JP2012093117A - 放射線画像撮影用グリッド及びその製造方法、並びに放射線画像撮影システム - Google Patents

Abstract

【課題】ナノインプリントを用いて構成された高アスペクト比のグリッドを提供する。
【解決手段】第２のグリッド１４は、複数のＸ線吸収部２０及びＸ線透過部２１を有するグリッド部１７と、グリッド部１７を支持する支持基板１８とから構成されている。グリッド部１７は、Ｘ線照射方向であるｚ方向に沿って積層された第１〜第４のグリッド層２３〜２６からなり、Ｘ線吸収部２０及びＸ線透過部２１は、第１〜第４のＸ線吸収領域２３ａ〜２６ａ及び第１〜第４のＸ線透過領域２３ｂ〜２６ｂにより構成されている。第１〜第４のグリッド層２３〜２６の第１〜第４のＸ線吸収領域２３ａ〜２６ａ及び第１〜第４のＸ線透過領域２３ｂ〜２６ｂは、Ｘ線焦点側で隣接する隣接グリッド層のＸ線吸収領域及びＸ線透過領域に対し、Ｘ線光軸Ａの外側に向かう方向にずらして配置されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、放射線画像の撮影に用いられるグリッド及びその製造方法と、このグリッドを用いた放射線画像撮影システムとに関する。

Ｘ線は、物体に入射したときの相互作用により強度と位相とが変化し、位相の変化が強度の変化よりも高い相互作用を示すことが知られている。このＸ線の性質を利用し、被検体によるＸ線の位相変化（角度変化）に基づいて、Ｘ線吸収能が低い被検体から高コントラストの画像（以下、位相コントラスト画像と称する）を得るＸ線位相イメージングの研究が盛んに行われている。

Ｘ線位相イメージングの一種として、２枚の透過型の回折格子（グリッド）によるタルボ干渉効果を用いたＸ線画像撮影システムが考案されている（例えば、特許文献１、非特許文献１参照）。このＸ線画像撮影システムは、Ｘ線源から見て、被検体の背後に第１のグリッドを配置し、第１のグリッドからタルボ干渉距離だけ下流に第２のグリッドを配置している。第２のグリッドの背後には、Ｘ線を検出して画像を生成するＸ線画像検出器（ＦＰＤ：Flat Panel Detector）が配置されている。第１のグリッド及び第２のグリッドは、一方向に延伸されたＸ線吸収部及びＸ線透過部を、延伸方向に直交する配列方向に沿って交互に配列した縞状のグリッドである。タルボ干渉距離とは、第１のグリッドを通過したＸ線が、タルボ干渉効果によって自己像（縞画像）を形成する距離である。

上記Ｘ線画像撮影システムでは、第１のグリッドの自己像と第２のグリッドとの重ね合わせ（強度変調）により生じるモアレ縞を、縞走査法により検出し、被検体によるモアレ縞の変化から被検体の位相情報を取得する。縞走査法とは、第１のグリッドに対して第２のグリッドを、第１のグリッドの面にほぼ平行で、かつ第１のグリッドの格子方向（条帯方向）にほぼ垂直な方向に、格子ピッチを等分割した走査ピッチで並進移動させながら複数回の撮影を行い、Ｘ線画像検出器で得られる各画素値の変化から、被検体で屈折したＸ線の角度分布（位相シフトの微分像）を取得する方法であり、この角度分布に基づいて被検体の位相コントラスト画像を得る。この縞走査法は、レーザ光を利用した撮影装置においても用いられている（例えば、非特許文献２参照）。

第１及び第２のグリッドは、例えば、Ｘ線吸収部のピッチが数μｍという微細な構造を要する。また、第１及び第２のグリッドのＸ線吸収部は、高いＸ線吸収性が求められる。特に第２のグリッドは、縞画像を確実に強度変調させるため、第１のグリッドよりも高いＸ線吸収性を必要とする。そのため、第１及び第２のグリッドのＸ線吸収部は、原子量の重い金（Ａｕ）で形成され、第２のグリッドのＸ線吸収部は、Ｘ線の進行方向に対して比較的大きな厚みを有すること、いわゆるアスペクト比（Ｘ線を吸収する部分における厚みを幅で除算した値）が高いことが必要とされている。

従来、第１及び第２のグリッドの製造方法として、基板上に設けられた感光性樹脂層にＸ線リソグラフィによって溝を形成し、この溝内に電解メッキ等によってＡｕ等のＸ線吸収材を充填する方法が知られている。また、シリコン等の基板にドライエッチングによって溝を形成し、この溝内にＡｕ等のＸ線吸収材を充填する方法も知られている。しかし、Ｘ線リソグラフィでは、指向性の高いシンクロトロン放射光により感光性樹脂層を露光する必要があるが、シンクロトロン放射光による露光が可能な設備は国内でも限られており、露光に長時間を要するためスループットが悪いという問題がある。また、ドライエッチングを用いる手法も、コストが高くスループットが低い。

微小な構造体を形成する手法として、ナノインプリントが知られている。ナノインプリントとは、微小な凹凸を有する金型を感光性樹脂等に押し付けて凹凸の構造体を形成する手法であり、ミクロンオーダーの微小な構造体を精度よくローコストに製造することができ、かつ高いスループットも得ることができる。また、特許文献１、２では、位相コントラスト画像の撮影に用いるグリッドの製造に、ナノインプリントを用いることが提案されている。

特開２００９−２４４２６０号公報 特開２００８−１９７５９３号公報

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

上述したように、ナノインプリントは、ミクロンオーダーの微小な構造体を精度よくローコストに製造することができ、かつ高いスループットも得ることができるため、グリッドの製造に好適である。しかし、ナノインプリントでは、グリッドに必要な高アスペクト比の構造体を形成することはできない。また、Ｘ線源から放射されたＸ線は、コーンビーム状に広がるので、グリッドの周縁部でＸ線がけられてしまう。Ｘ線がグリッドによりけられると、Ｘ線量が低下するため、位相コントラスト画像の画質が低下してしまう。

本発明の目的は、ナノインプリントを用いて構成された高アスペクト比のグリッドを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の放射線画像撮影用グリッドは、放射線吸収領域及び放射線透過領域を有する複数のグリッド層を放射線の照射方向に沿って積層し、放射線照射方向において重ねられた放射線吸収領域及び放射線透過領域により、放射線吸収部及び放射線透過部を構成した放射線画像撮影用グリッドであって、各グリッド層の放射線吸収領域及び放射線透過領域を、放射線の焦点側に配置された隣接グリッド層の放射線吸収領域及び放射線透過領域に対してずらして配置したものである。

各グリッド層の放射線吸収領域及び放射線透過領域は、隣接グリッド層の放射線吸収領域及び放射線透過領域に対し、放射線の光軸に対して外側の方向にずらして配置されているのが好ましい。

また、各グリッド層の放射線吸収領域及び放射線透過領域が、一方向に延伸されかつ延伸方向に直交する配列方向に沿って交互に複数個が配置されている場合には、各グリッド層の放射線吸収領域及び放射線透過領域は、隣接グリッド層の放射線吸収領域及び放射線透過領域に対し、配列方向にずらして配置されていることが好ましい。

本発明の放射線画像撮影用グリッドの製造方法は、支持基板に設けられた放射線透過層に金型を押し付けて凸状の放射線透過領域を形成する工程と、放射線透過領域の間に放射線吸収材を充填して放射線吸収領域を形成し、放射線透過領域及び放射線吸収領域からなるグリッド層を形成する工程と、グリッド層の上に再び放射線透過層を形成する工程と、を繰り返し行なってグリッド層を積層し、積層方向において重ねられた放射線吸収領域及び放射線透過領域により、放射線吸収部及び放射線透過部を構成している。

また、本発明の別の放射線画像撮影用グリッドの製造方法は、支持基板に設けられた放射線透過層と、放射線透過層の上に設けられた放射線吸収層とに金型を押し付け、放射線透過層に放射線吸収層を部分的に押し込んで放射線透過領域と放射線吸収領域とを有するグリッド層を形成する工程と、グリッド層の上に再び放射線透過層と放射線吸収層とを形成する工程と、を繰り返し行なってグリッド層を積層し、積層方向において重ねられた放射線吸収領域及び放射線透過領域により、放射線吸収部及び放射線透過部を構成している。

上述した製造方法に使用する金型には、各グリッド層にそれぞれ対応した型形状を有するものを使用し、各グリッド層の放射線吸収領域及び放射線透過領域が、放射線の焦点側に配置された隣接グリッド層の放射線吸収領域及び放射線透過領域に対してずらして配置されるようにしてもよい。

また、各グリッド層の放射線吸収領域及び放射線透過領域は、隣接グリッド層の放射線吸収領域及び放射線透過領域に対し、放射線の光軸に対して外側の方向にずらして配置してもよい。

各グリッド層の放射線吸収領域及び放射線透過領域が、一方向に延伸されかつ延伸方向に直交する配列方向に沿って交互に複数個が配置されている場合には、各グリッド層の放射線吸収領域及び放射線透過領域を、隣接グリッド層の放射線吸収領域及び放射線透過領域に対し、配列方向にずらして配置してもよい。

金型の押し付け及び移動を繰り返すことにより、金型のサイズ以上の面積のグリッド層を形成してもよい。また、ロール状金型を使用して、大きな面積のグリッド層を形成してもい。

本発明の放射線画像撮影システムは、放射線源から放射された放射線を通過させて縞画像を生成する第１のグリッドと、縞画像に強度変調を与える第２のグリッドと、第２のグリッドにより強度変調された縞画像を検出する放射線画像検出器とを有し、放射線画像検出器により検出した縞画像から位相コントラスト画像を生成する放射線画像撮影システムであって、第１または第２のグリッドの少なくとも１つに、上述した放射線画像撮影用グリッドのいずれかを用いたものである。

放射線画像撮影システムが、放射線源と第１のグリッドとの間に、放射線源から照射された放射線を領域選択的に遮蔽して多数の線光源とする第３のグリッドを有する場合には、第３グリッドに上記の放射線画像撮影用グリッドを用いてもよい。

本発明によれば、高精度かつローコストでスループットが高いナノインプリントを用いて、高アスペクト比でかつコーンビーム状のＸ線のケラレが少ない収束構造のグリッドを容易に得ることができる。したがって、本発明のグリッドを使用することにより、高画質な位相コントラスト画像を撮影することができる。

本発明のＸ線画像撮影システムの構成を示す模式図である。 第１実施形態の第２のグリッドの平面図及び要部断面図である。 第１実施形態の第２のグリッドの製造手順の一部を示す説明図である。 第１実施形態の第２のグリッドの製造手順の続きを示す説明図である。 第２実施形態の第２のグリッドの製造手順の一部を示す説明図である。 第２実施形態の第２のグリッドの製造手順の続きを示す説明図である。 第２実施形態の第２のグリッドの要部断面図である。 第３実施形態の第２のグリッドの製造手順の一部を示す説明図である。 第４実施形態の第２のグリッドの製造手順の一部を示す説明図である。

［第１実施形態］
図１は、Ｘ線画像撮影システム１０の構成を示す概念図である。Ｘ線画像撮影システム１０は、Ｘ線照射方向であるｚ方向に沿って配置されたＸ線源１１、線源グリッド１２、第１のグリッド１３、第２のグリッド１４、及びＸ線画像検出器１５を備えている。Ｘ線源１１は、例えば、回転陽極型のＸ線管と、Ｘ線の照射野を制限するコリメータとを有し、被検体Ｈにコーンビーム状のＸ線を放射する。Ｘ線画像検出器１５は、例えば、半導体回路を用いたフラットパネル検出器（ＦＰＤ：Flat Panel Detector）であり、第２のグリッド１４の背後に配置されている。

線源グリッド１２、第１のグリッド１３及び第２のグリッド１４は、Ｘ線を吸収する吸収型グリッドであり、ｚ方向においてＸ線源１１に対向配置されている。線源グリッド１２と第１のグリッド１３との間には、被検体Ｈが配置可能な間隔が設けられている。また、第１のグリッド１３と第２のグリッド１４との距離は、最小のタルボ干渉距離以下とされている。すなわち、本実施形態のＸ線画像撮影システム１０は、タルボ干渉効果を用いずに位相コントラスト画像を撮影する。

第２のグリッド１４を例にして、グリッドの構造を説明する。図２（Ａ）は、第２のグリッド１４をＸ線画像検出器１５側から見た正面図であり、同図（Ｂ）は同図（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。第２のグリッド１４は、グリッドとして機能するグリッド部１７と、このグリッド部１７の一方の面に設けられた支持基板１８とからなる。

グリッド部１７は、ｚ方向に直交する面内のｙ方向に延伸された複数のＸ線吸収部２０及びＸ線透過部２１を備えている。Ｘ線吸収部２０及びＸ線透過部２１は、ｚ方向及びｙ方向に直交するｘ方向に沿って交互に配列されており、縞状のグリッドを構成している。Ｘ線吸収部２０は、例えば金、白金等のＸ線吸収性を有する金属からなる。Ｘ線透過部２１は、感光性樹脂等のＸ線透過性を有する材質からなる。

支持基板１８は、第２のグリッド１４を補強するとともに、第２のグリッド１４の製造時に、電解メッキ用のシーズ層となる。支持基板１８の材質には、導電性を有し、かつＸ線吸収の低いものが好ましく、例えば、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎまたはそれらの合金、ＳＵＳなどが望ましい。

Ｘ線吸収部２０の幅Ｗ２及びピッチＰ２は、線源グリッド１２と第１のグリッド１３との間の距離、第１のグリッド１３と第２のグリッド１４との間の距離、及び第１のグリッド１３のＸ線吸収部のピッチ等によって決まるが、幅Ｗ２はおよそ２〜２０μｍ、ピッチＰ２は４〜４０μｍ程度である。また、Ｘ線吸収部２０のｚ方向の厚みＴ２は、高いＸ線吸収性を得るには厚いほどよいが、Ｘ線源１１から放射されるコーンビーム状のＸ線のケラレを考慮して、例えば１００μｍ程度となっている。本実施形態では、例えば、幅Ｗ２が２．５μｍ、ピッチＰ２が５μｍ、厚みＴ２が１００μｍであり、Ｘ線吸収部のアスペクト比は例えば４０である。

グリッド部１７は、ｚ方向に積層された第１グリッド層２３〜第４グリッド層２６によって構成されている。グリッド層の数は、グリッド層の製造可能なアスペクト比によって決まるが、例えば２〜１０層程度であり、本実施形態では４層構造のグリッド部１７を用いている。第１〜第４のグリッド層２３〜２６は、ｙ方向に延伸されかつｘ方向に沿って交互に配置された第１〜第４のＸ線吸収領域２３ａ〜２６ａ、及び第１〜第４のＸ線透過領域２３ｂ〜２６ｂを有しており、これらがｚ方向において積層されることにより、グリッド部１７のＸ線吸収部２０及びＸ線透過部２１を構成する。

第１〜第４のグリッド層２３〜２６の第１〜第４のＸ線吸収領域２３ａ〜２６ａ、及び第１〜第４のＸ線透過領域２３ｂ〜２６ｂは、Ｘ線源１１の焦点側のグリッド層のＸ線吸収領域及びＸ線透過領域に対して、Ｘ線の光軸Ａの外側、すなわち、ｘ方向の端縁側に少しずつずらして配置されている。これにより、本実施形態の第２のグリッド１４は、Ｘ線源１１の焦点を中心に放射された線上に、グリッド部１７の各Ｘ線吸収部２０及びＸ線透過部２１が配置された収束構造のグリッドとなる。したがって、本実施形態の第２のグリッド１４は、Ｘ線吸収部及びＸ線透過部が光軸Ａと平行に配置された従来のグリッドと比べて、Ｘ線のケラレを少なくすることができる。

線源グリッド１２及び第１のグリッド１３は、第２のグリッド１４と同様に、支持基板と、複数のグリッド層からなるグリッド部とから構成されている。線源グリッド１２及び第１のグリッド１３のグリッド部は、第２のグリッド１４と同様に、ｘ方向に延伸されｘ方向に直交するｙ方向に沿って交互に配列されたＸ線吸収部及びＸ線透過部を備えている。このように、線源グリッド１２及び第１のグリッド１３は、各小グリッドのＸ線吸収部及びＸ線透過部のｙ方向の幅及びピッチと、ｚ方向の厚さ等が異なる以外は第２のグリッド１４とほぼ同様の構成であるため、詳しい説明は省略する。

次に、第２のグリッド１４を例にして、本発明のグリッドの製造方法について説明する。図３（Ａ）に示すように、最初の工程では、支持基板１８の上に形成された第１の感光性樹脂層２８に、ナノインプリント用の第１の金型２９が押し付けられる。第１の金型２９には、第１のグリッド層２３の第１のＸ線吸収領域２３ａに対応した複数の凸部２９ａが設けられているので、同図（Ｂ）に示すように、第１の感光性樹脂層２８の表面には第１の金型２９の凹凸形状が転写形成される。

図３（Ｂ）に示すように、第１の感光性樹脂層２８には、第１の金型２９の凹凸形状が転写されることにより複数の凸部が形成される。これらの凸部は、第１のグリッド層２３の第１のＸ線透過領域２３ｂとなる。また、第１のＸ線透過領域２３ｂの下には、支持基板１８の全域を覆う感光性樹脂の残留層２８ａが生じる。この残留層２８ａは、同図（Ｃ）に示すように、例えばＯ２アッシング等を用いて除去される。なお、残留層２８ａは、グリッド内のＸ線透過性及びＸ線の散乱抑制のために除去するのが望ましいが、残留層２８ａが十分薄い場合（例えば１μｍ以下）には、除去せずに残しておいてもよい。

図３（Ｄ）に示すように、次の工程では、第１のＸ線透過領域２３ｂの間に電解メッキによってＡｕなどのＸ線吸収材が充填され、第１のＸ線吸収領域２３ａが形成される。電解メッキ工程では、支持基板１８は電流端子が接続されてメッキ液中に浸漬され、支持基板１８と対向させた位置には、もう一方の電極（陽極）が用意される。そして、これらの電極に電流が流されることにより、メッキ液中の金属イオンが第１のＸ線透過領域２３ｂの間に析出され、第１のＸ線吸収領域２３ａが形成される。なお、第１のＸ線吸収領域２３ａの形成方法は、電解メッキに限定されるものではなく、例えば、ペースト状、コロイド状のＸ線吸収材を第１のＸ線透過領域２３ｂの間に充填してもよい。この場合、支持基板１８には導電性が不要になるので、支持基板１８には、Ｘ線透過性が高いガラス、カーボン、アクリル等を用いてもよい。

図３（Ｄ）に示すように、電解メッキ工程では、第１のＸ線透過領域２３ｂの間にＡｕを確実に充填するため、第１のＸ線透過領域２３ｂの上部を覆うようにＡｕがメッキされる。そのため、同図（Ｅ）に示すように、次の工程では、化学機械研磨（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polishing）等を用いて、第１のＸ線透過領域２３ｂ上のＡｕが除去される。これにより、支持基板１８上には、第１のグリッド層２３が形成される。

図４（Ｆ）に示すように次の工程では、第１のグリッド層２３の上に第２の感光性樹脂層３１が形成される。また、第２の感光性樹脂層３１には、ナノインプリント用の第２の金型３２が押し付けられる。第２の金型３２には、第２のグリッド層２４の第２のＸ線吸収領域２４ａに対応した複数の凸部３２ａが設けられているので、同図（Ｇ）に示すように、第２の感光性樹脂層３１の表面には、第２のＸ線透過領域２４ｂととともに、第１のグリッド層２３の全域を覆う感光性樹脂の残留層３１ａが生じる。残留層３１ａは、同図（Ｈ）に示すように、第１のグリッド層２３と同様に除去される。

図４（Ｉ）に示すように、次の工程では、第２のＸ線透過領域２４ｂの間に電解メッキによってＡｕなどのＸ線吸収材が充填され、第２のＸ線吸収領域２４ａが形成される。また、次の工程では、同図（Ｊ）に示すように、第２のＸ線透過領域２４ｂの上部を覆うようにメッキされたＡｕがＣＭＰ等によって除去され、第２のグリッド層２４が形成される。第２のＸ線吸収領域２４ａを形成する工程、及び余分なＡｕを除去する工程は、第１のグリッド層２３の形成時と同様であるため、詳しい説明は省略する。

第２のグリッド層２４の上には、第１及び第２のグリッド層２３、２４と同様の手法で第３及び第４のグリッド層２５、２６が順に形成される。これにより、図２に示すように、収束構造を備えた第２のグリッド１４が完成する。なお、線源グリッド１２及び第１のグリッド１３は、第２のグリッド１４と同様に製造されるため、詳しい説明は省略する。

なお、感光性樹脂層にナノインプリント用の金型を押し付ける工程では、支持基板１８の感光性樹脂層によって隠れない位置に設けたアライメントマークを基準にして、支持基板１８と金型との位置調整を行なってもよい。また、第１の金型２９の第１の感光性樹脂層２８への押し付けでは、アライメントマークによる位置調整は行なわず、第１の金型２９により第１の感光性樹脂層２８にグリッドパターンと一緒にアライメントマークを形成し、このアライメントマークを基準にして、次の第２の金型３２と支持基板１８との位置調整を行なってもよい。

次に、Ｘ線画像撮影システム１０の作用について説明する。Ｘ線源１１から放射されたＸ線は、線源グリッド１２のＸ線吸収部によって部分的に遮蔽されることにより、ｘ方向に関する実効的な焦点サイズが縮小され、ｘ方向に多数の線光源（分散光源）が形成される。線源グリッド１２により形成された多数の線光源のＸ線は、被検体Ｈを通過することにより位相差が生じ、このＸ線が第１のグリッド１３を通過することにより、被検体Ｈの屈折率と透過光路長とから決定される被検体Ｈの透過位相情報を反映した縞画像が形成される。各線光源の縞画像は、第２のグリッド１４に投影され、第２のグリッド１４の位置で一致する（重なり合う）ので、Ｘ線強度を低下させずに、位相コントラスト画像の画質を向上させることができる。

縞画像は、第２のグリッド１４により強度変調され、例えば、縞走査法により検出される。縞走査法とは、第１のグリッド１３に対し第２のグリッド１４を、Ｘ線焦点を中心として格子面に沿った方向に格子ピッチを等分割（例えば、５分割）した走査ピッチでｙ方向に並進移動させながら、Ｘ線源１１から被検体ＨにＸ線を照射して複数回の撮影を行なってＸ線画像検出器１５により検出し、Ｘ線画像検出器１５の各画素の画素データの位相のズレ量（被検体Ｈがある場合とない場合とでの位相のズレ量）から位相微分像（被検体で屈折したＸ線の角度分布に対応）を取得する方法である。この位相微分像を上記の縞走査方向に沿って積分することにより、被検体Ｈの位相コントラスト画像を得ることができる。

以上で説明したように、本実施形態のＸ線画像撮影システム１０は、線源グリッド１２、第１のグリッド１３及び第２のグリッド１４の製造にナノインプリントを用いているので、線源グリッド１２、第１のグリッド１３及び第２のグリッド１４を精度よくローコストに製造することができ、かつ高いスループットも得ることができる。また、ナノインプリントを繰り返し行なって第１〜第４のグリッド層２３〜２６を積層しているので、高アスペクト比を有するグリッド部１７を形成することができる。更に、第１〜第４のグリッド層２３〜２６を積層する際に、第１〜第４のＸ線吸収領域２３ａ〜２６ａ及び第１〜第４のＸ線透過領域２３ｂ〜２６ｂをＸ線焦点側の隣接グリッド層に対してずらして収束構造にしているので、コーンビーム状のＸ線のけられを少なくすることができる。そして、このような構造を有する線源グリッド１２、第１のグリッド１３及び第２のグリッド１４を用いて位相コントラスト画像の撮影行なうので、位相コントラスト画像の画質を向上させることができる。

［第２実施形態］
上記実施形態では、グリッド層を形成する際に、感光性樹脂層にナノインプリント用の金型を押し付けて複数のＸ線透過領域を形成し、このＸ線透過領域の間にＡｕを充填してＸ線吸収領域を形成したが、Ａｕに直接ナノインプリントを行なってグリッド層を形成してもよい。図５（Ａ）に示すように、この実施形態では、支持基板４０の上に第１の感光性樹脂層４１と第１のＡｕ層４２とを形成し、第１のＡｕ層４２に、第１のグリッド層に対応した第１の金型４３が押し付けられる。これにより、同図（Ｂ）に示すように、第１の金型４３の凸部４３ａにより押された第１のＡｕ層４２は、第１の感光性樹脂層４１内に部分的に押し込まれる。その後、同図（Ｃ）に示すように、第１の感光性樹脂層４１の上に残っている第１のＡｕ層４２がＣＭＰ等によって除去されることにより、支持基板４０の上には、第１のＸ線吸収領域４４ａ及び第１のＸ線透過領域４４ｂからなる第１のグリッド層４４が形成される。

図６（Ｄ）に示すように、次の工程では、第１のグリッド層４４の上に、第２の感光性樹脂層４６と第２のＡｕ層４７とが形成される。第２のＡｕ層４７には、第２のグリッド層に対応した第２の金型４８が押し付けられる。これにより、同図（Ｅ）に示すように、第２の金型４８の凸部４８ａにより押された第２のＡｕ層４７は、第２の感光性樹脂層４６内に部分的に押し込まれる。その後、同図（Ｆ）に示すように、第２の感光性樹脂層４６の上に残っている第２のＡｕ層４７をＣＭＰ等によって除去することにより、第１のグリッド層４４の上には、第２のＸ線吸収領域４９ａ及び第２のＸ線透過領域４９ｂからなる第２のグリッド層４９が形成される。

図７に示すように、第２のグリッド層４９の上には、第１及び第２のグリッド層４４、４９と同様の手法で第３及び第４のグリッド層５０、５１が順に形成される。これにより、第１実施形態と同様に、収束構造の第２のグリッド５２が完成する。なお、線源グリッド１２及び第１のグリッド１３も、本実施形態と同様の手法により形成することができる。

本実施形態を用いることにより、第１の実施形態と同様に、線源グリッド１２、第１のグリッド１３及び第２のグリッド１４を精度よくローコストに製造することができ、かつ高いスループットも得ることができる。また、第１実施形態と同様に、複数のグリッド層を積層しているので、高アスペクト比を有するグリッド部を形成することができる。更に、複数のグリッド層を積層する際に、各グリッド層のＸ線吸収部及びＸ線透過部を下層に対してずらして設けているので、第１実施形態同様に、コーンビーム状のＸ線のけられが少ない収束構造のグリッドを簡単に得ることができる。

［第３実施形態］
上記各実施形態では、ナノインプリント用の金型のサイズによって、製造可能なグリッドのサイズが限定されてしまう。そこで、図８に示すように、大きなサイズの支持基板６０に設けられた感光性樹脂層６１に対し、ナノインプリント用の金型６２の押し付けと移動とを繰り返すことにより、感光性樹脂層６１の全域にＸ線透過部６３を形成してもよい。なお、詳しくは説明しないが、感光性樹脂層６１へのＸ線透過部６３の形成後には、第１の実施形態と同様に、複数のグリッド層が形成される。

本実施形態によれば、高アスペクト比でかつ大面積を有するグリッドを高精度かつローコストに製造することができ、高いスループットも得ることができる。また、第１実施形態と同様に、収束構造を有するグリッドも簡単に製造できるので、グリッドを大面積化した場合でもＸ線のけられを少なくすることができる。

［第４実施形態］
上記実施形態では、ナノインプリント用の金型の押し付けと移動とを繰り返すことにより、大きな面積を有する感光性樹脂層に凹凸構造を形成したが、図９に示すように、感光性樹脂層７０が設けられた支持基板７１を矢印方向に走行させながら、ロール状の金型７２により、感光性樹脂層７０に凹凸形状を形成してもよい。なお、詳しくは説明しないが、感光性樹脂層７０への凹凸形状の形成後には、第１の実施形態と同様に、複数のグリッド層が形成される。本実施形態によれば、第３実施形態と同様の効果を得ることができるが、グリッドサイズが大きくなるほど、本実施形態のほうが第３実施形態よりも高いスループットを得ることができる。

上記各実施形態は、第１及び第２のグリッドを、そのＸ線透過部を通過したＸ線を線形的に投影するように構成しているが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、Ｘ線透過部でＸ線を回折することにより、いわゆるタルボ干渉効果が生じる構成（国際公開ＷＯ２００４／０５８０７０号公報等に記載の構成）としてもよい。ただし、この場合には、第１及び第２のグリッド間の距離をタルボ干渉距離に設定する必要がある。また、この場合には、第１のグリッドを吸収型グリッドに代えて、位相型グリッドを用いることが可能であり、第１のグリッドに代えて用いた位相型グリッドは、タルボ干渉効果により生じる縞画像（自己像）を、第２のグリッドに射影する。

さらに、上記実施形態では、被検体ＨをＸ線源と第１のグリッドとの間に配置しているが、被検体Ｈを第１のグリッドと第２のグリッドとの間に配置した場合にも同様に位相コントラスト画像の生成が可能である。また、線源グリッドを備えたＸ線画像撮影システムについて説明したが、本発明は、線源グリッドを使用しないＸ線画像撮影システムにも適用可能である。また、上記各実施形態は、矛盾しない範囲で相互に組み合わせることが可能である。

また、上記各実施形態では、一方向に延伸されかつ延伸方向に直交する配列方向に沿って交互に配置されたＸ線吸収部及びＸ線透過部を有する縞状の一次元グリッドを例に説明したが、本発明は、Ｘ線吸収部及びＸ線透過部が２方向に配列された二次元グリッドにも適用が可能である。この場合、第２のグリッドにより強度変調された縞画像を上述した縞走査法によって検出して位相コントラスト画像を生成してもよいし、１回の撮影によって位相コントラスト画像を生成してもよい。１回の撮影で位相コントラスト画像を生成する場合には、例えば第１のグリッドに市松模様の位相型グリッドを使用し、第２のグリッドに網目模様の振幅型グリッドを使用して、１回の撮影を行なう。そして、撮影画像にフーリエ変換を行なって縦横方向の１次スペクトルをそれぞれ抽出し、これらの１次スペクトルを逆変換することで、２方向の微分位相像を１枚の画像から得ることができる。

以上説明した実施形態は、医療診断用の放射線画像撮影システムのほか、工業用や、非破壊検査等のその他の放射線撮影システムに適用することが可能である。また、本発明は、Ｘ線撮影において散乱線を除去する散乱線除去用グリッドにも適用可能である。更に、本発明は、放射線として、Ｘ線以外にガンマ線等を用いることも可能である。

１０ Ｘ線画像撮影システム
１１ Ｘ線源
１２ 線源グリッド
１３ 第１のグリッド
１４、５２ 第２のグリッド
１５ Ｘ線画像検出器
１７ グリッド部
１８ 支持基板
２０ Ｘ線吸収部
２１ Ｘ線透過部
２３〜２６ 第１〜第４のグリッド層
２３ａ〜２６ａ 第１〜第４のＸ線吸収領域
２３ｂ〜２６ｂ 第１〜第４のＸ線透過領域
２８、４１ 第１の感光性樹脂層
２９、４３ 第１の金型
３１、４６ 第２の感光性樹脂層
３２、４８ 第２の金型
４２ 第１のＡｕ層
４７ 第２のＡｕ層
６２、７２ 金型

Claims (14)

1. 放射線吸収領域及び放射線透過領域を有する複数のグリッド層を放射線の照射方向に沿って積層し、前記放射線照射方向において重ねられた前記放射線吸収領域及び前記放射線透過領域により、放射線吸収部及び放射線透過部を構成した放射線画像撮影用グリッドであって、
   前記各グリッド層の前記放射線吸収領域及び前記放射線透過領域は、前記放射線の焦点側に配置された隣接グリッド層の前記放射線吸収領域及び前記放射線透過領域に対し、ずらして配置されていることを特徴とする放射線画像撮影用グリッド。
2. 前記各グリッド層の前記放射線吸収領域及び前記放射線透過領域は、前記隣接グリッド層の前記放射線吸収領域及び前記放射線透過領域に対し、前記放射線の光軸に対して外側の方向にずらして配置されていることを特徴とする請求項１記載の放射線画像撮影用グリッド。
3. 前記各グリッド層の前記放射線吸収領域及び前記放射線透過領域は、一方向に延伸されかつ前記延伸方向に直交する配列方向に沿って交互に複数個が配置されていることを特徴とする請求項２記載の放射線画像撮影用グリッド。
4. 前記各グリッド層の前記放射線吸収領域及び前記放射線透過領域は、前記隣接グリッド層の前記放射線吸収領域及び前記放射線透過領域に対し、前記配列方向にずらして配置されていることを特徴とする請求項３記載の放射線画像撮影用グリッド。
5. 支持基板に設けられた放射線透過層に金型を押し付けて凸状の放射線透過領域を形成する工程と、
   前記放射線透過領域の間に放射線吸収材を充填して放射線吸収領域を形成し、前記放射線透過領域及び前記放射線吸収領域からなるグリッド層を形成する工程と、
   前記グリッド層の上に再び放射線透過層を形成する工程と、を繰り返し行なって前記グリッド層を積層し、積層方向において重ねられた前記放射線吸収領域及び前記放射線透過領域により、放射線吸収部及び放射線透過部を構成することを特徴とする放射線画像撮影用グリッドの製造方法。
6. 支持基板に設けられた放射線透過層と、前記放射線透過層の上に設けられた放射線吸収層とに金型を押し付け、前記放射線透過層に前記放射線吸収層を部分的に押し込んで放射線透過領域と放射線吸収領域とを有するグリッド層を形成する工程と、
   前記グリッド層の上に、再び放射線透過層と放射線吸収層とを形成する工程と、
   を繰り返し行なって前記グリッド層を積層し、積層方向において重ねられた前記放射線吸収領域及び前記放射線透過領域により、放射線吸収部及び放射線透過部を構成することを特徴とする放射線画像撮影用グリッドの製造方法。
7. 前記金型は、前記各グリッド層にそれぞれ対応した型形状を有しており、前記各グリッド層の前記放射線吸収領域及び前記放射線透過領域は、前記放射線の焦点側に配置された隣接グリッド層の前記放射線吸収領域及び前記放射線透過領域に対し、ずらして配置されることを特徴とする請求項５または６記載の放射線画像撮影用グリッドの製造方法。
8. 前記各グリッド層の前記放射線吸収領域及び前記放射線透過領域は、前記隣接グリッド層の前記放射線吸収領域及び前記放射線透過領域に対し、前記放射線の光軸に対して外側の方向にずらして配置されることを特徴とする請求項７記載の放射線画像撮影用グリッドの製造方法。
9. 前記各グリッド層の前記放射線吸収領域及び前記放射線透過領域は、一方向に延伸されかつ前記延伸方向に直交する配列方向に沿って交互に複数個が配置されていることを特徴とする請求項８記載の放射線画像撮影用グリッドの製造方法。
10. 前記各グリッド層の前記放射線吸収領域及び前記放射線透過領域は、前記隣接グリッド層の前記放射線吸収領域及び前記放射線透過領域に対し、前記配列方向にずらして配置されることを特徴とする請求項９記載の放射線画像撮影用グリッドの製造方法。
11. 前記金型は、押し付け及び移動を繰り返し、前記金型のサイズ以上の面積の前記グリッド層を形成することを特徴とする請求項５〜１０いずれか記載の放射線画像撮影用グリッドの製造方法。
12. 前記金型は、ロール状金型であることを特徴とする請求項５〜１０いずれか記載の放射線画像撮影用グリッドの製造方法。
13. 放射線源から放射された放射線を通過させて縞画像を生成する第１のグリッドと、前記縞画像に強度変調を与える第２のグリッドと、前記第２のグリッドにより強度変調された縞画像を検出する放射線画像検出器とを有し、前記放射線画像検出器により検出した縞画像から位相コントラスト画像を生成する放射線画像撮影システムであって、
    前記第１または第２のグリッドの少なくとも１つに、請求項１〜４いずれか記載の放射線画像撮影用グリッドを用いたことを特徴とする放射線画像撮影システム。
14. 前記放射線源と前記第１のグリッドとの間に配置され、前記放射線源から照射された放射線を領域選択的に遮蔽して多数の線光源とする第３のグリッドを有し、前記第３グリッドに、請求項１〜４いずれか記載の放射線画像撮影用グリッドを用いたことを特徴とする請求項１３記載の放射線画像撮影システム。

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