JP2003090807A

JP2003090807A - Ｘ線撮像法

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Publication number: JP2003090807A
Application number: JP2001284444A
Authority: JP
Inventors: Akio Yoneyama; 明男米山
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-09-19
Filing date: 2001-09-19
Publication date: 2003-03-28
Anticipated expiration: 2021-09-19
Also published as: JP4015394B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】Ｘ線撮像法に係わり、物体の内部を非破壊に
検査する撮像方法に関する。Ｘ線は試料を透過する際、
Ｘ線の振幅及び位相が変化する。この位相変化を利用し
て振幅の変化では観察することができなかった生体の軟
部組織等を造影剤の付与をしないで観察することができ
る。この位相変化を利用した位相差コントラスト型撮影
装置で、位相シフタを用いずに位相決定精度の良い位相
像を取得する。【解決手段】入射Ｘ線を分割する素子と分割されたＸ
線を結合する素子を相対的に回転させることにより、干
渉像に間隔の狭い縞を発生させる。そして、被写体の設
置により生じるこの縞の位置変動から位相分布像を計算
で求める。【効果】位相シフタの設置は、吸収による強度の減少
やＶｉｓｉｂｉｌｉｔｙの低下を招くという問題もあっ
た。そこで位相シフタを用いずに位相決定精度の良い位
相像を取得する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はＸ線撮像法に係わ
り、物体の内部を非破壊に検査する撮像方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｘ線が試料を透過する際、Ｘ線の振幅及
び位相が変化する。一般的に位相の変化は吸収の変化に
比べて顕著であるため、この変化を捉えることにより、
高感度に物体内部を観測することができる。この位相変
化を利用した位相コントラスト型Ｘ線撮像装置として
は、特開平４−３４８２６２号公報に記載されたよう
に、ボンゼ・ハート型干渉計（たとえば、Appl. Phys.
Lett. 6,155 (1965)）を利用した撮像装置が知られる。
これによれば、振幅の変化を利用した従来のＸ線撮像装
置では観察することができなかった生体軟部組織等を造
影剤の付与をしないでも観察することができる。

【０００３】図１を参照して、ボンゼ・ハート型干渉計
を用いた位相変化の検出を説明する。この干渉計は、等
間隔で平行に配置されたスプリッタ１、ミラー２および
アナライザー３を持った結晶ブロック４から構成され
る。入射Ｘ線５は、スプリッタ１でラウエケースのＸ線
回折により第１ビーム６ａと第２ビーム７ａに分割され
る。ミラー２に入射した第１ビーム６ａは第３ビーム６
ｂと第４ビーム６ｃに、第２ビーム７ａは第５ビーム７
ｂと第６ビーム７ｃに再び分割される。スプリッタ１、
ミラー２およびアナライザー３の間隔は等しいので、第
４ビーム６ｃと第５ビーム７ｂはアナライザー３上の同
じ点に入射し、回折により結合され第１干渉ビーム８ａ
及び第２干渉ビーム８ｂを形成する。

【０００４】なお、図1右上部に示すｘ，ｙおよびｚは
後述する説明のために参考に付した座標軸である。ｘ軸
はスプリッタ１、ミラー２およびアナライザー３の面と
平行で水平方向の座標軸、ｙ軸はスプリッタ１、ミラー
２およびアナライザー３の面を垂直に貫通する方向の座
標軸、ｚ軸はスプリッタ１、ミラー２およびアナライザ
ー３の面と平行で垂直方向の座標軸である。以下、本願
の明細書に於いて座標軸に言及するときは、この座標軸
によるものとする。

【０００５】上記干渉計において、分割されたビームの
一方の光路、例えばビーム６ｃに被写体を設置すると、
被写体の位相分布に応じてビームの位相がシフトし、他
方のビーム（７ｂ）と結合させると干渉により位相の変
化が干渉ビーム（８ａ，８ｂ）の強度変化となって現れ
る。したがって、この強度変化から、被写体の位相分布
情報を得ることができる。

【０００６】しかし、被写体による位相変化が緩やかな
場合、１枚の干渉ビームの強度変化分布像（干渉像）だ
けから精度の良い被写体の位相分布像を求めることは難
しい。そこで、分割されたビームの一方に位相シフタを
設置し、以下に示すような方法を用いて位相分布像を求
めている。

【０００７】第１の方法は、図２（ａ）に示したような
くさび形の位相シフタを用いる方法である。このくさび
形の位相シフタを分割されたビームの一方の光路に設置
すると、干渉像に間隔の狭い縞が形成され、試料をビー
ム光路に設置しないときは図３（ａ）のようなモアレ縞
の干渉像になり、設置したときは図３（ｂ）のような干
渉像になる。したがって、この縞の位置の変化から被写
体による位相変化を求めることができる。尚、モアレ縞
の間隔をａ、縞の変位をｆ、としたとき、位相変化は２
πｆ／ａで与えられる。

【０００８】第２の方法は、J. Opt. Soc. Am., 156,72
(1982) に記載されているような縞走査法を用いる方法
である。この方法では、図２（ａ）に示したようなくさ
び形や図２（ｂ）に示したような平板の位相シフタを分
割されたビームの一方の光路に設置する。そして、位相
シフタを平行移動或いは回転させて、分割されたビーム
間の位相差を０から２π／Ｍづつ変化させてＭ枚の干渉
像を測定した後、これら複数の干渉像から計算で位相分
布像を求める。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、位相
精度の良い位相分布像を求めるためには、位相シフタの
設置により形成された縞の位置変化から位相変化を求め
る方法や、分割されたビーム間の位相差を変化させて測
定した複数の干渉像から位相変化を求める縞走査法を用
いる必要があった。しかし、上記いずれに方法において
も、分割されたビームの一方の光路に位相シフタを新た
に設けなければならないという問題があった。また、位
相シフタの設置は、吸収による強度の減少やVisibility
の低下を招くといった問題もあった。

【００１０】また、位相シフタの設置により形成された
縞の位置変化から位相変化を求める方法において、得ら
れる被写体の位相分布像の空間分解は形成される縞の間
隔によって決定される。このため、できるだけ開き角の
大きなくさび型の位相シフタを使用することが望まし
い。しかし、その一方で角度をあまり大きくしすぎる
と、モアレ縞の間隔がＸ線検出器の空間分解能を越えて
しまい縞を検出できなくなったり、分割されたビーム間
の光路差が入射Ｘ線の空間コヒーレンス長を越えて干渉
縞が消えてしまうといった問題が生じる。このため、く
さびの角度が調整できることが望ましいが、通常、使用
するくさび型位相シフタは一体のアクリル等で構成され
ているために、このような調整はできなかった。このた
め、いろんな角度のくさび型位相シフタを用意して選択
して使用する必要があるという問題があった。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、位相シ
フタを用いることなく精度の良い位相像を取得できる位
相コントラスト型Ｘ線撮像法を提供することにある。

【００１２】スプリッタ１により二つに分割された入射
Ｘ線ビームをミラー２を介してアナライザー３により結
合させる際に、アナライザー３をｙ軸回りにわずかに回
転させる。その結果、アナライザー３の回折格子面をわ
ずかに平行移動させたことになり、くさび形の位相シフ
タを挿入したと同様なモアレ縞を形成させる。回転角度
を制御することにより、任意の間隔のモアレ縞を発生さ
せることができる。したがって、位相シフタを設置する
ことなく干渉像に細かい縞を発生させることができ、被
写体の設置によって生じるこの縞の位置変動から、被写
体の位相分布像を求めることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】アナライザー３をスプリッタ１及
びミラー２に対してｙ軸周りに微小角だけ回転させるこ
とによってモアレ縞を発生させることができることを図
４を参照して具体的に説明する。図４（ａ）はアナライ
ザー３をｙ軸周りに回転させたときの回折格子面の移動
を模式的に示す図である。初期状態では実線９の状態に
あった間隔ｄの回折格子面がアナライザー３をｙ軸周り
に回転させたとき、破線１０で示すように回転する。図
４（ｂ）に回折格子面の移動に伴うＸ線の重なりの移動
を説明するために、図４（ａ）のアナライザーの断面Ｄ
の拡大図を示す。図に示すように、平行移動ｄｘによ
り、Ｘ線はアナライザー上のＡ点ではなく、Ｂ点で重な
り合うようになり、位相は２πｄｘ／ｄだけ変化する。
したがって、ｄｘの変化に伴い干渉光の強度Ｉは図４
（ｃ）に示すようにｄを周期として正弦的に変化するこ
とになる。ところで、上記ｙ軸周りの回転は、ｄｘにｄ
ｘ（ｚ）＝ｚとなるようなｚ方向の分布を与える。この
結果、図４（ｄ）に示すように、干渉光の強度はｚ方向
に正弦的に変化し、図４（ｅ）に示すように、モアレ縞
を形成することができる。したがって、干渉させられる
Ｘ線の一方に被写体をおけば、この被写体の設置によっ
て生じるこの縞の位置変動から、被写体の位相分布像を
求めることができる。アナライザー３をｚ軸周りに回転
させることについては、後述する。

【００１４】以下、図面を用いて本発明の実施例につい
て説明する。以下に示す図において、同じ機能を有する
部分には同じ符号を付し重複する説明を省略する。

【００１５】（実施例１）図５は本発明の位相コントラ
スト型Ｘ線撮像装置の一実施例の構成図である。１００
はＸ線干渉計であり、図１で説明したように、等間隔で
配置されたスプリッタ１、ミラー２及びアナライザー３
を持った結晶ブロック４から構成されるが、結晶ブロッ
ク４のミラー２とアナライザー３とを連結している部分
の大部分が切り欠かれて細い連結片で結合されたものと
なっている。１５はＸ線干渉計用の回転調整機構であ
り、入射Ｘ線２５のＸ線干渉計１００への入射角を調整
する。１８は回転調整機構１５上に搭載された基板であ
り、Ｘ線干渉計１００の支持基盤となる。１６は基板１
８上に搭載された支持板であり、スプリッタ１及びミラ
ー２の部分を搭載する。１７はアナライザー３の部分を
搭載するチルトステージであり、後述するように、ピエ
ゾ素子１７ｐに加える電圧を制御して、アナライザー３
をスプリッタ１及びミラー２に対して相対的に図の矢印
ａの方向に回転させる。１９は被写体を保持するための
ホルダーであり、２０は被写体ホルダー２８を位置決め
するための位置決め機構である。２１はＸ線検出器、２
２は制御装置、２３は画像処理機構、２４は表示装置で
ある。

【００１６】Ｘ線干渉計１００に入射したＸ線２５は、
図１に示したボンゼ・ハート型干渉計と同様に干渉計１
００内で分割・反射・結合され、第１干渉ビーム２６ａ
及び第２干渉ビーム２６ｂを形成する。分割された一方
のビームの光路に試料ホルダー位置決め機構２０により
位置決めされた試料ホルダー１９を用いて被写体を設置
すると、被写体の位相分布に応じてビームの位相分布が
シフトし、干渉ビーム２６ａ及び２６ｂに強度変動（干
渉像）となって現れる。この干渉像をＸ線検出器２１で
検出する。

【００１７】図６にＸ線干渉計１００の詳細な図を示
す。図１に示したボンゼ・ハート型干渉計は入射Ｘ線５
を分割する分割素子１と、分割されたビームを結合する
結合素子３が一体の結晶ブロック４で構成されていたた
めに、分割素子と結合素子を相対的に回転させることは
できなかった。そこで、本実施例では図６に示したよう
に干渉計に切れ込みを入れ、スプリッタ１とミラー２か
らなる分割ブロック３０と、アナライザー３からなる結
合ブロック３１に分割する。但し、完全に分離するので
はなくて、両者は切り残された薄い連結片３２で連結さ
れているとともに、それぞれ、支持板１６およびチルト
ステージ１７上に搭載されてボンゼ・ハート型干渉計の
基本の形を維持できる構造となっている。ここで、チル
トステージ１７について見ると、図に示すように一端面
から対抗面に向かって切り込みが施されて、開口部にピ
エゾ素子１７ｐが挿入されている。したがって、ピエゾ
素子１７ｐに加える電圧を制御すると、電圧の大きさに
応じて開口部の開口の程度が制御される。この構造にお
いて、結合ブロック３１を搭載したチルトステージ１７
のピエゾ素子１７ｐに加える電圧を制御するとにより、
ブロック３０および３１の切り残された薄い連結片３２
が弾性変形し、結合ブロック３１が分割ブロック３０に
対して矢印の方向ａ（ｙ軸回り）に相対的に回転する。

【００１８】この構成の干渉計において、分割ブロック
３０と結合ブロック３１の相対的なｙ軸回りの回転角Δ
ρは、干渉像にモアレ縞を生じる。モアレ縞の間隔Λ
は、（１）式で与えられる。

【００１９】

【数１】ここで、ｄは回折格子面の間隔である。

【００２０】したがって、Δρを適当量ずらすことによ
り位相シフタを用いることなく、任意の間隔のモアレ縞
を干渉像に形成することができる。

【００２１】入射Ｘ線ビームを分割、反射、結合するＸ
線回折には、どのような回折格子面を用いてもよいが、
この実施の形態では回折角度幅が広く、回折時の強度損
失の少ないＳｉ（２２０）面の回折を用いている。した
がって、結晶の方位は図に示したように、Ｘ軸は＜１，
１，０＞、Ｙ軸は＜０，０，１＞となる。Ｓｉ（２２
０）の格子面間隔ｄは０．１９２ｎｍであるので、モア
レ縞の間隔を１００ミクロンに調整するためには、Δρ
を２μｒａｄ程度の精度で制御する必要がある。したが
って、チルトステージにはピエゾ素子のような極めて位
置決め精度の高い駆動素子を用いる。

【００２２】モアレ縞の間隔はΔρによって決定される
のでチルトステージの調整は、例えばＸ線検出器２１で
干渉像をモニターしながら被写体の位相分布像を取得す
るのに最適な間隔のモアレ縞となるように制御装置２２
からピエゾ素子１７ｐに加える電圧を制御して行う。

【００２３】本実施例における被写体の位相分布像は、
上記のように回転角Δρを適当量ずらすことによって形
成されたモアレ縞を含んだ干渉像から以下の手順によっ
て求める。（１）被写体位置決め機構を用いて被写体をビームから
退避させて背景となる干渉像を測定する。（２）被写体位置決め機構を用いて被写体をビーム光路
内に設置し、背景＋被写体の干渉像を測定する。（３）画像処理機構２３において、２つの干渉像のモア
レ縞の位置を比較する。モアレ縞の位置の変化がｆ、モ
アレ縞の間隔がａであるとき、位相変化Δφは（２）式
から求める。

【００２４】

【数２】以上により、求められた位相変化Δφは、すでに背景位
相分布を取り除いた形となっており、被写体の位相分布
像そのものとなる。このようにして、求めた被写体の位
相分布像を表示装置２４で表示する。

【００２５】以上、本実施の形態によれば、分割素子と
結合素子を相対的に回転させて干渉像に間隔の細かいモ
アレ縞を形成することができる。したがって、位相シフ
タを設置することなく干渉像に細かい縞を発生させるこ
とができ、被写体の設置によって生じるこの縞の位置変
動から、被写体の位相決定精度が高い位相分布像を求め
ることができる。

【００２６】（実施例２）実施例１では、被写体による
位相の変化を縞の位置変動から直接計算し求めているた
め、位相分布像しか求めることができなかった。このた
め、被写体の吸収コントラスト像を得るためには、例え
ば、分割されたビームの一方の光路にＸ線遮蔽板を設置
して像を検出するなどが必要であった。ここでは、検出
した干渉像のみから位相分布像に加え吸収コントラスト
像も取得可能な実施例を示す。

【００２７】モアレ縞を含んだ干渉像の強度分布Ｉ
（ｘ，ｙ）は一般に（３）式で表される。

【００２８】

【数３】但し、ｃ（ｘ，ｙ）は被写体の干渉成分分布であり、
（４）式で示される。

【００２９】

【数４】ここで、α（ｘ，ｙ）は干渉縞とは無関係の背景強度分
布、β（ｘ，ｙ）は干渉縞の振幅分布、φは被写体によ
る位相変化、ｆ₀はモアレ縞のｘ方向の空間周波数であ
る。また、＊は複素共役を示す。（３）式を変数ｘにつ
いてフーリエ変換すると、ｘ方向の空間周波数スペクト
ルI_F(ｘ，ｙ)を得ることができ、（５）式となる。

【００３０】

【数５】モアレ縞の間隔に比べてα、β及びφの変化が緩やかで
あるならば、I_Fは完全に分離される。ここで、φに関す
る情報は数の第２項及び第３項にあるので、例えばＣ_F
成分のみを分離し、ｆ₀だけ原点方向にシフトし、逆フ
ーリエ変換すると干渉成分ｃを得ることができる。した
がって、被写体による位相変化φはこのようにして算出
した干渉成分ｃの偏角を調べることで、吸収による強度
変化は干渉成分ｃの絶対値を調べることで求められる。

【００３１】上記方法を用いて被写体の位相分布像を求
めるために、本実施例では実施例１の干渉像の測定手順
と同様な手順により検出した背景となる干渉像及び背景
＋被写体の干渉像について、以下の処理を行う。（１）背景となる干渉像（図７（ａ））について、モア
レ縞と垂直な方向のデータ列を順次像の端から１次元の
フーリエ変換する。（図７（ａ）では縦方向）（２）上記（１）により求めた各フーリエスペクトル
（図７（ｂ））のうちモアレ縞の空間周波数ｆ₀より大
きな周波数のスペクトルについて、ｆ₀だけ原点方向に
シフトする。この際、ｆ₀より低周波側のスペクトルは
削除する。（３）上記（２）の結果（図７（ｃ））をフーリエ逆変
換し、その結果について偏角をとることにより背景位相
分布像（図７（ｄ））を求める。（４）背景＋被写体の干渉像（図７（ｅ））について、
上記（１）〜（３）と同様の手順の処理を行い、背景＋
被写体の位相分布像（図７（ｆ））を求める。（５）上記（４）で求めた背景＋被写体の位相分布像か
ら、上記（３）で求めた背景位相分布像を減算し、被写
体の位相分布像（図７（ｇ））を求める。

【００３２】また、被写体の吸収コントラスト像は、上
記（３）及び（４）の手順の処理において、偏角の代わ
りに絶対値をとることで求めた背景＋被写体の吸収コン
トラスト像から背景吸収コントラスト像を減算すること
により求められる。

【００３３】本実施例によれば、被写体の位相分布像と
同時に、吸収コントラスト像も取得することができる。

【００３４】（実施例３）実施例１で使用したＸ線干渉
計は一体の結晶ブロックで構成されているために、干渉
計の大きさが母材となる結晶インゴットの直径で制限さ
れてしまい、観察視野を数ｃｍ以上確保することができ
なかった。ここでは、結晶ブロックを完全に分離する干
渉計を用いることにより、観察視野が２ｃｍ以上確保可
能な実施の形態を示す。

【００３５】本実施の形態では、観察視野を広げるため
に図８に示すような２枚の歯を持った第１結晶ブロック
３３及び第２結晶ブロック３４から構成される結晶分離
型Ｘ線干渉計を用いる。入射Ｘ線３９は第１結晶ブロッ
ク３３の第１歯３５でラウエケースのＸ線回折により第
１ビーム４０ａと第２ビーム４１ａに分割される。第１
ビーム４０ａは第１結晶ブロック３３の第２歯３６で第
３ビーム４０ｂと第４ビーム４０ｃに、第２ビーム４１
ａは第２結晶ブロック３４の第３歯３７で第５ビーム４
１ｂと第６ビーム４１ｃに再び分割される。このうち第
４ビーム４０ｃと第５ビーム４１ｂは第２結晶ブロック
３４の第４歯３８上の同じ点に入射し、結合され第１干
渉ビーム４２ａ及び第２干渉ビーム４２ｂを形成する。
この場合、上記第１結晶ブロック３３と第２結晶ブロッ
ク３４は回折格子面がそろっていることが必要である。
そのため、それぞれの結晶ブロックが一つの単結晶イン
ゴットから切り出して加工されたものとするのが良い。

【００３６】このＸ線用の干渉計において、第１結晶ブ
ロック３３と第２結晶ブロック３４のｙ軸回り（入射Ｘ
線に垂直な面内）の相対的な回転角度のずれは、干渉像
に実施例１と同じようなモアレ縞を形成する。このモア
レ縞の間隔Λは（６）式で与えられることがBeckerらに
よって示されている（J. Appl. Cryst.,7,793(197
4)）。

【数６】ここで、λは入射Ｘ線の波長、Lは入射Ｘ線の光源から
Ｘ線検出器までの距離、第１歯３５と第２歯３６との間
隔、Δρは第１結晶ブロック３３と第２結晶ブロック３
４のｙ軸回りの相対的な回転のずれ、θ_Bは回折格子面
の間隔である。したがって、この干渉計においては、第
１結晶ブロック３３と第２結晶ブロック３４のｙ軸回り
の相対的な回転をずらすことにより、位相シフタを設置
することなくモアレ縞を干渉像に形成することができ
る。

【００３７】本実施例における装置の一例の構成図を図
９に示す。Ｘ線干渉計及び干渉計を搭載するＸ線干渉計
用位置決め機構以外は実施例１とほぼ同様な構成となっ
ている。本実施例では、第１結晶ブロック３３はチルト
ステージ４３に、第２結晶ブロック３４はステージ４４
に搭載し、それぞれのステージによる二つの結晶ブロッ
ク３３、３４の配置は、図８の構成を満足するものとす
るようになされる。本実施例では、第１結晶ブロック３
３を搭載したチルトステージ４３により、第２結晶ブロ
ック３４に対して第１結晶ブロック３３を相対的にＹ軸
回りの回転をさせることによりΔρをずらし、モアレ縞
を発生させる。ここで、チルトステージ４３は、後述す
るように、制御装置２２より与えられる電圧により回転
させられるモータ２２ｍを備えたものとされており、こ
のモータ２２ｍの回転により可動部４３ｍが回転させら
れる構造のもの、たとえば、スイベルステージが採用さ
れている。（６）式より、モアレ縞の間隔を例えば１０
０ミクロンに調整するためには、Ｓｉ（２２０）（ｄ＝
０．１９２ｎｍ）の回折を利用した場合、λ＝０．０７
ｎｍ、Ｌ＝２０ｍ、ｘ＝６３ｍｍ、θ_B＝１０．５度と
いう条件では、Δρを６０μｒａｄ程度の精度で制御す
る必要がある。実施例１に比べて、必要となる角度決め
精度は低いので、チルトステージ４３として、例えば通
常のスイベルステージ等を使用することができる。

【００３８】モアレ縞の間隔は実施例１と同様にΔρに
よって決定されるので、チルトステージ４３の調整は、
例えばＸ線検出器２１で干渉像をモニターしながら被写
体の位相分布像を取得するのに最適な間隔のモアレ縞と
なるように制御装置２２を介して行う。

【００３９】本実施例における被写体の位相分布像は、
上記実施例と同様にΔρを適当量ずらしてモアレ縞を干
渉像に発生させた状態で測定した干渉像から求める。位
相分布像の算出方法としては、上記実施例１のようにモ
アレ縞の位置変化からして求めても良いし、実施例２の
ようにフーリエ変換を用いて求めても良い。このように
して求めた結果は、表示装置２４で表示する。

【００４０】ところで、結晶ブロック３３，３４間のＺ
軸回りの回転は、分割されたビーム間の位相を変化させ
る。位相の変化Δφと、結晶ブロック間の相対的な回転
角Δθは（７）式で与えられる。

【００４１】

【数７】ここで、tは干渉計の歯の厚さである。

【００４２】この式から上記条件においてΔφ＝２πに
対応するΔθは約２ｎｒａｄであることがわかる。した
がって、安定した測定を行うためには、少なくともΔθ
をサブｎｒａｄの精度で制御する必要がある。すなわ
ち、装置をセットした段階でΔθが適切に制御されてい
ないと、得られた干渉像のVisibilityが低下してしま
う。このため、第２結晶ブロックを搭載しているステー
ジ４４には、結晶ブロック３３，３４間のＺ軸回りの回
転をサブｎｒａｄの精度で制御してすることが要求され
る。図9の実施例では、ステージ４４に固体滑り機構を
採用すると同時に、可動部に圧電素子を組み合込んだ操
作装置４５により操作することで、極めて位置決め精度
の高いステージとしている。

【００４３】実施例３によれば、図８に示したような結
晶分離型干渉計を用いることにより観察視野が２ｃｍ以
上の位相像を取得することができる。

【００４４】図１０は本発明の効果をスループットの面
から評価するために生体試料の位相分布像を撮った図で
あり、（ａ）は本発明により、３秒×１回の露出によ
り、（ｂ）は従来の分割されたビーム間の位相差を変化
させて測定した複数の干渉像から位相変化を求める方法
により３秒×５回の露出により撮像したものである。両
者を比較すると、幾分、本発明の方が分解能が低いかな
と言う程度の感じはあるが、実質的にほとんど同等の画
質の位相分布像の撮像が１／５の時間で得られた。

【００４５】図１１はスループットの高さに着目してラ
ットの肝臓の機能を評価できる生体試料の位相分布像を
撮った図である。ラットの肝臓の門脈に生理食塩水を注
して、注入した生理食塩水が門脈から静脈に流れていく
様子を６秒刻みで観察したものである。この例では、露
光時間は５秒とした。

【００４６】

【発明の効果】位相シフタを用いることなく位相決定精
度が高い位相分布像を得ることができる。このため、縞
走査法による撮像と比較して高いスループッととするこ
とができ、生体試料の動画観察と等価な撮像ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一体型Ｘ線干渉計を示す図

【図２】（ａ）、（ｂ）は位相シフタの例を示す図

【図３】（ａ）は試料がビーム光路にないときに位相シ
フタにより形成されるモアレ縞の干渉像を示し、（ｂ）
は試料がビーム光路にあるときに形成されたモアレ縞の
干渉像を示す図。

【図４】（ａ）から（ｅ）は本発明のＸ線干渉計の概念
を説明するための模式図。

【図５】本発明の実施例1の一体型Ｘ線干渉計を用いた
Ｘ線撮像装置の構成例を示す図。

【図６】本発明の実施例1で採用する一体型Ｘ線干渉計
を示す図。

【図７】（ａ）〜（ｇ）はフーリエ変換を利用した方法
により位相分布像を求める手順の例を示す図

【図８】本発明の実施例２で採用する結晶分離型Ｘ線干
渉計を示す図。

【図９】本発明の実施例２の結晶分離型Ｘ線干渉計を用
いたＸ線撮像装置の構成例を示す図。

【図１０】本発明の効果をスループットの面から評価す
るために生体試料の位相分布像を撮った図であり、
（ａ）は本発明、（ｂ）は従来の縞走査法による位相分
布像の例を示す図。

【図１１】ラットの肝臓の機能を評価できる生体試料の
位相分布像の例を示す図。

【符号の説明】

１：スプリッタ、２：ミラー、３：アナライザー、４：
結晶ブロック、５：入射Ｘ線、６ａ：第１ビーム、６
ｂ：第３ビーム、６ｃ：第４ビーム、７ａ：第２ビー
ム、７ｂ：第５ビーム、７ｃ：第６ビーム、８ａ：第１
干渉ビーム、８ｂ：第２干渉ビーム、１５：Ｘ線干渉計
用位置調整機構、１６：支持板、１７：チルトステー
ジ、１７ｐ：ピエゾ素子、１８：基板、１９：試料ホル
ダー、２０：試料ホルダー位置決め機構、２１：Ｘ線検
出器、２２：制御装置、２３：画像処理機構、２４：表
示装置、２５：入射Ｘ線、２６ａ：第１干渉ビーム、２
６ｂ：第２干渉ビーム、３０：分割ブロック、３１：結
合ブロック、３２：連結部、３３：第１結晶ブロック、
３４：第２結晶ブロック、３５：第１歯、３６：第２
歯、３７：第３歯、３８：第４歯、３９：入射Ｘ線、４
０ａ：第１ビーム４３、４０ｂ：第３ビーム、４０ｃ：
第４ビーム、４１ａ：第２ビーム、４１ｂ：第５ビー
ム、４１ｃ：第６ビーム、４２ａ：第１干渉ビーム、４
２ｂ：第２干渉ビーム、４３：チルトステージ、４３
ｍ:可動部、４４：ステージ、１００：Ｘ線干渉計。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１３年９月２０日（２００１．９．２
０）

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図７

【補正方法】変更

【補正内容】

【図７】

【手続補正４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１０】

【手続補正５】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１１】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入射するＸ線を分割素子により相互に干渉
する二つのビームに分割し、上記二つのビームの一つに
被写体位置決め機構を用いて被写体を挿入して得られる
ビームと他の一つのビームとを結合素子により結合し、
結合したビームを検出器で検出して上記被写体の像を得
るＸ線撮像法において、上記結合素子の回折格子面を等
価的に平行移動させるように、上記結合素子を上記分割
素子に対して相対的に回転させて測定した像から上記被
写体の位相分布像を得ることを特徴とするＸ線撮像法。
【請求項２】上記検出した像をフーリエ変換して得られ
たフーリエスペクトルについて、その一部の成分を抽出
して上記の相対的な回転によって形成された縞の間隔の
周波数だけ原点方向にシフトさせた後、逆フーリエ変換
を行い上記被写体の位相分布像を得る請求項１記載のＸ
線撮像法。
【請求項３】上記分割素子及び上記結合素子に、それぞ
れ一つの単結晶インゴットから切り出して加工された二
つのハーフミラーとその基部から構成された結晶ブロッ
クを使用して被写体の像を得る請求項１または２記載の
Ｘ線撮像法。