JP5280361B2 - 位相コントラスト画像形成 - Google Patents
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Description
1)このシステムは、単色で平行な放射線を必要とする。このことは、シンクロトロン放射による画像形成のための完全なツールとなるが、市販のX線源を用いるときには極めて無力なものとする。その結果は、おそらく2桁以上の露出時間の増加である。
2)照射量は非効率的に供給される。X線が試料を横切った後に結晶がかなりの部分を吸収する。医学的な用途においては、照射量の増加が特に問題となる。
3)このシステムは周囲の振動に大きく影響され、結晶の方位が1マイクロラジアン変化しただけで画質に影響が及ぶ。
4)このシステムは本質的に、一方向においてのみ位相効果を検知できる。
本発明に基づいて、請求項1に開示したX線画像処理システムが記載される。
1)このシステムは、発散する、完全に多色性の放射線、すなわち従来の線源から得られるような放射線を用いる。
2)結晶あるいは干渉計による他の方法よりも極めて効率的に照射が供給される。このことは、以下のセクションにおいてより詳細に議論する。
3)このシステムの周囲の振動に対する感度は無視できるものである。
4)詳細な説明においてより詳しく議論する複数のスリット設計により、位相効果に対する両方向での効果的な感度を達成することができる。
Claims (21)
- 試料領域(10)にある試料の位相コントラストX線画像を形成する装置であって、
X線源(2)と、
前記X線源と前記試料領域(10)との間に設けられ、複数の個々のX線ビーム(16)をそれぞれ画成するための複数の開口(32)を具備する試料マスク(8)と、
X線に反応する反応領域およびX線に反応しない非反応領域を具備し、前記反応領域がピクセルの縁部によって前記非反応領域から境界付けられている、複数の検出器ピクセル(12)を有するX線検出器(4)とを備え、
前記ピクセル(12)は、並んで配列されたピクセルの2次元配列(5)として構成され、
前記X線源(2)は、多色のコリメートされないX線の線源であり、
前記試料マスクの開口(32)は、前記X線ビーム(16)が試料領域(10)を通過して、複数のX線ビームに対応する複数のピクセル行のピクセル縁部、複数のX線ビームに対応する複数のピクセル列のピクセル縁部、あるいは複数のX線ビームに対応する複数の各ピクセルのピクセル縁部に衝突するように配設されていることを特徴とする装置。 - 前記試料マスク(8)は、前記X線検出器のピクセルのパターンに整合する前記開口の2次元配列を画成しており、前記開口は、それぞれ前記X線検出器の各ピクセルに対応していることを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記試料マスク(8)の各開口(32)は、前記行および前記列の方向に沿って配向された正方形であり、
前記開口によって生成された各X線ビームが、各ピクセルの前記反応領域および前記反応領域の周囲の非反応領域の全体を覆うように配設されていることを特徴とする請求項2に記載の装置。 - 前記試料マスク(8)の各開口(32)は、この各開口によって生成された各X線ビームが各ピクセルの前記行方向および前記列方向に延びる2つの隣接するピクセル縁部を正確に覆うように配設された、行方向に延びるスリット(34)および列方向に延びるスリット(36)を具備していることを特徴とする請求項2に記載の装置。
- 前記X線検出器は、前記試料領域に対向する検出器マスク(6)を有し、
前記検出器マスクは、前記非反応領域を画成する中実領域に囲まれた前記ピクセルの反応領域を画成する、複数の開口(30)を具備していることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の装置。 - 前記試料マスクおよび前記検出器マスク(8、6)は、前記X線源から放射されたX線の最高99.5%を吸収することを特徴とする請求項5に記載の装置。
- 前記試料マスクおよび前記検出器マスク(8、6)は、10〜300マイクロメートルの厚みの金から製作されていることを特徴とする請求項5または6に記載の装置。
- 前記開口(30、32)の少なくともいくつかは、前記X線源によって放射されて前記開口をそれぞれ通過したX線に平行になるように構成された、角度が付けられた縁部を具備することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の装置。
- 前記試料マスク(8)は、複数の第1の開口を具備する第1のマスク要素(50)および複数の第2の開口を具備する第2のマスク要素(52)を有し、
前記第1および第2のマスク要素は、前記試料マスクの開口の有効寸法を調整するために互いに相対移動可能となっていることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の装置。 - 前記試料マスク(8)は、前記ピクセルの各行に対応するとともに前記行方向にそれぞれ延びる複数のスリットを画成していることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の装置。
- 前記試料マスクの各スリットは、前記各行のピクセルの行方向に延びる単一のピクセル縁部を横切って延びるX線ビームをそれぞれ生成するように構成されていることを特徴とする請求項10に記載の装置。
- 前記試料マスク(8)は、各ピクセル行に対して2つのスリットを画成しており、前記2つのスリットは、各ピクセル行の行方向に延びる対向するピクセル縁部に対応した一対のX線ビームを生成するように構成されていることを特徴とする請求項10に記載の装置。
- 位置決め装置(24)をさらに備え、前記行方向および/または前記列方向における前記試料マスクの位置を調整するために、前記位置決め装置(24)上に前記試料マスクが取り付けられることを特徴とする請求項1乃至12のいずれか一項に記載の装置。
- 位相コントラストX線画像を形成する方法であって、
X線源(2)から多色のコリメートされないX線を生成する工程と、
複数の開口(32)を具備している試料マスク(8)にX線を照射して複数のX線ビーム(16)を生成する工程と、
前記複数のX線ビーム(16)を試料(14)を介してX線検出器(4)に到達させる工程とを備え、
前記X線検出器は、ピクセルの行を有するピクセルの2次元配列(5)として構成された複数の検出器ピクセル(12)を有し、前記ピクセルは、X線に反応する反応領域およびX線に反応しない非反応領域を具備し、前記反応領域は、ピクセル縁部によって前記非反応領域から境界付けられており、
前記試料マスクの開口(32)は、複数のX線ビームに対応する複数のピクセル行のピクセル縁部、複数のX線ビームに対応する複数のピクセル列のピクセル縁部、あるいは複数のX線ビームに対応する複数のピクセルのピクセル縁部にX線が衝突するように配設されていることを特徴とする方法。 - 前記試料マスク(8)は、前記X線検出器のピクセルのパターンに整合する前記開口の2次元配列を画成しており、
前記開口は、それぞれ前記X線検出器の各ピクセルに対応しており、
前記方法は、
前記開口によって各ピクセルに衝突する各X線ビームが画成されるように、前記試料マスクを整列させる工程を含むことを特徴とする請求項14に記載の方法。 - 前記試料マスク(8)の各開口(32)は、行方向に延びるスリット(34)および列方向に延びるスリット(36)を具備しており、
前記方法は、
各開口によって生成された各X線ビームが、各ピクセルの前記行方向および前記列方向に延びる2つの隣接したピクセル縁部を正確に覆うように前記試料マスクを配置する工程を含むことを特徴とする請求項15に記載の方法。 - 前記試料マスク(8)は、前記ピクセルの各行に対応するとともに前記行方向にそれぞれ延びる複数のスリットを画成しており、
前記方法は、
各スリットによって画成された各X線ビームが、各行においてピクセルの行方向に延びる少なくとも1つのピクセル縁部を横切って延びるように前記試料マスクを配置する工程を含むことを特徴とする請求項14または15に記載の方法。 - 前記検出器(4)に検出器マスク(6)がさらに設けられ、
前記検出器マスク(6)は、非反応領域を画成する中実領域に囲まれた前記ピクセルの反応領域を画成する、複数の開口を具備した前記試料領域に対向しており、
前記方法は、
前記検出器マスクの複数の開口が前記ピクセル(12)と整列するように前記検出器マスク(6)を配置する工程を含むことを特徴とする請求項14乃至17のいずれか一項に記載の方法。 - 前記試料マスクおよび前記検出器マスク(6、8)は、前記X線源から放射されたX線の最高99.5%を吸収することを特徴とする請求項18に記載の方法。
- 前記試料マスク(8)の位置を前記行方向および前記列方向に調整して各X線ビーム(16)を前記検出器のピクセル(12)に位置合わせする工程をさらに含むことを特徴とする請求項14乃至19のいずれか一項に記載の方法。
- 前記試料マスク(8)は、複数の第1の開口を具備する第1のマスク要素(50)および複数の第2の開口を具備する第2のマスク要素(52)を有し、
前記方法は、
前記第1のマスク要素(50)を前記第2のマスク要素(52)に対して移動させて、前記試料マスクの開口の有効寸法を調整する工程を含むことを特徴とする請求項14乃至20のいずれか一項に記載の方法。
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