JP2014006047A - 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】複数枚の小グリッドからなるグリッドにおいて、小グリッド間の隙間を小さくする。
【解決手段】第２のグリッド１４は、支持基板２２に接合された小グリッド１７〜２０から構成されている。小グリッド１７〜２０は、グリッドとして機能するグリッド部１７ａ〜２０ａと、小グリッド１７〜２０を支持基板２２に取り付ける際に位置決めに用いられる一対の第１のアライメントマーク１７ｂ〜２０ｂとを備えている。第１のアライメントマーク１７ｂ〜２０ｂは、Ｘ線透過性を有し、グリッド部１７ａ〜２０ａの支持基板２２に接合される面に、対向する２辺に近接して配置されている。これにより、各小グリッド１７〜２０のグリッド部１７ａ〜２０ａの外周からは、アライメントマークを設けるための外縁部が省略されており、小グリッド１７〜２０の間の間隔Ｓは、Ｘ線画像検出器の１画素のサイズよりも小さくされている。
【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。

上記グリッドを製造する方法として、シリコン半導体プロセスを用いることが考えられている。このシリコン半導体プロセスでは、例えば、シリコンウエハに異方性エッチングを行なって溝を形成し、この溝内にＡｕ等を充填してＸ線吸収部を形成する。しかし、シリコン半導体プロセスは、加工可能なサイズがウエハのサイズに制限されるため、大きなサイズのグリッドを製造することができない。位相コントラスト画像の撮影可能なサイズは、第１及び第２グリッドのサイズに制限されるため、シリコン半導体プロセスを用いて形成されたグリッドでは小さな撮影サイズしか得られない。

大きな面積のグリッドを得るため、小さな面積のグリッド（以下、小グリッドと呼ぶ）を複数枚並べて大きな面積のグリッドを得る手法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。図１４は、例えば４枚の小グリッド８１〜８４を縦横に配置して１枚の大きな面積を得たグリッド８５を示している。各小グリッド８１〜８４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並べられた複数のＸ線吸収部及びＸ線透過部からなる縞状のグリッド部８１ａ〜８４ａを備えている。特許文献１には、複数枚の小グリッドをどのように組み立てるかは記載されていないが、例えば、Ｘ線透過性を有する平板状の支持基板８６に小グリッド８１〜８４を取り付けることが考えられる。また、複数枚の小グリッド８１〜８４を精度よく配置するには、グリッド部８１ａ〜８４ａの外周に、グリッドとして機能しない外縁部８１ｂ〜８４ｂを設け、この外縁部８１ｂ〜８４ｂに支持基板８６に対する小グリッド８１〜８４の位置決めに用いられるアライメントマーク８１ｃ〜８４ｃを設ける必要がある。

特開２００７−２０３０６１号公報 特開２０１０−０９９２８７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

図１４に示すように、支持基板８６に複数枚の小グリッド８１〜８４を取り付けて面積の大きなグリッド８４を形成する場合、小グリッド８１〜８４の間には、外縁部８１ｂ〜８４ｂの幅と、各小グリッド８１〜８４の位置調整に必要な隙間Ｓ１とからなる間隔Ｓ２が必要となる。しかし、この間隔Ｓ２からなる領域は、グリッドとして機能しないため、例えばこの間隔Ｓ２がＸ線画像検出器の画素サイズ（例えば、一般的なＦＰＤで１５０〜３００μｍ）よりも大きくなると、小グリッド８１〜８４のつなぎ目部分で位相コントラスト画像が撮影できなくなり、画像品質が低下してしまう。

間隔Ｓ２を小さくするには、外縁部８１ｂ〜８４ｂを省略するか、あるいは外縁部８１ｂ〜８４ｂをできるだけ小さくすればよいが、外縁部８１ｂ〜８４ｂを省略し、あるいは小さくした場合、アライメントマーク８１ｃ〜８４ｃを設けるスペースが無くなってしまう。例えば、特許文献２には、複数のグリッドを積層してアスペクト比の高いグリッドを製造する際に、アライメントマークを設けてもよい旨の記載があるが、グリッドのどこにアライメントマークを設けるかについては開示されておらず、アライメントマークのＸ線透過性や、グリッド性能への影響についても言及されていない。

本発明の目的は、小グリッドの外縁部を省略できるようにすることにある。

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、放射線吸収部及び放射線透過部からなるグリッド部と、グリッド部に設けられ、放射線透過性を有する第１のアライメントマークとを備えた小グリッドと、小グリッドを支持するとともに、第１のアライメントマークに対応する位置に放射線透過性を有する第２のアライメントマークが設けられた支持基板とを備えている。

支持基板には、複数枚の小グリッドが支持されていてもよい。また、複数枚の小グリッドの間には、小グリッドを通過した放射線を検出する放射線画像検出器の画素サイズよりも小さな間隔が設けられていることが好ましい。

第１及び第２のアライメントマークは、放射線透過性を有する材料から構成してもよい。また、第１及び第２のアライメントマークは、放射線が透過可能な厚さを有していてもよい。また、第１のアライメントマークは、放射線透過部から構成してもよい。また、別の第１のアライメントマークは、放射線透過部を連結するブリッジ部から構成してもよい。

本発明の放射線画像撮影用グリッドの製造方法は、放射線吸収部及び放射線透過部からなるグリッド部を有する小グリッドに、グリッド部に対して放射線透過性を有する第１のアライメントマークを設ける工程と、第１のアライメントマークと、小グリッドが取り付けられる支持基板に設けられた放射線透過性を有する第２のアライメントマークとを用いて、支持基板に対する小グリッドの位置を調整する工程と、小グリッドを支持基板に取り付ける工程とを備えている。

小グリッドの位置を調整する工程は、小グリッドの第１のアライメントマークが設けられている面と、支持基板の第２のアライメントマークが設けられている面とを対面させる工程と、小グリッドと支持基板との間に挿入された位置検出手段により、第１のアライメントマークと第２のアライメントマークとの位置ずれを検出する工程とを含むことが好ましい。

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、上記の放射線画像撮影用グリッド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。

本発明は、小グリッドのグリッド部に放射線透過性を有する第１のアライメントマークを設けているので、グリッド部の外周の外縁部を省略することができる。したがって、支持基板上に複数枚の小グリッドを配置したときに、小グリッド間の隙間を小さくすることができるので、小グリッドのつなぎ目部分でも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２のグリッドの平面図及び要部断面図である。 小グリッドの構成を示す断面図である。 支持基板の構成を示す平面図である。 第２のアライメントマークを示す説明図である。 小グリッドの製造手順を示す説明図である。 第１のアライメントマークが設けられた下地基板を示す斜視図である。 小グリッドと支持基板との位置調整工程を示す斜視図である。 第２のアライメントマークの別の形態を示す説明図である。 Ｘ線透過部からなる第２のアライメントマークを示す説明図である。 Ｘ線透過部及びＸ線吸収部からなる第２のアライメントマークを示す説明図である。 Ｘ線透過部及びＸ線吸収部を半ピッチずつずらして構成した第２のアライメントマークを示す説明図である。 Ｘ線透過部を連結するブリッジ部により構成した第２のアライメントマークを示す説明図である。 外縁部を有する小グリッドを用いた従来のグリッドを示す平面図である。

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Ｘ線を放射する。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。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。

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、第２のグリッド１４の全体よりもサイズの小さな４枚の小グリッド１７〜２０と、接着材２１により小グリッド１７〜２０が接合された支持基板２２とから構成されている。

小グリッド１７〜２０は、略正方形状をしており、ｚ方向に直交するｘｙ平面上に縦横に並べて配置されている。小グリッド１７〜２０は、グリッドとして機能するグリッド部１７ａ〜２０ａと、小グリッド１７〜２０を支持基板２２に取り付ける際に位置決めに用いられる一対の第１のアライメントマーク１７ｂ〜２０ｂとを備えている。第１のアライメントマーク１７ｂ〜２０ｂは、グリッド部１７ａ〜２０ａの支持基板２２に接合される面に、対向する２辺に近接して配置されている。これにより、各小グリッド１７〜２０のグリッド部１７ａ〜２０ａの外周からは、アライメントマークを設けるための外縁部が省略されている。

各小グリッド１７〜２０の間には、小グリッド１７〜２０を支持基板２２に接合する際に、小グリッド１７〜２０の位置調整に必要な間隔Ｓが設けられている。この間隔Ｓは、位相コントラスト画像への影響を考慮して、Ｘ線画像検出器１５の１画素のサイズ（例えば、１５０〜３００μｍ）以下とされている。なお、詳しくは図示していないが、各小グリッド１７〜２０の間の間隔Ｓは、Ｘ線吸収性を有する材料によって埋められている。

第１のアライメントマーク１７ｂの部分における小グリッド１７のｘ方向断面を表す図３に示すように、グリッド部１７ａは、ｙ方向に延伸され、ｙ方向に直交するｘ方向に沿って交互に配置されたＸ線吸収部２５とＸ線透過部２６とからなる。Ｘ線吸収部２５は、金やプラチナ等のＸ線吸収性を有する材質により形成されている。Ｘ線透過部２６は、シリコン等のＸ線透過性を有する材質により形成されている。

Ｘ線吸収部２５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２５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となっている。

第１のアライメントマーク１７ｂ〜２０ｂは、例えばｘ方向及びｙ方向に沿って設けられた２つの切片が交差された十字形状をしており、グリッド部１７ａの支持基板２２に接合される面上に設けられている。第１のアライメントマーク１７ｂは、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、レジスト等のＸ線透過性を有する材質によって形成されている。したがって、第１のアライメントマーク１７ｂは、小グリッド１７を支持基板２２に接合する際には可視光によって識別が可能であり、位相コントラスト画像の撮影時にはＸ線に対して透明になるので撮影に影響を及ぼさない。

図３に示すように、第１のアライメントマーク１７ｂの厚さＨ１は、小グリッド１７の支持基板２２への接合時に識別が可能で、かつ小グリッド１７と支持基板２２との接合に影響しない厚さで形成されている。第１のアライメントマーク１７ｂの厚さＨ１は、例えば、０．０１〜１μｍ程度が好ましい。また、第１のアライメントマーク１７ｂのサイズＵ１は、位相コントラスト画像への影響を考慮して、Ｘ線画像検出器１５の１画素のサイズ以下とされている。第１のアライメントマーク１７ｂのサイズＵ１は、例えば、５０〜１００μｍ程度が好ましい。なお、他の小グリッド１８〜２０は、小グリッド１７と同様の構成を有しているため、詳しい説明は省略する。

支持基板２２は、ガラス、カーボン、アクリル等の高いＸ線透過性を有する材質によって形成されている。図４に示すように、支持基板２２の上面には、小グリッド１７〜２０がそれぞれ接合される接合領域２２ａ〜２２ｄ内に、第１のアライメントマーク１７ｂ〜２０ｂのそれぞれに対応した第２のアライメントマーク２８ａ〜２８ｂが設けられている。

図５に示すように、第２のアライメントマーク２８ａ〜２８ｂは、例えばｘ方向及びｙ方向に沿って設けられた４つの切片からなる四角枠形状をしており、第１のアライメントマーク１７ｂ〜２０ｂよりも僅かに大きな外形サイズを有している。したがって、第１のアライメントマーク１７ｂ〜２０ｂと第２のアライメントマーク２８ａ〜２８ｂとがそれぞれ重ね合わされたときには、第２のアライメントマーク２８ａ〜２８ｂの開口部分に第１のアライメントマーク１７ｂ〜２０ｂが相対することになる。

第２のアライメントマーク２８ａ〜２８ｂは、第１のアライメントマーク１７ｂ〜２０ｂと同様に、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、レジスト等のＸ線透過性を有する材質によって形成されている。したがって、第２のアライメントマーク２８ａ〜２８ｂは、小グリッド１７を支持基板２２に接合する際には可視光によって識別が可能であり、位相コントラスト画像の撮影時にはＸ線に対して透明になるので撮影に影響を及ぼさない。

図３に示すように、第２のアライメントマーク２８ａの厚さＨ２は、第１のアライメントマークと同様に、小グリッド１７の支持基板２２への接合時に識別が可能で、かつ小グリッド１７と支持基板２２との接合に影響しない厚さで形成されている。第２のアライメントマーク２８ａの厚さｔ２は、例えば、０．０１〜１μｍ程度が好ましい。また、第２のアライメントマーク１７ｂのサイズＵ２は、第１のアライメントマークと同様に、位相コントラスト画像への影響を考慮して、Ｘ線画像検出器１５の１画素のサイズ（例えば、１５０〜３００μｍ）以下とされている。第２のアライメントマーク２８ａのサイズＵ２は、例えば、５０〜１００μｍ程度が好ましい。なお、他の第２のアライメントマーク２８ｂ〜２８ｄも、第２のアライメントマーク２８ａと同様の構成を有しているため、詳しい説明は省略する。

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、複数枚の小グリッドと、接着剤によって小グリッドが接合された支持基板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の小グリッドは、第２のグリッド１４と同様に、グリッド部及び一対の第１のアライメントマーク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、小グリッド１７〜２０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。また、線源グリッド１２及び第１のグリッド１３の支持基板には、第２のグリッド１４と同様に、第１のアライメントマークに対応した第２のアライメントマークが設けられている。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６は、小グリッド１７の製造工程を示している。なお、小グリッド１８〜２０も同様の手順で製造されるため、詳しい説明は省略する。同図（Ａ）に示すように、最初の工程では、シリコン等からなるＸ線透過性基板３０の下面に下地基板３１が接合される。下地基板３１のＸ線透過性基板３０に接合された面には、導電性を有するシーズ層３２が設けられている。シーズ層３２には、例えば、ＡｕまたはＮｉ、もしくはＡｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｂ、Ｐｄ、Ｐｔ等からなる金属膜、あるいはそれらの合金からなる金属膜が用いられる。なお、シーズ層３２は、Ｘ線透過性基板３０に設けてもよいし、Ｘ線透過性基板３０と下地基板３１との両方に設けられていてもよい。

図６（Ｂ）に示すように、次の工程では、一般的なフォトリソグラフィ技術を用いて、Ｘ線透過性基板３０の上にエッチングマスク３４が形成される。エッチングマスク３４は、紙面方向に直線状に延伸され、かつ左右方向に所定ピッチで周期的に配列された縞模様のパターンを有する。

図６（Ｃ）に示すように、次の工程では、エッチングマスク３４を用いたドライエッチングにより、Ｘ線透過性基板３０に複数の溝３６と、各溝３６を構成する複数のＸ線透過部２６とが形成される。溝３６は、例えば、幅が数μｍ、深さ１００μｍ程度の高いアスペクト比を必要とするため、溝３６を形成するドライエッチングには、例えば、ボッシュプロセス、クライオプロセス等の深堀用のドライエッチングが用いられる。なお、シリコン基板に代えて感光性レジストを使用し、シンクロトロン放射光で露光して溝を形成してもよい。

図６（Ｄ）に示すように、次の工程では、電解メッキにより溝３６内に金などのＸ線吸収材が充填され、Ｘ線吸収部２５が形成される。下地基板３１が接合されているＸ線透過性基板３０は、シーズ層３２に電流端子が接続され、メッキ液中に浸漬される。Ｘ線透過性基板３０と対向させた位置には、もう一方の電極（陽極）が用意され、この問に電流が流されてメッキ液中の金属イオンがパターン加工されたＸ線透過性基板３０に析出されることにより、溝３６内に金が埋め込まれる。なお、溝３６に対するＸ線吸収材の充填は、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線吸収材を充填してもよく、この場合にはシーズ層３２は不要である。

図６（Ｅ）に示すように、次の工程では、Ｘ線透過性基板３０から下地基板３１と、シーズ層３２と、エッチングマスク３４とが、化学機械研磨（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polishing）等を用いて除去される。また、Ｘ線透過性基板３０から下地基板３１等を除去する前、または後の工程において、Ｘ線透過性基板３０が矩形状に裁断される。これにより、上述したグリッド部１７ａが完成する。

図７に示すように、次の工程では、グリッド部１７ａの一方の面に、対向する２辺に近接して一対のアライメントマーク１７ｂが形成される。アライメントマーク１７ｂは、例えば、グリッド部１７ａの上に、上述したＸ線透過性を有する材質によって薄膜を形成し、この薄膜をフォトリソグラフィ技術やエッチング等を用いて部分的に除去することにより形成される。

次の工程では、グリッド部１７ａ及びアライメントマーク１７ｂからなる小グリッド１７が、支持基板２２に接合される。図８に示すように、小グリッド１７は、例えばエアー吸引により吸着を行なう接合用ホルダ（図示せず）により、アライメントマーク１７ｂが下方を向くようにグリッド部１７ａが保持される。小グリッド１７を保持した接合用ホルダは、図示しない移動機構により、接着剤２１が塗布された支持基板２２の上に移動される。

小グリッド１７と支持基板２２との間には、上方と下方とを撮影するように背中合わせに配置された一対のアライメント用カメラ３８、３９を有する２組の位置検出ユニット４０が挿入され、アライメントマーク１７ｂ及び２８ａがそれぞれのカメラ３８、３９により撮影される。アライメント用カメラ３８、３９により撮影された画像は、図示しない画像処理装置によって処理され、第１のアライメントマーク１７ｂと第２のアライメントマーク２８ａとの位置ずれ量が検出される。小グリッド１７を保持した接合用ホルダを移動させる移動機構は、検出された位置ずれ量に基づいて小グリッド１７の位置を調整する。

小グリッド１７の位置調整後、小グリッド１７と支持基板２２との間から２組の位置検出ユニット４０が退避される。次いで、小グリッド１７を保持した接合用ホルダが支持基板２２に向けて下降することにより、グリッド部１７ａが接着剤２１により支持基板２２に接合される。接着剤２１は、Ｘ線透過性を有し、固化時に収縮等の変形をしないものが好ましく、例えば、熱硬化接着剤、瞬間接着剤等を用いることができる。また、接着剤の代わりに、Ｘ線透過性を有する低融点金属（例えば、ハンダ、インジウム等）を用いてもよい。

小グリッド１８〜２０は、小グリッド１７と同様に製造され、支持基板２２に接合されるため、詳しい説明は省略する。また、線源グリッド１２及び第１のグリッド１３は、第２のグリッド１４と同様に製造されるため、詳しい説明は省略する。

次に、Ｘ線画像撮影システム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を複数枚の小グリッド１７〜２０により構成し、大面積化しているので、半導体プロセスを用いて形成された１枚のグリッドを用いる場合よりも、位相コントラスト画像の撮影面積を広くすることができる。また、小グリッド１７〜２０の第１のアライメントマーク１７ｂ〜２０ｂをグリッド部１７ａ〜２０ａに設けたので、グリッド部１７ａ〜２０ａの外周から外縁部を省略することができ、各グリッド部１７ａ〜２０ａの間の間隔ＳをＸ線画像検出器１５の１画素のサイズ以下にすることができる。これにより、各小グリッド１７〜２０のつなぎ目部分でも位相コントラスト画像を撮影することができる。

上記実施形態では、第１のアライメントマーク１７ｂ〜２０ｂと、第２のアライメントマーク２８ａ〜２８ｄとをＸ線透過性を有する材質で形成したが、Ｘ線透過性を有しない材質で形成してもよい。この場合、第１のアライメントマーク１７ｂ〜２０ｂ及び第２のアライメントマーク２８ａ〜２８ｄを、Ｘ線吸収が無視できる程度の厚さ（例えば０．１μｍ程度）にすればよい。また、第２のアライメントマーク２８ａ〜２８ｄは、例えば支持基板２２に形成した溝によって構成してもよい。

また、上記実施形態では、第２のアライメントマーク２８ａ〜２８ｄの形状を四角枠形状としたが、十字形状の第１のアライメントマーク１７ｂ〜２０ｂに対するアライメントが行ないやすい形状であれば他の形状でもよい。例えば、図９に示すように、第１のアライメントマーク１７ｂ〜２０ｂの４つの角部に対応するように配置された、Ｌ次状の４つの切片からなる第２のアライメントマーク５０を用いてもよい。また、第１のアライメントマークの形状は、丸、三角等、どのような形状を用いてもよいが、グリッド性能への影響を考慮すると、十字形状が好ましい。

また、上記実施形態では、小グリッドのグリッド部の面上に第１のアライメントマークを設けたが、小グリッドの製造時に一緒にアライメントマークを造り込んでもよい。これによれば、小グリッドの完成後にアライメントマークを形成するための工程を省略することができる。例えば、図１０に示すように、小グリッドのＸ線吸収部２５を部分的に分断し、Ｘ線透過部２６のみによって略十字状の第１のアライメントマーク５５を形成してもよい。また、第１のアライメントマーク５５の部分でも位相コントラスト画像を撮影できるようにするため、例えば、図１１に示すように、Ｘ線透過部２６によって形成された第１のアライメントマーク６０内に、Ｘ線吸収部２５を部分的に配置してもよい。

図１２に示すように、Ｘ線吸収部２５及びＸ線透過部２６を部分的に半ピッチずつずらして、全体として十字形状となる第１のアライメントマーク６５を形成してもよい。これによれば、第１のアライメントマーク６５の全域で位相コントラスト画像を撮影することができる。

図１３に示すように、Ｘ線透過部２６の間を連結する複数のブリッジ部７０を形成し、これらのブリッジ部７０によって、略十字形状の第１のアライメントマーク７１を形成してもよい。ブリッジ部７０は、Ｘ線透過部２６を補強するので、Ｘ線透過性基板３０の溝３６内に電解メッキによって金を充填する際に、Ｘ線透過部２６が倒れてくっついてしまうスティッキングという現象を防止することができる。

上記実施形態は、複数枚の小グリッドにより線源グリッド、第１及び第２のグリッド等を構成しているが、グリッドのサイズが半導体プロセスによって形成可能なサイズであれば、１枚の小グリッドによって線源グリッド、第１及び第２のグリッド等を構成してもよい。このような場合でも、小グリッドの厚さは非常に薄いため、支持基板等に保持して補強する必要がある。そのため、１枚の小グリッドを支持基板に接合する際のアライメントに、グリッド領域内のアライメントマークを用いてもよい。

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、Ｘ線源１１から照射されたコーンビーム状のＸ線がＸ線吸収部によってけられるのを防止するため、グリッドが収束構造となるように湾曲させてもよい。更に、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線透過部が例えば直交する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 第２のグリッド
１５ Ｘ線画像検出器
１７〜２０ 小グリッド
１７ａ〜２０ａ グリッド部
１７ｂ〜２０ｂ 第１のアライメントマーク
２２ 支持基板
２５ Ｘ線吸収部
２６ Ｘ線透過部
２８ａ〜２８ｄ 第２のアライメントマーク
３８、３９ アライメント用カメラ
４０ 位置検出ユニット

Claims (11)

1. 放射線吸収部及び放射線透過部からなるグリッド部と、前記グリッド部に設けられ、放射線透過性を有する第１のアライメントマークとを備えた小グリッドと、
   前記小グリッドを支持するとともに、前記第１のアライメントマークに対応する位置に放射線透過性を有する第２のアライメントマークが設けられた支持基板とを備えたことを特徴とする放射線画像撮影用グリッド。
2. 前記支持基板には、複数枚の前記小グリッドが支持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. 前記複数枚の小グリッドの間には、前記小グリッドを通過した放射線を検出する放射線画像検出器の画素サイズよりも小さな間隔が設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の放射線画像撮影用グリッド。
4. 前記第１及び第２のアライメントマークは、放射線透過性を有する材料からなることを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の放射線画像撮影用グリッド。
5. 前記第１及び第２のアライメントマークは、放射線が透過可能な厚さを有することを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の放射線画像撮影用グリッド。
6. 前記第１のアライメントマークは、前記放射線透過部からなることを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の放射線画像撮影用グリッド。
7. 前記第１のアライメントマークは、前記放射線透過部を連結するブリッジ部からなることを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の放射線画像撮影用グリッド。
8. 放射線吸収部及び放射線透過部からなるグリッド部を有する小グリッドに、前記グリッド部に対して放射線透過性を有する第１のアライメントマークを設ける工程と、
   前記第１のアライメントマークと、前記小グリッドが取り付けられる支持基板に設けられた放射線透過性を有する第２のアライメントマークとを用いて、前記支持基板に対する前記小グリッドの位置を調整する工程と、
   前記小グリッドを前記支持基板に取り付ける工程と、を備えた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。
9. 前記小グリッドの位置を調整する工程は、
   前記小グリッドの前記第１のアライメントマークが設けられている面と、前記支持基板の前記第２のアライメントマークが設けられている面とを対面させる工程と、
   前記小グリッドと前記支持基板との間に挿入された位置検出手段により、前記第１のアライメントマークと前記第２のアライメントマークとの位置ずれを検出する工程と、を含む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. 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、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１〜７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。
11. 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１〜７いずれか記載の放射線画像撮影用グリッドを用いたことを特徴とする請求項１０記載の放射線画像撮影システム。

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