JP2001224582A - X-ray ct instrument - Google Patents

X-ray ct instrument

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JP2001224582A
JP2001224582A JP2000035954A JP2000035954A JP2001224582A JP 2001224582 A JP2001224582 A JP 2001224582A JP 2000035954 A JP2000035954 A JP 2000035954A JP 2000035954 A JP2000035954 A JP 2000035954A JP 2001224582 A JP2001224582 A JP 2001224582A
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JP
Japan
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filter
ray
light
rays
crystal
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Application number
JP2000035954A
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Japanese (ja)
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Masahiro Katayama
雅弘 片山
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To emit X-rays with equal beam size and uniform energy distribution regardless of energy by selecting X-rays having a necessary single number or a plurality of energies from X-rays having energies of wide range and transmitting them on the same optical axis to the position of a subject. SOLUTION: This X-ray CT instrument comprises a 2-crystal spectroscope consisting of a first crystal 11 and a second crystal 12, an uniforming filter 14 for uniforming the energy distribution of X-ray, and a detector 15. A necessary energy is selected by use of Bragg reflection in the first crystal 11, and the beam is extended by use of asymmetric reflection in the second crystal 12. The thickness of the uniforming filter 14 is set to the value t determined by the equation, T=(-1/μ)×log I/f(x,y)} or an approximate value thereof when the horizontal direction of the plane orthogonal to the X-ray advancing direction is (x), the vertical direction of the plane orthogonal to the X-ray advancing direction is (y), the function showing the incident X-ray intensity distribution is (f), and the emitting X-ray intensity (constant) necessary in the subject position is I, and the absorption coefficient of the filter is μ.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、X線CT装置に係
り、特に、放射光を利用するCTに関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to an X-ray CT apparatus, and more particularly, to a CT utilizing synchrotron radiation.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のX線CTは、X線管球のX線を用
いるため、広い範囲のエネルギーのX線を含んでいる。
X線は、エネルギーが高いほど透過率が良いため、被写
体の厚さが変われば透過後のエネルギー成分が変わって
くる。これはビームハードニングと呼ばれ、X線CTの
画像の誤差要因となる。これに対して、1エネルギーだ
けの単色X線を用いれば、ビームハードニング現象が生
じないため、CTの精度を向上することができる。エネ
ルギー選択は、白色光をシリコン、ゲルマニウム等の結
晶を用いて分光することによって行うことができる。
2. Description of the Related Art Conventional X-ray CT uses X-rays of an X-ray tube, and thus includes X-rays having a wide range of energy.
Since the transmittance of X-rays increases as the energy increases, the energy component after transmission changes when the thickness of the subject changes. This is called beam hardening and causes an error in an X-ray CT image. On the other hand, if monochromatic X-rays of only one energy are used, the beam hardening phenomenon does not occur, so that the accuracy of CT can be improved. Energy selection can be performed by dispersing white light using crystals such as silicon and germanium.

【0003】ビームサイズに関しては、放射光自体が拡
がり角を持っているため、伝送距離を長くすれば被験者
に照射するサイズにはなるが、拡がり角はそれほど大き
な値ではない。そのため、必要とするビームサイズを得
るには、相当長い伝送距離を必要とし、ビームライン装
置がかなり長くなる。1例として、ウィグラの条件を
2.3GeV、7テスラ9ポールとすると、鉛直方向の
拡がり角は0.24mradとなり、50mmまでビー
ムを拡大するためには200m以上の伝送距離を必要と
する。このような伝送距離の長大化は不都合であるた
め、結晶の非対称反射を用いてビームを拡大し、伝送距
離を短縮して被験者に照射することが望まれる。この仕
様を満たすための従来の手法について、次に説明する。
[0003] Regarding the beam size, since the emitted light itself has a divergence angle, if the transmission distance is increased, the size of the beam irradiates the subject, but the divergence angle is not so large. Therefore, in order to obtain the required beam size, a considerably long transmission distance is required, and the beam line device becomes considerably long. As an example, if the wiggler condition is 2.3 GeV and 7 Tesla 9 poles, the vertical divergence angle is 0.24 mrad, and a beam transmission distance of 200 m or more is required to expand the beam to 50 mm. Since such a long transmission distance is inconvenient, it is desired to irradiate a subject with a beam expanded using asymmetrical reflection of a crystal to shorten the transmission distance. A conventional method for satisfying this specification will be described below.

【0004】まず、白色光から必要なエネルギーのX線
を取り出すための手法としては、結晶のブラッグ反射を
用いている。ブラッグ反射の関係は、次の式(2)で表
される。
First, as a technique for extracting X-rays of required energy from white light, Bragg reflection of a crystal is used. The relationship of Bragg reflection is expressed by the following equation (2).

【数2】λn=2dsinθ … 式(2) λ:波長、d:結晶定数、θ:ブラッグ角、n:次数 この式(2)からわかるように、反射する光のエネルギ
ーは、結晶、入射角により異なる。
Λn = 2d sin θ Equation (2) λ: wavelength, d: crystal constant, θ: Bragg angle, n: order As can be seen from the equation (2), the energy of the reflected light is the crystal and the incident angle. Depends on

【0005】また、ビームを拡大する手法としては、結
晶の非対称反射を用いる。この場合の拡大率Mと非対称
反射角αは、次の式(3)、(4)で表される。
As a method of expanding the beam, asymmetrical reflection of a crystal is used. In this case, the magnification M and the asymmetrical reflection angle α are expressed by the following equations (3) and (4).

【数3】 これらの式(3)、(4)で表される関係からわかるよ
うに、エネルギーが異なるとブラッグ角も異なるため、
一つの結晶の非対称反射で異なるエネルギーのX線を同
じ拡大率にすることは不可能である。
(Equation 3) As can be seen from the relations expressed by the formulas (3) and (4), since the Bragg angle is different when the energy is different,
It is impossible to make X-rays of different energies the same magnification by asymmetric reflection of one crystal.

【0006】次に、分光器への入射光と出射光を平行に
するための条件を説明する。図6に2結晶モノクロメー
タモデル図を示す。この図6において、51は第一結
晶、52は第二結晶であり、61は第一結晶51への入
射光、62は第一結晶51からの出射光、63は第二結
晶52からの出射光をそれぞれ示している。ここで用い
る他の記号は、次の通りである。 θB1 : 第一結晶51のブラッグ角 θB2 : 第二結晶52のブラッグ角 α : 第二結晶52の非対称反射角 βIN : 第二結晶52へのビーム入射角 βOUT: 第二結晶52からの出射角 なお、第二結晶52へのビーム入射角βINと第二結晶5
2からの出射角βOUTは、次の式(5)、(6)で表さ
れる。
Next, conditions for making incident light and outgoing light to the spectroscope parallel will be described. FIG. 6 shows a two-crystal monochromator model diagram. In FIG. 6, reference numeral 51 denotes a first crystal, 52 denotes a second crystal, 61 denotes light incident on the first crystal 51, 62 denotes light emitted from the first crystal 51, and 63 denotes light emitted from the second crystal 52. The emission light is shown. Other symbols used here are as follows. θB1: Bragg angle of the first crystal 51 θB2: Bragg angle of the second crystal 52 α: Asymmetrical reflection angle of the second crystal 52 βIN: Beam incident angle to the second crystal 52 βOUT: Output angle from the second crystal 52 , The beam incident angle βIN to the second crystal 52 and the second crystal 5
The emission angle βOUT from the light emitting device 2 is expressed by the following expressions (5) and (6).

【数4】βIN =θB2−α … 式(5) βOUT=θB2+α … 式(6) そして、出射ビームが入射ビームに対して常に水平であ
るためには、図6に示す関係から、次の式(7)つまり
式(7´)が成り立てばよい。
ΒIN = θB2−α Equation (5) βOUT = θB2 + α Equation (6) In order for the output beam to be always horizontal to the incident beam, the following equation is used based on the relationship shown in FIG. (7) That is, equation (7 ') should be satisfied.

【数5】 ここで、式(7´)に、式(5)、(6)を代入する
と、次の式(8)が得られる。
(Equation 5) Here, the following Expression (8) is obtained by substituting Expressions (5) and (6) into Expression (7 ').

【数6】θB1=θB2 … 式(8) したがって、ビームのエネルギーが違っても、同じ結晶
(ブラッグ角が等しい)を用い、2枚の結晶の角度、位
置を波長毎に調節すれば、ビームは常に同軸で出射す
る。
ΘB1 = θB2 Equation (8) Therefore, even if the energy of the beam is different, the same crystal (having the same Bragg angle) is used, and if the angle and position of the two crystals are adjusted for each wavelength, the beam becomes Always exits coaxially.

【0007】以上より、エネルギーが異なる場合でも、
対称、非対称によらず同じ種類の2結晶を使って角度と
位置を調整すれば、光軸は常に一定かつ2結晶分光器へ
の入出射光は平行となることがわかる。しかしながら、
さらに照射位置でのビームサイズを等しくすることは不
可能である。すなわち、非対称反射を用いた2結晶分光
器では、式(3)、(4)の関係より波長が変わると拡
大率が変わるため、照射位置でのビームサイズを等しく
することは不可能である。
From the above, even if the energy is different,
If the angle and the position are adjusted using the same type of two crystals irrespective of the symmetry or the asymmetry, it is understood that the optical axis is always constant and the light entering and exiting the two-crystal spectroscope is parallel. However,
Furthermore, it is impossible to equalize the beam size at the irradiation position. That is, in the two-crystal spectroscope using asymmetrical reflection, since the magnification changes when the wavelength changes according to the relations of Expressions (3) and (4), it is impossible to equalize the beam size at the irradiation position.

【0008】そこで、エネルギーに関わらず、ビームを
同じ光軸および所定のサイズに拡大して照射位置に導く
には、図7に示すように、それぞれのエネルギーに適合
する二組の2結晶71,72を用意し、選択するエネル
ギーに合った組の2結晶に切り換える必要がある。な
お、図7中73は、被験者100を透過したビームの強
度を検出する検出器を示している。
In order to guide the beam to the irradiation position by expanding the beam to the same optical axis and a predetermined size irrespective of the energy, as shown in FIG. It is necessary to prepare 72 and switch to a set of two crystals suitable for the selected energy. Note that reference numeral 73 in FIG. 7 denotes a detector that detects the intensity of the beam transmitted through the subject 100.

【0009】しかしながら、検査時間の短縮、被験者が
撮影中に動いてしまう、といった問題解決のため、エネ
ルギー切換を高速で行う必要がある。その一方で、分光
結晶ごとそっくり入れ替える方式では、切換装置に多大
な加速度がかかり、機械的強度の点から装置として成り
立たなくなる問題がある。具体的に、25Hzでエネル
ギー切換を行い、ミラーサイズを300mm(振幅方向
のサイズ)、片振幅150mmとすると378Gもの過
大な加速度がかかってしまい、X線波長切換装置を構成
することは実際上不可能となる。このため、タイミング
に合わせて1次光もしくはn次光のどちらかを遮断する
ためのフィルタを設けることで2種エネルギーを得、1
次光とn次光を照射してCT画像を得ている。
However, it is necessary to switch the energy at a high speed in order to solve the problems of shortening the examination time and moving the subject during imaging. On the other hand, in the method in which the whole of the spectral crystal is completely replaced, a large acceleration is applied to the switching device, and there is a problem that the device cannot be realized in terms of mechanical strength. More specifically, if the energy is switched at 25 Hz and the mirror size is 300 mm (size in the amplitude direction) and the half amplitude is 150 mm, an excessive acceleration of 378 G is applied, and it is practically impossible to configure an X-ray wavelength switching device. It becomes possible. For this reason, by providing a filter for cutting off either the primary light or the n-order light in accordance with the timing, two types of energy can be obtained.
A CT image is obtained by irradiating next-order light and n-order light.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】ところが、一般に、放
射光エネルギー分布は鉛直方向に対して一様でない。図
8に示す光路図にしたがって、下記の条件で40keV
の被験者位置でのレイトレースシミュレーションを行っ
た結果を図9に示す。なお、図8中の81は加速器、8
2はウィグラをそれぞれ示している。
However, in general, the radiation light energy distribution is not uniform in the vertical direction. According to the optical path diagram shown in FIG.
FIG. 9 shows the results of ray tracing simulation performed at the position of the subject. In FIG. 8, reference numeral 81 denotes an accelerator;
Reference numeral 2 denotes wiggler.

【0011】[シミュレーション条件] 光源 … ウィグラ: 2.3GeV、 7T−9P(λ=420mm) σx=2.8mm、 σy=0.14mm σx’=0.12mrad σy’=0.24mrad モノクロメータ : ΔΘ=2.6×10-4rad ΔE/E=0.27% 光路図 … 図8 図9に示すように、被験者位置での鉛直方向のエネルギ
ー分布は一様でなく、被験者通過後の検出器の感度は、
X線強度の一番低い点に合わせるために、強度の強い部
分においては被験者に余分なX線を照射することにな
り、望ましくない。また、画像作成に際しては、エネル
ギー分布の正確な情報が前もって必要であり、かつ画像
作成処理が煩雑である。
[Simulation conditions] Light source: Wiggler: 2.3 GeV, 7T-9P (λ = 420 mm) σx = 2.8 mm, σy = 0.14 mm σx ′ = 0.12 mrad σy ′ = 0.24 mrad Monochromator: ΔΘ = 2.6 × 10 -4 rad ΔE / E = 0.27% Optical path diagram ... FIG. 8 As shown in FIG. 9, the energy distribution in the vertical direction at the position of the subject is not uniform, and the The sensitivity is
In order to match the point with the lowest X-ray intensity, the subject is irradiated with extra X-rays in a portion where the intensity is high, which is not desirable. Also, when creating an image, accurate information on the energy distribution is required in advance, and the image creation process is complicated.

【0012】したがって、本発明の目的は、広い範囲の
エネルギーを持つX線から必要な単数または複数のエネ
ルギーのX線を選択して、被験者位置まで同じ光軸で伝
送し、エネルギーに関係なく等しいビームサイズでエネ
ルギー分布も均一なX線を被験者に照射可能とすること
により、被験者に余分なX線を照射せず、検出器のデー
タ処理も平易な、優れたX線CT装置を提供することで
ある。
Accordingly, an object of the present invention is to select X-rays having the required energy or energies from X-rays having a wide range of energies, transmit the X-rays to the position of the subject on the same optical axis, and make the same regardless of the energy. To provide an excellent X-ray CT apparatus capable of irradiating a subject with X-rays having a uniform beam size and energy distribution, thereby not irradiating the subject with extra X-rays and simplifying data processing of a detector. It is.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明は、以上のような
課題を解決するために、広い範囲のエネルギーを持つX
線から分光結晶を用いて単数または複数のエネルギーの
X線を選択し、被験者に照射して画像を撮影するX線C
T装置において、次のような特徴を有するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides an X-ray having a wide range of energy.
X-ray C that selects one or more energies of X-rays from the X-rays using a spectral crystal and irradiates the subject with an X-ray to capture an image
The T device has the following features.

【0014】請求項1に記載の発明は、被験者に照射す
る前にX線を通過させて、被験者に照射するX線の強度
分布を均一にするための、強度分布均一化フィルタを有
し、このフィルタの厚みが限定されていることを特徴と
している。このフィルタの厚みは、X線進行方向に直交
する平面の水平方向をx、X線進行方向に直交する平面
の鉛直方向をyとし、入射X線強度分布を示す関数を
f、被験者位置で必要な出射X線強度(定数)をI、フ
ィルタの吸収係数をμとした場合に、次の式(1)によ
り求まるtの値およびtの近似値のいずれかである。
According to the first aspect of the present invention, there is provided an intensity distribution equalizing filter for passing X-rays before irradiating the subject to make the intensity distribution of the X-rays irradiating the subject uniform. It is characterized in that the thickness of this filter is limited. The thickness of this filter is defined as x in the horizontal direction of the plane perpendicular to the X-ray traveling direction, y as the vertical direction in the plane perpendicular to the X-ray traveling direction, f is the function showing the incident X-ray intensity distribution, If the output X-ray intensity (constant) is I and the absorption coefficient of the filter is μ, it is either the value of t obtained by the following equation (1) or an approximate value of t.

【数7】 この構成を有する請求項1の発明においては、式(1)
で求まるtに少なくとも近似する値を厚みとする強度分
布均一化フィルタを透過することにより、X線のエネル
ギー分布を均一にすることができる。したがって、広い
範囲のエネルギーを持つX線から必要なエネルギーのX
線を選択して、被験者位置まで同じ光軸で伝送し、エネ
ルギーに関係なく等しいビームサイズでエネルギー分布
も均一なX線を被験者に照射することができる。
(Equation 7) In the first aspect of the present invention having this configuration, the expression (1)
By passing through an intensity distribution equalizing filter having a thickness at least a value approximating t obtained by the above, the energy distribution of the X-rays can be made uniform. Therefore, the required energy X-ray
A line is selected, transmitted to the position of the subject along the same optical axis, and the subject can be irradiated with X-rays having the same beam size and a uniform energy distribution regardless of the energy.

【0015】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
の発明において、分光結晶の1次反射光とn次反射光と
いう2種エネルギーのX線の両方を利用する場合に、次
のような特徴を有するものである。まず、1次反射光と
n次反射光のいずれか一方のみを透過して他方を遮蔽す
る1次光抽出フィルタとn次光抽出フィルタを有する。
また、強度分布均一化用のフィルタは、1次反射光とn
次反射光の強度分布をそれぞれ均一化する1次光均一化
フィルタとn次光均一化フィルタである。そして、1次
光抽出フィルタ、n次光抽出フィルタ、1次光均一化フ
ィルタ、およびn次光均一化フィルタは、いずれか一方
のエネルギー用の抽出フィルタを透過したX線が、次
に、同じエネルギー用の均一化フィルタを通過した後、
被験者に照射するように構成される。この構成を有する
請求項2の発明においては、広い範囲のエネルギーを持
つX線から必要な二つのエネルギーを選択する場合に、
抽出フィルタでいずれか一方を選択して、均一化フィル
タで均一な強度分布にすることができる。したがって、
光軸上に挿入される抽出フィルタと均一化フィルタを同
期させて交互に切り換えることにより、被験者位置まで
同じ光軸で2種エネルギーのX線を伝送し、エネルギー
に関係なく等しいビームサイズでエネルギー分布も均一
な2種エネルギーのX線を被験者に交互に照射すること
ができる。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, when both X-rays of two energies, ie, primary reflected light and n-order reflected light of the dispersive crystal are used, It has such features. First, it has a primary light extraction filter and an n-order light extraction filter that transmit only one of the primary reflected light and the n-order reflected light and block the other.
The filter for uniformizing the intensity distribution is composed of the primary reflected light and n
A first-order light uniformizing filter and an n-th-order light equalizing filter for equalizing the intensity distribution of the secondary reflected light. The first-order light extraction filter, the n-th-order light extraction filter, the first-order light equalization filter, and the n-th-order light equalization filter are configured such that the X-rays transmitted through any one of the energy extraction filters are the same. After passing through the energy equalizing filter,
It is configured to irradiate the subject. In the invention of claim 2 having this configuration, when two necessary energies are selected from X-rays having a wide range of energy,
Either one can be selected by the extraction filter, and a uniform intensity distribution can be obtained by the equalization filter. Therefore,
By synchronizing and alternately switching the extraction filter and the equalization filter inserted on the optical axis, X-rays of two energies are transmitted on the same optical axis to the subject's position, and the energy distribution is the same regardless of energy. It is also possible to alternately irradiate the subject with uniform two-energy X-rays.

【0016】請求項3に記載の発明は、請求項2に記載
の発明において、x方向のX線強度分布が一様である場
合に、次のような特徴を有するものである。まず、1次
光均一化フィルタとn次光均一化フィルタは、水平方向
の共通の円軌道上を共通の速度で旋回するように構成さ
れる。そして、1次光抽出フィルタ、n次光抽出フィル
タ、1次光均一化フィルタ、およびn次光均一化フィル
タは、いずれか一方のエネルギー用の抽出フィルタを透
過したX線が、次に、旋回中の同じエネルギー用の均一
化フィルタを通過した後、被験者に照射するように構成
される。この構成を有する請求項3の発明においては、
x方向のX線強度が均一な場合に、均一化フィルタを旋
回させるだけで2種エネルギーのX線強度を均一にでき
る。そのため、均一化フィルタの切換のための機械的条
件が緩和され、高速でのエネルギー切換が可能になる。
According to a third aspect of the present invention, when the X-ray intensity distribution in the x direction is uniform in the second aspect, the following features are provided. First, the first-order light equalizing filter and the n-th-order light equalizing filter are configured to turn at a common speed on a common circular orbit in the horizontal direction. The first-order light extraction filter, the n-th-order light extraction filter, the first-order light equalization filter, and the n-th-order light equalization filter are arranged such that the X-rays transmitted through one of the energy extraction filters are turned next. It is configured to irradiate the subject after passing through a uniforming filter for the same energy therein. In the invention of claim 3 having this configuration,
When the X-ray intensity in the x direction is uniform, the X-ray intensity of the two energies can be made uniform only by turning the equalizing filter. Therefore, mechanical conditions for switching the equalizing filter are relaxed, and high-speed energy switching is enabled.

【0017】請求項4に記載の発明は、分光結晶が、反
射率の異なる複数の結晶からなる分光結晶を含むことを
特徴としている。この構成を有する請求項4の発明にお
いては、分光結晶を構成する個々の結晶の反射率を適切
に選定することにより、分光結晶からの出射光のエネル
ギー分布を均一にすることができる。したがって、広い
範囲のエネルギーを持つX線から必要なエネルギーのX
線を選択して、被験者位置まで同じ光軸で伝送し、エネ
ルギーに関係なく等しいビームサイズでエネルギー分布
も均一なX線を被験者に照射することができる。
The invention according to claim 4 is characterized in that the spectral crystal includes a spectral crystal composed of a plurality of crystals having different reflectivities. In the fourth aspect of the present invention having this configuration, the energy distribution of light emitted from the spectral crystal can be made uniform by appropriately selecting the reflectivity of each crystal constituting the spectral crystal. Therefore, the required energy X-ray
A line is selected, transmitted to the position of the subject along the same optical axis, and the subject can be irradiated with X-rays having the same beam size and a uniform energy distribution regardless of the energy.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】(第1の実施の形態)以下には、
本発明における第1の実施の形態として、請求項1に記
載の発明を適用した一つの形態に係るX線CT装置を、
図1に基づいて以下に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment)
As a first embodiment of the present invention, an X-ray CT apparatus according to one embodiment to which the invention described in claim 1 is applied,
This will be described below with reference to FIG.

【0019】(構成)本実施形態に係るX線CT装置
は、白色光(広い範囲のエネルギーを持つX線)1から
必要なエネルギーを分光するための、第一結晶11およ
び第二結晶12からなる2結晶分光器13と、この2結
晶分光器13から出射したX線のエネルギー分布を均一
にするための均一化フィルタ14と、検出器15から構
成されている。このうち、2結晶分光器13の第一結晶
11ではブラッグ反射を用いて必要なエネルギーを選択
し、第二結晶12では非対称反射を用いてビームを拡大
するようになっている。
(Construction) The X-ray CT apparatus according to the present embodiment uses a first crystal 11 and a second crystal 12 for dispersing necessary energy from white light (X-ray having a wide range of energy) 1. And a detector 15 for uniformizing the energy distribution of X-rays emitted from the two-crystal spectroscope 13. Among them, the first crystal 11 of the two-crystal spectroscope 13 selects necessary energy using Bragg reflection, and the second crystal 12 expands the beam using asymmetric reflection.

【0020】また、均一化フィルタ14の厚みは、X線
進行方向に直交する平面の水平方向をx、X線進行方向
に直交する平面の鉛直方向をyとし、入射X線強度分布
を示す関数をf、被験者位置で必要な出射X線強度(定
数)をI、フィルタの吸収係数をμとした場合に、次の
式(1)により求まる値tおよびその近似値のいずれか
である。
The thickness of the homogenizing filter 14 is a function indicating the incident X-ray intensity distribution, where x is the horizontal direction of a plane perpendicular to the X-ray traveling direction and y is the vertical direction of the plane perpendicular to the X-ray traveling direction. Is f, the output X-ray intensity (constant) required at the position of the subject is I, and the absorption coefficient of the filter is μ, and is a value t obtained by the following equation (1) or an approximate value thereof.

【数8】 なお、図中2は、2結晶分光器13の第一結晶11から
の出射光を示しており、3は、第二結晶12からの出射
光を示している。また、図中4は、被験者100に照射
されるX線を示している。
(Equation 8) In the figure, reference numeral 2 denotes light emitted from the first crystal 11 of the two-crystal spectroscope 13, and reference numeral 3 denotes light emitted from the second crystal 12. 4 indicates X-rays irradiated to the subject 100.

【0021】(作用・効果)以上のような構成を有する
本実施形態の作用・効果は次の通りである。まず、図示
していない加速器から発せられた白色光1から、2結晶
分光器13の第一結晶11のブラッグ反射により必要な
エネルギーが選択される。第一結晶11で反射されたX
線2は、第二結晶12の非対称反射で必要なサイズに拡
大される。第二結晶12で反射されたX線3は均一化フ
ィルタ14を透過する。
(Operation and Effect) The operation and effect of the present embodiment having the above configuration are as follows. First, necessary energy is selected from the white light 1 emitted from an accelerator (not shown) by the Bragg reflection of the first crystal 11 of the two-crystal spectroscope 13. X reflected by first crystal 11
The line 2 is enlarged to the required size by the asymmetric reflection of the second crystal 12. The X-rays 3 reflected by the second crystal 12 pass through the equalizing filter 14.

【0022】この場合、均一化フィルタ14の厚みは、
前述したように、式(1)により求まる値tおよびその
近似値のいずれかであるため、この均一化フィルタ14
を透過したX線4は、エネルギー分布が一定となる。こ
の理由は、式(1)により求まる厚みtが、フィルタを
透過するX線の入射強度と出射強度の関係に基づいて、
被験者位置で必要な強度が得られるように規定されてい
るためである。以下には、この点について説明する。
In this case, the thickness of the uniformizing filter 14 is
As described above, since it is either the value t obtained by the equation (1) or an approximate value thereof, this uniformization filter 14
Has a constant energy distribution. The reason is that the thickness t obtained by the equation (1) is based on the relationship between the incident intensity and the output intensity of the X-ray transmitted through the filter.
This is because the required strength is defined at the position of the subject. Hereinafter, this point will be described.

【0023】まず、X線進行方向をZ軸、Z軸に垂直な
水平方向をX軸、Z軸に垂直な鉛直方向をY軸とし、第
一結晶で選択されたX線の強度分布がf(x、y)で表さ
れるとする。この場合、厚みがtであるフィルタを透過
した時の入射強度αと出射強度(被験者位置で必要な強
度)βの割合は、フィルタの吸収係数(物質により決ま
るがエネルギーによって異なる値を取る)をμとした場
合に、次の式(9)で表される。
First, the X-ray traveling direction is the Z axis, the horizontal direction perpendicular to the Z axis is the X axis, the vertical direction perpendicular to the Z axis is the Y axis, and the intensity distribution of the X-ray selected by the first crystal is f. Let it be represented by (x, y). In this case, the ratio between the incident intensity α and the outgoing intensity (intensity required at the position of the subject) β when transmitted through a filter having a thickness t is determined by the absorption coefficient of the filter (determined by the substance, but taking a different value depending on the energy). When μ is given, it is expressed by the following equation (9).

【数9】β=αexp(-μt) … 式(9) したがって、被験者位置で必要な強度をI(定数、ただ
しI<minf(x,y))とするとフィルタの厚みは、
次の式(1)により求まる値tとなり、tはx,yの関
数となる。
Β = αexp (−μt) Equation (9) Accordingly, if the intensity required at the position of the subject is I (constant, where I <minf (x, y)), the thickness of the filter is
The value t is obtained by the following equation (1), and t is a function of x and y.

【数10】 (Equation 10)

【0024】このようにして導き出された式(1)によ
り求まる値tに一致する厚みを持つ均一化フィルタ14
を透過したX線4は、エネルギー分布が均一となり、被
験者100に照射される。また、均一化フィルタ14の
厚みを式(1)により求まる値tに一致させなくても、
少なくとも式(1)の値tと近似させることにより、エ
ネルギー分布をかなり均一にすることができる。そし
て、このように、均一化フィルタ14を透過してエネル
ギー分布が均一となったX線4を被験者100に照射
し、検出器15でX線強度を測定する。
The uniformizing filter 14 having a thickness corresponding to the value t obtained by the equation (1) derived as described above.
The energy distribution of the X-rays 4 transmitted through the X-ray becomes uniform, and is applied to the subject 100. Further, even if the thickness of the uniformizing filter 14 does not match the value t obtained by the equation (1),
By approximating at least the value t of equation (1), the energy distribution can be made fairly uniform. Then, the subject 100 is irradiated with the X-rays 4 having transmitted the uniformizing filter 14 and having a uniform energy distribution, and the detector 15 measures the X-ray intensity.

【0025】したがって、本実施形態のX線CT装置に
よれば、白色光1から必要なエネルギーのX線を選択し
て、被験者位置まで同じ光軸で伝送し、エネルギーに関
係なく等しいビームサイズでエネルギー分布も均一なX
線を被験者100に照射することができる。
Therefore, according to the X-ray CT apparatus of the present embodiment, X-rays having the required energy are selected from the white light 1 and transmitted to the subject's position along the same optical axis, and have the same beam size regardless of the energy. X with uniform energy distribution
The radiation can be applied to the subject 100.

【0026】(第2の実施の形態)以下には、本発明に
おける第2の実施の形態として、請求項1、2に記載の
発明を適用した一つの形態に係るX線CT装置を、図2
に基づいて以下に説明する。なお、前述した第1の実施
の形態と同一部分については同一符号を付し、説明を省
略する。
(Second Embodiment) An X-ray CT apparatus according to a second embodiment of the present invention will now be described with reference to FIGS. 2
This will be described below based on The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0027】(構成)本発明に係るX線CT装置におい
て、2結晶分光器13と検出器15の間には、まず、2
結晶分光器13で分光された1次光とn次光のいずれか
一方のみを透過して他方を遮断するための、1次光抽出
フィルタ21およびn次光抽出フィルタ22からなる抽
出フィルタ23と、この抽出フィルタ23を1次光側と
n次光側とで切り換えるための回転装置24が配置され
ている。さらに、抽出フィルタ23から出射したX線の
エネルギー分布を均一にするための、1次光均一化フィ
ルタ25およびn次光均一化フィルタ26からなる均一
化フィルタ27と、回転装置24と同期をとって均一化
フィルタ27を1次光側とn次光側とで切り換えるため
の挿入装置28が配置されている。
(Construction) In the X-ray CT apparatus according to the present invention, first, between the two-crystal spectroscope 13 and the detector 15,
An extraction filter 23 including a primary light extraction filter 21 and an n-order light extraction filter 22 for transmitting only one of the primary light and the n-th light separated by the crystal spectroscope 13 and blocking the other. A rotator 24 for switching the extraction filter 23 between the primary light side and the n-order light side is provided. Further, a uniformizing filter 27 including a first-order light equalizing filter 25 and an nth-order light equalizing filter 26 for making the energy distribution of the X-rays emitted from the extraction filter 23 uniform, and the rotating device 24 are synchronized. An insertion device 28 for switching the homogenizing filter 27 between the primary light side and the nth light side is disposed.

【0028】このうち、抽出フィルタ23の1次光側と
n次光側の抽出フィルタ21,22は、異なる半透過材
から半円形に構成されている。すなわち、1次光抽出フ
ィルタ21は、1次光のみを透過し、n次光を遮断する
物質でできた半円形の半透過材からなり、n次光抽出フ
ィルタ22は、逆に、n次光のみを透過し、1次光を遮
断する物質でできた半円形の半透過材からなる。そし
て、これらの1次光側とn次光側の抽出フィルタ21,
22を組み合わせてなる円形の抽出フィルタ23を、回
転装置24によって回転させることで、光軸上に挿入さ
れる抽出フィルタ21,22を切り換えるようになって
いる。
Of these, the extraction filters 21 and 22 on the primary light side and the n-order light side of the extraction filter 23 are formed in a semicircular shape from different translucent materials. That is, the primary light extraction filter 21 is made of a semicircular semi-transmissive material made of a substance that transmits only primary light and blocks n-order light. It consists of a semi-circular semi-transmissive material made of a substance that transmits only light and blocks primary light. Then, the extraction filters 21 on the primary light side and the n-th light side,
By rotating a circular extraction filter 23 formed by combining the extraction filters 22 by a rotation device 24, the extraction filters 21 and 22 inserted on the optical axis are switched.

【0029】また、均一化フィルタ27の1次光側とn
次光側の均一化フィルタ25,26は、前述した式
(1)により、それぞれの対象とする波長に適した厚
み、形状とされている。すなわち、1次光均一化フィル
タ25は、式(1)により、1次光のX線強度分布が均
一になるような厚み、形状とされており、n次光均一化
フィルタ26は、式(1)により、n次光のX線強度分
布が均一になるような厚み、形状とされている。そし
て、これらの1次光側とn次光側の均一化フィルタ2
5,26を移動方向に並べてなる均一化フィルタ27を
挿入装置28によって往復移動させることで、光軸上に
挿入される均一化フィルタ25,26を切り換えるよう
になっている。
The primary light side of the equalizing filter 27 and n
The uniforming filters 25 and 26 on the next light side have a thickness and a shape suitable for each target wavelength according to the above-described equation (1). That is, the primary light uniformizing filter 25 has a thickness and a shape that make the X-ray intensity distribution of the primary light uniform according to the equation (1), and the n-order light uniforming filter 26 uses the equation ( According to 1), the thickness and the shape are such that the X-ray intensity distribution of the n-order light becomes uniform. Then, the uniformizing filters 2 on the primary light side and the n-order light side are used.
By reciprocating an equalizing filter 27 in which the filters 5 and 26 are arranged in the moving direction by the insertion device 28, the uniformizing filters 25 and 26 inserted on the optical axis are switched.

【0030】(作用・効果)以上のような構成を有する
本実施形態の作用・効果は次の通りである。まず、図示
していない加速器から発せられた白色光1から、2結晶
分光器13の第一結晶11のブラッグ反射により、必要
なエネルギーが選択される。第一結晶11で反射された
X線2は、第二結晶12の非対称反射で必要なサイズに
拡大される。
(Operation / Effect) The operation / effect of this embodiment having the above configuration is as follows. First, necessary energy is selected from white light 1 emitted from an accelerator (not shown) by Bragg reflection of the first crystal 11 of the two-crystal spectroscope 13. The X-ray 2 reflected by the first crystal 11 is enlarged to a required size by asymmetric reflection of the second crystal 12.

【0031】この場合、第一結晶11と第二結晶12の
反射は、次の式(2)に従うブラッグ反射であるため、
1次光とn次光が反射する。
In this case, the reflections of the first crystal 11 and the second crystal 12 are Bragg reflections according to the following equation (2).
The primary light and the n-th light are reflected.

【数11】λn=2dsinθ … 式(2) λ:波長、d:結晶定数、θ:ブラッグ角、n:次数 1次光もn次光もブラッグ角と非対称反射角は等しくな
るため、次の式(3)、(4)に従う第二結晶12の非
対称反射では、同じサイズに拡大される。
Λ n = 2 d sin θ Equation (2) λ: wavelength, d: crystal constant, θ: Bragg angle, n: order Since the Bragg angle and the asymmetric reflection angle of both primary light and n-order light are equal, the following equation is obtained. In the asymmetric reflection of the second crystal 12 according to the equations (3) and (4), the second crystal 12 is enlarged to the same size.

【数12】 そのため、第二結晶12で反射されたX線3において、
1次光とn次光の光軸は重なっている。
(Equation 12) Therefore, in the X-ray 3 reflected by the second crystal 12,
The optical axes of the primary light and the n-th light overlap.

【0032】第二結晶12で反射されたX線3は、抽出
フィルタ23を透過するが、この場合に、回転装置24
によって抽出フィルタ23を回転させ、光軸上に挿入さ
れる抽出フィルタ21,22を切り換えることにより、
抽出フィルタ23からは、1次光とn次光という2種類
のエネルギーのうち、片方のエネルギーのX線のみが交
互に出射される。すなわち、抽出フィルタ23において
は、1次光とn次光が交互に選択される。
The X-rays 3 reflected by the second crystal 12 pass through the extraction filter 23. In this case, the rotating device 24
By rotating the extraction filter 23 and switching the extraction filters 21 and 22 inserted on the optical axis,
From the extraction filter 23, of the two types of energy, primary light and n-order light, only X-rays of one of the energies are alternately emitted. That is, in the extraction filter 23, the primary light and the n-th light are alternately selected.

【0033】さらに、抽出フィルタ23からのX線4
は、均一化フィルタ27を透過するが、この場合に、挿
入装置28によって、抽出フィルタ23の回転とタイミ
ングを合わせて均一化フィルタ27を往復移動させ、光
軸上に挿入される抽出フィルタ21,22と同じエネル
ギー側のフィルタが光軸上に挿入されるように、均一化
フィルタ25,26を切り換える。すなわち、抽出フィ
ルタ23から1次光が出射されるタイミングでは、その
1次光が均一化フィルタ27の1次光均一化フィルタ2
5へ入射し、抽出フィルタ23からn次光が出射される
タイミングでは、そのn次光が均一化フィルタ27のn
次光均一化フィルタ25へ入射するように、均一化フィ
ルタ25,26を切り換える。
Further, the X-rays 4 from the extraction filter 23
Is transmitted through the homogenizing filter 27. In this case, the homogenizing filter 27 is reciprocated by the insertion device 28 in synchronization with the rotation of the extracting filter 23, and the extracting filters 21 and The equalizing filters 25 and 26 are switched so that a filter on the same energy side as 22 is inserted on the optical axis. That is, at the timing when the primary light is emitted from the extraction filter 23, the primary light is output from the primary light uniforming filter 2 of the uniformizing filter 27.
5 at the timing when the n-th light is emitted from the extraction filter 23, the n-th light is
The uniformizing filters 25 and 26 are switched so as to be incident on the next light uniformizing filter 25.

【0034】その結果、1次光とn次光のそれぞれに、
それに適合した均一化フィルタ25,26を透過させる
ことができるため、均一化フィルタ27を透過したX線
4は、エネルギー分布が均一となる。そして、このよう
に、エネルギー分布が均一となった1次光とn次光のX
線4を、一定間隔で交互に被験者100に照射し、検出
器15で各エネルギーのX線強度を測定する。
As a result, for each of the first-order light and the n-th light,
X-rays 4 that have passed through the equalizing filter 27 can have uniform energy distribution because they can be transmitted through the equalizing filters 25 and 26 that conform to that. The X-rays of the primary light and the n-th light having a uniform energy distribution are thus obtained.
The subject 4 is irradiated with the line 4 alternately at regular intervals, and the detector 15 measures the X-ray intensity of each energy.

【0035】以上のように、本実施形態のX線CT装置
では、白色光1から必要な二つのエネルギーを選択する
場合に、抽出フィルタ23でいずれか一方を選択して、
均一化フィルタ27で均一なエネルギー分布にすること
ができる。したがって、本実施形態のX線CT装置によ
れば、光軸上に挿入される抽出フィルタ23と均一化フ
ィルタ27を同期させて交互に切り換えることにより、
被験者位置まで同じ光軸で2種エネルギーのX線を伝送
し、エネルギーに関係なく等しいビームサイズでエネル
ギー分布も均一な2種エネルギーのX線を被験者100
に交互に照射することができる。なお、本実施形態にお
いては、抽出フィルタ23および均一化フィルタ27を
2結晶分光器13と検出器15の間に配置したが、抽出
フィルタ23および均一化フィルタ27を2結晶分光器
13の第一結晶11の前に配置することも可能であり、
この場合にも、同様の作用・効果が得られることは明ら
かである。
As described above, in the X-ray CT apparatus of the present embodiment, when two necessary energies are selected from the white light 1, one of them is selected by the extraction filter 23,
A uniform energy distribution can be obtained by the uniformizing filter 27. Therefore, according to the X-ray CT apparatus of the present embodiment, the extraction filter 23 and the equalization filter 27 inserted on the optical axis are alternately switched in synchronization with each other.
X-rays of two energies are transmitted to the position of the subject along the same optical axis, and X-rays of two energies having the same beam size and a uniform energy distribution are transmitted to the subject 100 regardless of the energy.
Can be alternately irradiated. In the present embodiment, the extraction filter 23 and the homogenization filter 27 are arranged between the two-crystal spectroscope 13 and the detector 15. It is also possible to place it before the crystal 11,
In this case, it is apparent that the same operation and effect can be obtained.

【0036】(第3の実施の形態)以下には、本発明に
おける第3の実施の形態として、請求項1〜3に記載の
発明を適用した一つの形態に係るX線CT装置を、図3
に基づいて以下に説明する。なお、前述した第1、第2
の実施の形態と同一部分については同一符号を付し、説
明を省略する。
Third Embodiment An X-ray CT apparatus according to a third embodiment of the present invention will now be described with reference to FIGS. 3
This will be described below based on In addition, the above-mentioned first and second
The same reference numerals are given to the same portions as those of the embodiment described above, and the description will be omitted.

【0037】(構成)本発明に係るX線CT装置は、前
述した第2の実施の形態における抽出フィルタ23と検
出器15の間の構成を変更したものであり、それ以外の
部分については第2の実施の形態と同じ構成を有する。
すなわち、本実施形態において、抽出フィルタ23と検
出器15の間には、抽出フィルタ23から出射したX線
の強度分布を均一にするための、1次光均一化フィルタ
31およびn次光均一化フィルタ32を水平な同一円上
における異なる位置に配置してなる円形状の均一化フィ
ルタ33と、回転装置24と同期をとって均一化フィル
タ33を1次光側とn次光側とで切り換えるための第二
回転装置34が配置されている。
(Configuration) The X-ray CT apparatus according to the present invention is a modification of the configuration between the extraction filter 23 and the detector 15 in the second embodiment described above, and the other parts are the same as those in the second embodiment. It has the same configuration as the second embodiment.
That is, in the present embodiment, between the extraction filter 23 and the detector 15, the primary light homogenizing filter 31 and the n-th light homogenization filter for uniformizing the intensity distribution of the X-rays emitted from the extraction filter 23. A circular homogenizing filter 33 in which the filters 32 are arranged at different positions on the same horizontal circle, and the homogenizing filter 33 are switched between the primary light side and the n-order light side in synchronization with the rotating device 24. Rotating device 34 is disposed.

【0038】この場合、均一化フィルタ33と第二回転
装置34の回転軸はy方向を向いている。また、1次光
側とn次光側の均一化フィルタ31,32は、一体的に
組み合わされて均一化フィルタ33を構成しているた
め、均一化フィルタ33を回転させることにより、水平
方向の共通の円軌道上を共通の速度で旋回するようにな
っている。さらに、回転装置24および第二回転装置3
4と同期をとって均一化フィルタ33からのX線4の光
軸上で開閉するシャッタ35が配置されている。
In this case, the rotation axes of the equalizing filter 33 and the second rotating device 34 are oriented in the y direction. In addition, since the equalizing filters 31 and 32 on the primary light side and the n-th light side are integrally combined to form the equalizing filter 33, by rotating the equalizing filter 33, the horizontal direction is obtained. It turns on a common circular orbit at a common speed. Further, the rotation device 24 and the second rotation device 3
A shutter 35 that opens and closes on the optical axis of the X-ray 4 from the equalizing filter 33 in synchronization with the shutter 4 is disposed.

【0039】このうち、均一化フィルタ33の1次光側
とn次光側の均一化フィルタ31,32は、第2の実施
の形態における1次光側とn次光側の均一化フィルタ2
5,26と同様に、前述した式(1)により、それぞれ
の対象とする波長に適した厚み、形状とされている。な
お、放射光の光源としてウィグラ等を用いる場合、x方
向のビーム強度が一定であるため、前述した式(1)はy
のみの関数となる(x方向には形状変化なし)。
Of these, the equalizing filters 31 and 32 on the primary light side and the n-order light side of the equalizing filter 33 are the same as the equalizing filters 2 on the primary light side and the n-order light side in the second embodiment.
As in the case of 5 and 26, the thickness and the shape are suitable for the respective target wavelengths according to the above-described equation (1). When a wiggler or the like is used as the light source of the emitted light, the beam intensity in the x direction is constant.
(No shape change in x-direction).

【0040】一方、均一化フィルタ33の1次光側とn
次光側の均一化フィルタ31,32のx方向の長さL(m
m)と撮影に必要な時間T(msec)と第二回転装置の回転数
n(rpm)と半径r(mm)の間には、以下の式(10)に示
す関係がある。
On the other hand, the primary light side of the equalizing filter 33 and n
The length L (m) of the uniforming filters 31 and 32 on the next light side in the x direction.
m), the time T (msec) required for photographing, the rotation speed n (rpm) of the second rotating device, and the radius r (mm) have the relationship shown in the following equation (10).

【数13】 そのため、1次光側とn次光側の均一化フィルタ31,
32の幅(x方向の長さ)は、この式(10)により求
まるLの値とされており、その入射光側の表面が、均一
化フィルタ33と第二回転装置34の回転軸を中心とす
る半径rの円周に沿うようにして、弓状に曲げられてい
る。さらに、これらの1次光側とn次光側の均一化フィ
ルタ31,32は、均一化フィルタ33を回転させなが
らX線を通過させても、一方のフィルタを通過したX線
が他方のフィルタを通過しないような位置関係で配置さ
れている。
(Equation 13) Therefore, the first-order light side and the n-th order light side equalizing filters 31,
The width of 32 (the length in the x direction) is a value of L obtained by the equation (10), and the surface on the incident light side is centered on the rotation axes of the uniformizing filter 33 and the second rotation device 34. Is bent along the circumference of the radius r. Further, even if the uniformizing filters 31 and 32 on the primary light side and the n-order light side allow the X-rays to pass while rotating the homogenizing filter 33, the X-rays passing through one of the filters become the other filters. Are arranged so as not to pass through.

【0041】(作用・効果)以上のような構成を有する
本実施形態の作用・効果は次の通りである。まず、抽出
フィルタ23を通過するまでの動作は、前述した第2の
実施の形態と同じであり、抽出フィルタ23からは1次
光とn次光が交互に出射される。この場合、均一化フィ
ルタ33の1次光側とn次光側の均一化フィルタ31,
32の形状は、前述したように、式(10)により求ま
る幅Lを持ち、半径rの円周に沿った弓状の形状を有す
るため、第二回転装置34が回転しても、次光側とn次
光側の均一化フィルタ31,32への入射X線は常に直
角に入射し、y座標が一定ならX線のフィルタ透過距離
は一定となる。したがって、入射X線のx方向強度は一
定であるため、1次光側とn次光側の均一化フィルタ3
1,32が第二回転装置34により回転しても、1次光
側とn次光側の均一化フィルタ31,32から出射され
るX線4のエネルギー分布は一定となる。
(Operation and Effect) The operation and effect of the present embodiment having the above configuration are as follows. First, the operation until the light passes through the extraction filter 23 is the same as that of the second embodiment described above, and the primary light and the n-th light are emitted from the extraction filter 23 alternately. In this case, the equalizing filters 31 on the primary light side and the n-order light side of the equalizing filter 33,
As described above, the shape of the second rotating device 32 has a width L determined by Expression (10) and has an arcuate shape along the circumference of the radius r. The X-rays incident on the equalizing filters 31 and 32 on the side and the n-th light side are always incident at a right angle, and if the y coordinate is constant, the X-ray transmission distance through the filter is constant. Therefore, since the intensity of the incident X-ray in the x direction is constant, the uniformizing filter 3 on the primary light side and the n-order light side is used.
Even if the first and second rotating devices 34 rotate by the second rotating device 34, the energy distribution of the X-rays 4 emitted from the equalizing filters 31 and 32 on the primary light side and the n-th light side becomes constant.

【0042】この場合に、第二回転装置34によって、
抽出フィルタ23の回転とタイミングを合わせて均一化
フィルタ33を回転させ、図3の(B)に示すように、
抽出フィルタ23から1次光が出射するタイミング36
では、その1次光が均一化フィルタ33の1次光均一化
フィルタ31へ入射し、抽出フィルタ23からn次光が
出射されるタイミング37では、そのn次光が均一化フ
ィルタ33のn次光均一化フィルタ32へ入射するよう
に、均一化フィルタ31,32を切り換える。
In this case, the second rotating device 34
The uniformizing filter 33 is rotated in synchronization with the rotation of the extraction filter 23, and as shown in FIG.
Timing 36 at which the primary light is emitted from the extraction filter 23
Then, at the timing 37 when the first-order light enters the first-order light equalization filter 31 of the equalization filter 33 and the nth-order light is emitted from the extraction filter 23, the nth-order light is converted to the nth-order light of the equalization filter 33. The uniformizing filters 31 and 32 are switched so as to enter the light uniformizing filter 32.

【0043】その結果、1次光とn次光のそれぞれに、
それに適合した均一化フィルタ31,32を透過させる
ことができるため、X線4のエネルギー分布が均一化さ
れる。そして、強度分布が均一になったX線が均一化フ
ィルタ33から出射するタイミングと被験者100に照
射するタイミングに合わせてシャッタ35を開閉するこ
とにより、エネルギー分布が均一となった1次光とn次
光のX線を被験者100に交互に照射し、検出器15で
各エネルギーのX線強度を測定する。
As a result, each of the first-order light and the n-th light is
The energy distribution of the X-rays 4 can be made uniform since the light can be transmitted through the uniformizing filters 31 and 32 adapted to the above. Then, by opening and closing the shutter 35 in accordance with the timing at which the X-rays having a uniform intensity distribution is emitted from the equalizing filter 33 and the timing at which the X-rays irradiate the subject 100, the primary light and the n-th light having the uniform energy distribution are obtained. The subject 100 is alternately irradiated with X-rays of the next light, and the detector 15 measures the X-ray intensity of each energy.

【0044】以上のように、本実施形態のX線CT装置
では、x方向のX線強度が均一な場合に、均一化フィル
タ33を回転させるだけで1次光とn次光のX線強度を
均一にできる。したがって、前述した第2の実施の形態
のように挿入装置28によって均一化フィルタを往復移
動させる場合に比べて、均一化フィルタ切換のための機
械的条件が緩和され、高速でのエネルギー切換が可能と
なる。
As described above, in the X-ray CT apparatus of the present embodiment, when the X-ray intensity in the x-direction is uniform, the X-ray intensity of the primary light and the n-th light can be obtained only by rotating the equalizing filter 33. Can be made uniform. Therefore, compared to the case where the uniformizing filter is reciprocated by the insertion device 28 as in the above-described second embodiment, the mechanical conditions for switching the uniformizing filter are reduced, and energy can be switched at high speed. Becomes

【0045】(第4の実施の形態)以下には、本発明に
おける第4の実施の形態として、請求項4に記載の発明
を適用した一つの形態に係るX線CT装置を、図4、図
5に基づいて以下に説明する。なお、前述した第1の実
施の形態と同一部分については同一符号を付し、説明を
省略する。
(Fourth Embodiment) An X-ray CT apparatus according to a fourth embodiment of the present invention will now be described with reference to FIGS. This will be described below with reference to FIG. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0046】(構成)本発明に係るX線CT装置は、前
述した第1の実施の形態における均一化フィルタ14を
用いる代りに、2結晶分光器13の第一結晶11を、反
射率の異なる複数の結晶からなる第一結晶41に変更し
たものであり、それ以外の部分については同じ構成を有
する。すなわち、本実施形態において、第一結晶41
は、図5に示すように、材料と結晶方位が同じで、反射
率の異なる、n×m(n,mは自然数)個の結晶42か
らなっている。この第一結晶41を構成する各結晶42
の反射率は、出射光の強度分布が均一になるように選定
されている。例えば、X線強度が最低強度の2倍の個所
においては、X線強度が最低の個所における結晶反射率
の1/2の結晶反射率を持つ結晶を選択する。
(Configuration) The X-ray CT apparatus according to the present invention uses the first crystal 11 of the two-crystal spectroscope 13 having different reflectances instead of using the uniformizing filter 14 in the first embodiment. This is changed to a first crystal 41 composed of a plurality of crystals, and the other portions have the same configuration. That is, in the present embodiment, the first crystal 41
As shown in FIG. 5, is composed of n × m (n and m are natural numbers) crystals 42 having the same material and crystal orientation and different reflectivities. Each crystal 42 constituting the first crystal 41
Are selected such that the intensity distribution of the emitted light becomes uniform. For example, at a position where the X-ray intensity is twice the lowest intensity, a crystal having a crystal reflectance of 1/2 of the crystal reflectance at the position where the X-ray intensity is lowest is selected.

【0047】(作用・効果)以上のような構成を有する
本実施形態の作用・効果は次の通りである。まず、図示
していない加速器から発せられた白色光1から、2結晶
分光器13の第一結晶41のブラッグ反射により、必要
なエネルギーが選択される。第一結晶41で反射された
X線2は、第二結晶12の非対称反射で必要なサイズに
拡大される。
(Operation / Effect) The operation / effect of the present embodiment having the above configuration is as follows. First, necessary energy is selected from white light 1 emitted from an accelerator (not shown) by the Bragg reflection of the first crystal 41 of the two-crystal spectroscope 13. The X-ray 2 reflected by the first crystal 41 is enlarged to a required size by asymmetric reflection of the second crystal 12.

【0048】この場合、第一結晶41を構成するn×m
個の結晶42は、互いに、材料と結晶方位は同じである
ため、選択されるエネルギーは同じである。しかしなが
ら、このn×m個の結晶42の反射率は異なり、各結晶
42の反射率は、出射光の強度分布が均一になるように
選定されているため、第一結晶41を透過したX線2
は、エネルギー分布が均一となる。すなわち、白色光1
は、第一結晶41のブラッグ反射により必要なエネルギ
ーが選択され、かつエネルギー分布が一定となって反射
する。ついで、第二結晶12の非対称反射により必要な
サイズに拡大される。このようにして得られた必要なサ
イズの、エネルギー分布が均一化されたX線4を、被験
者100に照射し、検出器5でX線強度を測定する。
In this case, n × m constituting the first crystal 41
Since the individual crystals 42 have the same material and crystal orientation, the selected energy is the same. However, the reflectivity of the n × m crystals 42 is different, and the reflectivity of each crystal 42 is selected so that the intensity distribution of the emitted light becomes uniform. 2
Has a uniform energy distribution. That is, white light 1
The required energy is selected by the Bragg reflection of the first crystal 41, and the energy distribution is constant and reflected. Then, the second crystal 12 is enlarged to a required size by asymmetric reflection. The subject 100 is irradiated with the X-rays 4 having the required size and having a uniform energy distribution obtained in this way, and the X-ray intensity is measured by the detector 5.

【0049】以上のように、本実施形態のX線CT装置
では、2結晶分光器13の第一結晶41を構成する各結
晶の反射率を適切に選定することにより、この第一結晶
41から出射されるX線2のエネルギー分布を均一にす
ることができる。したがって、白色光1から必要なエネ
ルギーのX線を選択して、被験者位置まで同じ光軸で伝
送し、エネルギーに関係なく等しいビームサイズでエネ
ルギー分布も均一なX線を被験者100に照射すること
ができる。
As described above, in the X-ray CT apparatus according to the present embodiment, the reflectance of each crystal constituting the first crystal 41 of the two-crystal spectroscope 13 is appropriately selected, so that the The energy distribution of the emitted X-rays 2 can be made uniform. Therefore, it is possible to select X-rays having the required energy from the white light 1 and transmit the X-rays to the subject position along the same optical axis, and irradiate the subject 100 with X-rays having the same beam size and uniform energy distribution regardless of the energy. it can.

【0050】(他の実施の形態)なお、本発明は前述し
た実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲
内で他にも多種多様な変形例が実施可能である。
(Other Embodiments) The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various other modifications can be made within the scope of the present invention.

【0051】[0051]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
広い範囲のエネルギーを持つX線から必要な単数または
複数のエネルギーのX線を選択して、被験者位置まで同
じ光軸で伝送し、エネルギーに関係なく等しいビームサ
イズでエネルギー分布も均一なX線を被験者に照射可能
とすることにより、被験者に余分なX線を照射せず、検
出器のデータ処理も平易な、優れたX線CT装置を提供
することができる。
As described above, according to the present invention,
Selects X-rays of the required energy or energies from X-rays having a wide range of energy, transmits the same optical axis to the position of the subject, and generates X-rays with the same beam size and uniform energy distribution regardless of the energy. By making it possible to irradiate the subject, it is possible to provide an excellent X-ray CT apparatus that does not irradiate the subject with extra X-rays and that can easily perform data processing of the detector.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明を適用した第1の実施の形態に係るX線
CT装置を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an X-ray CT apparatus according to a first embodiment to which the present invention is applied.

【図2】本発明を適用した第2の実施の形態に係るX線
CT装置を示す構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram showing an X-ray CT apparatus according to a second embodiment to which the present invention is applied.

【図3】本発明を適用した第3の実施の形態に係るX線
CT装置を示す図であり、(A)は構成図、(B)と
(C)は(A)の均一化フィルタの平面図とその光軸方
向の断面図である。
FIGS. 3A and 3B are diagrams showing an X-ray CT apparatus according to a third embodiment to which the present invention is applied, wherein FIG. 3A is a configuration diagram, and FIGS. FIG. 3 is a plan view and a cross-sectional view in the optical axis direction.

【図4】本発明を適用した第4の実施の形態に係るX線
CT装置を示す構成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram showing an X-ray CT apparatus according to a fourth embodiment to which the present invention is applied.

【図5】図4の第一結晶を示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view showing a first crystal of FIG. 4;

【図6】2結晶モノクロメータモデル図である。FIG. 6 is a model diagram of a two-crystal monochromator.

【図7】従来のX線CT装置の一例を示す構成図であ
る。
FIG. 7 is a configuration diagram illustrating an example of a conventional X-ray CT apparatus.

【図8】従来のX線CT装置における被験者位置までの
光路の一例を示す光路図である。
FIG. 8 is an optical path diagram showing an example of an optical path to a subject position in a conventional X-ray CT apparatus.

【図9】図8の光路図を用いてレイトレースシミュレー
ションを行った結果を示す図であり、(A)はY軸方向
の光子密度を示す分布図、(B)はX軸方向の光子密度
を示す分布図である。
9A and 9B are diagrams showing the results of ray tracing simulation performed using the optical path diagram of FIG. 8, where FIG. 9A is a distribution diagram showing the photon density in the Y-axis direction, and FIG. 9B is a diagram showing the photon density in the X-axis direction. FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…白色光 2…第一結晶からの出射光 3…第二結晶からの出射光 4…被験者に照射されるX線 11,41…第一結晶 12…第二結晶 13…2結晶分光器 14,27,33…均一化フィルタ 15…検出器 21…1次光抽出フィルタ 22…n次光抽出フィルタ 23…抽出フィルタ 24…回転装置 25,31…1次光均一化フィルタ 26,32…n次光均一化フィルタ 28…挿入装置 34…第二回転装置 35…シャッタ 42…結晶 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... White light 2 ... Outgoing light from a 1st crystal 3 ... Outgoing light from a 2nd crystal 4 ... X-ray irradiated to a test subject 11, 41 ... 1st crystal 12 ... 2nd crystal 13 ... 2 crystal spectroscope 14 , 27, 33 uniform filter 15 detector 21 primary light extraction filter 22 nth light extraction filter 23 extraction filter 24 rotating device 25, 31 primary light uniform filter 26, 32 nth order Light uniformizing filter 28 Inserting device 34 Second rotating device 35 Shutter 42 Crystal

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 広い範囲のエネルギーを持つX線から分
光結晶を用いて単数または複数のエネルギーのX線を選
択し、被験者に照射して画像を撮影するX線CT装置に
おいて、 被験者に照射する前にX線を通過させて、被験者に照射
するX線の強度分布を均一にするための、強度分布均一
化フィルタを有し、 前記フィルタの厚みは、 X線進行方向に直交する平面の水平方向をx、X線進行
方向に直交する平面の鉛直方向をyとし、入射X線強度
分布を示す関数をf、被験者位置で必要な出射X線強度
(定数)をI、フィルタの吸収係数をμとした場合に、 【数1】 により求まるtの値およびtの近似値のいずれかである
ことを特徴とするX線CT装置。
1. An X-ray CT apparatus that selects one or more energies from among X-rays having a wide range of energy using a spectral crystal and irradiates the subject with an X-ray to capture an image. The filter has an intensity distribution equalizing filter for allowing the X-rays to pass therethrough and irradiating the subject with the X-rays uniformly, and the thickness of the filter is a horizontal plane perpendicular to the X-ray traveling direction. The direction is x, the vertical direction of a plane orthogonal to the X-ray traveling direction is y, the function indicating the incident X-ray intensity distribution is f, the outgoing X-ray intensity (constant) required at the subject position is I, and the absorption coefficient of the filter is where μ is An X-ray CT apparatus, which is one of a value of t and an approximate value of t obtained by:
【請求項2】 前記分光結晶の1次反射光とn次反射光
という2種エネルギーのX線の両方を利用する場合に、 1次反射光とn次反射光のうち、いずれか一方のみを透
過して他方を遮蔽する1次光抽出フィルタとn次光抽出
フィルタを有し、 前記強度分布均一化フィルタは、1次反射光とn次反射
光の強度分布をそれぞれ均一化する1次光均一化フィル
タとn次光均一化フィルタであり、 前記1次光抽出フィルタ、前記n次光抽出フィルタ、前
記1次光均一化フィルタ、および前記n次光均一化フィ
ルタは、いずれか一方のエネルギー用の抽出フィルタを
透過したX線が、次に、同じエネルギー用の均一化フィ
ルタを透過した後、被験者に照射するように構成された
ことを特徴とする請求項1記載のX線CT装置。
2. When using both X-rays of two energies, ie, primary reflected light and n-order reflected light of the spectral crystal, only one of the primary reflected light and the n-order reflected light is used. A primary light extraction filter and an nth-order light extraction filter that transmit and block the other, and the intensity distribution equalizing filter is a primary light that equalizes the intensity distributions of the primary reflected light and the nth reflected light, respectively. A primary light extraction filter, the n-order light extraction filter, the primary light uniformization filter, and the n-th light uniformization filter, wherein one of the energy is 2. The X-ray CT apparatus according to claim 1, wherein the X-rays transmitted through the extraction filter for X-rays are then transmitted through the equalizing filter for the same energy, and then irradiated to the subject.
【請求項3】 x方向のX線強度分布が一様である場合
に、 前記1次光均一化フィルタと前記n次光均一化フィルタ
は、水平方向の共通の円軌道上を共通の速度で旋回する
ように構成され、 前記1次光抽出フィルタ、前記n次光抽出フィルタ、前
記1次光均一化フィルタ、および前記n次光均一化フィ
ルタは、いずれか一方のエネルギー用の抽出フィルタを
透過したX線が、次に、旋回中の同じエネルギー用の均
一化フィルタを通過した後、被験者に照射するように構
成されたことを特徴とする請求項2記載のX線CT装
置。
3. When the X-ray intensity distribution in the x direction is uniform, the first-order light equalizing filter and the n-th order light equalizing filter move on a common circular orbit in the horizontal direction at a common speed. The primary light extraction filter, the nth light extraction filter, the primary light equalization filter, and the nth light equalization filter pass through one of the energy extraction filters. 3. The X-ray CT apparatus according to claim 2, wherein the X-rays are configured to irradiate a subject after passing through a uniformizing filter for the same energy during the turning.
【請求項4】 広い範囲のエネルギーを持つX線から分
光結晶を用いて単数または複数のエネルギーのX線を選
択し、被験者に照射して画像を撮影するX線CT装置に
おいて、 前記分光結晶は、反射率の異なる複数の結晶からなる分
光結晶を含むことを特徴とするX線CT装置。
4. An X-ray CT apparatus which selects one or more energies of X-rays from X-rays having a wide range of energy by using a spectral crystal and irradiates the subject with an X-ray to capture an image, wherein the spectral crystal is An X-ray CT apparatus including a spectral crystal comprising a plurality of crystals having different reflectances.
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