JP2017083413A - X-ray Talbot interferometer - Google Patents

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長井 健太郎
Kentaro Nagai
健太郎 長井
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a talbot interferometer with which it is possible to acquire test object information having a higher spatial resolution than by a two-dimensional Fourier transform method, even from fewer detection results than by a two-dimensional phase shift method.SOLUTION: The talbot interferometer comprises: a diffraction grating 130 for forming a first interference pattern 180 having a cycle in a first and a second direction; and a shield grid 140 for shielding some of X-rays that form an interference pattern and forming a second interference pattern having a cycle in two intersecting directions. In addition, the talbot interferometer includes a detector 150 for detecting an X-ray having passed through the shield grid, and an arithmetic unit 160 for acquiring test object information using the detection result of the detector. The detector 150 detects X-rays a plural number of times. The arithmetic unit 160 acquires information on a test object in the first direction using the results of a plural number of times of detection, and acquires information on a test object in the second direction using a frequency spectrum obtained by Fourier-transforming the detection result.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明はX線トールボット干渉計に関する。   The present invention relates to an X-ray Talbot interferometer.

干渉を用いた波面計測手法をX線位相イメージングに応用した例として、X線を用いたトールボット干渉法(X線トールボット干渉法と呼ぶ)がある。X線トールボット干渉計は、X線を用いた微分干渉計であり、X線源からから照射されたX線が被検体を透過し、それに伴ってX線の位相が変化する。被検体を透過したX線は、回折格子と呼ばれる周期的パターンを持った格子で回折されることによって、回折格子からトールボット距離と呼ばれる所定の距離だけ離れた位置に第1の干渉パターンを形成する。この第1の干渉パターンの被検体による変化を解析することで、前述の入射光波面の変化を測定することができる。   As an example of applying the wavefront measurement method using interference to X-ray phase imaging, there is a Talbot interferometry using X-rays (referred to as X-ray Talbot interferometry). The X-ray Talbot interferometer is a differential interferometer using X-rays, and X-rays irradiated from an X-ray source pass through the subject, and the X-ray phase changes accordingly. X-rays transmitted through the subject are diffracted by a grating having a periodic pattern called a diffraction grating, thereby forming a first interference pattern at a position away from the diffraction grating by a predetermined distance called a Talbot distance. To do. By analyzing the change in the first interference pattern due to the subject, the change in the incident light wavefront described above can be measured.

前述の周期的なパターンを持った回折格子のパターン周期は、装置長やX線の波長等の条件によって変化する。一般的なX線の場合、その周期は数μmのオーダーとなる。また、それによって生じる第1の干渉パターンも同様に数μmのオーダーの周期となることが知られている。一般的に用いられているX線検出器は、分解能が高いものでもその分解能は数十μm程度であるため、第1の干渉パターンを検出することは難しい。そのため、干渉パターンが形成される位置に第1の干渉パターンとほぼ同じ周期の遮蔽格子を配置し、遮蔽格子で第1の干渉パターンを形成するX線の一部を遮ることにより、周期が数百μm程度の第2の干渉パターン(所謂モアレ)を形成する。この第2の干渉パターンを検出器で検出することによって第1の干渉パターンの変化を間接的に測定することができる。   The pattern period of a diffraction grating having the above-described periodic pattern varies depending on conditions such as the apparatus length and the wavelength of X-rays. In the case of general X-rays, the cycle is on the order of several μm. It is also known that the first interference pattern generated thereby has a period of the order of several μm. Even though a commonly used X-ray detector has a high resolution, the resolution is about several tens of μm, so it is difficult to detect the first interference pattern. For this reason, a shielding grating having substantially the same period as the first interference pattern is arranged at a position where the interference pattern is formed, and a part of the X-rays forming the first interference pattern is shielded by the shielding grating so that the number of periods is reduced. A second interference pattern (so-called moire) of about 100 μm is formed. A change in the first interference pattern can be indirectly measured by detecting the second interference pattern with a detector.

検出器で検出された第2の干渉パターンを、コンピュータなどの演算部によって位相回復処理することで、被検体の位相情報を取得することができる。X線トールボット干渉計に用いられる位相回復処理の方法として、位相シフト法(縞走査法とも呼ばれる)とフーリエ変換法が知られている。   The phase information of the subject can be acquired by subjecting the second interference pattern detected by the detector to phase recovery processing by a computing unit such as a computer. As a phase recovery processing method used for an X-ray Talbot interferometer, a phase shift method (also called a fringe scanning method) and a Fourier transform method are known.

特許文献1には、位相シフト法を用いて被検体の位相情報を取得するX線トールボット干渉計が記載されている。位相シフト法は、互いに位相がシフトした複数の周期パターンを用いて被検体を透過したX線の波面を測定し、被検体に関する情報を取得する手法であり、各画素で検出した光の強度から独立に被検体の情報が得られる。特許文献1では、2つの方向に周期を有する回折格子と遮蔽格子とを用い、第1の干渉パターンに対して遮蔽格子を2方向に走査することによって、第2の干渉パターンの位相(第2の干渉パターンの明暗の位置)を2方向のそれぞれにおいてシフトさせている。そして、それぞれの方向において互いに位相がシフトした複数の検出結果を用いて位相回復することで、被検体による入射X線の位相変化を微分した情報(以下、微分位相情報と呼ぶ)をそれぞれの方向において取得している。尚、2方向に干渉パターンの位相をシフトさせて2方向の情報を取得することを、2次元位相シフト法と呼ぶ。   Patent Document 1 describes an X-ray Talbot interferometer that acquires phase information of a subject using a phase shift method. The phase shift method is a technique for measuring the wavefront of X-rays transmitted through a subject using a plurality of periodic patterns whose phases are shifted from each other, and obtaining information about the subject. From the intensity of light detected at each pixel, Information on the subject can be obtained independently. In Patent Document 1, a diffraction grating having a period in two directions and a shielding grating are used, and the first interference pattern is scanned in two directions with respect to the first interference pattern, whereby the phase of the second interference pattern (second The light and dark positions of the interference pattern are shifted in each of the two directions. Information obtained by differentiating the phase change of incident X-rays by the subject (hereinafter referred to as differential phase information) is recovered by using a plurality of detection results whose phases are shifted in each direction. Has been acquired. The acquisition of information in two directions by shifting the phase of the interference pattern in two directions is called a two-dimensional phase shift method.

特許文献2には、フーリエ変換法を用いて被検体の位相情報を取得するX線トールボット干渉計が記載されている。フーリエ変換法は、1つの検出結果からでも被検体の微分位相情報を2方向において取得することができ、第2の干渉パターンを位相シフトさせなくても被検体の微分位相情報を取得することができる。尚、2方向に周期を有する干渉パターンを用いて2方向の情報を取得することを、2次元フーリエ変換法と呼ぶ。   Patent Document 2 describes an X-ray Talbot interferometer that acquires phase information of a subject using a Fourier transform method. The Fourier transform method can acquire the differential phase information of the subject in two directions even from a single detection result, and can acquire the differential phase information of the subject without shifting the phase of the second interference pattern. it can. Note that acquiring information in two directions using an interference pattern having a period in two directions is called a two-dimensional Fourier transform method.

特開2012−005820号公報JP 2012-005820 A WO2010/050483号公報WO2010 / 050484 gazette

特許文献1に記載されているように、2次元位相シフト法には、5つ以上の検出結果が必要である。   As described in Patent Document 1, the two-dimensional phase shift method requires five or more detection results.

一方、2次元フーリエ変換法は1つの干渉パターンからでも2方向における被検体の情報を得ることができるが、複数画素分の第2の干渉パターンの情報を用いて、1画素分の被検体の情報を取得する。よって、2次元位相シフト法と比較して取得される微分位情報の空間分解能が低い。   On the other hand, the two-dimensional Fourier transform method can obtain information on the subject in two directions even from one interference pattern. However, using the information on the second interference pattern for a plurality of pixels, Get information. Therefore, the spatial resolution of the differential position information obtained as compared with the two-dimensional phase shift method is low.

そこで本発明は、2次元位相シフト法より少ない検出結果からでも、2次元フーリエ変換法よりも空間分能が高い被検体情報を取得することができるトールボット干渉計を提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a Talbot interferometer that can acquire subject information having a spatial resolution higher than that of the two-dimensional Fourier transform method even from a detection result smaller than that of the two-dimensional phase shift method. .

本発明の一側面としてのトールボット干渉計は、X線源からのX線を回折して互いに交差する第1の方向及び第2の方向に周期を有する第1の干渉パターンを形成する回折格子と、前記干渉パターンを形成するX線の一部を遮蔽して交差する2方向に周期を有する第2の干渉パターンを形成する遮蔽格子と、前記遮蔽格子を透過したX線を検出する検出器と、前記検出器の検出結果を用いて前記X線源と前記遮蔽格子との間に配置された被検体の情報を取得する演算部と、を備え、前記検出器は、前記遮蔽格子を透過したX線の検出を複数回行うことで複数の検出結果を取得し、前記演算部は、前記複数の検出結果同士での強度変化を画素毎に解析することで被検体の前記第1の方向における情報を取得し、前記複数の検出結果の少なくとも一部をフーリエ変換して得られた周波数スペクトルを用いて前記被検体の前記第2の方向における情報を取得することを特徴とする。   A Talbot interferometer according to one aspect of the present invention diffracts X-rays from an X-ray source to form a first interference pattern having a period in a first direction and a second direction intersecting each other. A shielding grating for forming a second interference pattern having a period in two directions intersecting by shielding a part of the X-rays forming the interference pattern, and a detector for detecting the X-rays transmitted through the shielding grating And a calculation unit that acquires information on an object disposed between the X-ray source and the shielding grating using a detection result of the detector, and the detector transmits the shielding grating The X-ray detection is performed a plurality of times to obtain a plurality of detection results, and the calculation unit analyzes the intensity change between the plurality of detection results for each pixel to thereby analyze the first direction of the subject. Obtaining information on at least one of the plurality of detection results Parts and obtains the information in the second direction of the subject using a frequency spectrum obtained by Fourier transform.

本発明によれば、2次元位相シフト法より少ない検出結果からでも、2次元フーリエ変換法よりも空間分能が高い被検体情報を取得することができるトールボット干渉計を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a Talbot interferometer capable of acquiring subject information having a higher spatial resolution than the two-dimensional Fourier transform method even from a detection result less than the two-dimensional phase shift method.

トールボット干渉計の原理を示す図Diagram showing the principle of the Talbot interferometer トールボット干渉計に用いる格子と干渉パターンを表した図Diagram showing interference pattern and grating used in Talbot interferometer 本発明の第1の実施例に関する説明の図FIG. 4 is a diagram for explaining the first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施例で取得される情報をプロットで表した図The figure which represented the information acquired in 1st Example of this invention by the plot 本発明の第2の実施例に関する説明の図FIG. 6 is a diagram for explaining the second embodiment of the present invention. 本発明の第3の実施例で用いる格子と干渉パターンを表した図The figure showing the grating | lattice and interference pattern which are used in the 3rd Example of this invention

以下に、本発明の好ましい実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in each figure, the same reference number is attached | subjected about the same member and the overlapping description is abbreviate | omitted.

〔実施形態1〕
本実施形態におけるトールボット干渉計は、互いに交差する第1の方向(y方向と呼ぶ)第2の方向(x方向と呼ぶ)とに周期を有する第1の干渉パターンを形成する2次元トールボット干渉計である。加えて、本実施形態のトールボット干渉計が備える演算部は、x方向における被検体の情報はフーリエ変換法を用いて取得し、y方向における被検体の情報は位相シフト法を用いて取得する。よって、第2の干渉パターンの位相をシフトさせる方向は1方向(y方向)で良く、1方向に位相シフト法を行うトールボット干渉計と同じ数の検出結果からでも被検体の情報を2方向において取得することができる。また、第2の干渉パターンの位相をシフトさせる方向は1方向で良いため、第1の干渉パターンと遮蔽格子との相対位置を移動させる移動手段は、1方向に第1の干渉パターン又は遮蔽格子を移動させることができれば良い。よって、2方向に相対位置を移動させる移動手段よりも簡素な移動手段を用いることができる。第2の干渉パターンの位相をシフトさせるための移動手段として、例えば、遮蔽格子をy方向に移動させる移動手段を用いることができる。また、x方向とy方向における微分位相情報をフーリエ変換法により取得する場合と比較して、y方向における微分位相情報の空間分解能を高くすることができる。尚、1次元トールボット干渉計で微分位相情報を積分して位相情報を取得する場合、積分の基準となる空白領域(被検体が配置されていない領域)が1画素列分必要であることが知られている。一方、2次元トールボット干渉計は積分の基準列が不要であるため、本実施形態のトールボット干渉計では、測定範囲全面に被検体を配置しても積分情報を取得することができる。つまり、本実施形態を用いると、1次元位相シフト法と同じ検出回数、同じ移動手段を用い、測定範囲全面に被検体を配置しながら、1次元位相シフト法と2次元フーリエ変換法以上の情報を取得することができる。尚、取得できる被検体情報を1次元シフト法と比較すると、本実施形態は、x方向における情報を取得できる点で優れている。また、取得できる被検体情報を2次元フーリエ変換法と比較すると、本実施形態は、y方向における情報の空間分解能が高い点で優れている。
Embodiment 1
The Talbot interferometer in this embodiment is a two-dimensional Talbot that forms a first interference pattern having a period in a first direction (referred to as the y direction) and a second direction (referred to as the x direction) that intersect each other. It is an interferometer. In addition, the calculation unit included in the Talbot interferometer of the present embodiment acquires information about the subject in the x direction using the Fourier transform method, and acquires information about the subject in the y direction using the phase shift method. . Therefore, the direction in which the phase of the second interference pattern is shifted may be one direction (y direction), and the information of the subject can be transmitted in two directions even from the same number of detection results as the Talbot interferometer that performs the phase shift method in one direction. Can be obtained at Also, since the direction of shifting the phase of the second interference pattern may be one direction, the moving means for moving the relative position between the first interference pattern and the shielding grating is the first interference pattern or shielding grating in one direction. As long as you can move. Therefore, a moving means simpler than the moving means for moving the relative position in two directions can be used. As moving means for shifting the phase of the second interference pattern, for example, moving means for moving the shielding grating in the y direction can be used. In addition, the spatial resolution of the differential phase information in the y direction can be increased compared to the case where the differential phase information in the x direction and the y direction is acquired by the Fourier transform method. When phase information is acquired by integrating differential phase information with a one-dimensional Talbot interferometer, a blank area (area where no subject is arranged) that is a reference for integration may be required for one pixel column. Are known. On the other hand, since the two-dimensional Talbot interferometer does not require an integration reference string, the Talbot interferometer of this embodiment can acquire integration information even if the subject is placed over the entire measurement range. That is, when this embodiment is used, the same number of detections as the one-dimensional phase shift method and the same moving means are used, and the subject is placed over the entire measurement range, and the information more than the one-dimensional phase shift method and the two-dimensional Fourier transform method. Can be obtained. Note that when the object information that can be acquired is compared with the one-dimensional shift method, the present embodiment is superior in that information in the x direction can be acquired. Further, when the object information that can be acquired is compared with the two-dimensional Fourier transform method, the present embodiment is superior in that the spatial resolution of information in the y direction is high.

図1を用いて、本実施形態のトールボット干渉計を備える撮像システムの構成について説明する。撮像システムは、トールボット干渉計、X線トールボット干渉計で取得した被検体の情報を表示する表示部170とを備える。トールボット干渉計は、X線を発生させるX線源110と、X線源からのX線を回折して第1の干渉パターン(以下、自己像と呼ぶことがある)を形成する回折格子130と、第1の干渉パターンを形成するX線の一部を遮る遮蔽格子140と、を備える。これらの構成により第2の干渉パターン(以下、モアレと呼ぶことがある)を形成する。トールボット干渉計は更に、遮蔽格子を透過したX線を検出する検出器150と、検出器による検出結果から、X線源と遮蔽格子との間に配置された被検体120の情報を取得する演算部160とを備え、第2の干渉パターンから被検体の情報を取得する。取得できる被検体の情報としては、被検体によるX線の吸収量を示す吸収情報、被検体によるX線の位相変化量を示す位相情報、被検体によるX線の散乱量を示す散乱情報が挙げられる。尚、トールボット干渉計は微分干渉計であるため、位相情報、散乱情報としては、微分位相情報及び微分散乱情報が取得され、これらを積分することで位相情報と散乱情報とが取得される。x本発明及び本明細書において、x方向における被検体の情報とは、被検体のxシアの情報であるx方向に微分された位相情報又は散乱情報であり、y方向における被検体の情報とは、被検体のyシアの情報であるy方向に微分された位相情報又は散乱情報とする。また、本発明及び本明細書においては、単に位相情報、散乱情報というときは、微分位相情報、微分散乱情報の夫々を含むものとする。以下、それぞれの構成について説明をする。   A configuration of an imaging system including the Talbot interferometer according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The imaging system includes a display unit 170 that displays information on a subject acquired by a Talbot interferometer and an X-ray Talbot interferometer. The Talbot interferometer includes an X-ray source 110 that generates X-rays, and a diffraction grating 130 that diffracts X-rays from the X-ray source to form a first interference pattern (hereinafter sometimes referred to as a self-image). And a shielding grating 140 that blocks a part of the X-rays forming the first interference pattern. With these configurations, a second interference pattern (hereinafter sometimes referred to as moire) is formed. The Talbot interferometer further acquires information on the object 120 disposed between the X-ray source and the shielding grating from the detector 150 that detects the X-rays that have passed through the shielding grating, and the detection result of the detector. And a calculation unit 160 for acquiring information on the subject from the second interference pattern. Examples of information that can be acquired include absorption information indicating the amount of X-ray absorption by the subject, phase information indicating the amount of X-ray phase change by the subject, and scattering information indicating the amount of X-ray scattering by the subject. It is done. Since the Talbot interferometer is a differential interferometer, differential phase information and differential scattering information are acquired as phase information and scattering information, and phase information and scattering information are acquired by integrating these. x In the present invention and this specification, subject information in the x direction is phase information or scattered information differentiated in the x direction, which is x shear information of the subject, and information on the subject in the y direction. Is the phase information or the scattering information differentiated in the y direction, which is the y shear information of the subject. Further, in the present invention and the present specification, the term phase information and scattering information includes both differential phase information and differential scattering information. Each configuration will be described below.

X線源110は、回折格子により回折されることで自己像180が形成される程度のコヒーレンシー(可干渉性)を有するX線を射出するものであれば用いることができる。また、X線源単独ではコヒーレンシーを有さないものであっても、線源格子と組み合わせて微小なX線源のアレイを仮想的に形成し、この仮想的に形成された微小なX線源のそれぞれがコヒーレンシーを有すればよい。線源格子を用いるトールボット干渉計は、トールボット・ロー干渉計と呼ばれるが、トールボット・ロー干渉計はトールボット干渉計の一種であり、単にトールボット干渉計というときはトールボット・ロー干渉計を含む。本発明及び本明細書では、トールボット・ロー干渉計の場合、線源格子はX線源の一部とみなすものとする。尚、本実施形態ではトールボット干渉計がX線源110を備えているが、X線源110はトールボット干渉計と別体として構成され、測定の際にトールボット干渉計と組み合わせる形態としても良い。X線源がトールボット干渉計と別体として構成されていると、X線源の交換が容易であり、測定対象によってX線源をかえることも容易にできる。尚、本発明及び本明細書において、X線とは、2keV以上100keV以下のエネルギーを有する電磁波とする。X線源110からのX線は回折格子130により回折され、トールボット距離と呼ばれる所定の距離をおいて明部204と暗部203が配列方向に並んだ自己像180を形成する。回折格子130は位相型の回折格子でも、振幅型の回折格子でも用いることができるが、X線トールボット干渉計においては、照射されたX線の減衰が少ない位相型の回折格子が用いられることが多い。尚、図1においては被検体120はX線源110と回折格子130との間に配置されているが、被検体120の配置場所は、X線源110と遮蔽格子140との間であれば良く、回折格子130と遮蔽格子140との間でも良い。   The X-ray source 110 can be used as long as it emits X-rays having coherency (coherence) enough to form the self-image 180 by being diffracted by the diffraction grating. Further, even if the X-ray source alone does not have coherency, an array of minute X-ray sources is virtually formed in combination with the source grating, and this virtually formed minute X-ray source Each of these should have coherency. A Talbot interferometer using a source grating is called a Talbot-Lau interferometer, but a Talbot-Lau interferometer is a type of Talbot interferometer. Includes total. In the present invention and specification, in the case of a Talbot-Lau interferometer, the source grating shall be considered part of the X-ray source. In the present embodiment, the Talbot interferometer includes the X-ray source 110. However, the X-ray source 110 is configured separately from the Talbot interferometer, and may be combined with the Talbot interferometer for measurement. good. When the X-ray source is configured separately from the Talbot interferometer, the X-ray source can be easily replaced, and the X-ray source can be easily changed depending on the measurement target. In the present invention and the present specification, X-rays are electromagnetic waves having energy of 2 keV or more and 100 keV or less. X-rays from the X-ray source 110 are diffracted by the diffraction grating 130 to form a self-image 180 in which the bright part 204 and the dark part 203 are arranged in the arrangement direction at a predetermined distance called a Talbot distance. The diffraction grating 130 can be either a phase type diffraction grating or an amplitude type diffraction grating, but the X-ray Talbot interferometer uses a phase type diffraction grating with little attenuation of irradiated X-rays. There are many. In FIG. 1, the subject 120 is disposed between the X-ray source 110 and the diffraction grating 130, but if the subject 120 is disposed between the X-ray source 110 and the shielding grating 140. Alternatively, it may be between the diffraction grating 130 and the shielding grating 140.

ここでは回折格子130の有する格子パターンとして図2(a)に示すようなπ型チェッカーボードパターンを有する位相型の回折格子を用いる場合を例に説明をする。チェッカーパターンにはチェッカーボード状に二種類のエリア201と202が配置されており、一方のエリア201を透過するX線は他方のエリア202を透過するX線に対して位相がπラジアンずれるような部材と厚さを用いる。例えば、実効エネルギーが17.5keVのX線に対しパターンをシリコンで形成することを仮定した場合、エリア201をエリア202に比べて21μm厚みを持たせるように形成することで、透過したX線の位相差がπラジアンになることが知られている。このような格子パターンを有する回折格子を用いて形成される自己像180の形状は、回折格子からの距離によって異なる。例えば回折格子130のパターン周期をp、X線の波長をλとした場合に回折格子130からp /(8λ)の位置に形成される自己像180は、図2(b)に示したような井桁格子状になる。この自己像180は、x方向とy方向とに周期を有する。 Here, a case where a phase type diffraction grating having a π type checkerboard pattern as shown in FIG. 2A is used as a grating pattern of the diffraction grating 130 will be described as an example. In the checker pattern, two types of areas 201 and 202 are arranged in a checkerboard shape, and the X-ray transmitted through one area 201 is shifted in phase by π radians with respect to the X-ray transmitted through the other area 202. Use material and thickness. For example, assuming that the pattern is made of silicon for X-rays having an effective energy of 17.5 keV, the area 201 is formed so as to have a thickness of 21 μm compared to the area 202, so that the transmitted X-rays It is known that the phase difference is π radians. The shape of the self-image 180 formed using a diffraction grating having such a grating pattern varies depending on the distance from the diffraction grating. For example, when the pattern period of the diffraction grating 130 is p 1 and the wavelength of the X-ray is λ, a self-image 180 formed at a position of p 1 2 / (8λ) from the diffraction grating 130 is shown in FIG. It becomes like a grid pattern. The self-image 180 has a period in the x direction and the y direction.

自己像の周期pは通常μmのオーダーになるため、拡大率(X線源と自己像との距離(L1+L2)をX線源と回折格子との距離(L1)で除した値)にもよるが、通常の検出器150では検出ができない。そこで、この自己像180が形成される位置に遮蔽格子140を設置してモアレを形成する。この遮蔽格子140は自己像180の形状と同じかわずかに周期をずらしたものを使用し、自己像の明部204を透過部、自己像の暗部203を遮蔽部としたパターンとすることが多い。つまり、図2(b)の様に明部が暗部に離散的に配列された自己像を用いる場合は、複数の透過部が遮蔽部に離散的に配列された自己像を用いる。遮蔽部は、遮蔽部に垂直に入射したX線の80%以上を遮蔽することができることが好ましく、例えば数十μm程度の厚さを持った金で形成される。自己像180と遮蔽格子140とで形成されるモアレの周期は、少なくともx方向においては検出器150で検出可能な周期とされる。モアレの周期が検出器の画素サイズの2倍以上となることが好ましく、画素サイズの3倍以上となることがより好ましい。モアレの形成には遮蔽格子140の周期が自己像とは異なることを利用する手法(拡大モアレ)と遮蔽格子140周期方向と自己像180の周期方向が交差するようにして形成する方法(回転モアレ)と、その両方を用いる場合がある。 Since the period p 2 of the self-image is usually on the order of μm, the magnification (the value obtained by dividing the distance (L1 + L2) between the X-ray source and the self-image by the distance (L1) between the X-ray source and the diffraction grating) is also used. However, the normal detector 150 cannot detect. Therefore, a moire is formed by installing a shielding grid 140 at a position where the self-image 180 is formed. The shielding grating 140 is the same as the shape of the self-image 180 or slightly shifted in period, and often has a pattern in which the bright portion 204 of the self-image is a transmission portion and the dark portion 203 of the self-image is a shielding portion. . That is, when using a self-image in which bright portions are discretely arranged in dark portions as shown in FIG. 2B, a self-image in which a plurality of transmission portions are discretely arranged in shielding portions is used. The shielding part is preferably capable of shielding 80% or more of X-rays perpendicularly incident on the shielding part, and is formed of gold having a thickness of, for example, about several tens of μm. The period of moire formed by the self-image 180 and the shielding grating 140 is a period that can be detected by the detector 150 at least in the x direction. The moire period is preferably at least twice the pixel size of the detector, and more preferably at least three times the pixel size. For the formation of moiré, a method using the fact that the period of the shielding grating 140 is different from that of the self-image (enlarged moire) and a method of forming the shielding grating 140 so that the periodic direction of the shielding grating 140 intersects the periodic direction of the self-image 180 ) And both.

検出器150はX線を検出することができるエリアセンサであり、図2(c)に示すようなモアレを検出することができる。検出器150は、シンチレータとシンチレータで発生した光を検出する受光素子で構成される間接変換型の検出器を用いても良いし、X線の入射により電荷が生じる検出層を利用した直接変換型の検出器を用いても良い。   The detector 150 is an area sensor that can detect X-rays, and can detect moire as shown in FIG. The detector 150 may be an indirect conversion type detector composed of a scintillator and a light receiving element that detects light generated by the scintillator, or a direct conversion type using a detection layer in which an electric charge is generated by the incidence of X-rays. The detector may be used.

尚、図2(c)に示すモアレは拡大モアレである。拡大モアレの場合、自己像の周期方向とモアレの周期方向とは一致し、xシアの情報はモアレのx方向における強度分布に重畳し、yシアの情報はモアレのy方向における強度分布に重畳することが知られている。尚、回転モアレもしくは回転モアレと拡大モアレとを組み合わせた場合、自己像の周期方向とモアレの周期方向とは一致していない場合もある。この場合モアレのy方向にxシアの情報が、モアレのx方向にyシアの情報が重畳している。   Note that the moire shown in FIG. 2C is an enlarged moire. In the case of magnified moire, the periodic direction of the self-image coincides with the periodic direction of the moire, the x shear information is superimposed on the intensity distribution of the moire in the x direction, and the y shear information is superimposed on the intensity distribution of the moire in the y direction. It is known to do. When the rotation moire or the rotation moire and the enlargement moire are combined, the periodic direction of the self-image and the periodic direction of the moire may not coincide with each other. In this case, the x shear information is superimposed on the moire y direction, and the y shear information is superimposed on the moire x direction.

本実施形態のトールボット干渉計は、位相シフト法を行うためにモアレの位相をシフトさせて複数回の検出を行う。モアレの位相をシフトさせるために、本実施形態では遮蔽格子140が移動部190により走査される。移動部190の構成は、遮蔽格子を移動させることができれば特に問わないが、アクチュエータ、ギア等を用いることができる。   The Talbot interferometer of the present embodiment performs detection a plurality of times by shifting the phase of moire in order to perform the phase shift method. In order to shift the phase of moiré, the shielding grating 140 is scanned by the moving unit 190 in this embodiment. The configuration of the moving unit 190 is not particularly limited as long as the shielding grid can be moved, but an actuator, a gear, or the like can be used.

走査の方向は、自己像が有する2つの周期方向のうちの1つである、x方向とする。但し、x方向において位相がシフトすればよいため、x方向と垂直な方向以外に走査をすればよい。一般的には、効率的に走査をするために、周期方向に平行または略平行(周期方向となす角度が10度以下)であることが好ましい。尚、位相をシフトさせるためには、自己像に対して遮蔽格子を走査すれば良いため、遮蔽格子を走査する代わりに、X線源(線源格子)又は回折格子を移動させることで、自己像を走査しても良い。   The scanning direction is the x direction, which is one of the two periodic directions of the self-image. However, since the phase only needs to be shifted in the x direction, scanning may be performed in a direction other than the direction perpendicular to the x direction. In general, in order to efficiently scan, it is preferable to be parallel or substantially parallel to the periodic direction (the angle formed with the periodic direction is 10 degrees or less). In order to shift the phase, it is only necessary to scan the shielding grating with respect to the self-image. Instead of scanning the shielding grating, the X-ray source (the source grating) or the diffraction grating is moved to move the self image. The image may be scanned.

尚、回転モアレを形成する場合、モアレの周期方向と自己像の周期方向とは異なることがあるが、自己像の周期方向において位相がシフトする必要があるため、一般的には自己像の周期方向と平行、もしくは略平行な方向に走査することが多い。   When rotating moiré is formed, the periodic direction of the moire may be different from the periodic direction of the self-image, but since the phase needs to be shifted in the periodic direction of the self-image, the period of the self-image is generally used. In many cases, scanning is performed in a direction parallel to or substantially parallel to the direction.

演算部160は、CPU(中央演算処理装置)、RAM(ランダムアクセスメモリ)、補助記憶装置などのハードウェア資源を備えた汎用のコンピュータにより構成できる。後述する画像処理、各種演算、および制御は、補助記憶装置に格納されたプログラムをCPUが読み込み実行することで実現されるものである。なお、演算部160の機能のうちの一部又は全部をASIC(Application Specific Integrated Circuit)のような回路で構成することもできる。   The calculation unit 160 can be configured by a general-purpose computer having hardware resources such as a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), and an auxiliary storage device. Image processing, various operations, and control described later are realized by the CPU reading and executing a program stored in the auxiliary storage device. Note that some or all of the functions of the arithmetic unit 160 may be configured by a circuit such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit).

演算装置160は、検出器150による検出結果を用いてx方向における被検体120の情報とy方向における被検体120の情報とを取得する。上述のように、y方向における被検体120の情報は位相シフト法を用いて取得し、x方向における被検体120の情報はフーリエ変換法を用いて取得する。   The arithmetic device 160 acquires information about the subject 120 in the x direction and information about the subject 120 in the y direction using the detection result of the detector 150. As described above, information about the subject 120 in the y direction is acquired using the phase shift method, and information about the subject 120 in the x direction is acquired using the Fourier transform method.

まず、位相シフト法を用いてy方向における被検体の情報を取得する方法の具体例を説明する。例えば、I,I…IN−1,IのN回の検出結果を用いて、位相シフト法により被検体のy方向における微分位相情報Pとy方向における微分散乱強度情報Vとを取得する式として、下記式が挙げられる。 First, a specific example of a method for acquiring subject information in the y direction using the phase shift method will be described. For example, the differential phase information P y in the y direction and the differential scattering intensity information V y in the y direction of the subject by the phase shift method using N detection results of I 1 , I 2 ... I N−1 , I N. The following formulas can be given as formulas for obtaining.


ここで、iは虚数単位であり、nは1以上の整数であり、(x、y)はxy座標上の位置を示す。式1、2は例であり、微分位相情報と微分散乱情報とを取得する演算方法はこれに限定されない。例えば、式1、2の右辺に位相シフト誤差を補正する項を加えても良い。また、式1、2で取得される微分位相情報と微分散乱情報との分布を積分する式を用い、これらの値を積分した(微分でない)位相情報と(微分でない)散乱情報とを取得しても良い。その場合、演算装置160が微分位相情報と微分散乱情報とを出力しない場合であっても、1次情報として微分位相情報と微分散乱情報とを取得している。本発明及び本明細書においては、位相をシフトさせた複数の検出結果を用いて、位相シフトによる強度変化を画素毎に解析することで被検体の情報を取得することを位相シフト法とみなす。尚、一般的に、位相シフト法においてNは3以上であることが好ましい。

Here, i is an imaginary unit, n is an integer of 1 or more, and (x, y) indicates a position on the xy coordinates. Equations 1 and 2 are examples, and the calculation method for acquiring the differential phase information and the differential scattering information is not limited to this. For example, a term for correcting the phase shift error may be added to the right side of Equations 1 and 2. Also, using the formula that integrates the distribution of the differential phase information and differential scattering information obtained in Equations 1 and 2, the phase information obtained by integrating these values (not differential) and the scattering information (not differential) are acquired. May be. In that case, even if the arithmetic device 160 does not output the differential phase information and the differential scattering information, the differential phase information and the differential scattering information are acquired as the primary information. In the present invention and the present specification, obtaining information on an object by analyzing a change in intensity due to a phase shift for each pixel using a plurality of detection results obtained by shifting the phase is regarded as a phase shift method. In general, N is preferably 3 or more in the phase shift method.

次に、フーリエ変換法を用いてx方向における被検体の情報を取得する方法の具体例を説明する。フーリエ変換法は1つの検出結果からでも被検体の情報を取得することができる。しかしながら、本実施形態の場合、y方向の被検体情報を取得するためにN個の検出結果(I〜I)を取得するため、N個の検出結果を足し合わせた情報Iを用いて被検体の情報を取得することが好ましい。N個の検出結果を足し合わせることで、N個の検出結果のいずれかを用いるよりも信号雑音比(以下、S/N比)が大きい情報を用いて被検体の情報を取得できるため、より正確な被検体の情報を取得できると考えられる。 Next, a specific example of a method for acquiring subject information in the x direction using the Fourier transform method will be described. The Fourier transform method can acquire information on a subject even from one detection result. However, in the case of this embodiment, in order to acquire N detection results (I 1 to I N ) in order to acquire subject information in the y direction, the information I obtained by adding the N detection results is used. It is preferable to acquire information on the subject. By adding the N detection results, information on the subject can be acquired using information having a higher signal-to-noise ratio (hereinafter, S / N ratio) than using any of the N detection results. It is considered that accurate subject information can be acquired.

Iは下記式で表される。   I is represented by the following formula.


I(x)対して一次元のフーリエ変換法による位相回復を行うことで、x方向の微分位相Pとx方向の散乱強度Vを取得する。典型的なフーリエ変換法は下記式で表される。

By performing phase recovery by a one-dimensional Fourier transform method on I (x), the differential phase P x in the x direction and the scattering intensity V x in the x direction are acquired. A typical Fourier transform method is represented by the following equation.


ここでカリグラフィーのFはフーリエ変換の演算を示し、カリグラフィーのF−1は逆フーリエ変換の演算を示す。また、ωはx方向のモアレの角周波数であり、x方向のモアレの周期をpとした際に、ω=2π/pである。尚、ωは一般的なモアレの周期と同様に、自己像と遮蔽格子の周期と、周期方向の角度とから算出することができる。G(k,k)はフーリエ空間上で実行されるスペクトルの切り取りを表した窓関数であり、フーリエ空間上で所望のスペクトルをそれ以外のスペクトルから分離するためにその範囲を制限するパスフィルター関数である。尚、G(k,k)で切り取られるスペクトルを被検体情報の取得に用い、切り取られないスペクトルはここでは被検体情報の取得に用いない。

Here, F of calligraphy indicates the operation of Fourier transform, and F- 1 of calligraphy indicates the operation of inverse Fourier transform. Further, the omega x is the angular frequency in the x direction of the moire, the period of the x-direction of the moire upon a p x, a ω x = 2π / p x. Note that ω x can be calculated from the self-image, the period of the shielding grating, and the angle in the period direction in the same manner as the general moire period. G (k x , k y ) is a window function that represents a spectrum cut performed in Fourier space, and a path that limits the range in order to separate a desired spectrum from other spectra in Fourier space. Filter function. It should be noted that the spectrum cut by G (k x , k y ) is used for acquiring object information, and the spectrum that is not cut is not used here for acquiring object information.

この窓関数には様々な種類が考えられるが、例えば下記式で表されるハン窓が良く用いられる窓関数の1つである。   There are various types of window functions. For example, a Hann window represented by the following equation is one of the window functions that are often used.


尚、式4〜6もフーリエ変換法を示す一例であり、例えば特開2011−163937号公報や、特開2013−002845号公報で示すような、窓フーリエ変換を用いたフーリエ変換法を用いても良い。本発明及び本明細書では、検出結果の少なくとも一部(但し、2画素分以上のデータとする)をフーリエ変換して取得した周波数スペクトルを用い、モアレの強度の空間的な変化を解析することで被検体の情報を取得することをフーリエ変換法とみなす。

In addition, Formula 4-6 is also an example which shows a Fourier-transform method, For example, using the Fourier-transform method using window Fourier transform as shown in Unexamined-Japanese-Patent No. 2011-163937 and Unexamined-Japanese-Patent No. 2013-002845, for example. Also good. In the present invention and the present specification, a spatial change in the intensity of moire is analyzed using a frequency spectrum obtained by performing Fourier transform on at least a part of the detection result (however, data of two pixels or more). Acquiring the information of the subject in step 4 is regarded as the Fourier transform method.

最後に吸収情報AはI(x,y)に対して   Finally, the absorption information A is for I (x, y)


となる。尚、吸収情報Aは微分された情報ではないため、方向性を有さない。

It becomes. The absorption information A is not differentiated information, and thus has no directionality.

図2(c)に示したように、本実施形態のモアレはx方向とy方向とに周期が等しいが、図3(b)のモアレ301の様に、x方向とy方向とで周期が異なっていても良い。特に、x方向(フーリエ変換法により被検体情報を取得する方向)における周期よりもy方向(位相シフト法により被検体情報を取得する方向)における周期の方が大きいことが好ましい。   As shown in FIG. 2C, the moire of this embodiment has the same period in the x direction and the y direction. However, like the moire 301 in FIG. 3B, the moire has a period in the x direction and the y direction. It may be different. In particular, it is preferable that the cycle in the y direction (the direction in which the subject information is acquired by the phase shift method) is larger than the cycle in the x direction (the direction in which the subject information is acquired by the Fourier transform method).

フーリエ変換法はモアレの周期を小さくすることが空間分解能を向上させる上で重要である。しかしながら、モアレの周期を小さくすると検出器などのボケ要因(MTFが1より小さいことなど)のためモアレの振幅も小さくなり、位相回復に用いる検出結果のS/N比が低下する。一方、位相シフト法はモアレの周期を大きくしても空間分解能が低下しないため、モアレの周期を大きくすれば、S/N比を向上することができる。よって、フーリエ変換法により被検体情報を取得する方向(x方向)よりも位相シフト法により被検体情報を取得する方向(y方向)のモアレ周期を大きくすると、x方向の空間分解能の低下を防ぎつつ、y方向の信号雑音比を高めることができる。このように、一方向だけでも縞走査法を用いることは空間分解能、信号雑音比両方の面から有利であり、かつスループットとのバランスが取れた手法であるといえる。x方向に対する周期は画素の数個分程度であることが好ましいが、y方向に対する周期は無限大であっても良い。尚、自己像と遮蔽格子との周期及び周期方向が正確に一致するとき、モアレの周期は無限大になる。   In the Fourier transform method, it is important to improve the spatial resolution to reduce the period of moire. However, if the moire period is reduced, the amplitude of the moire also decreases due to a blurring factor of the detector or the like (MTF is smaller than 1 or the like), and the S / N ratio of the detection result used for phase recovery decreases. On the other hand, since the spatial resolution does not decrease even if the moire period is increased in the phase shift method, the S / N ratio can be improved by increasing the moire period. Therefore, if the moire period in the direction (y direction) in which the subject information is acquired by the phase shift method is made larger than the direction (x direction) in which the subject information is acquired by the Fourier transform method, a reduction in spatial resolution in the x direction is prevented. However, the signal-to-noise ratio in the y direction can be increased. Thus, it can be said that the use of the fringe scanning method in only one direction is advantageous in terms of both spatial resolution and signal-to-noise ratio, and is a method balanced with throughput. The period with respect to the x direction is preferably about several pixels, but the period with respect to the y direction may be infinite. It should be noted that when the period and the period direction of the self-image and the shielding grating are exactly the same, the moire period becomes infinite.

以上の位相回復法を用いることで、二次元トールボット干渉計における5種類のパラメータ、A、P、P、V、Vを取得できる。このように、本実施形態では、モアレの位相をシフトさせる移動手段である遮蔽格子移動部を用いて、自己像に対して遮蔽格子を1方向に走査して取得した検出結果I〜Iから、2方向における被検体の情報を取得することができる。 By using the above phase recovery method, five types of parameters, A, P x , P y , V x , and V y in the two-dimensional Talbot interferometer can be acquired. As described above, in the present embodiment, the detection results I 1 to I N obtained by scanning the shielding grating in one direction with respect to the self image using the shielding grating moving unit that is a moving unit that shifts the phase of the moire. Thus, information on the subject in two directions can be acquired.

〔実施形態2〕
実施形態2について図3を用いて説明をする。本実施形態は、x方向とy方向とに異なる周期を有する2次元モアレを形成する点と、検出器150としてラインセンサを用いる点と、被検体120を搬送する搬送手段121とを備える点とが実施形態1と異なる。その他、実施形態1と同様の構成については説明を省略する。
[Embodiment 2]
The second embodiment will be described with reference to FIG. In this embodiment, two-dimensional moire having different periods in the x direction and the y direction is formed, a line sensor is used as the detector 150, and a transport unit 121 that transports the subject 120. Is different from the first embodiment. In addition, description is abbreviate | omitted about the structure similar to Embodiment 1. FIG.

トールボット干渉計の応用の一つとして挙げられるものに検査用途が挙げられる。検査用途ではスループットを向上させるために被検体120をベルトコンベアなどの搬送手段121に設置し、検出器による各検出間に被検体を搬送する、又は、被検体を搬送しながら検出を行う。被検体は固定したままで計測範囲を走査する形態も考えられるが、本実施形態では被検体120を搬送する形態を例に説明をする。搬送手段121は一方向に被検体120を搬送させるものとする。   One of the applications of the Talbot interferometer is an inspection application. In the inspection application, in order to improve the throughput, the subject 120 is installed on a transport means 121 such as a belt conveyor, and the subject is transported between detections by the detector, or detection is performed while transporting the subject. Although the form which scans a measurement range with the subject fixed may be considered, in the present embodiment, an example in which the subject 120 is transported will be described. The transport unit 121 transports the subject 120 in one direction.

図3(a)は本実施形態の構成を模式的に示した鳥瞰図である。ただし、演算部160と画像表示部170と遮蔽格子移動部190との構成は実施形態1と同様であるため省略した。また、本実施形態の検出器150はライン検出器であるため、X線源110から射出されるX線は、被検体120のうち、コリメータ111によって検出器150の検出エリアに対応する領域だけに照射されるようにコリメートされている。これにより、被検体の余分な被曝を防ぐことができる。また被検体120は搬送手段121により、矢印の方向に移動する。本実施形態では、矢印の方向はy方向(位相シフト法により被検体の情報を取得する方向)と平行としたが、y方向において被検体の位置が移動する方向、つまり、y方向と垂直に交わる方向以外の方向であれば、搬送方向とすることができる。但し、y方向における搬送を効率的に行うために、y方向となす角度が45度以下であることが好ましく、10度以下であることがより好ましい。搬送手段としては、例えばベルトコンベアを用いることができる。   FIG. 3A is a bird's-eye view schematically showing the configuration of the present embodiment. However, since the configuration of the calculation unit 160, the image display unit 170, and the shielding grid moving unit 190 is the same as that of the first embodiment, it is omitted. In addition, since the detector 150 of the present embodiment is a line detector, X-rays emitted from the X-ray source 110 are only in the region corresponding to the detection area of the detector 150 by the collimator 111 in the subject 120. Collimated to irradiate. Thereby, it is possible to prevent excessive exposure of the subject. The subject 120 is moved in the direction of the arrow by the transport means 121. In this embodiment, the direction of the arrow is parallel to the y direction (the direction in which the subject information is acquired by the phase shift method), but the direction in which the position of the subject moves in the y direction, that is, perpendicular to the y direction. If it is a direction other than the intersecting direction, it can be the transport direction. However, in order to efficiently carry in the y direction, the angle formed with the y direction is preferably 45 degrees or less, and more preferably 10 degrees or less. As the conveying means, for example, a belt conveyor can be used.

図3(b)はラインセンサによって取得されるデータをエリアセンサによって取得されるデータと比較した図である。コリメータ111を用いず、且つ、実施形態1の様にエリアセンサを用いると2次元のモアレ301が検出される。一方、本実施形態の様にラインセンサを用いた場合、検出される検出結果は、1次元のモアレ302である。一度の検出で得られる1次元モアレの強度とx方向における座標との関係を図3(c)に示す。図3(c)の横軸はx方向における座標、縦軸はX線の強度を示す。   FIG. 3B is a diagram comparing data acquired by the line sensor with data acquired by the area sensor. If the collimator 111 is not used and an area sensor is used as in the first embodiment, a two-dimensional moire 301 is detected. On the other hand, when a line sensor is used as in this embodiment, the detected result is a one-dimensional moire 302. FIG. 3C shows the relationship between the intensity of the one-dimensional moire obtained by one detection and the coordinates in the x direction. In FIG. 3C, the horizontal axis indicates coordinates in the x direction, and the vertical axis indicates the intensity of X-rays.

本実施形態において、モアレ301のx方向に対する周期はy方向に対する周期よりも小さいがその周期の違いは実施に関しては本質的な問題ではなく様々な比率が使用可能である。   In the present embodiment, the period of the moire 301 in the x direction is smaller than the period in the y direction, but the difference in the period is not an essential problem in terms of implementation, and various ratios can be used.

本実施形態では、被検体を搬送手段121により搬送することで、干渉計の計測範囲に対して被検体を走査し、計測範囲よりも広い領域における被検体の情報を取得する。尚、干渉計の計測範囲とは、検出器の検出範囲のうち、モアレが形成される範囲に対応する範囲である。ここで、モアレが形成される範囲に対応する範囲とは、X線が照射されたときに、モアレが形成される範囲上に投影される範囲のことを指し、X線間の様に発散するX線を用いる場合、検出器との距離に応じて大きさが異なる。本実施形態の場合、回折格子130及び遮蔽格子140はラインセンサの検出範囲と比較して十分に大きく、ラインセンサの検出範囲全面にモアレを形成できるため、計測範囲はコリメータの開口とラインセンサの検出範囲とを結んでできる四角錘台と一致する。   In the present embodiment, the subject is transported by the transport unit 121, whereby the subject is scanned with respect to the measurement range of the interferometer, and information on the subject in a region wider than the measurement range is acquired. Note that the measurement range of the interferometer is a range corresponding to a range where moire is formed in the detection range of the detector. Here, the range corresponding to the range where moiré is formed refers to a range projected onto the range where moiré is formed when X-rays are irradiated, and diverges like between X-rays. When using X-rays, the size varies depending on the distance from the detector. In the present embodiment, the diffraction grating 130 and the shielding grating 140 are sufficiently larger than the detection range of the line sensor, and moire can be formed on the entire detection range of the line sensor. Therefore, the measurement range includes the opening of the collimator and the line sensor. It matches the square frustum that is formed by connecting the detection range.

被検体の計測を行う際、互いに位相が異なるモアレの検出と、被検体の搬送とを、計測箇所全体の計測が終わるまで交互に繰り返すことが好ましい。つまり、計測プロセスは以下の様になる。   When measuring the subject, it is preferable to repeat the detection of moire with different phases and the conveyance of the subject alternately until the measurement of the entire measurement location is completed. In other words, the measurement process is as follows.

まず被検体の第1の領域を計測範囲に配置し、ラインセンサによる検出を行って検出結果として強度分布I(x)を取得する。次に、遮蔽格子をy方向に移動させ、自己像に対して遮蔽格子を走査することで、モアレの位相をy方向にシフトさせ、再度ラインセンサによる検出を行って強度分布I(x)を取得する。尚、一般的な位相シフト法と同様に、検出の間に生じる位相のシフト量は、検出回数Nとした際に2π/Nであることが望ましく、Nは3以上であることが望ましい。このようなモアレの位相のシフトとラインセンサによる検出とをN回繰り返し、I(x)〜I(x)を取得したのちに第1の領域の計測を終了する。そして、搬送手段121により被検体120を搬送し、被検体の第2の領域について、第1の領域と同様に計測を行う。このようにして被検体の走査とそれぞれの計測範囲におけるy方向への縞走査を繰り返し、所望の範囲全体を計測する。 First, the first region of the subject is placed in the measurement range, detection is performed by the line sensor, and the intensity distribution I 1 (x) is acquired as a detection result. Next, the shield grating is moved in the y direction, and the shield grating is scanned with respect to the self-image to shift the moire phase in the y direction, and detection by the line sensor is performed again, and the intensity distribution I 2 (x) To get. As in a general phase shift method, the amount of phase shift that occurs during detection is preferably 2π / N when the number of detections is N, and N is preferably 3 or more. The shift of the moire phase and the detection by the line sensor are repeated N times, and after obtaining I 1 (x) to I n (x), the measurement of the first region is finished. Then, the subject 120 is transported by the transport means 121, and the second region of the subject is measured in the same manner as the first region. In this way, the scanning of the subject and the fringe scanning in the y direction in each measurement range are repeated to measure the entire desired range.

次に取得されたデータから位相回復を行う手順について説明する。本実施形態も、実施形態1と同様に、y方向における被検体の情報の取得には位相シフト法を、x方向における被検体の情報の取得にはフーリエ変換法を用いる。実施形態1では2次元の強度分布を位相回復の対象としていたが、本実施形態では1次元の強度分布を位相回復の対象とし、第1の領域、第2の領域、と計測範囲毎に位相回復を行ってこの結果を足し合わせることで、計測した範囲全体の被検体の情報を取得する。   Next, a procedure for performing phase recovery from the acquired data will be described. In the present embodiment, similarly to the first embodiment, the phase shift method is used to acquire subject information in the y direction, and the Fourier transform method is used to acquire subject information in the x direction. In the first embodiment, the two-dimensional intensity distribution is a target for phase recovery. However, in the present embodiment, the one-dimensional intensity distribution is a target for phase recovery, and a phase is set for each of the first region, the second region, and the measurement range. By performing recovery and adding up the results, information on the subject in the entire measured range is acquired.

図4は第1の領域で取得された一組の検出結果I(x)〜I(x)を示している。縦軸はX線の強度、横軸はx方向における位置(座標)を示す。図4ではNとして4の場合の例を提示している。ラインセンサのため、各検出結果は一次元のプロットで示される。4回の検出で得られたそれぞれの検出結果I(x)〜I(x)に対して微分位相Pと散乱強度VFIG. 4 shows a set of detection results I 1 (x) to I 4 (x) acquired in the first region. The vertical axis represents the X-ray intensity, and the horizontal axis represents the position (coordinates) in the x direction. FIG. 4 shows an example in which N is 4. Because of the line sensor, each detection result is shown as a one-dimensional plot. For each detection result I 1 (x) to I 4 (x) obtained by four detections, the differential phase P y and the scattering intensity V y are:


で求められる。式(8)、(9)は、用いる検出結果I(x)〜I(x)と取得する被検体情報P(x)、V(x)が1次元である(y座標がない)点以外は式(1)、(2)と同じ式である。

Is required. Expressions (8) and (9) indicate that the detection results I 1 (x) to I 4 (x) to be used and the object information P y (x) and V y (x) to be acquired are one-dimensional (the y coordinate is Except for the point, it is the same formula as formulas (1) and (2).

x方向における被検体情報は、フーリエ変換法により取得する。x方向における微分位相P(x)と散乱強度V(x)は、式(3)〜式(5)の検出結果I(x、y)〜I(x、y)と取得する被検体情報P(x、y)、V(x、y)を1次元に置き換えた下記式(10)〜(12)で取得できる。 The object information in the x direction is acquired by the Fourier transform method. The differential phase P x (x) and the scattering intensity V x (x) in the x direction are acquired as the detection results I 1 (x, y) to I 4 (x, y) of the expressions (3) to (5). The object information P y (x, y) and V y (x, y) can be obtained by the following formulas (10) to (12) in which the object information is replaced with one dimension.


尚、1次元のハン窓は下記式(13)で示される。

The one-dimensional Hann window is represented by the following formula (13).


最後に吸収像Aも、式(7)を1次元に置き換えた下記式(14)を用いて取得できる。

以上の様に、本実施形態によれば、検出器としてラインセンサを用いた場合でも、自己像に対して遮蔽格子を1方向に走査して取得した検出結果I〜Iから、2方向における被検体の情報(A、P、P、V、V)を取得することができる。それぞれの領域において2方向における被検体の情報を取得し、足し合わせれば計測を行った範囲全体の2方向における被検体の情報を取得することができる。

Finally, the absorption image A can also be acquired using the following formula (14) in which the formula (7) is replaced with one dimension.

As described above, according to this embodiment, even when a line sensor as a detector, the detection results I 1 ~I n obtained by scanning the absorption grating in one direction relative to the self-image, two directions Information (A, P x , P y , V x , V y ) on the subject can be acquired. Information on the subject in two directions can be acquired in each region, and if the information is added, information on the subject in two directions over the entire measurement range can be acquired.

尚、本実施形態の様に、被検体を計測範囲に対して1方向に走査し、2方向における被検体の情報を取得するトールボット干渉計として、2系統の光学系を備えるトールボット干渉計が特表2015−503988号公報に記載されている。しかしながら、このトールボット干渉計は実質的に1次元トールボット干渉計を2台備えているため、本実施形態の様なトールボット干渉計1台分よりも装置の構成が複雑になったり、装置が高価になったりすることが予想される。   Note that, as in this embodiment, a Talbot interferometer having two optical systems as a Talbot interferometer that scans the subject in one direction with respect to the measurement range and acquires information on the subject in two directions. Is described in Japanese translations of PCT publication No. 2015-503988. However, since this Talbot interferometer is substantially provided with two one-dimensional Talbot interferometers, the configuration of the apparatus becomes more complicated than that of one Talbot interferometer as in the present embodiment. Is expected to become expensive.

〔実施形態3〕
本実施形態は、検出器として複数のラインセンサ、又は、エリアセンサを用いる点及び遮蔽格子を走査する移動部を備えない点が実施形態2と異なる。検出器として複数のラインセンサを用いる場合、異なるラインセンサの検出結果のそれぞれを、I(x)〜I(x)のそれぞれとして用いる。同様に、検出器としてエリアセンサを用いる場合、エリアセンサの異なる列の画素による検出結果のそれぞれを、I(x)〜I(x)のそれぞれとして用いる。これにより、実施形態2におけるy方向へのモアレの位相シフトがなくても、y方向における被検体の情報を位相シフト法により取得することができる。このため、移動機構としては被検体を搬送する搬送手段のみで、計測プロセスを実行することができる。その他、実施形態2と同様の構成については説明を省略する。
[Embodiment 3]
The present embodiment is different from the second embodiment in that a plurality of line sensors or area sensors are used as detectors and a moving unit that scans the shielding grid is not provided. When a plurality of line sensors are used as detectors, detection results of different line sensors are used as I 1 (x) to I n (x), respectively. Similarly, when an area sensor is used as a detector, each of detection results from pixels in different columns of the area sensor is used as each of I 1 (x) to I n (x). Thus, even if there is no moire phase shift in the y direction in the second embodiment, information on the subject in the y direction can be obtained by the phase shift method. For this reason, the measurement process can be executed only by the transport mechanism that transports the subject as the moving mechanism. In addition, description is abbreviate | omitted about the structure similar to Embodiment 2. FIG.

図5(a)および(c)は本実施形態の構成を模式的に示した鳥瞰図である。ただし、演算部160と画像表示部170の構成は実施形態1と同様であるため省略した。図5(a)は検出器150として4つのラインセンサ151a〜151dを有するトールボット干渉計であり、図5(c)は検出器150としてエリアセンサを有するトールボット干渉計である。   FIGS. 5A and 5C are bird's-eye views schematically showing the configuration of the present embodiment. However, since the configurations of the calculation unit 160 and the image display unit 170 are the same as those in the first embodiment, they are omitted. FIG. 5A shows a Talbot interferometer having four line sensors 151 a to 151 d as the detector 150, and FIG. 5C shows a Talbot interferometer having an area sensor as the detector 150.

図5(a)、(b)を用いて、複数のラインセンサ151a〜151dを有するトールボット干渉計について説明をする。尚、ラインセンサの数は位相シフト法に用いる検出結果の数、つまり、実施形態1、2のN以上の数とする。トールボット干渉計がN個のラインセンサを有する場合、第1〜第Nのラインセンサが異なるタイミングで検出した検出結果のそれぞれを、I(x)〜I(x)のそれぞれとして用いる。図5(a)、(b)に示したように、検出器として第1〜第4のラインセンサ151a〜151dを用いるトールボット干渉計についてより詳細に説明をする。図5(b)は、本実施形態において形成されるモアレ301と、第1〜第4のラインセンサ151a〜151dの検出範囲との関係を示しており、第1のラインセンサ151aの検出範囲が302a、第2のラインセンサ151bの検出範囲が302b、第3のラインセンサ151cの検出範囲が302c、第4のラインセンサ151dの検出範囲が302dである。 A Talbot interferometer having a plurality of line sensors 151a to 151d will be described with reference to FIGS. The number of line sensors is the number of detection results used in the phase shift method, that is, the number of N or more in the first and second embodiments. When the Talbot interferometer has N line sensors, the detection results detected by the first to Nth line sensors at different timings are used as I 1 (x) to I n (x), respectively. As shown in FIGS. 5A and 5B, the Talbot interferometer using the first to fourth line sensors 151a to 151d as detectors will be described in more detail. FIG. 5B shows the relationship between the moire 301 formed in this embodiment and the detection ranges of the first to fourth line sensors 151a to 151d. The detection range of the first line sensor 151a is shown in FIG. 302a, the detection range of the second line sensor 151b is 302b, the detection range of the third line sensor 151c is 302c, and the detection range of the fourth line sensor 151d is 302d.

複数のラインセンサは、被検体の搬送方向(図面において矢印方向)の上流側から第1、第2、第3、第4のラインセンサとする。被検体の第1の領域が第1のラインセンサ151aの計測範囲に配置されているときに第1のラインセンサ151aが検出を行うことで、検出結果I1−1(x)を取得する。被検体120を搬送手段121により矢印方向に搬送し、第1の領域が第2のラインセンサ151bの計測範囲に配置されているときに第2のラインセンサ151bが検出を行うことで、検出結果I1−2(x)を取得する。このとき、被検体の第2の領域が第1のラインセンサ151aの計測範囲に配置されており、第1のラインセンサも第2のラインセンサと同時に検出を行うことで、検出結果I2−1(x)を取得する。再度被検体を搬送手段により矢印方向に搬送し、第1の領域が第3のラインセンサ151c、第2の領域が第2のラインセンサ151b、第3の領域が第1のラインセンサ151a、の検出範囲に配置されているときに第1〜第3のラインセンサが検出を行う。これにより、検出結果I1−3(x)、I2−2(x)、I3−1(x)をそれぞれ取得する。再度被検体を搬送手段により矢印方向に搬送し、第1の領域が第4のラインセンサ151d、第2の領域が第3のラインセンサ151c、第3の領域が第2のラインセンサ151b、第4の領域が第1のラインセンサ151aの検出範囲に配置されているときに第1〜第4のラインセンサが検出を行う。これにより、検出結果I1−4(x)、I2−3(x)、I3−2(x)、I4−1(x)をそれぞれ取得する。この一連の検出結果により、第1の領域についてI1−1(x)1−2(x)1−3(x)1−4(x)の4つの検出結果が取得できた。そしてこれら4つの検出結果を用い、実施形態2の様に位相回復を行う。これにより、第1の領域について、y方向においては位相シフト法を用いて、x方向においてはフーリエ変換法を用いて、被検体の情報を取得することができる。同様に搬送とラインセンサによる検出とを繰り返すことで、第2、第3、第4の領域についても4つの検出結果が得られ、同様に被検体の情報を取得することができる。 The plurality of line sensors are defined as first, second, third, and fourth line sensors from the upstream side in the subject conveyance direction (the arrow direction in the drawing). When the first area of the subject is arranged in the measurement range of the first line sensor 151a, the first line sensor 151a performs detection, thereby obtaining the detection result I 1-1 (x). The object 120 is conveyed in the direction of the arrow by the conveying means 121, and the second line sensor 151b performs detection when the first region is arranged in the measurement range of the second line sensor 151b. I 1-2 (x) is acquired. At this time, the second region of the subject is arranged in the measurement range of the first line sensor 151a, and the detection result I 2− is also obtained by detecting the first line sensor simultaneously with the second line sensor. 1 (x) is acquired. The subject is transported again in the direction of the arrow by the transport means. The first region is the third line sensor 151c, the second region is the second line sensor 151b, and the third region is the first line sensor 151a. The first to third line sensors detect when they are arranged in the detection range. Thereby, detection results I 1-3 (x), I 2-2 (x), and I 3-1 (x) are acquired. The subject is transported again in the direction of the arrow by the transport means, the first region being the fourth line sensor 151d, the second region being the third line sensor 151c, the third region being the second line sensor 151b, The first to fourth line sensors perform detection when the fourth region is arranged in the detection range of the first line sensor 151a. Thereby, detection results I 1-4 (x), I 2-3 (x), I 3-2 (x), and I 4-1 (x) are acquired. With this series of detection results, four detection results of I 1-1 (x) , I 1-2 (x) , I 1-3 (x) , and I 1-4 (x) are obtained for the first region. did it. Then, using these four detection results, phase recovery is performed as in the second embodiment. As a result, for the first region, it is possible to acquire subject information using the phase shift method in the y direction and the Fourier transform method in the x direction. Similarly, by repeating the conveyance and the detection by the line sensor, four detection results can be obtained for the second, third, and fourth regions, and information on the subject can be acquired in the same manner.

y方向に対するモアレの周期pは、第1〜第Nのラインセンサの検出結果を用いて位相シフト法を行うことができる程度に調整する。具体的には各ラインセンサのy方向における距離(検出範囲の中心間の距離とする)をDとおいた場合モアレの周期pは、
=DN 式(15)
とすることが望ましい。一般的な位相シフト法における各検出の位相シフト量が、距離D離れたラインセンサ上に形成されるモアレ同士の位相シフト量に対応する。つまり、式(15)が満たされることは、実施形態2において検出の間に生じる位相のシフト量が2π/Nであることに等しい。
period p y of moire with respect to the y direction is adjusted to the extent that it is possible to perform the phase shift method using the detection result of the line sensor of the first to N. Specifically period p y moire when a distance (the distance between the centers of the detection range) in the y direction of the line sensors and D is
p y = DN Formula (15)
Is desirable. The amount of phase shift of each detection in a general phase shift method corresponds to the amount of phase shift between moires formed on line sensors separated by a distance D. That is, satisfying Equation (15) is equivalent to the amount of phase shift occurring during detection in the second embodiment being 2π / N.

各ラインセンサで同じタイミングに検出される被検体の位置は異なるため、検出結果のデータは、記憶装置など何らかの方法で、保持しておき、あとから被検体の同じ位置を計測した検出結果を取り出して位相回復をする。   Since the position of the object detected at the same timing by each line sensor is different, the data of the detection result is retained by some method such as a storage device, and the detection result obtained by measuring the same position of the object later is taken out Phase recovery.

第1〜第4のラインセンサは、同じタイミングで検出を行うものとしたが、検出のタイミングをずらすことで、計測を行う領域間の距離(例えば、第1の領域と第2の領域との距離)を調整しても良い。しかしながら、ラインセンサによる検出タイミングの制御が複雑になるため、計測を行う領域間の距離の調整は、ラインセンサ間の距離の調整により行った方が容易である。尚、被検体の搬送とラインセンサによる検出とを交互に行ったが、被検体を搬送しながらラインセンサがX線の検出を行っても良い。こうすることで、計測のスループットを上げることができるだけでなく、搬送手段の制御も容易になる。   The first to fourth line sensors perform detection at the same timing, but by shifting the detection timing, the distance between the areas to be measured (for example, the first area and the second area) (Distance) may be adjusted. However, since the control of the detection timing by the line sensors becomes complicated, it is easier to adjust the distance between the areas to be measured by adjusting the distance between the line sensors. In addition, although conveyance of the subject and detection by the line sensor were alternately performed, the line sensor may detect X-rays while conveying the subject. By doing so, not only can the measurement throughput be increased, but the control of the conveying means is facilitated.

以上はラインセンサを用いた場合であるが、ラインセンサの検出範囲は被検体のうち、画素幅分の一ラインのみである。そのため、被検体の全体を計測する場合には、送り量(搬送距離)がラインセンサの幅で規定されてしまう。   The above is a case where a line sensor is used, but the detection range of the line sensor is only one line for the pixel width in the subject. Therefore, when measuring the entire subject, the feed amount (conveyance distance) is defined by the width of the line sensor.

図5(c)のように、検出器150としてラインセンサの代わりにエリアセンサを用いると、このような点を改善することができる。エリアセンサは複数のラインを一度に計測可能であるためスループットの大幅な向上が見込める。図5(d)に、本実施形態において形成されるモアレ301と、エリアセンサの検出範囲との関係を示している。このエリアセンサの検出範囲は、y方向には画素サイズd×m画素、x方向には画素サイズd×m画素とする。 As shown in FIG. 5C, when an area sensor is used as the detector 150 instead of the line sensor, such a point can be improved. Since the area sensor can measure multiple lines at once, the throughput can be significantly improved. FIG. 5D shows the relationship between the moire 301 formed in this embodiment and the detection range of the area sensor. Detection range of the area sensor, pixel size d × m y pixels in the y-direction, the x-direction and pixel size d × m x pixels.

この場合、y方向におけるモアレの周期p、エリアセンサのy方向における検出範囲の長さdmを用いて、一回の検出間における搬送距離Dは In this case, by using the period p y of moire in the y-direction, of the detection range in the y-direction of the area sensor length dm y, conveying distance D between one of the detection


とすることが好ましい。このとき、被検体がエリアセンサの端部からもう片方の端部まで移動するまでに、同じ領域に対してn×N回の検出が実施される。被検体上の同じ領域を検出した検出結果のデータを集めると、実施形態2と同様に、y方向における被検体情報は位相シフト法を用いて取得でき、x方向における被検体情報はフーリエ変換法を用いて取得できる。尚、nが2以上の場合、被検体の同じ領域を計測した検出結果のうち、モアレの位相も同じ検出結果同士を足し合わせると、S/N比を向上させることができるため好ましい。

It is preferable that At this time, n × N detections are performed on the same region before the subject moves from the end of the area sensor to the other end. When data of detection results obtained by detecting the same region on the subject are collected, the subject information in the y direction can be acquired using the phase shift method, and the subject information in the x direction can be obtained by using the Fourier transform method. Can be obtained using. In addition, when n is 2 or more, it is preferable to add the detection results having the same moire phase among the detection results obtained by measuring the same region of the subject because the S / N ratio can be improved.

以上の様に、本実施形態によれば、モアレの位相をシフトさせる移動手段(自己像に対して遮蔽格子を移動させる手段)を用いずに、2方向における被検体の情報(A、P、P、V、V)を取得することができる。本実施形態によって取得されるy方向における被検体の情報(P、V)は、x方向及びy方向における被検体の情報をフーリエ変換法により取得する2次元フーリエ変換法で取得されるy方向における被検体の情報と比較して、空間分解能が高い。 As described above, according to the present embodiment, the information (A, P x ) of the subject in two directions is used without using the moving means (the means for moving the shielding grating with respect to the self-image) that shifts the moire phase. , P y , V x , V y ). The information (P y , V y ) on the subject in the y direction acquired by the present embodiment is obtained by a two-dimensional Fourier transform method that obtains information on the subject in the x direction and the y direction by a Fourier transform method. Compared with the information of the subject in the direction, the spatial resolution is high.

〔実施形態4〕
本実施形態では、実施形態1〜3と形成するモアレのパターンが異なるトールボット干渉計について説明をする。本実施形態は、実施形態1〜3のいずれとも組み合わせることができ、図2(c)、図3(b)、図5(b)、(d)に示したモアレの代わりに用いることができる。
[Embodiment 4]
In the present embodiment, a Talbot interferometer having a different moire pattern from the first to third embodiments will be described. This embodiment can be combined with any of Embodiments 1 to 3, and can be used in place of the moire shown in FIGS. 2 (c), 3 (b), 5 (b), and (d). .

実施形態1〜3においては、回折格子130としてチェッカーパターンを持ったπ型の位相格子を用いた。これらの実施形態においては図2(c)、図3(b)、図5(b)、(d)で示したようなモアレが生成される。これらのモアレは、場所(ライン)によってS/N比が異なり、S/N比が小さい所は大きい所よりもアーチファクトが発生しやすい。例えば図3(b)において、ライン311とライン312では信号強度が異なり、ライン311はS/N比が小さい。よって、ライン311に対応する測定範囲では、得られる被検体の情報にアーチファクトが生じやすい。   In the first to third embodiments, a π-type phase grating having a checker pattern is used as the diffraction grating 130. In these embodiments, moire as shown in FIGS. 2C, 3B, 5B, and 5D is generated. These moires have different S / N ratios depending on places (lines), and artifacts are more likely to occur in places where the S / N ratio is small than in places where the S / N ratio is large. For example, in FIG. 3B, the signal intensity is different between the line 311 and the line 312, and the line 311 has a small S / N ratio. Therefore, in the measurement range corresponding to the line 311, artifacts are likely to occur in the obtained subject information.

本実施形態では、図6(c)に示すように、S/N比のバラつきが小さく、S/N比が小さいラインであっても、実施形態1〜3のS/N比が小さいラインよりはS/N比が大きいモアレを形成する。このようなモアレを形成する構成について説明をする。   In this embodiment, as shown in FIG.6 (c), even if it is a line with a small S / N ratio variation and a small S / N ratio, it is compared with the line with a small S / N ratio of Embodiment 1-3. Forms a moire with a large S / N ratio. A configuration for forming such moire will be described.

本実施形態では回折格子130として図6(a)に示すようなπ/2型チェッカーボードパターンの格子を用いる。チェッカーボードパターンにはチェッカーボード状に二種類のエリア201と202が配置されており、一方を透過するX線は他方を透過するX線に対して位相がπ/2ラジアンずれるように構成されている。   In this embodiment, a diffraction grating having a π / 2 type checkerboard pattern as shown in FIG. In the checkerboard pattern, two types of areas 201 and 202 are arranged like a checkerboard, and the X-ray transmitting one is configured to be shifted in phase by π / 2 radians with respect to the X-ray transmitting the other. Yes.

この回折格子を用い、回折格子130のパターン周期をp、入射X線の波長をλとしたときに、回折格子130からp /(2λ)の位置に形成される第1の干渉パターン180を図6(b)に示した。図6(b)の第1の干渉パターン180は、明部204と暗部203とがチェッカーボード状に配置されたパターンである。この場合、図2(b)と比べるとライン内における明部と暗部の明るさの比が低くなる。しかし、これによって形成されるラインに垂直な方向のモアレの振幅はライン内のどの位置においてほぼ均一になる。 Using this diffraction grating, when the pattern period of the diffraction grating 130 is p 1 and the wavelength of the incident X-ray is λ, a first interference pattern formed at a position of p 1 2 / (2λ) from the diffraction grating 130. 180 is shown in FIG. The first interference pattern 180 in FIG. 6B is a pattern in which the bright part 204 and the dark part 203 are arranged in a checkerboard shape. In this case, the brightness ratio between the bright part and the dark part in the line is lower than that in FIG. However, the amplitude of the moire in the direction perpendicular to the line formed thereby becomes almost uniform at any position in the line.

図6(c)はπ/2型チェッカーパターンの回折格子と、図6(b)のモアレパターンの明部と暗部のそれぞれに遮蔽部と透過部とを対応させたパターンの遮蔽格子とにより形成されるモアレの模式図である。形成されるモアレも、明部と暗部がチェッカーボード状に配置されたパターンを有する。図6(d)は、このモアレのパターンを、周期がy方向に対して45度傾けてy方向における周期とx方向における周期との比を変更したものである。図6(d)においてライン411と422は平均の明るさは違うものの、ライン311と312とは異なりライン方向の振幅は同じであり、ライン毎にS/N比を算出すると、その最小値が図3(b)に示したモアレよりも大きい。そのため、位相回復時にアーチファクトが発生しにくい。但し、図6(d)に示したように、モアレが明部と暗部がチェッカーボード状に配置されたパターンを有する場合、モアレの周期方向に対して画素の配列方向が45度傾くように、回折格子、遮蔽格子、検出器を配置する必要がある。
このようなパターンを有するモアレを用いると、図3(c)のパターンの様に明部が離散的に配置されたモアレを用いたときに、ライン311に対応する領域の被検体情報を取得するのが難しいという課題を解決することができる。
6C is formed by a diffraction grating having a π / 2 type checker pattern, and a shielding grating having a pattern in which a shielding part and a transmission part correspond to each of a bright part and a dark part of the moire pattern in FIG. 6B. It is a schematic diagram of the moire. The formed moire also has a pattern in which bright portions and dark portions are arranged in a checkerboard shape. FIG. 6D shows a pattern in which the moire pattern is tilted 45 degrees with respect to the y direction to change the ratio of the cycle in the y direction to the cycle in the x direction. In FIG. 6D, although the average brightness of lines 411 and 422 is different, the amplitude in the line direction is the same as in lines 311 and 312, and when the S / N ratio is calculated for each line, the minimum value is It is larger than the moire shown in FIG. Therefore, artifacts are unlikely to occur during phase recovery. However, as shown in FIG. 6D, when the moire has a pattern in which the bright part and the dark part are arranged in a checkerboard shape, the arrangement direction of the pixels is inclined 45 degrees with respect to the periodic direction of the moire. It is necessary to arrange a diffraction grating, a shielding grating, and a detector.
When the moire having such a pattern is used, the subject information of the area corresponding to the line 311 is acquired when the moire in which the bright portions are discretely arranged as in the pattern of FIG. The problem that it is difficult to solve can be solved.

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。   As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these embodiment, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary.

110 X線源
120 被検体
130 回折格子
140 遮蔽格子
150 検出器
160 演算部
170 画像表示装置
180 第1の干渉パターン
190 移動部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 110 X-ray source 120 Subject 130 Diffraction grating 140 Shielding grating 150 Detector 160 Calculation part 170 Image display apparatus 180 First interference pattern 190 Moving part

Claims (10)

X線源からのX線を回折して互いに交差する第1の方向及び第2の方向に周期を有する第1の干渉パターンを形成する回折格子と、
前記干渉パターンを形成するX線の一部を遮蔽して交差する2方向に周期を有する第2の干渉パターンを形成する遮蔽格子と、
前記遮蔽格子を透過したX線を検出する検出器と、
前記検出器の検出結果を用いて前記X線源と前記遮蔽格子との間に配置された被検体の情報を取得する演算部と、を備え、
前記検出器は、前記遮蔽格子を透過したX線の検出を複数回行うことで複数の検出結果を取得し、
前記演算部は、
前記複数の検出結果同士での強度変化を画素毎に解析することで被検体の前記第1の方向における情報を取得し、
前記複数の検出結果の少なくとも一部をフーリエ変換して得られた周波数スペクトルを用いて前記被検体の前記第2の方向における情報を取得することを特徴とするトールボット干渉計。
A diffraction grating that diffracts X-rays from an X-ray source and forms a first interference pattern having a period in a first direction and a second direction intersecting each other;
A shielding grating for forming a second interference pattern having a period in two directions intersecting by shielding a part of the X-rays forming the interference pattern;
A detector for detecting X-rays transmitted through the shielding grating;
A calculation unit that obtains information of a subject disposed between the X-ray source and the shielding grid using a detection result of the detector,
The detector acquires a plurality of detection results by performing detection of X-rays transmitted through the shielding grid a plurality of times,
The computing unit is
Obtaining information in the first direction of the subject by analyzing the intensity change between the plurality of detection results for each pixel,
A Talbot interferometer characterized in that information in the second direction of the subject is acquired using a frequency spectrum obtained by Fourier transforming at least a part of the plurality of detection results.
前記第1の干渉パターンと前記遮蔽格子との相対位置を移動させる移動部を有し、
前記検出器は、
前記第1の干渉パターンと前記遮蔽格子とが第1の相対位置にあるときと、前記第2の干渉パターンと前記遮蔽格子とが第2の相対位置にあるときとでX線の検出を行うことを特徴とする請求項1に記載のトールボット干渉計。
A moving unit that moves a relative position between the first interference pattern and the shielding grating;
The detector is
X-ray detection is performed when the first interference pattern and the shielding grating are in a first relative position and when the second interference pattern and the shielding grating are in a second relative position. The Talbot interferometer according to claim 1.
前記被検体と計測範囲との相対位置を移動させる移動手段を有し、
前記検出器は、
前記被検体と前記検出器とが第1の相対位置にあるときと、前記被検体と前記検出器とが第2の相対位置にあるときとでX線の検出を行うことを特徴とする請求項1又は2に記載のトールボット干渉計。
Moving means for moving the relative position of the subject and the measurement range;
The detector is
X-ray detection is performed when the subject and the detector are in a first relative position and when the subject and the detector are in a second relative position. Item 3. The Talbot interferometer according to Item 1 or 2.
前記移動手段によって前記被検体と前記計測範囲との相対位置を移動させながら、
前記検出器によるX線の検出を行うことを特徴とする請求項3に記載のトールボット干渉計。
While moving the relative position of the subject and the measurement range by the moving means,
The Talbot interferometer according to claim 3, wherein X-ray detection is performed by the detector.
前記検出器はライン検出器であり、
前記被検体のうち、第1の領域が計測範囲に配置されているときと第2の領域が計測範囲に配置されているときとのそれぞれにおいて、
前記移動部は前記第1の干渉パターンと前記遮蔽格子との相対位置を移動させ、且つ、前記検出器は、前記第1の干渉パターンと前記遮蔽格子とが第1の相対位置にあるときと、前記第2の干渉パターンと前記遮蔽格子とが第2の相対位置にあるときとでX線の検出を行い、
前記演算部は、
前記第1の領域が計測範囲に配置されているときに前記第1の干渉パターンと前記遮蔽格子とが第1の相対位置にあるときに前記検出器により検出された検出結果と、前記第2の干渉パターンと前記遮蔽格子とが第2の相対位置にあるときに前記検出器により検出された検出結果とを用いて、前記第1の領域の第1の方向における情報を取得し、
前記第2の領域が計測範囲に配置されているときに前記第1の干渉パターンと前記遮蔽格子とが第1の相対位置にあるときに前記検出器により検出された検出結果と、前記第2の干渉パターンと前記遮蔽格子とが第2の相対位置にあるときに前記検出器により検出された検出結果とを用いて、前記第2の領域の第1の方向における情報を取得することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のトールボット干渉計。
The detector is a line detector;
Among each of the subjects, when the first region is arranged in the measurement range and when the second region is arranged in the measurement range,
The moving unit moves a relative position between the first interference pattern and the shielding grating, and the detector has the first interference pattern and the shielding grating at a first relative position. Detecting X-rays when the second interference pattern and the shielding grating are in a second relative position;
The computing unit is
A detection result detected by the detector when the first interference pattern and the shielding grating are in a first relative position when the first region is arranged in a measurement range; and the second Using the detection result detected by the detector when the interference pattern and the shielding grating are in the second relative position, to obtain information in the first direction of the first region,
A detection result detected by the detector when the first interference pattern and the shielding grating are in a first relative position when the second region is arranged in the measurement range; and the second Information in the first direction of the second region is obtained using a detection result detected by the detector when the interference pattern and the shielding grating are in a second relative position. The Talbot interferometer according to any one of claims 1 to 4.
前記検出器は複数のライン検出器であり、
前記被検体の画素毎の情報のそれぞれは、異なるライン検出器で取得された検出結果を用いて取得されることを特徴とする請求項3又は4に記載のトールボット干渉計。
The detector is a plurality of line detectors;
5. The Talbot interferometer according to claim 3, wherein each piece of information for each pixel of the subject is acquired using detection results acquired by different line detectors.
前記検出器は第1のライン検出器と第2のライン検出器とを有し、
前記演算部は、
前記被検体の第1の領域が前記第1のライン検出器の検出範囲に配置されているときに前記第1のライン検出器により検出された検出結果と、
前記被検体の第1の領域が前記第2のライン検出器の検出範囲に配置されているときに前記第2のライン検出器により検出された検出結果と、
を用いて、前記被検体の第1の領域の情報を取得することを特徴とする請求項3又は4に記載のトールボット干渉計。
The detector comprises a first line detector and a second line detector;
The computing unit is
A detection result detected by the first line detector when the first region of the subject is arranged in a detection range of the first line detector;
A detection result detected by the second line detector when the first region of the subject is arranged in a detection range of the second line detector;
5. The Talbot interferometer according to claim 3, wherein information on the first region of the subject is acquired using the Talbot interferometer.
前記検出器はエリアセンサであり、
前記被検体の画素毎の情報のそれぞれは、前記エリアセンサの異なる画素列で取得された検出結果を用いて取得されることを特徴とする請求項3又は4に記載のトールボット干渉計。
The detector is an area sensor;
5. The Talbot interferometer according to claim 3, wherein each piece of information for each pixel of the subject is acquired using detection results acquired from different pixel rows of the area sensor.
前記検出器は第1の画素列と第2の画素列とを有するエリアセンサであり、
前記演算部は、
前記被検体の第1の領域が前記第1の画素列の検出範囲に配置されているときに前記第1の画素列により検出された検出結果と、
前記被検体の第1の領域が前記第2の画素列の検出範囲に配置されているときに前記第2の画素列により検出された検出結果と、
を用いて、前記被検体の第1の領域の情報を取得することを特徴とする請求項3又は4に記載のトールボット干渉計。
The detector is an area sensor having a first pixel column and a second pixel column;
The computing unit is
A detection result detected by the first pixel column when the first region of the subject is arranged in a detection range of the first pixel column;
A detection result detected by the second pixel column when the first region of the subject is arranged in a detection range of the second pixel column;
5. The Talbot interferometer according to claim 3, wherein information on the first region of the subject is acquired using the Talbot interferometer.
前記検出器はエリアセンサであり、
前記検出器と前記被検体との相対位置が移動する方向おける前記検出器の検出範囲の長さはdmであり、
前記検出器はN回の検出を行い、
前記演算部は、
前記検出器によるN回の検出結果を用いて被検体の第1の方向における情報を取得し、
前記移動部は、
前記検出器による各検出の間に、前記被検体と前記計測範囲との相対位置をdm/n×Nずつ動かすことを特徴とする請求項3又は4に記載のトールボット干渉計。
但し、nは1以上の整数、Nは2以上の整数であるとする。
The detector is an area sensor;
The length of the detection range of the detector direction definitive relative position between the detector and the object is moved is dm y,
The detector performs N detections,
The computing unit is
Using the detection results N times by the detector to obtain information on the subject in the first direction;
The moving unit is
5. The Talbot interferometer according to claim 3, wherein the relative position between the subject and the measurement range is moved by dm y / n × N during each detection by the detector.
However, n is an integer of 1 or more, and N is an integer of 2 or more.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112189134B (en) * 2018-06-15 2023-09-19 株式会社岛津制作所 X-ray imaging device

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