JP4058523B2 - Calibrator and calibration method - Google Patents

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Description

本発明は、放射線撮影に用いられる各種装置について、装置に依存しない基準方向を定めるための校正器、及び、校正方法に関する。   The present invention relates to a calibrator and a calibration method for determining a reference direction independent of an apparatus used for radiography.

近年のX線透視による高倍率撮影では、ミクロンオーダーの分解能を達成するため、数十倍から数百倍の幾何学的な拡大率で撮影を行なう。この時、X線を検出する検出器や試料台の位置や姿勢、X線源とこれらの相対的な位置関係を、高い精度で調整しておく必要がある。
これらのX線撮影用の各装置を調整する方法を開示している文献としては、例えば、特許文献1及び特許文献2が挙げられる。
In recent high-magnification imaging by X-ray fluoroscopy, imaging is performed at a geometric magnification of several tens to several hundreds in order to achieve micron-order resolution. At this time, it is necessary to adjust the position and orientation of the detector for detecting X-rays and the sample stage, the X-ray source and the relative positional relationship thereof with high accuracy.
Examples of documents disclosing methods for adjusting these apparatuses for X-ray imaging include Patent Document 1 and Patent Document 2.

特許文献1では、X線イメージインテンシファイアの表面に、ある間隔で金属線を埋設した線状ファントムを設置し(図11参照)、イメージインテンシファイアとX線源のアラインメントのずれを補正する方法を提案している。しかし、この方法では、イメージインテンシファイアの上下のあおり(図12参照)、左右の振れ(図13参照)の補正は可能であっても、検出面の回転ずれ(図14参照)に対しては、線状ファントムとイメージインテンシファイアが相対的に動かないので、ずれを検出する事はできない。また、仮にイメージインテンシファイアとX線源のアラインメントが調整できたとしても、試料台がこれに対して直交しているか否かの検証方法には言及していない。試料台の位置および方向の調整は、マイクロフォーカスX線源等を利用したミクロンオーダーの高倍率の拡大透視撮影や断層撮影になるほど重要となるため、良好な画像を得るためには試料台の位置姿勢調整は不可欠となる。   In Patent Document 1, a linear phantom in which metal wires are embedded at a certain interval is installed on the surface of an X-ray image intensifier (see FIG. 11) to correct an alignment shift between the image intensifier and the X-ray source. Proposed method. However, with this method, even if correction of the upper and lower tilts (see FIG. 12) and left / right shake (see FIG. 13) of the image intensifier is possible, the rotation of the detection surface (see FIG. 14) can be corrected. Since the linear phantom and the image intensifier do not move relative to each other, it is not possible to detect a shift. Further, even if the alignment between the image intensifier and the X-ray source can be adjusted, there is no mention of a verification method as to whether or not the sample stage is orthogonal to the alignment. The adjustment of the position and direction of the sample stage becomes more important for high-magnification high-magnification fluoroscopic imaging and tomographic imaging using a microfocus X-ray source or the like. Posture adjustment is essential.

特許文献2では、細いピン状ファントムを検出器に投影させて、その輝度値分布の凹凸から、X線と回転軸を結ぶ線が検出器と交わる画素位置を同定する方法を提供している。この方法では、ピン状ファントムを取り付ける試料台と、X線ファンビームの中心軸が垂直に設定されていることを前提として校正を行なうものである(図15(a)参照)。しかし、機械的に取り付けただけでは試料台位置や傾きの精度は保証されていない(図15(b)参照)。工業用試料撮影のように、ミクロンオーダーの分解能を求める高倍率の透視撮影を行なう場合、試料回転軸のわずかなずれや傾きも幾何学的に数十〜数百倍に拡大されてしまうため、画質の劣化につながる。したがって、試料台および回転台の位置、傾きの調整は、高倍率になるほど厳密に行なう必要がある。   Patent Document 2 provides a method of projecting a thin pin-shaped phantom onto a detector and identifying a pixel position where a line connecting an X-ray and a rotation axis intersects the detector from the unevenness of the luminance value distribution. In this method, calibration is performed on the premise that the sample stage on which the pin-shaped phantom is mounted and the central axis of the X-ray fan beam are set vertically (see FIG. 15A). However, the accuracy of the sample stage position and tilt is not guaranteed only by mechanical attachment (see FIG. 15B). When performing high-magnification fluoroscopic imaging that requires micron-order resolution, such as industrial sample imaging, slight deviations and inclinations of the sample rotation axis are geometrically enlarged to several tens to several hundreds times. It leads to deterioration of image quality. Therefore, it is necessary to adjust the position and inclination of the sample table and the rotating table more strictly as the magnification becomes higher.

このように、検出器と試料台の相対的な位置関係を決めるときに、検出器の位置や姿勢を基準とすると、特許文献1に記載のファントムを使っても、検出面の回転方向の補正ができない。また、検出器だけの補正では試料台との位置関係を補正できない。特許文献2では、ピンファントムを使って投影中心の検出器画素位置を求めているが、これだけでは検出器と試料台との相対的な位置関係を補正できない。また、ピンファントムが垂直かどうかの判定は、検出面が垂直か否かに依存するので、一意には決定できない。そこで、装置の位置や姿勢に依存しない鉛直方向や水平方向の決定方法が必要となる。
特開2000−321219号公報 特開昭58−41532号公報
As described above, when determining the relative positional relationship between the detector and the sample stage, if the position and orientation of the detector are used as a reference, even if the phantom described in Patent Document 1 is used, the rotation direction of the detection surface is corrected. I can't. In addition, the positional relationship with the sample stage cannot be corrected by correcting only the detector. In Patent Document 2, a detector pixel position at the projection center is obtained using a pin phantom. However, the relative positional relationship between the detector and the sample stage cannot be corrected only by this. Also, the determination of whether the pin phantom is vertical depends on whether the detection surface is vertical, and therefore cannot be determined uniquely. Therefore, a method for determining the vertical direction and the horizontal direction independent of the position and orientation of the apparatus is required.
JP 2000-32219 A JP 58-41532 A

X線検出器や試料台、回転台の位置および姿勢は、それらが固定されている支持台に対しての相対位置となる。支持台の加工精度や駆動機構の位置決め精度が低かったり、設置がずれている場合、この支持台を基準にして位置合わせをしようとしても、精度が低下したり、設定の自由度がない場合がある。例えば、僅かに傾いた試料台にファントムをおいて、試料台を基準として検出器等の調整を試みると、検出器を回転させたり傾けたりして、装置機器を傾いた基準に対して位置補正する必要が出てくる。これをソフト的に補正することも可能であるが、計算に時間がかかるとともに、画像の精度が低下したりするデメリットが生じる。   The positions and postures of the X-ray detector, the sample stage, and the rotary table are relative to the support table on which they are fixed. If the processing accuracy of the support base or the positioning accuracy of the drive mechanism is low or the installation is misaligned, even if you try to align with this support base as a reference, the accuracy may be reduced or there may be no freedom of setting. is there. For example, if a phantom is placed on a slightly tilted sample stage and an attempt is made to adjust the detector with the sample stage as a reference, the detector is rotated or tilted to correct the position of the device relative to the tilted reference. The need to come out. Although it is possible to correct this in software, there is a demerit that calculation takes time and the accuracy of the image is lowered.

例えば、X線ラジオグラフィで測定物の内部を可視化し、寸法を求める場合、検出器面と試料の設置姿勢や方向が正確に設定されていないと、輝度分布から正確な寸法を求めることは困難で、後にソフト的に補正することも難しい。産業用X線CT(computed tomography)で、電子部品や、骨、岩石などの内部構造をみる場合、数十〜数百倍の大きな拡大率が必要となるが、わずかな誤差も同時に拡大されるので、試料台と検出器の位置調整を正確に行なう必要がある。   For example, when the inside of a measurement object is visualized by X-ray radiography and the dimensions are obtained, it is difficult to obtain the exact dimensions from the luminance distribution unless the detector surface and the installation orientation and direction of the sample are set correctly. Therefore, it is difficult to correct later in software. In industrial X-ray CT (computed tomography), when looking at the internal structure of electronic components, bones, rocks, etc., a large enlargement factor of several tens to several hundreds is required, but a slight error is also enlarged at the same time. Therefore, it is necessary to accurately adjust the position of the sample stage and the detector.

X線CT装置についても同様の調整作業が要求される。X線CT装置では、X線源から発生するファンビームまたはコーンビーム状のX線が試料を透過した後、試料の反対側に設置された検出器でX線強度を記録する。この際、試料またはX線源と検出器の組み合わせを回転させて、試料の様々な角度の投影データを収集する。1角度の画像はX線ラジオグラフィと等価のものであるが、X線CTは、これらの複数の角度データをもとに、フィルター関数とのコンボリューション(重畳積分)およびバックプロジェクションのプロセスからなる画像再構成計算を行なって、一枚あるいは複数の物体断層面を再現する技術である。検出器が1ラインのラインセンサであれば2次元再構成を用いて1枚の断層像が再現され、検出器が2次元のイメージインテンシファイアやフラットパネルセンサであれば、Feldkampらの3次元画像再構成アルゴリズムを用いて、複数の断層面からなる3次元画像を再現することができる。これらの画像再構成アルゴリズムでは、X線焦点と検出器までの距離、X線焦点と試料回転軸までの距離、検出器の寸法、X線ファンビームの中心線と検出面が垂直に交わる検出器上の位置などを入力として与える必要があるので、これらの位置を正確に計測しておく必要がある。また、検出器の傾きや画素の位置ずれ、試料回転軸の傾きや位置ずれなどはないと仮定して、数学的に計算を行なうので、実測したデータと計算上の数値に矛盾があると、結果的にアーチファクトとして現れ、良質の断層像が再現できない。例えば、X線ファンビームの中心線と検出面が垂直に交わる位置の画素が正確でないと、バックプロジェクションのときの重ね合わせがずれるため、輪郭のぼけた画像になる。また、試料台の回転軸が傾いていると、ある断面では正確なバックプロジェクションなのにその上下ではぼけた断層像になってしまう。対策としては、これらをハード的に補正するか、ずれ量を計測してデータを補正するかの方法が取られるが、いずれの場合も、ファントムや校正器を用いてずれ量を定量的に計測する作業が必要となる。このずれ量は、検出器のずれと試料台のずれが相互に影響した結果となるので、いずれかが正確に設置されている保証がなければ、ずれの原因を特定できないので、調整が難しいものとなる。これらの問題は、試料台、検出器の位置の基準を複数設定したり、基準があいまいであるために生じる。装置に依存しない基準方向が定められれば、これをもとに装置全体のアラインメントを調整することが可能となる。   The same adjustment work is required for the X-ray CT apparatus. In the X-ray CT apparatus, after a fan beam or cone beam-like X-ray generated from an X-ray source passes through a sample, the X-ray intensity is recorded by a detector installed on the opposite side of the sample. At this time, the sample or the combination of the X-ray source and the detector is rotated to collect projection data of various angles of the sample. An image of one angle is equivalent to X-ray radiography, but X-ray CT is composed of a convolution (superimposition integration) with a filter function and a back projection process based on the plurality of angle data. This technology reproduces one or more object tomographic planes by performing image reconstruction calculation. If the detector is a one-line line sensor, a tomographic image is reproduced using two-dimensional reconstruction. If the detector is a two-dimensional image intensifier or flat panel sensor, Feldkamp et al. A three-dimensional image composed of a plurality of tomographic planes can be reproduced using an image reconstruction algorithm. In these image reconstruction algorithms, the distance between the X-ray focal point and the detector, the distance between the X-ray focal point and the sample rotation axis, the size of the detector, the center line of the X-ray fan beam and the detection surface intersect perpendicularly. Since it is necessary to give the upper position as an input, it is necessary to accurately measure these positions. In addition, since the calculation is performed on the assumption that there is no inclination of the detector, pixel displacement, sample rotation axis, displacement, etc., and there is a contradiction between the measured data and the calculated numerical value, As a result, it appears as an artifact and a high-quality tomographic image cannot be reproduced. For example, if the pixel at the position where the center line of the X-ray fan beam and the detection surface intersect perpendicularly is not accurate, the superimposition at the time of back projection shifts, resulting in a blurred image. In addition, if the rotation axis of the sample stage is inclined, an accurate back projection is obtained in a certain cross section, but a tomographic image is blurred above and below. As countermeasures, either the hardware correction or the data correction by measuring the deviation amount can be taken. In either case, the deviation amount is quantitatively measured using a phantom or a calibrator. Work is required. The amount of deviation is a result of the mutual influence of the deviation of the detector and the deviation of the sample stage, so it is difficult to adjust because the cause of the deviation cannot be specified unless there is a guarantee that either one is installed correctly. It becomes. These problems occur because a plurality of reference positions of the sample stage and the detector are set or the reference is ambiguous. If a reference direction independent of the device is determined, the alignment of the entire device can be adjusted based on this.

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、放射線撮影装置を構成する各装置に依存しない絶対的な基準方向に基づいて、各装置の傾きを校正することのできる校正器、及び、校正方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such problems, and a calibrator capable of calibrating the inclination of each apparatus based on an absolute reference direction independent of each apparatus constituting the radiation imaging apparatus, and The purpose is to provide a calibration method.

上記課題を解決するために、請求項1記載の発明は、放射線を照射する放射線源と、試料を載せる試料台と、該試料台を挟んで前記放射線源と対向する位置に配置され、前記試料を通過した放射線の強度を検出する検出器とを備える放射線撮影装置のうちの前記試料台の傾きを校正する校正器において、前記試料台に内蔵された校正器に一端が固定され、かつ、放射線透過率が周囲の物質よりも小さい材質で形成された線状部材と、前記校正器の水平状態において前記線状部材と垂直に交差して十字を形成するように校正器に固定され、かつ、放射線透過率が周囲の物質よりも小さい材質で形成された金属薄板とを備え、
前記線状部材と前記金属薄板とに放射線を照射することにより前記検出器で検出された結果に基づいて、前記試料台の、放射線照射方向に平行な鉛直面に対する傾きと放射線照射方向に直交する鉛直面に対する傾きとを、同時に検出して校正することを特徴とする校正器を提供する。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is arranged at a position facing the radiation source across the sample stage, a radiation source for irradiating radiation, a sample stage on which the sample is placed, and the sample In a calibrator for calibrating the inclination of the sample stage in a radiation imaging apparatus comprising a detector for detecting the intensity of radiation that has passed through , one end is fixed to the calibrator built in the sample stage , and radiation A linear member formed of a material whose transmittance is smaller than that of the surrounding material, and fixed to the calibrator so as to form a cross crossing the linear member perpendicularly in the horizontal state of the calibrator , and A thin metal plate made of a material whose radiation transmittance is smaller than that of the surrounding material,
Based on the result detected by the detector by irradiating the linear member and the metal thin plate with radiation, the inclination of the sample stage with respect to the vertical plane parallel to the radiation irradiation direction is orthogonal to the radiation irradiation direction. Provided is a calibrator that detects and calibrates an inclination with respect to a vertical plane at the same time.

請求項1に記載の発明によれば、前記校正器は前記線状部材と前記金属薄板とを備えているため、前記線状部材と前記金属薄板とで示される、装置に依存しない絶対的な基準を用いて前記試料台の傾きを校正することができるため、調整精度を高めることができる。また、前記試料台の、放射線照射方向に対する傾きと放射線照射方向に直交する面に対する傾きとを、同時に検出することができるため、少ない繰り返し回数で前記試料台を調整することができ、調整に要する労力を大きく低減することができる。   According to invention of Claim 1, since the said calibrator is equipped with the said linear member and the said metal thin plate, the absolute which does not depend on an apparatus shown with the said linear member and the said metal thin plate is shown. Since the inclination of the sample stage can be calibrated using the reference, the adjustment accuracy can be increased. Further, since the inclination of the sample stage with respect to the radiation irradiation direction and the inclination with respect to the plane orthogonal to the radiation irradiation direction can be detected at the same time, the sample stage can be adjusted with a small number of repetitions, and adjustment is required. Labor can be greatly reduced.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の校正器において、前記金属薄板の一部分には、前記試料台が放射線照射方向に対して何れの方向に傾いているかを識別するための識別加工が施されていることを特徴とする。
請求項2に記載の発明によれば、前記金属薄板に施されている識別加工によって、前記試料台が放射線照射方向に対して何れの方向に傾いているかを識別することができるために、少ない繰り返し回数で前記試料台の調整を完了することができる。
According to a second aspect of the present invention, in the calibrator according to the first aspect, an identification for identifying in which direction the sample stage is inclined with respect to the radiation irradiation direction is provided on a part of the thin metal plate. It is characterized by being processed.
According to the invention described in claim 2, since the identification processing applied to the metal thin plate can identify which direction the sample stage is inclined with respect to the radiation irradiation direction, there is little The adjustment of the sample stage can be completed by the number of repetitions.

請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の校正器において、前記線状部材の他端には、おもりが接合されていることを特徴とする。
請求項3に記載の発明によれば、前記線状部材の他端にはおもりが接合されているため、前記線状部材が揺れたりたわんだりすることがない。このため、前記線状部材によって正確な鉛直方向を示すことができる。
The invention according to claim 3 is the calibrator according to claim 1 or 2, wherein a weight is joined to the other end of the linear member.
According to invention of Claim 3, since the weight is joined to the other end of the said linear member, the said linear member does not shake or bend. For this reason, an accurate vertical direction can be shown by the linear member.

請求項4に記載の発明は、請求項1から3のいずれか1項に記載の校正器において、前記線状部材及び前記金属薄板は、該線状部材及び該金属薄板よりも放射線透過率が大きい液体が注入されている容器内に設置されていることを特徴とする。
請求項4に記載の発明によれば、前記容器に注入されている液体の粘性により、前記線状部材の揺れを防ぎ、また、静電気などで容器の壁に引き付けられるのを防止することができるため、前記線状部材によって正確な鉛直方向を示すことができる。
According to a fourth aspect of the present invention, in the calibrator according to any one of the first to third aspects, the linear member and the thin metal plate have a radiation transmittance higher than that of the linear member and the thin metal plate. It is characterized by being installed in a container into which a large liquid is injected.
According to the fourth aspect of the present invention, the linear member can be prevented from shaking due to the viscosity of the liquid injected into the container, and can be prevented from being attracted to the container wall by static electricity or the like. Therefore, an accurate vertical direction can be indicated by the linear member.

請求項5に記載の発明は、前記試料台が取り付けられた請求項1から4のいずれか1項に記載の校正器を提供する。
請求項5に記載の発明によれば、前記試料台は前記校正器に取り付けられているため、前記校正器によって調整されたアラインメントを保持したままで、前記試料台に試料を載せて撮影することが可能となるので、良質の画像が得られる。
The invention according to claim 5 provides the calibrator according to any one of claims 1 to 4, to which the sample stage is attached.
According to the fifth aspect of the present invention, since the sample stage is attached to the calibrator, the sample stage is placed and photographed while holding the alignment adjusted by the calibrator. Therefore, a high-quality image can be obtained.

請求項6に記載の発明は、請求項1から5のいずれか1項に記載の校正器を用いて前記放射線撮影装置の傾きを校正する校正方法において、共に、放射線透過率が周囲の物質よりも小さく、端部が前記検出面に垂直な回動軸に回動自在に軸支されている平板と、該平板に対して垂直に交差している他の平板とを設置する工程と、前記平板と前記他の平板とに放射線を照射することにより、前記検出器で検出された結果に基づいて、前記検出器の画素の配列が前記平板と前記他の平板との投影像と平行となるように校正する工程と、前記平板と前記他の平板とに放射線を照射することにより、前記検出器で検出された結果に
基づいて、前記平板と前記他の平板との交差部分の投影像が点に見えるように前記検出面の向きを校正する工程と、前記校正器に放射線を照射することにより前記検出器で検出された結果に基づいて、前記放射線源の放射線焦点と、前記校正器の回転軸と前記金属薄板との交差線の中点と、を結ぶ線を延長した線と前記検出器の検出面とが交わる位置に立てた法線が、前記放射線焦点方向を向くように校正する行程とを有する校正方法を提供する。
The invention according to claim 6 is a calibration method for calibrating the inclination of the radiation imaging apparatus using the calibrator according to any one of claims 1 to 5, wherein the radiation transmittance is higher than that of a surrounding substance. A step of installing a flat plate that is pivotally supported by a rotary shaft whose end is perpendicular to the detection surface and another flat plate that intersects the flat plate perpendicularly, and By irradiating the flat plate and the other flat plate with radiation, based on the result detected by the detector, the pixel arrangement of the detector becomes parallel to the projection image of the flat plate and the other flat plate. The projected image of the intersection of the flat plate and the other flat plate is based on the result detected by the detector by irradiating the flat plate and the other flat plate with radiation. Calibrating the orientation of the detection surface to be visible as a point; and Based on the result detected by the detector by irradiating the main device with radiation, the radiation focus of the radiation source and the midpoint of the intersection line of the rotation axis of the calibrator and the metal thin plate are connected. There is provided a calibration method including a step of calibrating a normal line set at a position where a line obtained by extending a line and a detection surface of the detector intersect with each other so as to face the radiation focus direction.

請求項6に記載の発明によれば、まず、前記平板と前記他の平板とに放射線を照射することにより前記検出器で検出された結果に基づいて、前記検出器の回転ずれと検出面の傾きとを校正し、次に、前記校正器に放射線を照射することにより前記検出器で検出された結果に基づいて、前記試料台を校正し、さらに、前記検出面の向きを調整するため、互いに直交する平板、線状部材、及び、金属薄板で示される絶対的な基準に基づいて、前記放射線撮影装置を、高い精度でかつ効率的に校正することができる。   According to the invention described in claim 6, first, based on the result detected by the detector by irradiating the flat plate and the other flat plate with radiation, the rotational deviation of the detector and the detection surface are detected. In order to calibrate the tilt, and then calibrate the sample stage based on the result detected by the detector by irradiating the calibrator with radiation, and further adjust the orientation of the detection surface, The radiation imaging apparatus can be calibrated with high accuracy and efficiency based on absolute standards indicated by flat plates, linear members, and metal thin plates that are orthogonal to each other.

本発明によれば、校正器は、一端が固定された線状部材と、線状部材の近傍に固定され金属薄板とを備えているため、線状部材と金属薄板とで示される、装置に依存しない絶対的な基準を用いて試料台の傾きを校正することができるため、高い精度で試料台を校正することができる。また、試料台の、放射線照射方向に対する傾きと放射線照射方向に直交する面に対する傾きとを同時に検出することができるため、少ない繰り返し回数で試料台の校正を完了することができ、調整に要する労力を大きく低減することができる。
また、校正器を取り付けた試料台を用いれば、調整したアラインメントを保持したままで試料の撮影が可能となるので、良質の画像が得られる。
According to the present invention, the calibrator includes a linear member having one end fixed, and a metal thin plate fixed in the vicinity of the linear member. Since the inclination of the sample stage can be calibrated using an absolute reference that does not depend, the sample stage can be calibrated with high accuracy. In addition, since the tilt of the sample stage relative to the radiation irradiation direction and the tilt relative to the plane perpendicular to the radiation irradiation direction can be detected simultaneously, the calibration of the sample stage can be completed with a small number of repetitions, and the labor required for adjustment Can be greatly reduced.
In addition, if a sample stage equipped with a calibrator is used, the sample can be photographed while maintaining the adjusted alignment, so that a high-quality image can be obtained.

次に、図面を参照しながら、本発明の最良の実施の形態について説明する。なお、以下の説明において参照する各図においては、他の図と同等部分に同一符号が付されている。
図1は、X線CT装置1の全体構成を説明するための図である。同図に示すように、X線CT装置1は、X線を照射するX線源11と、X線撮影対象の試料を載せる試料台12と、試料台12を回転させる回転台13と、試料台12の傾き等を計測し校正するための校正器14と、試料台12を挟んでX線源11と対向する位置に設置されX線強度を検出するX線検出器15と、X線検出器15の傾きを計測し校正するための校正器16と、X線検出器15で検出されたX線強度に基づいて画像を再構成するデータ処理装置(図示省略)と、再構成された画像を表示する表示画面(図示省略)とを備えている。X線検出器15は、X線を検出する検出面151を備えており、当該検出面151には、鉛直方向と水平方向とに複数の画素マトリクスが配列されている。ここで検出器15は、X線イメージインテンシファイアやフラットパネル検出器等の2次元平面検出器である。
Next, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. In each drawing referred to in the following description, the same reference numerals are given to the same parts as in the other drawings.
FIG. 1 is a diagram for explaining the overall configuration of the X-ray CT apparatus 1. As shown in the figure, an X-ray CT apparatus 1 includes an X-ray source 11 that irradiates X-rays, a sample table 12 on which a sample to be X-rayed, a rotating table 13 that rotates the sample table 12, and a sample A calibrator 14 for measuring and calibrating the tilt of the table 12, an X-ray detector 15 installed at a position facing the X-ray source 11 with the sample table 12 interposed therebetween, and an X-ray detector A calibrator 16 for measuring and calibrating the inclination of the device 15, a data processing device (not shown) for reconstructing an image based on the X-ray intensity detected by the X-ray detector 15, and a reconstructed image A display screen (not shown). The X-ray detector 15 includes a detection surface 151 for detecting X-rays, and a plurality of pixel matrices are arranged on the detection surface 151 in the vertical direction and the horizontal direction. Here, the detector 15 is a two-dimensional planar detector such as an X-ray image intensifier or a flat panel detector.

次に、本実施の形態に係る校正器14の作成方法について説明する。なお、以下の説明において、校正器14や校正器16の状態や投影像を説明する場合には、表示画面に表示された、X線投影画像の状態を説明しているものとする。
まず、図2に示すように、X線減衰率の大きな金属細線141の先端に、密度の大きな金属球142を接合して、もう一方の端を、X線減衰率の小さい円筒容器143の蓋144に接合して、円筒容器143内部に釣り下げる。これにより、金属細線141には常に重力方向、つまり地面に垂直な方向に張力がかかる。X線減衰率の大きな金属細線141の材質は、望ましくはタングステンやモリブデンなどで、10μm程度の太さでもX線の投影像が明確に検知できる材質がよい。また、金属細線141の太さは、十分細く、金属球142を釣り下げたときに剛性が無視できる太さとする。
Next, a method for creating the calibrator 14 according to the present embodiment will be described. In the following description, when the state of the calibrator 14 and the calibrator 16 and the projection image are described, the state of the X-ray projection image displayed on the display screen is described.
First, as shown in FIG. 2, a metal ball 142 having a high density is joined to the tip of a thin metal wire 141 having a high X-ray attenuation rate, and the other end is a lid of a cylindrical container 143 having a low X-ray attenuation rate. It joins to 144 and hangs down inside the cylindrical container 143. Thereby, tension is always applied to the metal thin wire 141 in the direction of gravity, that is, the direction perpendicular to the ground. The material of the metal thin wire 141 having a large X-ray attenuation factor is preferably tungsten, molybdenum, or the like, and a material that can clearly detect an X-ray projection image even with a thickness of about 10 μm. Further, the thickness of the thin metal wire 141 is sufficiently thin so that the rigidity can be ignored when the metal ball 142 is suspended.

金属球142は、銅、鉛、鉄などの、数ミリ径でも金属細線141を直線状にする張力
をかけることができて、かつ、金属細線141が破断しない程度の、密度の大きな材質を使用する。
金属球142が静止した状態で、金属細線141の投影像をX線検出器15に投影すれば、この垂直線の投影像が、装置や試料台12の設置方法に依存しないで求められる、鉛直方向となっている。
上記の円筒容器143の一部に、ドーナツ状の薄い金属薄板145を、円筒容器143の長手方向中心軸に垂直になるように設置する。
The metal sphere 142 is made of a material having a high density, such as copper, lead, iron, etc., capable of applying tension to make the metal thin wire 141 straight even with a diameter of several millimeters and not breaking the metal thin wire 141. To do.
If the projection image of the thin metal wire 141 is projected onto the X-ray detector 15 while the metal sphere 142 is stationary, the vertical projection image can be obtained without depending on the installation method of the apparatus and the sample stage 12. It has become a direction.
A thin donut-shaped thin metal plate 145 is installed in a part of the cylindrical container 143 so as to be perpendicular to the central axis in the longitudinal direction of the cylindrical container 143.

この金属薄板145の一部に、X線照射方向に対して、金属薄板145が何れの向きに傾いているかを識別するための識別加工を施す。ここで、識別加工とは、傾きの方向によって金属薄板145の投影像が変化するように施した加工であり、例えば、突起や孔やスリット等が考えられる。なお、ここでは、後述するように、金属薄板145の直径は、金属薄板145の傾きを算出するために用いられるため、識別加工として、金属薄板145の直径を変えない加工、または、金属薄板145の直径を認識することが可能な加工が適している。   A part of the thin metal plate 145 is subjected to identification processing for identifying in which direction the thin metal plate 145 is inclined with respect to the X-ray irradiation direction. Here, the identification processing is processing performed so that the projected image of the metal thin plate 145 changes depending on the direction of inclination, and for example, projections, holes, slits, and the like are conceivable. Here, as will be described later, the diameter of the metal thin plate 145 is used to calculate the inclination of the metal thin plate 145. Therefore, as the identification processing, processing that does not change the diameter of the metal thin plate 145, or metal thin plate 145 A process capable of recognizing the diameter is suitable.

また、金属薄板145の中心の空洞部分を金属細線141が通過するように設置する。円筒容器143を水平面に置いて真横からみると、金属薄板145は直線状に見えるので、金属球142が静止した状態では、金属細線141と薄い金属薄板145の側面とは、垂直に交差して、十字を形成している。図3(a)、(b)に示すように、校正器14が、左右に傾いている(X線照射方向に直交する面に対して傾いている)場合、この十字は90度には交わらなくなるので、金属細線141と金属薄板145との角度θから、左右の傾きを検知することができる。また、図4(a)、(b)に示すように、試料台12がX線照射方向の向こう側に傾いているときは、金属薄板145が直線には見えなくなるので(図4(b)参照)、金属薄板の直径Dと投影された円盤の短軸Sから、θ=sin-1(S/D)により、傾き角度θを求めて、調整する。なお、図4(a)、(b)においては、校正器14はX線照射方向の向こう側に傾いているとしたが、校正器14がX線照射方向の手前側に傾いている場合にも、同様に傾き角度θを求めて調整する。これらの十字の投影像は、重力方向を基準としているので、装置に依存しない鉛直および水平方向を与えるものである。薄い金属薄板145は、望ましくは厚さが金属細線141と同程度で、銅など加工精度が高くX線減衰率の大きなものを使用する。金属薄板145の直径Dが大きいほど、角度決めの精度は向上するが、大きくなると拡大率が取れなくなるので、目的とする拡大率に応じて直径Dを決める。 In addition, the thin metal plate 141 is installed so that the fine metal wire 141 passes through the hollow portion at the center of the thin metal plate 145. When the cylindrical container 143 is placed on a horizontal plane and seen from the side, the thin metal plate 145 looks straight, so that when the metal ball 142 is stationary, the thin metal wire 141 and the side surface of the thin thin metal plate 145 intersect each other vertically. Forming a cross. As shown in FIGS. 3A and 3B, when the calibrator 14 is tilted to the left and right (tilt with respect to a plane orthogonal to the X-ray irradiation direction), the cross intersects at 90 degrees. Therefore, the left / right inclination can be detected from the angle θ between the thin metal wire 141 and the thin metal plate 145. Further, as shown in FIGS. 4A and 4B, when the sample stage 12 is tilted beyond the X-ray irradiation direction, the metal thin plate 145 cannot be seen in a straight line (FIG. 4B). Reference), the inclination angle θ is obtained and adjusted from the diameter D of the thin metal plate and the short axis S of the projected disk by θ = sin −1 (S / D). 4A and 4B, the calibrator 14 is inclined to the far side in the X-ray irradiation direction, but the calibrator 14 is inclined to the near side in the X-ray irradiation direction. Similarly, the inclination angle θ is obtained and adjusted. Since these cross projection images are based on the direction of gravity, they give vertical and horizontal directions independent of the apparatus. The thin metal thin plate 145 is desirably the same thickness as the thin metal wire 141, and has a high processing accuracy and a high X-ray attenuation factor such as copper. As the diameter D of the metal thin plate 145 is larger, the accuracy of determining the angle is improved. However, when the diameter is increased, the enlargement ratio cannot be obtained. Therefore, the diameter D is determined according to the target enlargement ratio.

金属球142のゆれが大きく、短時間で静止しない場合や、円筒容器143との距離が小さくて静電気などで壁に引き付けられる場合などは、図5に示すように、円筒容器143内に粘性の高い液体146を封入する。液体146により金属球142の振動は短時間のうちに減少するとともに、金属球142と円筒容器143間の静電気の帯電が防止されて、金属球142は静止する。封入する液体146は、粘性が高く、表面張力が低く、X線の減衰が小さいものが望ましい。例えば、グリセリン、シリコンオイルなどを使用する。
このように作成した校正器14を、試料台12と回転台13に垂直に設置して、X線検出器15と試料台12と回転台13の高さを調節し、校正器14の金属細線141と金属薄板145が画面のほぼ中央に十字に見えるように回転台13の位置と姿勢を設定する。ここで補正するのは、回転台13の回転軸の傾きである。
When the metal ball 142 is greatly shaken and does not stand still for a short time, or when the distance from the cylindrical container 143 is small and is attracted to the wall by static electricity or the like, as shown in FIG. Enclose high liquid 146. The liquid 146 reduces the vibration of the metal sphere 142 within a short time, prevents static charge between the metal sphere 142 and the cylindrical container 143, and the metal sphere 142 is stationary. It is desirable that the liquid 146 to be sealed has a high viscosity, a low surface tension, and a small X-ray attenuation. For example, glycerin or silicone oil is used.
The calibrator 14 thus created is placed vertically on the sample stage 12 and the turntable 13, and the heights of the X-ray detector 15, the sample stage 12 and the turntable 13 are adjusted, and the fine metal wires of the calibrator 14 are adjusted. The position and orientation of the turntable 13 are set so that 141 and the thin metal plate 145 can be seen as a cross in the approximate center of the screen. What is corrected here is the inclination of the rotation axis of the turntable 13.

次に、回転台13を1回転させたとき、金属薄板145と金属細線141の角度が変わったり、金属薄板145が直線に見えない角度があれば、校正器14と回転台13の取り付けがずれていることになるので、まず、回転台13の取り付けを補正する。このとき、金属薄板145の識別加工を利用して、X線照射方向に対する傾きを調整する。また、回
転台13を1回転させたとき、金属細線141の振れ幅を記録し、その中央値が真の回転軸となる。この真の回転軸と金属薄板145との交差線の中点と、X線源11の焦点とを結ぶ線が、放射線投影の基準線となる。ただし、金属薄板145が地面に対して水平でなくても、X線が焦点から円錐状に放射されているため、投影像が直線に見える場合がある。これを補正するには、回転台13と校正器14を共に、X線照射方向に水平に一定距離移動させて、その過程の金属薄板145の厚みの変化を調べる。もし、金属薄板145が水平面に対して傾いていれば、X線源11から離れるにつれて、投影された厚みは厚くなるはずで、その場合は、その位置で、再度、金属薄板145の照射方向の傾きを調整すればよい。水平移動させても、金属薄板145の厚みの変化がなければ、金属薄板145は水平に設置されていることを示している。
Next, when the turntable 13 is rotated once, if the angle between the thin metal plate 145 and the thin metal wire 141 changes or there is an angle at which the thin metal plate 145 does not look straight, the calibrator 14 and the turntable 13 are not attached correctly. First, the mounting of the turntable 13 is corrected. At this time, the inclination with respect to the X-ray irradiation direction is adjusted using the identification processing of the thin metal plate 145. Further, when the turntable 13 is rotated once, the deflection width of the fine metal wire 141 is recorded, and the median value becomes the true rotation axis. A line connecting the midpoint of the intersection of the true rotation axis and the thin metal plate 145 and the focal point of the X-ray source 11 is a reference line for radiation projection. However, even if the metal thin plate 145 is not horizontal with respect to the ground, the projected image may appear to be a straight line because the X-rays are emitted conically from the focal point. To correct this, both the turntable 13 and the calibrator 14 are moved horizontally by a certain distance in the X-ray irradiation direction, and the change in the thickness of the thin metal plate 145 in the process is examined. If the thin metal plate 145 is inclined with respect to the horizontal plane, the projected thickness should increase as the distance from the X-ray source 11 increases. In this case, the irradiation direction of the thin metal plate 145 again in that position. What is necessary is just to adjust inclination. If there is no change in the thickness of the thin metal plate 145 even if it is moved horizontally, it indicates that the thin metal plate 145 is installed horizontally.

X線検出器15の検出面151の上下のあおり、左右の振れ(X線照射方向に直交する面に対する傾き)は、図6(a)、(b)に示すような校正器16を用いて校正する。同図に示すように、校正器16は、1画素程度の巾の、互いに垂直に交差する金属薄板161を十字型のプラスチック材162に貼り付け、当該プラスチック材162の端部を、取り付け板163の面に垂直に設けた回動軸164に軸支させたものである。具体的な校正方法としては、まず、当該校正器16をX線検出器15の検出面151表面に取りつける。このときに、直交する金属薄板161の交差部分165が、画面のほぼ中央にくるように取り付ける。そして、金属薄板161の投影像が二次元の画素の配列と平行になるように検出器15の回転ずれを補正する(図7参照)。そして、2枚の金属薄板161が直交する直線に見えるように、X線検出器15の位置と検出面151の傾きとを調節する。このとき、金属薄板161の交差部分165のうち、検出面151に近い側の端点が投影された画素位置Aを回転中心と考えて、検出面151の傾きを調節する(図8参照)。検出面151が上下または左右に振れている場合、校正器16の金属薄板161は直線状には見えず、台形または平行四辺形に見える(図8参照)。金属薄板161の幅Hと投影像から求められる幅Lから、θ=sin-1(L/H)により振れ角を求めることができるので、検出面151の補正を行なう。金属薄板161が十字に見え、金属薄板161の交差部分165が点に見えるように調整すると、その点位置の検出面151に対する法線ベクトルがX線源11の焦点を向いていることになる。この法線位置の画素をAとする(図8、図9参照)。次に、金属薄板145の真の回転中心点Eの投影位置点の投影位置点Bに立てた法線が、X線源11の焦点S方向を向くように、点Bを中心として、検出面151の向きを調整する。こうすることで、焦点Sと、金属薄板145の真の回転中心点Eの延長線が、検出面151の位置点Bで、検出面151と垂直に交わる条件が達成される。 The vertical and horizontal deflections of the detection surface 151 of the X-ray detector 15 and the horizontal deflection (inclination with respect to the plane orthogonal to the X-ray irradiation direction) are obtained using a calibrator 16 as shown in FIGS. Calibrate. As shown in the figure, the calibrator 16 affixes a thin metal plate 161 having a width of about one pixel and perpendicular to each other to a cross-shaped plastic material 162, and attaches the end of the plastic material 162 to the mounting plate 163. Is pivotally supported on a rotating shaft 164 provided perpendicular to the surface. As a specific calibration method, first, the calibrator 16 is attached to the surface of the detection surface 151 of the X-ray detector 15. At this time, it is attached so that the intersecting portion 165 of the orthogonal thin metal plates 161 is approximately at the center of the screen. Then, the rotational deviation of the detector 15 is corrected so that the projected image of the metal thin plate 161 is parallel to the two-dimensional pixel array (see FIG. 7). Then, the position of the X-ray detector 15 and the inclination of the detection surface 151 are adjusted so that the two thin metal plates 161 appear to be orthogonal lines. At this time, the inclination of the detection surface 151 is adjusted by regarding the pixel position A on which the end point closer to the detection surface 151 of the intersecting portion 165 of the thin metal plate 161 is projected as the rotation center (see FIG. 8). When the detection surface 151 is swung up and down or left and right, the thin metal plate 161 of the calibrator 16 does not look linear but looks like a trapezoid or a parallelogram (see FIG. 8). Since the deflection angle can be obtained by θ = sin −1 (L / H) from the width H of the metal thin plate 161 and the width L obtained from the projection image, the detection surface 151 is corrected. When adjustment is made so that the thin metal plate 161 looks like a cross and the intersecting portion 165 of the thin metal plate 161 looks like a point, the normal vector with respect to the detection surface 151 at the point position is directed to the focus of the X-ray source 11. The pixel at the normal line position is A (see FIGS. 8 and 9). Next, the detection surface is centered on the point B so that the normal line set to the projection position point B of the projection position point of the true rotation center point E of the thin metal plate 145 faces the focus S direction of the X-ray source 11. The direction of 151 is adjusted. By doing so, the condition that the focal point S and the extension line of the true rotation center point E of the thin metal plate 145 intersect the detection surface 151 at the position point B of the detection surface 151 is achieved.

校正終了後に、試料台12を取り替えると、調整したアラインメントがずれる可能性があるため、図10に示すように、上記校正器14を試料台12に内蔵し、試料台12と一体となった校正器14(以下、「試料台付校正器17」という)を提供する。校正時には、試料台付校正器17を上昇させて、金属細線141や金属薄板145により、上記の方法で校正を行ない、実際の撮影時には試料台付校正器17を下降させて、試料台12に載せた試料の撮影を行なうことで、調整したアラインメントを損なわずに撮影を行なうことが可能となる。   If the sample stage 12 is replaced after the calibration is completed, the adjusted alignment may be shifted. Therefore, as shown in FIG. 10, the calibration unit 14 is built in the sample stage 12 and is integrated with the sample stage 12. 14 (hereinafter referred to as “calibrator 17 with sample stage”) is provided. At the time of calibration, the calibrator 17 with the sample table is raised and calibrated by the above method using the thin metal wire 141 and the thin metal plate 145. At the time of actual photographing, the calibrator 17 with the sample table is lowered and moved to the sample table 12. By photographing the placed sample, it is possible to photograph without losing the adjusted alignment.

次に、具体的な実施例について説明する。
X線減衰率の大きな材質の金属細線141で適度な強度を持つものとして、直径約10−20μmのタングステンワイヤを使用する。このタングステンワイヤの先端にスパーク溶接などで直径1−2mmの金属球142を接合し、他の端をアクリル製の円筒容器143の蓋144の中心に接着する。
アクリル製の円筒容器143は肉厚1mm程度の中空で、外径8mm程度とし、2分割する。金属球142の上方約5mmの位置に分割位置がくるようにして、ドーナツ状の薄い銅の金属薄板145を埋め込む。このとき、アクリル製の円筒容器143端面と平行に
なるように加工する。
アクリル製の円筒容器143を接合し、円筒容器143内に、高粘度のグリセリンまたはシリコンオイル等の液体146を注入する。タングステンワイヤで形成された金属細線141の接着してある蓋144を取り付けて、液体146を封入する。これにより、校正器14が完成する。
Next, specific examples will be described.
A tungsten wire having a diameter of about 10 to 20 μm is used as a metal thin wire 141 made of a material having a large X-ray attenuation factor and having an appropriate strength. A metal ball 142 having a diameter of 1-2 mm is joined to the tip of this tungsten wire by spark welding or the like, and the other end is adhered to the center of the lid 144 of the acrylic cylindrical container 143.
The acrylic cylindrical container 143 is hollow with a thickness of about 1 mm and has an outer diameter of about 8 mm and is divided into two. A doughnut-shaped thin copper metal thin plate 145 is embedded so that the dividing position comes to a position about 5 mm above the metal ball 142. At this time, it is processed so as to be parallel to the end surface of the acrylic cylindrical container 143.
Acrylic cylindrical container 143 is joined, and liquid 146 such as high-viscosity glycerin or silicon oil is injected into cylindrical container 143. A lid 144 to which a fine metal wire 141 formed of tungsten wire is bonded is attached to enclose the liquid 146. Thereby, the calibrator 14 is completed.

校正器16は、放射線透過率の大きなプラスチック材162などの側面を利用して、厚さ0.1mm、長さ40mm程度のアルミや鉄などの金属薄板161を90度で交差するように貼り付けたもので、垂直方向のプラスチック材162を長くすることによって、スムースな回動軸164まわりに自由に回転できるものとする。この回動軸164は、検出面151と平行な取り付け板163に垂直に設置されているので、回転運動は、検出面151と平行な2次元平面内に限られ、また、重力によって、鉛直方向が自然に決められる構造となっている。従って、回動軸164を通過する鉛直線まわりにプラスチック材162や金属薄板161は左右対称の構造である必要がある。これを検出面151に取り付けて、検出器15の画素並びと投影データが平行になるように回転ずれを補正した後、金属薄板161の交差部分165が点として投影されるように、検出面151の角度を調整する。ここでは、図9の点Aを中心に、回転軸aaおよびbbまわりに検出面151を回転させ、金属薄板161の交差部分165が点となるように検出面151の向きを補正する。   The calibrator 16 affixes a thin metal plate 161 such as aluminum or iron having a thickness of about 0.1 mm and a length of about 40 mm so as to intersect at 90 degrees by using a side surface such as a plastic material 162 having a high radiation transmittance. Therefore, it is assumed that the vertical plastic material 162 can be freely rotated about the smooth rotation shaft 164 by lengthening the plastic material 162 in the vertical direction. Since the rotation shaft 164 is installed perpendicularly to the mounting plate 163 parallel to the detection surface 151, the rotational movement is limited to a two-dimensional plane parallel to the detection surface 151, and the vertical direction is caused by gravity. Is a structure that can be determined naturally. Therefore, the plastic material 162 and the metal thin plate 161 need to have a symmetrical structure around a vertical line passing through the rotation shaft 164. After attaching this to the detection surface 151 and correcting the rotational deviation so that the pixel arrangement of the detector 15 and the projection data are parallel, the detection surface 151 is projected so that the intersection 165 of the thin metal plate 161 is projected as a point. Adjust the angle. Here, the detection surface 151 is rotated around the rotation axes aa and bb around the point A in FIG. 9, and the direction of the detection surface 151 is corrected so that the intersecting portion 165 of the thin metal plate 161 becomes a point.

次に、校正器14を投影し、金属薄板145の識別加工を利用して、金属細線141と金属薄板145が線状に投影されるように、回転台13のX線照射方向に対する傾きを調整する。さらに、金属細線141と金属薄板145が直交するように、X線照射方向と垂直な方向に対して、回転台13を調整する。また、回転台13を1回転させて、金属細線141の振れ幅を求めると、その中心位置が校正器14の真の回転軸となる。この真の回転軸と金属薄板145との交差線の中点を、金属薄板145の真の回転中心点(図9の点E)と呼び、この投影位置を点Bとする。図9において、点の位置および長さを以下のように定義する。   Next, the calibrator 14 is projected, and the inclination of the turntable 13 with respect to the X-ray irradiation direction is adjusted so that the thin metal wire 141 and the thin metal plate 145 are projected in a line shape by using the identification processing of the thin metal plate 145. To do. Further, the turntable 13 is adjusted with respect to the direction perpendicular to the X-ray irradiation direction so that the thin metal wire 141 and the thin metal plate 145 are orthogonal to each other. Further, when the turntable 13 is rotated once and the deflection width of the thin metal wire 141 is obtained, the center position thereof becomes the true rotation axis of the calibrator 14. The midpoint of the intersection line between the true rotation axis and the thin metal plate 145 is called the true rotation center point of the thin metal plate 145 (point E in FIG. 9). In FIG. 9, the positions and lengths of points are defined as follows.

A:金属薄板161の交差部分165における検出面151に近い側の端点の投影点
B:金属細線141と金属薄板145との交差点の中点の投影像
C:金属薄板161の交差部分165の交線長さと同じ長さで、点Bから立てた仮想法線の上端の投影線
D:点Bから立てた仮想的な法線の上端
E:金属細線141と金属薄板145との交差点の中点
S:X線源11の焦点
L1:ASの長さ
L2:校正器16の金属薄板161の交差部分165の交線長さ
L3:AB長さ、投影画像から実測可能
L4:BC長さ、計測データから求める
A: Projection point of the end point on the side close to the detection surface 151 in the intersecting portion 165 of the thin metal plate 161 B: Projection image of the midpoint of the intersection of the thin metal wire 141 and the thin metal plate 145 C: Intersection of the intersecting portion 165 of the thin metal plate 161 Projection line D at the upper end of the virtual normal that is the same length as the line length D: upper end of the virtual normal that is raised from the point B E: midpoint of the intersection of the thin metal wire 141 and the thin metal plate 145 S: Focal point L1 of X-ray source 11 AS length L2: Intersection length 165 of intersecting portion 165 of metal thin plate 161 of calibrator 16 L3: AB length, measurable from projection image L4: BC length, measurement Find from data

仮に、金属薄板161の交差部分165における検出面151に近い側の端点の投影点が点Bにあるとしたときの投影像は、仮想的にBCで示される。点Bの仮想的な法線BDが焦点Sを向く、すなわち、点に見えるためには、点Bを中心として、検出器15の上下、左右の振れ量を、点Bを中心として回転軸a’a’、b’b’のまわりに回転させ、BDの投影像がΔx’、Δy’だけ移動するように調整する。B点には仮想的な法線のみで、実際には投影像は存在しないが、Δx’、Δy’が求められれば、a’a’軸まわりの回転量とb’b’まわりの回転量は一意に決めることができる。こうすることで、点Bの法線が、焦点Sを向くように検出面151を調整したことになる。ここで、Δx’、Δy’は、L1、L2、L3、点Aと点Bの距離の検出面151上の成分Δx、Δy(実測可
能)の関数として、以下のように表される。
If the projected point of the end point near the detection surface 151 in the intersecting portion 165 of the thin metal plate 161 is at the point B, a projected image is virtually indicated by BC. In order for the virtual normal line BD of the point B to be directed to the focal point S, that is, to be seen as a point, the vertical and horizontal shake amounts of the detector 15 with respect to the point B are represented by the rotation axis a Rotate around 'a' and b'b 'and adjust so that the projected image of BD moves by Δx' and Δy '. Point B has only a virtual normal, and there is actually no projection image. However, if Δx ′ and Δy ′ are obtained, the amount of rotation about the a′a ′ axis and the amount of rotation about b′b ′. Can be determined uniquely. By doing so, the detection surface 151 is adjusted so that the normal of the point B faces the focal point S. Here, Δx ′ and Δy ′ are expressed as a function of components Δx and Δy (measurable) on the detection surface 151 of the distances L1, L2, and L3 and the points A and B as follows.

Δx’=L4×cosα、Δy’=L4×sinα、ただし、α=tan-1(Δy/Δx)、L4=L2×L3/(L1−L2)で与えられる。
ここで、点Bを中心に検出器15の左右、上下の振れ角を補正するには、点Bを通過する回転軸が必要となるが、機構的にこれらを装備していない場合は、平行移動、回転移動を組み合わせて、等価な移動を実現してもよい。
Δx ′ = L4 × cos α, Δy ′ = L4 × sin α, where α = tan −1 (Δy / Δx) and L4 = L2 × L3 / (L1−L2).
Here, in order to correct the left / right and up / down deflection angles of the detector 15 around the point B, a rotation axis passing through the point B is required, but if these are not mechanically equipped, they are parallel. Equivalent movement may be realized by combining movement and rotational movement.

以上の手続きで、X線検出器15、試料台12、X線焦点のアラインメントを、装置に依存しない絶対的な基準に基づいて補正することができる。そのため、最初に校正器16により検出面15の補正をし、次に、校正器14により水平に設置された試料台12にあわせて、検出面15を調整するというワンスルーで補正ができるので、短時間で効率よく実施することができる。実際の投影では、校正器16を除去し、試料台12を下方に移動して、試料台12にサンプルを置いて撮影する。点Bの位置が既知であり、X線源11の焦点からのビームが点Bで検出面15と垂直に交わる。
なお、上述した実施形態においては、金属薄板145の形状は円板に限定されず、例えば、多角形の薄板でもよい。また、上述した実施形態においてはX線CTについて説明したが、X線をγ線に変更することも可能である。
With the above procedure, the alignment of the X-ray detector 15, the sample stage 12, and the X-ray focal point can be corrected based on an absolute reference independent of the apparatus. For this reason, the correction of the detection surface 15 is first performed by the calibrator 16, and then the detection surface 15 is adjusted in accordance with the sample stage 12 installed horizontally by the calibrator 14, so that the correction can be performed in a one-through manner. It can be carried out efficiently in time. In actual projection, the calibrator 16 is removed, the sample stage 12 is moved downward, and a sample is placed on the sample stage 12 and photographed. The position of the point B is known, and the beam from the focal point of the X-ray source 11 intersects the detection surface 15 perpendicularly at the point B.
In the embodiment described above, the shape of the metal thin plate 145 is not limited to a circular plate, and may be, for example, a polygonal thin plate. Moreover, although X-ray CT was demonstrated in embodiment mentioned above, it is also possible to change an X-ray into a gamma ray.

本発明は、非破壊検査、産業用X線CT、高倍率透視撮影、マイクロフォーカスX線CT、骨・岩石・電子部品等の透視、医療用X線CT、及び、X線CT用ファントム製造に利用することができる。   The present invention is for nondestructive inspection, industrial X-ray CT, high-magnification fluoroscopy, microfocus X-ray CT, fluoroscopy of bones, rocks, electronic parts, etc., medical X-ray CT, and manufacture of phantoms for X-ray CT Can be used.

本発明の実施の形態に係るX線CT装置1を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the X-ray CT apparatus 1 which concerns on embodiment of this invention. 同実施の形態に係る校正器14の側面図である。It is a side view of the calibrator 14 which concerns on the same embodiment. (a)は、図2における校正器14がYL方向に傾いた場合の側面図であり、(b)は、図2における校正器14がYR方向に傾いた場合の側面図である。(A) is a side view when the calibrator 14 in FIG. 2 is tilted in the YL direction, and (b) is a side view when the calibrator 14 in FIG. 2 is tilted in the YR direction. (a)は同実施の形態に係る試料台12がX線照射方向に対して向こう側に傾いた場合に、X線照射方向に直交する方向から見た校正器14の側面図であり、(b)はX線照射方向から見た校正器14の正面図である。(A) is the side view of the calibrator 14 seen from the direction orthogonal to the X-ray irradiation direction when the sample stage 12 according to the embodiment is tilted away from the X-ray irradiation direction. b) is a front view of the calibrator 14 viewed from the X-ray irradiation direction. 同実施の形態に係る粘性の高い液体146を封入した場合の校正器14の側面図である。It is a side view of the calibrator 14 at the time of enclosing the highly viscous liquid 146 which concerns on the embodiment. (a)は同実施の形態に係る校正器16の正面図であり、(b)は校正器16の測面図である。(A) is a front view of the calibrator 16 according to the embodiment, and (b) is a plan view of the calibrator 16. 同実施の形態に係る校正器16を用いて、X線検出器15の回転ずれを補正する様子を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a mode that the rotational deviation of the X-ray detector 15 is correct | amended using the calibrator 16 which concerns on the embodiment. 同実施の形態に係る校正器16を用いて、検出面151の傾きを調整する様子を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a mode that the inclination of the detection surface 151 is adjusted using the calibrator 16 which concerns on the embodiment. 同実施の形態に係る検出面151の傾きを調整するために必要な位置関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the positional relationship required in order to adjust the inclination of the detection surface 151 which concerns on the embodiment. 同実施の形態に係る試料台付校正器17の側面図である。It is a side view of the calibrator 17 with a sample stage concerning the embodiment. 特許文献1におけるファントムとそのX線イメージインテンシファイアへの設置例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the example of installation to the phantom and its X-ray image intensifier in patent document 1. FIG. 特許文献1におけるX線イメージインテンシファイアの上下の振れと投影像の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the up-and-down shake and projection image of the X-ray image intensifier in patent document 1. FIG. 特許文献1におけるX線イメージインテンシファイアの左右の振れと投影像の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the right-and-left shake and projection image of the X-ray image intensifier in patent document 1. FIG. 特許文献1におけるX線イメージインテンシファイアをファントムで補正できないずれの方向を示す図である。It is a figure which shows the direction of the deviation | shift which cannot correct | amend the X-ray image intensifier in patent document 1 with a phantom. (a)は特許文献2において提案された試料台のピンファントムの設置例を示す図であり、(b)は特許文献2において提案された試料台のピンファントムで補正できないずれを説明するための図である。(A) is a figure which shows the example of installation of the pin phantom of the sample stand proposed in patent document 2, (b) is for demonstrating the deviation which cannot be corrected with the pin phantom of the sample stand proposed in patent document 2. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 X線CT装置
11 X線源
12 試料台
13 回転台
14 校正器
141 金属細線
142 金属球
143 円筒容器
144 蓋
145 金属薄板
146 液体
15 X線検出器
151 検出面
16 校正器
161 金属薄板
162 プラスチック材
163 取り付け板
164 回動軸
165 交差部分
17 試料台付校正器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 X-ray CT apparatus 11 X-ray source 12 Sample stand 13 Turntable 14 Calibrator 141 Metal fine wire 142 Metal sphere 143 Cylindrical container 144 Lid 145 Metal thin plate 146 Liquid 15 X-ray detector 151 Detection surface 16 Calibrator 161 Metal thin plate 162 Plastic Material 163 Mounting plate 164 Rotating shaft 165 Crossing portion 17 Calibrator with sample stage

Claims (6)

放射線を照射する放射線源と、試料を載せる試料台と、該試料台を挟んで前記放射線源と対向する位置に配置され、前記試料を通過した放射線の強度を検出する検出器とを備える放射線撮影装置のうちの前記試料台の傾きを校正する校正器において、
前記試料台に内蔵された校正器に一端が固定され、かつ、放射線透過率が周囲の物質よりも小さい材質で形成された線状部材と、
前記校正器の水平状態において前記線状部材と垂直に交差して十字を形成するように校正器に固定され、かつ、放射線透過率が周囲の物質よりも小さい材質で形成された金属薄板と
を備え、
前記線状部材と前記金属薄板とに放射線を照射することにより前記検出器で検出された結果に基づいて、前記試料台の、放射線照射方向に平行な鉛直面に対する傾きと放射線照射方向に直交する鉛直面に対する傾きとを、同時に検出して校正することを特徴とする校正器。
Radiography including a radiation source for irradiating radiation, a sample stage on which a sample is placed, and a detector that is disposed at a position facing the radiation source across the sample stage and detects the intensity of the radiation that has passed through the sample. In a calibrator for calibrating the inclination of the sample stage in the apparatus,
One end is fixed to a calibrator built in the sample stage , and a linear member formed of a material whose radiation transmittance is smaller than that of the surrounding material,
A thin metal plate fixed to the calibrator so as to form a cross crossing perpendicularly to the linear member in the horizontal state of the calibrator and having a radiation transmittance smaller than that of the surrounding material. Prepared,
Based on the result detected by the detector by irradiating the linear member and the metal thin plate with radiation, the inclination of the sample stage with respect to the vertical plane parallel to the radiation irradiation direction is orthogonal to the radiation irradiation direction. A calibrator that detects and calibrates inclination with respect to a vertical plane at the same time.
前記金属薄板の一部分には、前記試料台が放射線照射方向に対して何れの方向に傾いているかを識別するための識別加工が施されていることを特徴とする請求項1に記載の校正器。   2. The calibrator according to claim 1, wherein a part of the metal thin plate is subjected to identification processing for identifying in which direction the sample stage is inclined with respect to the radiation irradiation direction. . 前記線状部材の他端には、おもりが接合されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の校正器。   The calibrator according to claim 1 or 2, wherein a weight is joined to the other end of the linear member. 前記線状部材及び前記金属薄板は、該線状部材及び該金属薄板よりも放射線透過率が大きい液体が注入されている容器内に設置されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の校正器。   The said linear member and the said metal thin plate are installed in the container in which the liquid whose radiation transmittance is larger than this linear member and this metal thin plate is inject | poured. The calibrator according to item 1. 前記試料台が取り付けられた請求項1から4のいずれか1項に記載の校正器。   The calibrator according to any one of claims 1 to 4, wherein the sample stage is attached. 請求項1から5のいずれか1項に記載の校正器を用いて、前記放射線撮影装置の傾きを校正する校正方法において、
共に、放射線透過率が周囲の物質よりも小さく、
端部が前記検出面に垂直な回動軸に回動自在に軸支されている平板と、該平板に対して垂直に交差している他の平板とを設置する工程と、
前記平板と前記他の平板とに放射線を照射することにより、前記検出器で検出された結果に基づいて、前記検出器の画素の配列が前記平板と前記他の平板との投影像と平行となるように校正する工程と、
前記平板と前記他の平板とに放射線を照射することにより、前記検出器で検出された結果に基づいて、前記平板と前記他の平板との交差部分の投影像が点に見えるように前記検出面の向きを校正する工程と、
前記校正器に放射線を照射することにより前記検出器で検出された結果に基づいて、前記放射線源の放射線焦点と、前記校正器の回転軸と前記金属薄板との交差線の中点と、を結ぶ線を延長した線と前記検出器の検出面とが交わる位置に立てた法線が、前記放射線焦点方向を向くように校正する行程と
を有する校正方法。
In the calibration method which calibrates the inclination of the radiographic apparatus using the calibrator according to any one of claims 1 to 5,
Both have a lower radiation transmission than the surrounding material,
A step of installing a flat plate whose end is pivotally supported by a rotary shaft perpendicular to the detection surface, and another flat plate perpendicular to the flat plate;
By irradiating the flat plate and the other flat plate with radiation, based on the result detected by the detector, the pixel arrangement of the detector is parallel to the projection image of the flat plate and the other flat plate. The process of calibrating so that
By irradiating the flat plate and the other flat plate with radiation, based on the result detected by the detector, the detection is performed so that the projected image of the intersection of the flat plate and the other flat plate can be seen as a point. Calibrating the orientation of the surface;
Based on a result detected by the detector by irradiating the calibrator with radiation, a radiation focal point of the radiation source, and a midpoint of an intersection line of the rotation axis of the calibrator and the metal thin plate, A calibration method comprising a step of calibrating a normal line set at a position where a line obtained by extending a connecting line and a detection surface of the detector intersect with each other so as to face the radiation focus direction.
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