsvorrichtung verwendet wird und das ein Verfahren gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist, enthält Erzeugen von Röntgenstrahlen; räumliches Aufteilen der Röntgenstrahlen; Einfallenlassen der räumlich aufgeteilten Röntgenstrahlen auf ein erstes Abschwächungselement und ein zweites Abschwächungselement, wobei das zweite Abschwächungselement benachbart zu dem ersten Abschwächungselement angeordnet ist; Erfassen von Intensitäten von Röntgenstrahlen die durch das erste Abschwächungselement und das zweite Abschwächungselement gegangen sind; und Berechnen eines differentiellen Phasenbilds oder eines Phasenbilds eines Objekts unter Verwendung einer Röntgenstrahlendurchlässigkeit des Objekts, wobei die Röntgenstrahlendurchlässigkeit aus den Intensitäten von Röntgenstrahlen berechnet wird, die erfasst werden, wobei das erste Abschwächungselement so konfiguriert ist, dass sich eine Transmissionsmenge von Röntgenstrahlen kontinuierlich gemäß einer Position ändert, an der die Röntgenstrahlen einfallen, und wobei das zweite Abschwächungselement so konfiguriert ist, dass sich eine Transmissionsmenge von Röntgenstrahlen nicht gemäß einer Position ändert, an der die Röntgenstrahlen einfallen.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Die vorliegende Erfindung stellt eine Röntgenstrahlenabbildungsvorrichtung und ein Verfahren zum Röntgenstrahlenabbilden zum Erhalten eines differentiellen Phasenbildes oder eines Phasenbildes unter Berücksichtigung eines Absorptionseffekts von Röntgenstrahlen bereit, der durch das Objekt verursacht wird, in dem die Größe der Vorrichtung kleiner als die des Verfahrens nach Patentliteratur 1 gemacht werden kann, und mit dem eine Analyse mit einer höheren Präzision als der des Verfahrens nach Patentliteratur 2 durchgeführt werden kann.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Ansicht einer Vorrichtung gemäß den ersten und zweiten Ausführungsbeispielen.
2 ist eine schematische Ansicht einer Abschwächungseinheit, die in der Vorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel enthalten ist.
3 ist ein Flussdiagramm eines Prozesses, der durch eine Berechnungseinheit durchgeführt wird, die in der Vorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel enthalten ist.
4 ist eine schematische Ansicht einer Abschwächungseinheit, die in einer Vorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel enthalten ist.
5 ist eine schematische Ansicht einer CT-Vorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
6 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens, das durch eine Berechnungseinheit durchgeführt wird, die in einer Vorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel enthalten ist.
7 ist eine schematische Ansicht einer Vorrichtung, die als ein Beispiel beschrieben wird.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Im Weiteren werden Röntgenstrahlenabbildungsvorrichtungen gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Jede dieser Vorrichtungen verwendet eine Phasenverschiebung von Röntgenstrahlengstrahlen, die durch ein Objekt verursacht wird, und ist in der Lage, ein präziseres differentielles Röntgenstrahlenphasenbild eines Objekts zu erhalten, selbst wenn das Objekt eine hohe Röntgenstrahlabsorption hat.
Genauer enthält die Vorrichtung erste Abschwächungselemente, die jeweils einen Absorptionsgradienten (Durchlässigkeitsgradienten) haben, um so eine Verschiebung der Einfallspositionen von Röntgenstrahlen, die durch einen durch ein Objekt verursachten Brechungseffekt der Röntgenstrahlen veranlasst ist, in eine Intensitätsinformation der Röntgenstrahlen umzuwandeln, und dadurch die Verschiebung zu erfassen. Ferner enthält die Vorrichtung zweite Abschwächungselemente, um so eine Änderung in der Intensität von transmittierten Röntgenstrahlen aufgrund eines Absorptionseffekts der Röntgenstrahlen zu erfassen, der durch das Objekt verursacht wird.
Ein Abschwächungselement (das erste Abschwächungselement) mit einem Absorptionsgradienten (Transmissionsgradienten) bezeichnet ein Element, in dem die absorbierte (transmittierte) Röntgenstrahlenmenge sich kontinuierlich gemäß der Einfallsposition der Röntgenstrahlen ändert. Das Abschwächungselement kann durch kontinuierliches oder stufenweises Ändern der Form hergestellt werden. Alternativ kann das Abschwächungselement durch kontinuierliches oder stufenweises Ändern einer absorbierten (transmittierten) Röntgenstrahlenmenge pro Einheitsvolumen gemacht werden. In dieser Beschreibung kann der Ausdruck ”kontinuierlich” die Bedeutung ”stufenweise” enthalten.
Ein Abschwächungselement (das zweite Abschwächungselement) zum Erfassen einer Änderung in der Intensität der transmittierten Röntgenstrahlen, die durch den Absorptionseffekt des Objekts verursacht wird, bezeichnet ein Element, in dem die Menge der transmittierten Röntgenstrahlen sich nicht ändert, wenn die Einfallsposition der Röntgenstrahlen geändert wird. Der Ausdruck ”ein Element, in dem die transmittierte Röntgenstrahlenmenge sich nicht ändert” bedeutet, dass ”ein Element, in dem die transmittierte Röntgenstrahlenmenge sich nicht wesentlich ändert”. Ein Beispiel eines solchen Elements ist ein Element, in dem die Variation in der erfassten Intensität an Röntgenstrahlen ungefähr innerhalb der Variation der erfassten Intensität mit Bezug auf die statistische Variation in der Anzahl der Photonen an Röntgenstrahlenstahlen beibehalten wird, wenn die Einfallsposition der Röntgenstrahlen geändert wird. Ein wesentlicher Faktor, der verantwortlich für die Erfassungsvariation in einem Röntgenstrahlendetektor ist, ist die statistische Variation in den einfallenden Röntgenstrahlen. Im Allgemeinen hat die statistische Variation in der Anzahl an Photonen von Röntgenstrahlen eine Poisson-Verteilung. Das oben beschriebene Element ist wünschenswert, weil sich die quantitativen Eigenschaften eines Transmissionsbildes und eines differentiellen Phasenbildes verschlechtern, wenn die Variation in der erfassten Intensität an Röntgenstrahlen in Bezug auf die Einfallsposition der Röntgenstrahlen groß ist.
Wenn zum Beispiel die ersten Abschwächungselemente diskret auf einem Substrat angeordnet sind, dienen die Bereiche des Substrats, auf denen die ersten Abschwächungselemente nicht angeordnet sind, als die zweiten Abschwächungselemente.
Die zweiten Abschwächungselemente können Öffnungen sein, die in dem Substrat gebildet sind, weil die zweiten Abschwächungselemente Elemente sind, in denen sich die Transmissionsmenge der Röntgenstrahlen nicht wesentlich ändert, wenn sich die Einfallsposition der Röntgenstrahlen ändert. In diesem Fall können die Röntgenstrahlen effizient verwendet werden, weil die Röntgenstrahlen nicht durch die zweiten Abschwächungselemente abgeschwächt werden.
Mit der oben beschriebenen Struktur kann eine Röntgenstrahlendurchlässigkeitsverteilung (Durchlässigkeitsbild) eines Objekts durch Erfassen der Intensität von Röntgenstrahlen erhalten werden, die durch die zweiten Abschwächungselemente gegangen sind. Unter Verwendung der Information über die Durchlässigkeit kann ein präziseres differentielles Phasenbild oder ein Phasenbild erhalten werden. Eine genaue Beschreibung wird unten gegeben.
Erstes Ausführungsbeispiel
Eine Röntgenstrahlenabbildungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel erhält ein Absorptionsbild aus einer Änderung in der Absorption von Röntgenstrahlen, d. h. aus einer Änderung in der Durchlässigkeit für Röntgenstrahlen, Ferner erhält die Röntgenstrahlenabbildungsvorrichtung ein differentielles Phasenbild und ein Phasenbild aus einer Phasenverschiebung der Röntgenstrahlen.
1 ist eine schematische Ansicht einer Röntgenstrahlenabbildungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Eine Röntgenstrahlenquelle 101 erzeugt Röntgenstrahlen. Auf dem optischen Pfad der Röntgenstrahlen sind ein Aufteilungselement 103, ein Objekt 104, eine Abschwächungseinheit 105 und ein Detektor 106 angeordnet.
Bewegungseinheiten 109, 110 und 111, wie zum Beispiel Schrittmotoren, können zusätzlich vorgesehen sein, um das Aufteilungselement 103, das Objekt 104 und die Abschwächungseinheit 105 zu bewegen. Das Objekt 104 kann angemessen so bewegt werden, dass ein Bild einer spezifischen Position des Objekts 104 erhalten werden kann, Röntgenstrahlen, die durch die Röntgenstrahlenquelle 101 erzeugt werden, werden räumlich durch das Aufteilungselement 103 aufgeteilt. Das heißt, das Aufteilungselement 103 dient als eine Mustermaske mit einer Vielzahl von Öffnungen, die in Patentliteratur 2 beschrieben wurde, und die Röntgenstrahlen, die durch das Aufteilungselement 103 gegangen sind, werden ein Bündel von Röntgenstrahlen. Das Aufteilungselement 103 kann eine Spaltenanordnung mit einem Muster von Linien und Zwischenräumen aufweisen, oder es kann Löcher aufweisen, die zweidimensional angebracht sind.
Solange Röntgenstrahlen durch die Schlitze in dem Aufteilungselement 103 durchgehen können, ist es nicht notwendig, dass die Schlitze sich durch das Substrat des optischen Elements erstrecken. Das Material des Aufteilungselements 103 kann ausgewählt werden aus Substanzen mit einer hohen Röntgenstrahlabsorption, wie zum Beispiel Pt, Au, Pb, Ta, und W.
Die Intervalle zwischen Linien und Zwischenräumen der Röntgenstrahlen, die durch das Aufteilungselement 103 aufgeteilt sind, sind an der Position des Detektors 106 gleich oder größer als die Pixelgröße des Detektors 106. Das heißt, die Größe der Pixel, die eine Röntgenstrahlenintensitätserfassungseinheit darstellen, ist gleich oder kleiner als die räumliche Periode der Röntgenstrahlen an der Position des Detektors 106.
Das Objekt 104 absorbiert die blattförmigen Röntgenstrahlen, die räumlich durch das Aufteilungselement 103 aufgeteilt sind, ändert die Phasen der Röntgenstrahlen, und bricht die Röntgenstrahlen. Die Röntgenstrahlen, die gebrochen wurden, fallen auf die Abschwächungseinheit 105. Der Detektor 106 erfasst die Intensitäten der Röntgenstrahlen, die durch die Abschwächungseinheit 105 gegangen sind. Eine Berechnungseinheit 107 verarbeitet numerisch die Information über die Röntgenstrahlen, die durch den Detektor 106 erhalten wird, und gibt das Ergebnis des Verarbeitens an eine Anzeigeeinheit 108 aus.
Beispiele des Objekts 104 enthalten einen menschlichen Körper, ein anorganisches Material und ein anorganisch-organisch zusammengesetztes Material.
Der Detektor 106 kann zum Beispiel ausgewählt werden aus einem Flachbettröntgenstrahlendetektor, einer Röntgenstrahlen-CCD-Kamera und einem zweidimensionalen Röntgenstrahlendetektor des Direktkonversionstyps. Der Detektor 106 kann benachbart zu der Abschwächungseinheit 105 angeordnet werden oder mit einem Abstand von der Abschwächungseinheit 105 angeordnet werden. Alternativ kann die Abschwächungseinheit 105 in den Detektor 106 eingebaut sein.
Um monochromatische Röntgenstrahlen zu verwenden, kann eine Monochromatisiereinheit 102 zwischen der Röntgenstrahlenquelle 101 und dem Aufteilungselement 103 angeordnet sein. Die Monochromatisiereinheit 102 kann eine Kombination eines Monochromators und Schlitzen oder ein Mehrlagenröntgenstrahlenspiegel sein. Um ein Flimmern eines Bildes, das durch gestreute Röntgenstrahlen von der Abschwächungseinheit 105 verursacht wird, zu reduzieren, kann ein für Radiografie verwendetes Gitter zwischen der Abschwächungseinheit 105 und dem Detektor 106 angeordnet sein.
2 ist eine partielle schematische Ansicht der Abschwächungseinheit 105. Ein ReferenzRöntgenstrahl 201 ist ein Röntgenstrahl, der aufgeteilt wird, wenn das Objekt 104 nicht vorhanden ist. Ein Röntgenstrahl 202 ist ein Röntgenstrahl, der durch das Objekt 104 gebrochen wurde.
Eine Abschwächungseinheit 203 enthält Abschwächungselemente 204 (erste Abschwächungselemente) und Abschwächungselemente 205 (zweite Abschwächungselemente), die alternierend zueinander benachbart angebracht sind.
Wie auf der rechten Seite von 2 illustriert, hat jedes der Abschwächungselemente 204 eine lineare Dichteverteilung mit Bezug auf die X-Richtung (eine Richtung senkrecht zu einfallenden Röntgenstrahlen). Andererseits hat jedes der Abschwächungselemente 205 eine konstante Dichteverteilung mit Bezug auf die X-Richtung.
Das heißt, jedes der Abschwächungselemente 204 hat eine Dichtevariation, die den Absorptionsgrad an Röntgenstrahlen ändert. Je höher die Dichte, je weniger transparent ist das Abschwächungselement 204 für Röntgenstrahlen. Mit anderen Worten hat das Abschwächungselement 204 einen Absorptionsgradienten, der die Absorptionsmenge (Transmissionsmenge) von Röntgenstrahlen gemäß der Verschiebung von Röntgenstrahlen in dem Abschwächungselement 204 ändert.
Die Intensität von Röntgenstrahlen 201, die durch das Abschwächungselement 204 gegangen sind, wird durch Gleichung 1 ausgedrückt. [Math. 1]
I₀ ist die Intensität von Röntgenstrahlen, die durch das Aufteilungselement 103 räumlich aufgeteilt wurden, μ/ρ ist der effektive Massenabsorptionskoeffizient des Abschwächungselements 204, ρ₀ ist die Dichte des Abschwächungselements 204 an einem Abschnitt des Abschwächungselements 204, durch den der ReferenzRöntgenstrahl 201 durchgegangen ist, und L ist die Dicke des Abschwächungselements 204.
Die Intensität des Röntgenstrahls 202, der durch das Objekt 104 gebrochen wurde und durch das Abschwächungselement 204 gegangen ist, wird durch Gleichung (2) ausgedrückt. [Math. 2]
A ist die Röntgenstrahlendurchlässigkeit des Objekts 104 und ρ' ist die Dichte des Abschwächungselements 204 an einem Abschnitt des Abschwächungselements 204, durch den der Röntgenstrahl 202 durchgegangen ist. Durch Gleichungen (1) und (2) wird die Differenz in der Dichte des Abschwächungselements 204 mit Bezug auf den ReferenzRöntgenstrahl 201 und den Röntgenstrahl 202 durch Gleichung (3) ausgedrückt. [Math. 3]
Die Röntgenstrahlendurchlässigkeit A des Objekts 104 kann aus dem Verhältnis der Intensität des ReferenzRöntgenstrahls zu der Intensität des gebrochenen Röntgenstrahls erhalten werden, wobei der ReferenzRöntgenstrahl und der gebrochene Röntgenstrahl durch das Abschwächungselement 205 gegangen sind, das benachbart zu dem Abschwächungselement 204 ist.
Weil die Dichteverteilung eines Röntgenstrahlenabsorbers bekannt ist, kann die Verschiebung d von Röntgenstrahlen auf der Abschwächungseinheit 105 aus der Dichtedifferenz erhalten werden, die durch Gleichung (3) ausgedrückt wird. Andernfalls kann eine Tabelle der Entsprechungsbeziehung zwischen der transmittierten Röntgenstrahlintensität und der Verschiebung d in der Berechnungseinheit 107, einer Speichereinheit oder ähnlichem gespeichert werden. Die Verschiebung d kann aus der gemessenen Intensität und der Verwendung einer Datentabelle geschätzt werden. Diese Datentabelle kann für jeweilige Abschwächungselemente 204 durch Bewegen der Abschwächungseinheit 105 oder des Aufteilungselements 103 und Erfassen der transmittierten Röntgenstrahlenintensität an jeder der Positionen vorbereitet werden. Auch kann zum Vorbereiten der Datentabelle ein einzelner Schlitz mit der gleichen Schlitzbreite wie das Aufteilungselement 103 eingesetzt werden, und die transmittierte Röntgenstrahlenintensität wird an den jeweiligen Positionen des Abschwächungselements 204 erfasst. Das heißt, unter Verwendung der Beziehung zwischen den erfassten Intensitäten des ReferenzRöntgenstrahls 201 und des Röntgenstrahls 202 kann eine leichte Verschiebung aufgrund einer Röntgenstrahlendurchlässigkeit und einer Brechung, die durch den Absorptionseffekt des Objekts 104 verursacht wird, erhalten werden. In diesem Fall ist die räumliche Auflösung mit Bezug auf die X-Richtung halbiert, weil das differentielle Phasenbild und ähnliches unter Verwendung einer Information über die Intensitäten von Röntgenstrahlen gebildet werden, die durch zwei Bereiche des Abschwächungselements 204 und des Abschwächungselements 205 gegangen sind.
Zusätzlich zu der oben beschriebenen Messung kann eine Messung in einer ähnlichen Weise durchgeführt werden, wobei die Abschwächungseinheit 105 oder das Objekt 104 in der X-Richtung um die Länge des Abschwächungselements 204 mit Bezug auf die X-Richtung unter Verwendung der Bewegungseinheit 111 oder der Bewegungseinheit 110 bewegt werden. Dadurch kann eine Information über die Röntgenstrahlendurchlässigkeit A entsprechend der Position des Objekts 104, für das die Verschiebung der Röntgenstrahlen vorher gemessen wurde, erhalten werden.
Unter Verwendung der Abschwächungseinheit 105 kann eine Information über den Absorptionskoeffizienten für Röntgenstrahlen und eine Information über den Brechungseffekt der Röntgenstrahlen unabhängig erhalten werden. Ferner kann unter Verwendung der Abschwächungseinheit 105 die Verschiebung der Röntgenstrahlen, die gleich oder kleiner als die Pixelgröße des Detektors 106 ist, erfasst werden, wodurch der Abstand zwischen dem Objekt und dem Detektor reduziert werden kann, so dass die Vorrichtung in ihrer Größe reduziert werden kann.
3 ist ein Flussdiagramm eines Prozesses, der durch die Berechnungseinheit 107 durchgeführt wird. Zuerst wird eine Information über die Intensität von jedem Röntgenstrahl, der durch die Abschwächungseinheit 105 gegangen ist, erhalten (S100).
Als nächstes wird die Röntgenstrahlendurchlässigkeit A des Objekts 104 aus der Intensität von jedem Röntgenstrahl berechnet, und die Verschiebung d mit Bezug auf den ReferenzRöntgenstrahl 201 wird berechnet (S101).
Der Brechungswinkel Δθ von jedem Röntgenstrahl wird durch Gleichung 4 unter Verwendung der Verschiebung d und des Abstands Z zwischen dem Objekt 104 und der Abschwächungseinheit 105 ausgedrückt.
[Math. 4]

ΔΘ = tan^–1( d / Z)

Unter Verwendung von Gleichung 4 wird der Brechungswinkel Δθ von jedem Röntgenstrahl berechnet (S102). Der Brechungswinkel Δθ und die differentielle Phase dΦ/dx haben eine Beziehung, die durch Gleichung (5) ausgedrückt wird.
[Math. 5]

dϕ / dx = 2π / λΔθ

λ ist die Wellenlänge der Röntgenstrahlen. Für kontinuierliche Röntgenstrahlen bezieht sich die Wellenlänge auf die effektive Wellenlänge. Unter Verwendung von Gleichung (5) wird die differentielle Phase dΦ/dx von jedem Röntgenstrahl berechnet (S103).
Die differentielle Phase dΦ/dx wird in der X-Richtung integriert, um so die Phase Φ zu berechnen (S104).
Das Durchlässigkeitsbild, die differentielle Phase dΦ/dx, und die Phase Φ, die wie oben beschrieben berechnet wurden, können auf der Anzeigeeinheit 108 angezeigt werden (S105).
Mit dieser Struktur kann eine kleine Verschiebung innerhalb eines kleinen Pixels des Detektors 106 erfasst werden. Deswegen ist es nicht nötig, dass der Abstand zwischen dem Objekt 104 und dem Detektor 106 groß ist, und die Vorrichtung kann in ihrer Größe reduziert werden. Ferner existiert kein insensitiver Bereich, weil die Abschwächungseinheit 105 von einem Durchgangstyp ist, der keinen Bereich hat, der Röntgenstrahlen blockiert.
Durch Erhöhen des Abstands zwischen dem Objekt 104 und dem Detektor 106 kann eine kleinere Verschiebung der Röntgenstrahlen aufgrund der Brechung gemessen werden.
Mit der oben beschriebenen Struktur kann ein differentielles Phasenbild oder ein Phasenbild unter Berücksichtigung eines Absorptionseffekts gemessen werden, ohne notwendigerweise hochkohärente Röntgenstrahlen zu verwenden, weil die Phasenverschiebung unter Verwendung des Brechungseffekts der Röntgenstrahlen erfasst wird.
In 2 hat das erste Abschwächungselement mit einem Absorptionsgradienten eine Dichte, die sich kontinuierlich ändert. Jedoch kann das erste Abschwächungselement eine Dichte haben, die sich stufenweise ändert.
In 2 ist das zweite Abschwächungselement, in dem die Transmissionsmenge von Röntgenstrahlen sich nicht gemäß der Verschiebung von Röntgenstrahlen ändert, ein Abschwächungselement, das eine konstante Dichte hat. Jedoch kann das zweite Abschwächungselement ein Element sein, das Röntgenstrahlen nicht absorbiert, weil es ausreichend ist, dass sich die Transmissionsmenge an Röntgenstrahlen nicht in dem zweiten Abschwächungselement gemäß der Einfallsposition von Röntgenstrahlen ändert.
Zweites Ausführungsbeispiel
Eine Vorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel enthält anstelle der Abschwächungseinheit, die in dem ersten Ausführungsbeispiel enthalten ist, eine Abschwächungseinheit, die in 4 illustriert ist. Die Struktur der Vorrichtung ist dieselbe wie in dem ersten Ausführungsbeispiel. Das Aufteilungselement 103 teilt räumlich Röntgenstrahlen in blattförmige Röntgenstrahlen auf. Das Objekt 104 wird mit den Röntgenstrahlen bestrahlt, und die Röntgenstrahlen, die durch das Objekt 104 gegangen sind, fallen auf die Abschwächungseinheit 105. 4 ist eine partielle schematische Ansicht der Abschwächungseinheit 105.
Ein ReferenzRöntgenstrahl 501 ist ein Röntgenstrahl, der aufgeteilt wird, wenn das Objekt 104 nicht anwesend ist. Der Referenzstrahl 501 kann auf die Mittelposition von einer der Abschwächungselemente 504 mit Bezug auf die X-Richtung einfallen. Ein Röntgenstrahl 502 ist ein Röntgenstrahl, der durch das Objekt 104 gebrochen wird. Eine Abschwächungseinheit 503 enthält die Abschwächungselemente 504 (erste Abschwächungselemente) und Abschwächungselemente 505 (zweite Abschwächungselemente), die in regelmäßigen Intervallen angebracht sind. Die Abschwächungselemente 504 sind dreiecksprismenförmige Strukturen.
4 illustriert Beispiele der Abschwächungselemente 505, die keine Röntgenstrahlenabsorber enthalten.
Weil die Abschwächungselemente 504 als dreieckige Prismen geformt sind, ändern sich die optischen Pfadlängen von Röntgenstrahlen, die durch die Abschwächungselemente 504 in der X-Richtung gehen. Die Intensität des ReferenzRöntgenstrahls 501, der durch das Abschwächungselement 504 gegangen ist, wird ausgedrückt durch Gleichung (6). [Math. 6]
I₀ ist die Intensität von Röntgenstrahlen, die räumlich durch das Aufteilungselement 103 aufgeteilt sind, μ ist der effektive lineare Absorptionskoeffizient des Abschwächungselements 504, und I₀ ist die optische Pfadlänge des Referenz-Röntgenstrahls 501 in dem Abschwächungselement 504. Die Intensität des Röntgenstrahls 502, der durch das Objekt 104 gebrochen wurde und durch das Abschwächungselement 504 gegangen ist, wird ausgedrückt durch Gleichung (7).
[Math. 7]

I' = I₀Ae^–μl

A ist die Röntgenstrahlendurchlässigkeit des Objekts 104 und l ist die optische Pfadlänge des Röntgenstrahls 502 in dem Abschwächungselement 504. Unter Verwendung von Gleichungen (6) und (7) und dem Scheitelwinkel α des Abschwächungselements 504, kann die Verschiebung d auf der Abschwächungseinheit 105 ausgedrückt werden durch Gleichung (8).
[Math. 8]

d = 1 / μln( I' / IA)tanα

Die Röntgenstrahlendurchlässigkeit A des Objekts 104 kann aus dem Verhältnis der Intensität des ReferenzRöntgenstrahls zu der Intensität des gebrochenen Röntgenstrahls erhalten werden, wobei der ReferenzRöntgenstrahl und der gebrochene Röntgenstrahl durch das Abschwächungselement 505 gegangen sind. Das Abschwächungselement 505, das benachbart zu dem Abschwächungselement 504 angeordnet ist, hat eine konstante Röntgenstrahlendurchlässigkeit. Das heißt, unter Verwendung der Beziehung zwischen den erfassten Intensitäten des ReferenzRöntgenstrahls 501 und des Röntgenstrahls 502, kann eine kleine Verschiebung aufgrund des Absorptionseffekts des Objekts 104 und einer Brechung, die durch das Objekt 104 verursacht wird, erhalten werden. Ohne Gleichung 8 kann die Verschiebung aus der Tabelle geschätzt werden, wie in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.
In dem Fall ist die räumliche Auflösung mit Bezug auf die X-Richtung halbiert, weil die Information über zwei Bereiche des Abschwächungselements 505, das keine Dichtevariation hat und benachbart zu dem Abschwächungselement 504 angeordnet ist, verwendet wird.
Zusätzlich zu der oben beschriebenen Messung kann eine Messung in einer ähnlichen Weise durchgeführt werden, wobei die Abschwächungseinheit 105 oder das Objekt 104 in der X-Richtung um die Länge des Abschwächungselements 504 mit Bezug auf die X-Richtung unter Verwendung der Bewegungseinheit 111 oder der Bewegungseinheit 110 bewegt werden. Dadurch kann eine Information über die Röntgenstrahlendurchlässigkeit A entsprechend der Position auf dem Objekt 104 erhalten werden, für das die Verschiebungen der Röntgenstrahlen vorhergemessen wurden.
Weil das Abschwächungselement 504 dreiecksprismenförmig ist, kann die Verschiebung d aus dem Verhältnis der Intensität des ReferenzRöntgenstrahls 501 zu der Intensität des Röntgenstrahls 502 an einer beliebigen Position auf dem Abschwächungselement 504 bestimmt werden.
Die Röntgenstrahlen, die durch die Abschwächungseinheit 105 gegangen sind, werden durch den Röntgenstrahlendetektor 106 erfasst. Unter Verwendung der erfassten Daten berechnet die Berechnungseinheit 107, die ähnlich zu der aus dem ersten Ausführungsbeispiel ist, die Durchlässigkeit A, die differentielle Phase dΦ/dx, und die Phase Φ. Die Ergebnisse der Berechnung können auf der Anzeigeeinheit 108 angezeigt werden.
Mit dieser Struktur kann eine kleine Verschiebung innerhalb eines kleinen Pixels des Detektors 106 erfasst werden. Deswegen ist es nicht notwendig, dass der Abstand zwischen dem Objekt 104 und dem Detektor 106 groß ist, und die Vorrichtung kann in ihrer Größe reduziert werden. Ferner existiert kein insensitiver Bereich, weil die Abschwächungseinheit 105 von einem Durchgangstyp ist, der keinen Bereich hat, der Röntgenstrahlen blockiert.
Durch Erhöhen des Abstands zwischen dem Objekt 104 und dem Detektor 106 kann eine kleinere Verschiebung der Röntgenstrahlen aufgrund einer Brechung erfasst werden.
Mit der oben beschriebenen Struktur kann ein differentielles Phasenbild oder ein Phasenbild unter Berücksichtigung eines Absorptionseffekts gemessen werden, ohne notwendigerweise hochkohärente Röntgenstrahlen zu verwenden, weil die Phasenverschiebung unter Verwendung des Brechungseffekts von Röntgenstrahlen erfasst wird.
In 4 hat das erste Abschwächungselement mit einem Absorptionsgradienten eine Form, die sich kontinuierlich ändert. Jedoch kann das erste Abschwächungselement auch eine Form haben, die sich stufenweise ändert.
In 4 ist das zweite Abschwächungselement, das keinen Absorptionsgradienten hat, ein Element, das keinen Absorber hat. Jedoch kann das zweite Abschwächungselement einen Absorber haben, der eine Form hat, die sich nicht mit Bezug auf eine Richtung senkrecht zu den einfallenden Röntgenstrahlen ändert. Der Absorber kann zum Beispiel rechtwinklig parallelepipedförmig sein.
Drittes Ausführungsbeispiel
Eine Vorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel erhält eine dreidimensionale Absorptionsverteilung und eine Phasenverteilung unter Verwendung des Prinzips einer Computertomographie (CT).
5 illustriert eine Vorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel. Eine Röntgenstrahlquelle 401, ein Aufteilungselement 403, eine Abschwächungseinheit 405, und ein Röntgenstrahlendetektor 406 können rund um ein Objekt 404 durch eine Bewegungseinheit in einer synchronisierten Weise rotiert werden.
Das Aufteilungselement 403 teilt räumlich Röntgenstrahlen auf, das Objekt 404 wird mit den Röntgenstrahlen bestrahlt, und die Röntgenstrahlen, die durch das Objekt 404 gegangen sind, fallen auf die Abschwächungseinheit 405.
Dank der Abschwächungseinheit 405 können die Menge von Röntgenstrahlen, die aufgeteilt wurden und durch das Objekt 404 absorbiert wurden und kleine Verschiebungen der Röntgenstrahlen aufgrund von Brechung erhalten werden. Die Röntgenstrahlen, die durch die Abschwächungseinheit 405 gegangen sind, werden durch den Röntgenstrahlendetektor 406 erfasst. Projektionsdaten des Objekts 404 können durch Durchführen eines Abbildens erhalten werden, wobei die Röntgenstrashlenquelle 401, das Aufteilungselement 403, die Abschwächungseinheit 405, und der Röntgenstrahlendetektor 406 rund um das Objekt 404 in einer synchronisierten Weise gedreht werden. Anstelle eines Rotierens der Aufteilungseinheit 403, der Abschwächungseinheit 405 und des Röntgenstrahlendetektors 406 kann das Objekt 404 gedreht werden, um Projektionsdaten zu erhalten.
6 ist ein Flussdiagramm eines Prozesses, der durch eine Berechnungseinheit 407 durchgeführt wird. Zunächst wird eine Information über die Intensität von jedem Röntgenstrahl, der durch die Abschwächungseinheit 405 gegangen ist, erhalten (S200).
Als nächstes wird die Röntgenstrahlendurchlässigkeit A und die Verschiebung d in Bezug auf den ReferenzRöntgenstrahl 501 aus der Information über die Intensität von jedem Röntgenstrahl berechnet (S201).
Unter Verwendung der Verschiebung d und des Abstands Z zwischen dem Objekt 404 und der Abschwächungseinheit 405 wird der Brechungswinkel Δθ von jedem Röntgenstrahl berechnet (S202).
Die differentielle Phase dΦ/dx von jedem Röntgenstrahl wird aus dem Brechungswinkel Δθ berechnet (S203).
Die differentielle Phase dΦ/dx wird in der X-Richtung integriert, um so die Phase Φ zu berechnen (S204).
Die Serie von Vorgängen (S201 bis S204) wird für alle Projektionsdaten durchgeführt. Durch Anwenden eines Bildrekonstruktionsverfahrens (z. B. eines Filterrückprojektionsverfahrens) einer Computertomographie auf die Durchlässigkeitsbilder und die Phasenbilder von allen Projektionsdaten werden tomographische Bilder des Objekts 404 erhalten (S206).
Die tomographischen Bilder können auf einer Anzeigeeinheit 408 angezeigt werden (S205). Mit dieser Struktur kann die CT-Vorrichtung in ihrer Größe reduziert werden. Ferner kann die CT-Vorrichtung nichtzerstörend ein dreidimensionales Absorptionsbild und ein Phasenbild eines Objekts erhalten, ohne notwendigerweise hochkohärente Röntgenstrahlen zu verwenden, weil die Vorrichtung den Brechungseffekt der Röntgenstrahlen nutzt.
Andere Ausführungsbeispiele
Jedes der vorgehend beschriebenen Ausführungsbeispiele enthält Abschwächungselemente, die einen Absorptionsgradienten (Durchlässigkeitsgradienten) in eine Richtung haben. Jedoch kann das Abschwächungselement einen Absorptionsgradienten (Durchlässigkeitsgradienten) in mehr als eine Richtung haben. Zum Beispiel können durch Bereitstellen des Abschwächungselements mit Absorptionsgradienten in den X- und Y-Richtungen zweidimensionale Phasengradienten gemessen werden. Beispiele einer Form mit Gradienten in der X- und Y-Richtung beinhalten eine Pyramidalform und eine konische Form.
Alternativ kann ein zweidimensionaler Phasengradient unter Verwendung einer Abschwächungseinheit einschließlich Abschwächungselementen erfasst werden, die jeweils einen Gradienten in der X-Richtung haben, und Abschwächungselementen, die jeweils einen Gradienten in der Y-Richtung haben. Als eine weitere Alternative können Abschwächungselemente, die jeweils Gradienten in der X-Richtung und in der Y-Richtung haben, aufeinander gestapelt werden.
Wie oben beschrieben, enthält die Röntgenstrahlenabbildungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ein erstes Element, das konfiguriert ist, erste Intensitätsdaten zu erhalten, und ein zweites Element, das konfiguriert ist, zweite Intensitätsdaten zu erhalten, wobei das zweite Element benachbart zu dem ersten Element angeordnet ist. Die Röntgenstrahlenabbildungsvorrichtung enthält ferner eine Berechnungseinheit, die die Menge einer Phasenverschiebung von Röntgenstrahlen aus den ersten Intensitätsdaten auf der Basis der Röntgenstrahlendurchlässigkeit eines Objekts berechnet, die aus den zweiten Intensitätsdaten erhalten wird. Das Röntgenstrahlenabbildungsverfahren nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung enthält ein Erhalten von ersten Intensitätsdaten unter Verwendung eines ersten Elements und ein Erhalten von zweiten Intensitätsdaten unter Verwendung eines zweiten Elements. Das Verfahren enthält ferner ein Erhalten der Menge an Phasenverschiebung von Röntgenstrahlen aus den ersten Intensitätsdaten auf der Basis einer Röntgenstrahlendurchlässigkeit eines Objekts, die aus den zweiten Intensitätsdaten erhalten wird.
Beispiel
7 ist eine schematische Ansicht einer Vorrichtung, die als ein Beispiel beschrieben wird. Als ein Röntgenstrahlengenerator wird eine Röntgenstrahlenquelle, die ein Mo Target mit einer RotationskathodentypRöntgenstrahlenerzeugungsvorrichtung verwendet. Ein Monochromator 702 aus einem hochorientierten pyrolytischen Grafit (HOPG) wird als eine Monochromatisierungseinheit der Röntgenstrahlen verwendet, um so die charakteristischen Röntgenstrahlen von Mo zu extrahieren.
Ein Aufteilungselement 703 wurde an einer Position angeordnet, die 100 cm von der Röntgenstrahlenquelle entfernt ist. Die Röntgenstrahlen, die durch den Monochromator 702 monochromatisiert wurden, wurden räumlich durch das Aufteilungselement 703 aufgeteilt. Als das Aufteilungselement 703 wurde eine Wolfram (W) Platte verwendet, die eine Dicke von 100 μm und darin angebrachte Schlitze hat, wobei jeder der Schlitze eine Breite von 40 μm hat. Die Abstände zwischen den Schlitzen waren 150 μm auf der Abschwächungseinheit 705. Abgesehen von W können Materialien wie Au, Pb, Ta, und Pt verwendet werden.
Ein Objekt wurde mit Röntgenstrahlen, die durch das Aufteilungselement 703 aufgeteilt waren, bestrahlt. Die Abschwächungseinheit 705 wurde an einer Position angeordnet, die 50 cm von dem Objekt 704 entfernt ist. Die Röntgenstrahlen, die durch das Objekt 704 gegangen waren, fielen auf die Abschwächungseinheit 705. Bewegungseinheiten 709, 710, und 711 unter Verwendung von Schrittmotoren waren jeweils für das Aufteilungselement 703, das Objekt 704 und die Abschwächungseinheit 705 bereitgestellt.
Die Abschwächungseinheit 705 hatte eine Struktur, in der dreieckige Prismen und rechtwinklige Prismen, die aus Nickel gemacht und alternierend auf einem Kohlenstoffsubstrat mit einer Dicke von 1 mm angebracht waren. Die Länge einer Seite der Basis von jedem Dreiecksprisma war 150 μm, und die Höhe des dreieckigen Prismas war 75 μm. Die Länge einer Seite der Basis von jedem rechteckigen Prisma war 150 μm und die Höhe des dreieckigen Prismas war 75 μm. Ein Röntgenstrahlendetektor 706, der als eine Erfassungseinheit diente, war direkt hinter der Abschwächungseinheit 705 angeordnet. Der Röntgenstrahlendetektor 706 erfasste die Intensität von Röntgenstrahlen, die durch die Abschwächungseinheit 705 gegangen waren. Anschließend wurde die Abschwächungseinheit 705 um 150 μm durch die Bewegungseinheit 711 in die Richtung bewegt, in der die dreieckigen Prismen angebracht waren, und eine ähnliche Messung wurde durchgeführt. Als dem Röntgenstrahlendetektor 706 wurde ein Flachbettdetektor mit einer Pixelgröße von 50 μm × 50 μm benutzt. Die Summe der Intensitäten an Röntgenstrahlen für drei Pixel, die in der Richtung angebracht waren, in der die dreieckigen Prismen angebracht waren, wurde als die Intensität der Röntgenstrahlen für ein Abschwächungselement verwendet.
Unter Verwendung einer Änderung in der Intensität von jedem Röntgenstrahl aus der Intensität, die erhalten wurde, wenn eine ähnliche Abbildung ohne das Objekt 704 durchgeführt wurde, berechnete eine Berechnungseinheit 707 die Röntgenstrahlendurchlässigkeit A des Objekts 704, so dass ein Absorptionsbild erhalten wurde. Die Berechnungseinheit 707 berechnete auch die Verschiebung d unter Verwendung von Gleichung (8) und dem Brechungswinkel Δθ unter Verwendung von Gleichung (4).
Die Menge an differentieller Phase wurde aus dem Brechungswinkel Δθ unter Verwendung von Gleichung (5) berechnet, und ein Phasenverteilungsbild wurde durch räumliches Integrieren der Menge an differentieller Phase erhalten.
Das Röntgenstrahlendurchlässigkeitsbild, das differentielle Röntgenstrahlenphasenbild, und das Röntgenstrahlenphasenbild, die durch die Berechnungseinheit 707 berechnet wurden, wurden auf einem PC-Monitor angezeigt, der als eine Anzeigeeinheit 708 diente.
Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug auf beispielhafte Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, versteht es sich, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten beispielhaften Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Dem Schutzumfang der nachfolgenden Ansprüche soll die breiteste Interpretation zugestanden werden, um so alle solche Modifikationen und äquivalenten Strukturen und Funktionen zu umfassen.
Diese Anmeldung beansprucht den Vorzug der japanischen Patentanmeldung Nr. 2009-006848 , die am 15. Januar 2009 eingereicht wurde, und Nr. 2009-264412 , die am 19. November 2009 eingereicht wurde, die hierdurch in ihrer Gänze durch Bezugnahme einbezogen werden.
Bezugszeichenliste

101: Röntgenstrahlenquelle
102: Monochromatisierungseinheit
103: Aufteilungselement
104: Objekt
105: Abschwächungseinheit
106: Detektor
107: Berechnungseinheit
108: Anzeigeeinheit
109: Bewegungseinheit
110: Bewegungseinheit
111: Bewegungseinheit
201: ReferenzRöntgenstrahl
202: Röntgenstrahl
203: Abschwächungseinheit
204: Abschwächungselement
205: Durchlassbereich

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2009-006848 [0100]
JP 2009-264412 [0100]

Claims

Röntgenstrahlenabbildungsvorrichtung mit: einem Aufteilungselement, das räumlich Röntgenstrahlen aufteilt, die von einem Röntgenstrahlengenerator erzeugt werden; einem ersten Abschwächungselement, auf das Röntgenstrahlen fallen, die von dem Aufteilungselement aufgeteilt sind; einem zweiten Abschwächungselement, auf das Röntgenstrahlen fallen, die von dem Aufteilungselement aufgeteilt sind, wobei das zweite Abschwächungselement benachbart zu dem ersten Abschwächungselement angeordnet ist; und einer Erfassungseinheit, die konfiguriert ist, Intensitäten von Röntgenstrahlen zu erfassen, die durch das erste Abschwächungselement und das zweite Abschwächungselement gegangen sind, wobei das erste Abschwächungselement so konfiguriert ist, dass sich eine Transmissionsmenge von Röntgenstrahlen kontinuierlich gemäß einer Position ändert, an der die Röntgenstrahlen einfallen, und wobei das zweite Abschwächungselement so konfiguriert ist, dass sich eine Transmissionsmenge von Röntgenstrahlen nicht gemäß einer Position ändert, in der die Röntgenstrahlen einfallen.
Röntgenstrahlenabbildungsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit: einer Berechnungseinheit, die konfiguriert ist, ein differenzielles Phasenbild oder ein Phasenbild eines Objekts unter Verwendung einer Röntgenstrahlendurchlässigkeit zu berechnen, die aus den Intensitäten von durch die Erfassungseinheit erfassten Röntgenstrahlen berechnet ist.
Röntgenstrahlenabbildungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Berechnungseinheit ein Durchlässigkeitsbild des Objekts aus den Intensitäten der von der Erfassungseinheit erfassten Röntgenstrahlen berechnet.
Röntgenstrahlenabbildungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Dicke des zweiten Abschwächungselements in einer Richtung senkrecht zu einer Richtung der auf das zweite Abschwächungselement einfallenden Röntgenstrahlen konstant ist.
Röntgenstrahlenabbildungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Dichte des zweiten Abschwächungselements in einer Richtung senkrecht zu einer Richtung, in der die Röntgenstrahlen auf das zweite Abschwächungselement einfallen, konstant ist.
Röntgenstrahlenabbildungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das zweite Abschwächungselement ein Substrat ist, auf dem das erste Abschwächungselement angeordnet ist.
Röntgenstrahlenabbildungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das zweite Abschwächungselement eine Öffnung ist, die in einem Substrat gebildet ist, auf dem das erste Abschwächungselement angeordnet ist.
Röntgenstrahlenabbildungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei sich eine Dicke des ersten Abschwächungselements kontinuierlich in einer Richtung senkrecht zu einer Richtung der auf das erste Abschwächungselement einfallenden Röntgenstrahlen ändert.
Röntgenstrahlenabbildungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei sich eine Dichte des ersten Abschwächungselements kontinuierlich in einer Richtung senkrecht zu einer Richtung der auf das erste Abschwächungselement einfallenden Röntgenstrahlen ändert.
Röntgenstrahlenabbildungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei das erste Abschwächungselement eine Struktur ist, die die Form eines dreieckigen Prismas hat.
Verfahren eines Röntgenstrahlenabbildens, das in einer Röntgenstrahlenabbildungsvorrichtung verwendet wird, wobei das Verfahren aufweist: Erzeugen von Röntgenstrahlen; räumliches Aufteilen der Röntgenstrahlen; Einfallenlassen von Röntgenstrahlen, die räumlich aufgeteilt wurden, auf ein erstes Abschwächungselement und ein zweites Abschwächungselement, wobei das zweite Abschwächungselement benachbart zu dem ersten Abschwächungselement angeordnet ist; Erfassen von Intensitäten von Röntgenstrahlen, die durch das erste Abschwächungselement und das zweite Abschwächungselement gegangen sind; und Berechnen eines differenziellen Phasenbildes oder eines Phasenbildes eines Objekts unter Verwendung einer Röntgenstrahlendurchlässigkeit des Objekts, wobei die Röntgenstrahlendurchlässigkeit aus den Intensitäten von Röntgenstrahlen, die erfasst wurden, berechnet wird, wobei das erste Abschwächungselement so konfiguriert ist, dass sich eine Transmissionsmenge von Röntgenstrahlen kontinuierlich gemäß einer Position ändert, an der die Röntgenstrahlen einfallen, und wobei das zweite Abschwächungselement so konfiguriert ist, dass sich eine Transmissionsmenge von Röntgenstrahlen nicht gemäß einer Position ändert, an der die Röntgenstrahlen einfallen.
Röntgenstrahlenabbildungsvorrichtung mit: einem ersten Element, das konfiguriert ist, erste Intensitätsdaten zu erhalten; einem zweiten Element, das konfiguriert ist, zweite Intensitätsdaten zu erhalten, wobei das zweite Element benachbart zu dem ersten Element angeordnet ist; und einer Berechnungseinheit, die konfiguriert ist, eine Menge einer Phasenverschiebung von Röntgenstrahlen aufgrund eines Objekts aus den ersten Intensitätsdaten auf der Basis einer Röntgenstrahlendurchlässigkeit des Objekts zu berechnen, die aus den zweiten Intensitätsdaten erhalten wird.
Röntgenstrahlenabbildungsverfahren mit: Erhalten von ersten Intensitätsdaten unter Verwendung eines ersten Elements; Erhalten von zweiten Intensitätsdaten unter Verwendung eines zweiten Elements; und Erhalten einer Phasenverschiebungsmenge von Röntgenstrahlen aufgrund eines Objekts aus den ersten Intensitätsdaten auf der Basis einer Röntgenstrahlendurchlässigkeit des Objekts, die aus den zweiten Intensitätsdaten erhalten wird.