JP6290352B2

JP6290352B2 - Ｍｏコリメータおよびそれを用いたＸ線検出器、Ｘ線検査装置並びにＣＴ装置

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Publication number: JP6290352B2
Application number: JP2016196989A
Authority: JP
Inventors: 誠笠本; 山本　慎一; 慎一山本
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Materials Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Materials Co Ltd
Priority date: 2010-09-14
Filing date: 2016-10-05
Publication date: 2018-03-07
Anticipated expiration: 2031-09-13
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Description

本発明の実施形態は、Ｍｏコリメータおよびそれを用いたＸ線検出器、Ｘ線検査装置並びにＣＴ装置に関する。

医療診断や工業用非破壊検査などの分野においては、Ｘ線断層写真撮影装置（Ｘ線ＣＴ装置）などの放射線検査装置が用いられている。Ｘ線ＣＴ装置は、扇状のファンビームＸ線を照射するＸ線管（Ｘ線源）と、多数のＸ線検出素子を並列配置したＸ線検出器とを、被検体の断層面が中央にくるように対向配置した構造を有している。Ｘ線ＣＴ装置においては、被検体に対してＸ線管からファンビームＸ線を照射し、被検体を透過したＸ線吸収データをＸ線検出器で収集した後、これらＸ線吸収データをコンピュータで解析（断層面の個々の位置におけるＸ線吸収率の算出、およびＸ線吸収率に応じた画像の再構成）することによって、被検体の断層を再生している。

Ｘ線検出器には、被検体を透過したＸ線を検知するシンチレータが配置されているが、その前方に散乱線を防止することを目的としたコリメータが配置されている。現行はシンチレータに対して垂直に並べたスリット形状でチャンネル方向のみの散乱線除去をしているが、それを格子状にすることでチャンネル方向だけでなくスライス方向の散乱線も除去できることから画像の解像度をあげることが出来る。よって、現在はスリット形状から格子状への設計変更が求められている。

これまで格子状のコリメータについては、例えば特許第２７３１１６２号公報（特許文献１）の図２３に示されたように櫛歯状の板を交差させて組み立てていた。鉛板のように比較的軟らかい金属であれば櫛歯状板を加工し易いが、鉛は環境問題からできれば使いたくない材料である。これに代わってＭｏ板を使うことも考えられるが、Ｍｏ板は硬い材料であることから櫛歯状への加工は煩雑である。また、櫛歯状の板は厚さ０．１〜０．２ｍｍ程度と薄いことからきちんと組むのは大変である。このため、特開２００７−３５２１号公報（特許文献２）では、穴の開いた板材を積層し支持部材で止める方法や、特開２００８−１６８１２５号公報（特許文献３）では板材同士の間にスペーサを設けた積層構造が提案されている。

いずれも支持部材やスペーサといった別部材を使った構造であるため、製造工程の煩雑さやコストの高騰を抑制できずにいた。また、特許文献２ではＭｏ板を一定間隔開けて縦に並べ、複数個の穴の開いた蓋要素で蓋をした構造であるため製造工程はより煩雑になっていた。

特許第２７３１１６２号公報特開２００７−３５２１号公報特開２００８−１６８１２５号公報

このように従来の格子状コリメータは、組立工程が煩雑であった。また、支持部材やスペーサなどの取り付け部品が別途必要でありコストダウンも十分に行えていなかった。

本発明は、このような課題を解決するためのもので、組立工程を簡素化して歩留まりを向上できるＭｏコリメータを提供するためのものである。

本発明の実施形態によれば、板厚０．０２〜０．３ｍｍのＭｏ（モリブデン）板を積層した積層体構造を有するＭｏコリメータが提供される。Ｍｏ板には短辺または直径が０．１〜１．０ｍｍの穴部が複数個設けられている。個々の穴部は積層体の上面から下面まで貫通穴を形成する。

また、貫通穴の断面はストレートもしくは段差形状となっており、段差形状は０〜０．０１０ｍｍ以内であることが好ましい。また、段差形状が０を超えて０．０１０ｍｍ以下の段差領域が端部領域、段差形状が０ｍｍの非段差領域の中心領域にあることが好ましい。また、各貫通穴を貫く直線を引いたとき、各直線は一定の焦点を向いていることが好ましい。また、Ｍｏ板の積層枚数が１０〜３００枚であることが好ましい。また、コリメータの厚さが１０ｍｍ以上であることが好ましい。また、Ｒ形状を有していることが好ましい。また、溶接または接着剤による固定により一体化された積層体構造であることが好ま
しい。

また、２〜５０枚のＭｏ板を１セットとした場合に、Ｍｏコリメータが複数のセットを含むことができる。各セットは、隣り合うＭｏ板の穴部が互いに連通することにより形成されたストレートな貫通孔を有し、隣り合うセット間での貫通孔の最大段差が０．００１〜０．１ｍｍであることが好ましい。

また、実施形態によれば、このようなＭｏコリメータを用いたことを特徴とするＸ線検出器が提供される。また、Ｍｏコリメータを複数個用いたＸ線検査装置にも好適である。さらに本発明のＸ線検出器を用いたＣＴ装置にも好適である。

本発明の実施形態は、Ｍｏ板を積層した積層構造を用いていることから組立工程を簡素化できるため歩留まりを向上させることができる。また、支持部材やスペーサなどの別部品も使わないことからコストダウンをも可能とするものである。

本発明の実施形態に係るＭｏコリメータの一例を示す図である。Ｍｏ板の一例を示す図である。Ｍｏ板の他の一例を示す図である。本発明の実施形態に係るＭｏコリメータの焦点の一例を示す図である。本発明の実施形態に係るＭｏコリメータの焦点の他の一例を示す図である。貫通穴の一例を示す図である。本発明の実施形態に係るＭｏコリメータの他の一例を示す図である。本発明の実施形態に係るＭｏコリメータのＲ形状を有する一例を示す図である。実施形態に係るコリメータを複数個並べた一例を示す図である。実施形態に係るＸ線検出器の一例を示す図である。実施形態に係るＸ線検査装置の一例を示す図である。図６に示す貫通穴の要部拡大断面図である。図７に示す貫通穴の要部拡大断面図である。

本発明の実施形態に係るＭｏコリメータは、板厚０．０２〜０．３ｍｍのＭｏ板を積層した積層体構造を有するＭｏコリメータにおいて、Ｍｏ板には短辺または直径が０．１〜１．０ｍｍの穴部が複数個設けられており、個々の穴部は積層体の上面から下面まで貫通穴を形成することを特徴とするものである。

Ｍｏ板は純度９９．９ｗｔ％以上の純Ｍｏや、ＭｏにＲｅ、Ｔｉ、Ｚｒなどを１〜３０ｗｔ％添加したＭｏ合金であってもよい。

Ｍｏ板の板厚は０．０２〜０．３ｍｍである。板厚が０．０２ｍｍ未満と薄いＭｏ板は加工するが困難であり、反ってコストアップの要因となる。一方、０．３ｍｍより厚いと後述するＲ形状に加工した場合にスプリングバックにより形状を維持するのが困難である
。従って、Ｍｏ板の板厚は０．０２〜０．３ｍｍ、好ましくは０．１〜０．２ｍｍである。

図２および図３にＭｏ板の一例を示した。図中、２はＭｏ板、５は穴部、６はねじ止め部、ＬはＭｏ板の長辺長さ、ＷはＭｏ板の短辺長さである。

Ｍｏ板には、短辺または直径が０．１〜１．０ｍｍの穴部が複数個設けられている。穴部サイズが、０．１〜１．０ｍｍ、さらには０．４〜０．７ｍｍであることが好ましい。

穴部の形状は、四角形（正方形、長方形）や六角形などの多角形、円形など特に限定されるものではないが、段差領域の調整には四角形が好ましい。穴部の短辺または直径が０．１ｍｍ未満では穴が小さすぎて製造するのが困難である。一方、１．０ｍｍを越えるとコリメータとしての性能が低下する。また、穴部の数は特に限定されるものではないが、実質的にメッシュ状となるように複数個設けられていることが好ましい。

また、図３ではねじ止め部を設けた構造としたが、Ｍｏ板の長さＬはあくまで穴部が設けられた領域の長さを示すものであり、このねじ止め部は長さＬには含まれないものとする。

このようなＭｏ板を積層した積層体構造を有する。Ｍｏ板の積層枚数は１０〜１００００枚、さらには１０〜３００枚であることが好ましい。積層枚数が１０枚未満では、コリメータの厚さ方向が足りず、１００００枚を超えるとコリメータが重くなりすぎてＸ線検出器への搭載に悪影響がでるおそれがある。さらに好ましくは１００〜２５０枚の積層体である。

図１にＭｏコリメータの一例を示した。図中、１はＭｏコリメータ、２はＭｏ板、３は端部領域、４は中心領域、ＬはＭｏ板の長さ、ＨはＭｏコリメータの厚さである。なお、ＬはＭｏ板をそのまま積層した構造とした場合は、Ｍｏ板の長さＬがそのままＭｏコリメータの長さＬとなる。

本発明では、Ｍｏ板の積層体構造において、穴部が上面から下面まで貫通穴を形成している。これは上面の穴部がそれぞれ下面の穴部まで貫通穴となっていることを意味している。これにより、それぞれの穴部がコリメートする役割を持つのである。

また、貫通穴は、貫通穴の断面はストレートまたは段差形状となっており、段差形状は０〜０．０１０ｍｍ以内であることが好ましい。図６に貫通穴の一例を示した。段差形状０ｍｍとは段差の無い非段差領域、いわゆる断面がストレートな形状を示す。また、段差形状が０．０１０ｍｍとは上下に直接重なり合うＭｏ板のずれが０．０１０ｍｍの段差がある段差領域であることを示している。Ｍｏ板のずれは、０〜０．００５ｍｍ（０〜５μｍ）の範囲であることが好ましい。

また、段差形状が０を超えて０．０１０ｍｍ以下の段差領域が端部領域、段差形状が０ｍｍの非段差領域の中心領域にあることが好ましい。端部領域３とは、長さＬを１００としたときの０〜１０、９０〜１００の領域である。中心領域４とは、長さＬを１００としたときの４５〜５５の領域である。

図１２は、図６のＭｏコリメータの端部領域３の穴部５の一部を拡大した模式図である。図１２は、一つの貫通孔内における穴部間の段差を表している。図１２において、Ｍｏ板２ａの穴部５ａと、Ｍｏ板２ａと隣接するＭｏ板２ｂの穴部５ｂとが一つの貫通孔を形成しているとする。Ｍｏ板２ａの穴部５ａの位置は、Ｍｏ板２ｂの穴部５ｂの位置に対してずれている。段差ｄは、Ｍｏ板２ａの壁部２２と穴部５ａとの境界と、穴部５ｂを囲んでいるＭｏ板２ｂの壁部２３との距離である。

段差領域が端部領域、非段差領域が中心領域に存在することにより、各貫通穴を貫く直線を引いたとき、各直線は一定の焦点（Ｘ線発生源）を向いている構造とすることができる。図４および図５にＭｏコリメータの焦点の一例を示した。例えばＣＴ装置のように、リング状の検出器を備えるものでは、Ｘ線源（Ｘ線管）から、被検体を透過したＸ線をコリメートするコリメータもリングのＲ形状と近似していることが好ましい。そのためには、端部領域に段差領域、中心領域に非段差領域を設けて貫通穴が一定の焦点方向を向くようにすることが好ましい。

各貫通穴を貫く直線を引いたときに各直線が一定の焦点（Ｘ線発生源）を向いている構造は、以下の方法で確認することができる。コリメータをＸ線検出器に搭載したときに得られる出力に異常がないことを確認することにより、この構造になっていると判断することができる。

コリメータに形成した各貫通孔を一定の焦点（Ｘ線発生源）に向けたとき、最も大きな段差を形成するのは端部領域になる。また、このような形状とするにはエッチングにより穴の位置を変えたＭｏ板を調整し、積層していく方法が有効である。また、完成品のコリメータにおいて段差サイズを測定するには、Ｍｏ板の長手方向の断面を取り、段差サイズを測定するものとする。長手方向の断面は任意の断面でよい。

また、貫通穴を一定の焦点方向に向くようにするには、積層するＭｏ板に設けた穴部を徐々に小さくしていく方法もある。また、積層枚数が多いとき、Ｍｏ板の積層順に穴部サイズの異なるものを用意するのはコストアップの要因となるので積層枚数の１０〜２０％ずつ（例えば２００枚積層する場合は、１０〜２０％の２０〜４０枚ずつ）穴部サイズを小さくしていく方法もある。

図７にＭｏコリメータの他の一例を示した。図７中、２はＭｏ板、３は端部領域、４は中心領域、５は穴部であり、７−１〜７−４は、複数枚のＭｏ板２を１セットとした場合の各セットを表す。各セット７−１〜７−４において、隣接するＭｏ板２の穴部５同士が連通して形成された貫通孔は、Ｍｏ板２の上下面に対して垂直であり、縦断面がストレート形状をしている。つまり、セット７−１〜７−４それぞれに形成された貫通孔は、ストレートなものに統一されている。各セット７−１〜７−４において、中心領域４の貫通孔は、ほぼ同位置に設けられているが、端部領域３の貫通孔は、セット間で位置が異なっている。このため、セット７−１〜７−４のＭｏ板２を積層すると、Ｍｏコリメータ１の中心領域４にストレートな貫通孔が形成され、Ｍｏコリメータ１の端部領域３に段差形状の貫通孔が形成される。

図１３は、図７のＭｏコリメータの端部領域３の貫通孔の一部を拡大した模式図である。セット７−１のＭｏ板２の穴部５が連通することにより形成された貫通孔８₁は、セット７−２のＭｏ板２の穴部が連通することにより形成された貫通孔８₂に対してずれている。貫通孔８₁は、貫通孔８₂と一つの貫通孔を構成している。貫通孔８₁を囲んでいるＭｏ板２の壁部を２４、貫通孔８₂を囲んでいるＭｏ板２の壁部を２５とする。段差ｄは、貫通孔８₂とＭｏ板２の壁部２５との境界と、貫通孔８₁を囲んでいるＭｏ板２の壁部２４との距離である。

穴部の形状を徐々に小さくしていった場合、エッチング原板が積層枚数分必要になる。つまり、２００枚積層するにはエッチング原板が２００枚必要になるのである。このようなやり方ではコストアップは避けられない。そのため、２〜５０枚のＭｏ板の積層体を１セットとし、１つのセット内では穴部形状を統一する。つまり、１つのセット内ではストレートな貫通孔を設ける。その上で、隣り合うセット間での最大段差が０．００１〜０．１ｍｍとなるように調整する構造が好ましい。中心領域４では、穴部５はストレートな貫通孔を形成する。一方、端部領域３では各セットの貫通孔間に段差が設けられ、各セットの貫通孔同士が連通することにより形成された貫通孔が一定の焦点方向を向いていることが望ましい。最大段差とは、隣り合うセット間の貫通孔の段差のうち最も大きい段差を示す。隣り合うセット間での貫通孔の段差は同じであってもよいし、それぞれ変えてもよい。また、１セットの積層枚数は２〜５０枚であるが、個々の１セット積層枚数は同じであってもよいし、変えてもよい。

このような構造であれば、例えば、２００枚積層したコリメータを製造する場合、２０枚を１セットとすれば１０セットになる。１０セットで対応すればエッチング原板は１０枚で済む。Ｍｏ板一枚一枚で異なるエッチング原板を設けるよりは、遥かにコストダウンが可能である。

また、同じ穴部を形成したＭｏ板を積層した後、Ｒ形状を付ける方法や、予めＲ形状をつけたＭｏ板を積層する方法が挙げられる。

また、積層体構造とすることにより、コリメータ厚さＨは、１０ｍｍ以上と厚いものを形成し易くなる。例えば、ＣＴ装置では被検体の映像を立体的に検出する。そのため、穴部を縦×横に並べるだけでなく、厚さ方向もコリメートすることが必要である。

また、Ｍｏコリメータの側面には、短辺または長辺の積層方向に段差を有する側面が少なくとも１つ以上存在することが好ましい。Ｘ線検査装置においてコリメータを複数個並べて配置する場合、特にＣＴ装置のようにＸ線検査装置が被検体の周囲を回転する構造の場合はコリメータを一定の焦点方向に向ける必要がある。そのため、コリメータを固定するときに、どちらを上、どちらを下にするか方向性がでてくる。

穴部サイズを徐々に小さくした場合、最上面のＭｏ板と、最下面のＭｏ板のサイズも徐々に小さくしておけば、どちらが上でどちらが下か目視により判断できるのでＸ線検出器への取付性が向上する。また、積層したＭｏコリメータにＲ形状を付けることによっても、コリメータの方向性がでて取付性が向上する。図８にＲ形状を有するコリメータの一例を示した。コリメータ１を構成する複数のＭｏ板２₁〜２₅は、それぞれ、上下面が下方に向かって湾曲している。また、最上面のＭｏ板２₁の面積が、最下面のＭｏ板２₅の面積に比して小さい。このようなＭｏ板２₁〜２₅を積層し、一体化することにより、円弧形状のコリメータ１となる。

ＭｏコリメータにＲ形状を付けるときは、プレス加工などの応力付加により行う。Ｍｏ板は剛性の強い材料であることから、Ｒ形状がきつい場合、Ｍｏ板厚が比較的厚い場合（例えばＭｏ板の板厚が０．２ｍｍ以上）、Ｍｏ板が長い場合は、Ｍｏ板のスプリングバックが強くＲ形状を維持するには図３に示したようなねじ止めが必須になる。そのため、Ｍｏ板の長さＬを徐々に短くしたものを積層構造とし、実質的なＲ形状を付与することも効果的である。長さＬが徐々に短いＭｏ板を積層していることから、その側面には小さな段差ができる。このとき、コリメータに応力付加によりＲ形状を付与しないので、穴部サイズを徐々に小さくしていき、段差形状を形成する。

また、Ｍｏ板の積層構造体は、その側面を溶接または接着剤による固定により一体化されたものであることが好ましい。ここで、側面とは、Ｍｏ板の長辺または短辺の積層構造が露出した面である。Ｍｏ板の長辺の積層構造が露出した側面の一例が図６及び図７である。穴部が貫通穴を形成した上で、所定の段差領域を維持するには積層構造体を一体化しておくことが好ましい。特に、ＣＴ装置のようにＸ線検査装置が被検体の周囲を回転するものではコリメータ自体の強度も必要である。

溶接は、ガス溶接、アーク溶接、電気抵抗溶接、電子ビーム溶接など特に限定されるものではないが、溶接個所をできるだけ小さくした方が良いので電子ビーム溶接が好ましい。溶接個所は、特に限定されるものではないが、上面から下面までその側面を一直線に溶接することが好ましい。また、Ｍｏ板の長さＬが３ｃｍに一か所程度の溶接を行うことが好ましい。

また、接着剤による固定は、側面に接着剤を塗布し、一体化するものである。用いる接着剤は、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂などの熱硬化性接着剤が好ましい。

以上のようなＭｏコリメータは、Ｘ線検出器に好適である。本発明の実施形態に係るＭｏコリメータは、Ｘ線管側、検出器側のどちらに用いてもよいが、Ｒ形状（図５のような実質的なＲ形状も含む）を有したものは検出器側（被検体を透過したＸ線を検出する側）に有効である。ＣＴ装置は被検体の周囲をＸ線検出器が回転しながら、測定する装置である。そのため、被検体を囲む円形状（ドーナツ状）の検出器においてはＭｏコリメータもＲ形状を具備することが好ましい。また、円形状の検出器に合わせてコリメータを複数個搭載することが好ましい。

次に、Ｍｏコリメータの製造方法について説明する。本発明の実施形態に係るＭｏコリメータの製造方法は特に限定されるものではないが歩留まり良く得るための製造方法は次の通りである。

まず、板厚０．０２〜０．３ｍｍのＭｏ板を用意する。Ｍｏ板は圧延により薄板に加工する。また、必要であればエッチングによりさらに薄板に加工する方法を用いてもよい。

Ｍｏ板に穴部を設ける工程は、エッチング加工、プレス加工、レーザ加工、ワイヤカット加工などが挙げられる。板厚０．２ｍｍ以下のＭｏ板に図２に示したようなメッシュ状の穴部を形成するにはエッチング加工が好ましい。一方、０．２ｍｍを超える板厚のＭｏ板にメッシュ状の穴部を形成する場合はプレス加工が好ましい。また、必要に応じ、ねじ止め部を設けたＭｏ板を調製する。

次に穴部を設けたＭｏ板を所定枚数積層する。ねじ止め部を設けない場合は、積層構造体の側面を溶接または接着剤により一体化する。このとき、最外層の穴部にかかる部分だけを溶接または接着剤塗布するようにする。

この後、必要に応じ、応力を付加してＲ形状をつける。また、応力付加はプレス加工である。積層構造体であれば、プレス加工によりＲ形状を付加したとしても穴部は貫通穴を維持したまま所定のズレ領域を形成できる。Ｒ形状を付加するプレス圧力は１〜１００ＭＰａが好ましく、より好ましくは３０〜８０ＭＰａである。また、４００〜６００℃の熱間で行うことが好ましい。また、プレス加工後は７００〜９００℃で歪取り熱処理を行うことが好ましい。

また、Ｒ形状をつける場合は、予めＭｏ板に応力を付加してＲ形状を有するＭｏ板を積層してもよい。また、１枚毎にＲ形状を付ける場合は、プレス圧力１〜８０ＭＰａ，好ましくは１〜５０ＭＰａである。また、また、４００〜６００℃の熱間で行うことが好ましい。また、プレス加工後は７００〜９００℃で歪取り熱処理を行うことが好ましい。

Ｒ形状をつける場合は、同じＭｏ板を積層することにより、所定の段差領域を形成することができる。特に端部領域に段差領域が形成される。言い換えると、端部領域に段差領域があり、中心領域は非段差領域が存在するコリメータは、同じ穴部を有するＭｏ板を積層し、Ｒ形状を付与することで形成できる。そのため、同じ穴部を有するＭｏ板を使えるので量産性はよい。このようなＲ形状を設ける場合はＭｏ板の長さＬが９０ｍｍ以上の大きなコリメータを形成するのに有効である。

また、Ｒ形状を設けない場合は、予め穴部サイズを変えたＭｏ板または穴部の位置を変えたＭｏ板を用意して積層構造体とする。Ｒ形状を設けない場合は、Ｍｏ板の長さＬが９０ｍｍ未満の小さなコリメータを形成するのに有効である。Ｘ線管からのファンビームＸ線を効率よくコリメートするにはファンビームの中心（Ｘ線照射源）に向けたＲ形状であることが好ましい。Ｒ形状を形成しない場合は、Ｍｏ板の長さＬを９０ｍｍ未満と小さくしたものを複数個並べることにより、実質的なＲ形状を形成することができる。

また、予め穴部サイズを変えたＭｏ板または穴部の位置を変えたＭｏ板としては目的とする積層構造体が得られれば特にサイズや位置は限定されるものではないが、例えば、短辺または直径が０．１〜１．０ｍｍの穴部を複数個設けたメッシュ状のＭｏ板を用意したとき、積層枚数の１０〜２０％毎（２００枚積層した場合は、１０〜２０枚毎）に０．０００１〜０．０１０ｍｍずつ穴のサイズを小さくする方法または長さＬを０．００５〜０．０１０ｍｍずつ小さくする（Ｍｏ板を徐々に縮小した形状とする）して穴部の位置を変える方法がある。

また、積層構造体は溶接または接着剤塗布により一体化することが好ましい。溶接又は接着剤塗布による一体化を行わない場合は、図３のようなねじ止め部を端部に設けることが好ましい。また、一体化した構造とねじ止め構造の両方を併用してもよい。この場合、ねじ止め部の代りに、Ｍｏ板の位置決めのための開口部を位置決め部として設けても良い。また、図３では、ねじ止め部として穴を両端に１個ずつ設けた例を示したが、ねじ止め部を片方に複数個（例えば、２〜３個）設ける構造であってもよい。端部に複数個（２〜３個）ずつ設けることにより、位置決め用の穴とねじ止め用の穴を使い分けてもよい。

Ｍｏ板の積層構造体を用いていることから、個々の穴部の位置合わせが容易であり、歩留まりがよい。従来のような櫛歯状の板を噛み合わせるものでは、すべての櫛歯がきちんと噛み合わないと不良品となってしまう。それに対し、積層構造であれば位置合わせが容易である。また側面を溶接または接着剤塗布により一体化することにより、スペーサや支持部材などの余分な部品を使用しないで済む。

以上のように本発明の実施形態に係るＭｏコリメータであれば、穴部の位置合わせが容易であるので製造歩留まりが非常に高い。また、側面を溶接または接着剤塗布により一体化することによりコリメータの強度を向上させることができる。このようなコリメータであれば、ＣＴ装置のようにＸ線検出器が回転移動するような装置に用いたとしても形状が維持され、型崩れといった不具合が発生しない。その結果、信頼性の高いＸ線検出器またはそれを用いたＣＴ装置を提供することができる。

図９にコリメータ１を複数個並べた一例を示した。各コリメータ１は、図８と同様に、Ｍｏ板２₁〜２₅を含む。ＣＴ装置のようなＸ線検査装置ではＸ線検出器が円形、円弧形または扇形であるので、コリメータも円形、円弧形または扇形に組む。図１０にはＸ線検出器の一例を示した。Ｘ線検出器３１は、コリメータ１、シンチレータ２０及び光電変換部（フォトダイオード）２１がこの順番に積層された構造になっている。また、図１１にはＸ線検査装置の一例を示した。Ｘ線検査装置１０は、Ｘ線源１１（Ｘ線照射装置）及び図１０に示すＸ線検出器３１を備えるものである。Ｘ線源１１（Ｘ線照射装置）から、照射されたＸ線は被検体１２を透過してＸ線検出器３１に到達する。Ｘ線検出器３１ではコリメータ１を設けることにより散乱Ｘ線を除去することができ、コリメータ１の貫通孔をまっすぐ通過したＸ線のみをシンチレータ２０で光に変換し、その光を光電変換部２１で感受し、電気信号に変換することができる。光電変換部２１で変換した電気信号をコンピュータ１３で処理されディスプレイ１４に映像１５として得ることができる。なお、図１１ではＸ線源１１が焦点となる。

（実施例１〜５）
Ｍｏ板サイズ、穴部サイズを表１に示したものをエッチング加工により製造した。これを表１に示した枚数の積層構造体を形成した。これをＲ１０７０のＲ形状にプレス加工してＲ形状とし、８００℃で歪取り熱処理を行った。その後、側面を溶接して一体化したＭｏコリメータを製造した。なお、Ｍｏ板は純度９９．９ｗｔ％以上のものを用いた。また、穴部はいずれもメッシュ状に複数個設けたものである。

得られたＭｏコリメータの歩留まりを調べた。また、端部領域、中心領域の穴部の段差形状を調べた。また、耐久性として振動試験を行った。なお、端部領域、中心領域の穴部の段差形状は、貫通穴の中で重なり合う上下のＭｏ板の中で一番ズレの大きな段差を調べた。また、耐久性は、５０ｃｍ間を１分間に５０往復させ、型崩れのしたものを「×」、型崩れしないものを「○」で表示した。また、歩留まりは良品のできる割合である。その結果を表２に示す。

また、比較例１として、Ｍｏ板を用いて櫛歯状のものを用いて格子状に組んだこと以外は実施例１と同じサイズのものを用意した。比較例１についても同様の測定を行った。

本実施例にかかるＭｏコリメータは積層構造を有していることからその歩留まりは１００％であり、耐久性も優れていた。また、プレス加工によりＲ形状を付けたため短辺側の側面にはＭｏ板厚に基づく段差が形成されていた。また、端部領域は段差領域を形成していた。また、中心領域は段差がなかった。端部領域及び中心領域以外の箇所では、穴部に段差があり、その値は端部領域の段差以下の値であった。

一方、比較例１の櫛歯状のものを噛み合わせたものは上面と下面の穴部の重なりは無かったが、厚さ０．０７ｍｍの薄い櫛歯状のＭｏ板を噛み合わせるのは大変であり、歩留まりはかなり悪かった。

（実施例６〜９）
上面Ｍｏ板サイズ、下面Ｍｏ板サイズを表３に示すようなものとし、その途中を徐々に下面Ｍｏ板サイズになるように小さくなるようなＭｏ板を用意し積層体を構成した。なお、穴部は、３０〜５０枚単位で徐々に小さくしていき上面Ｍｏ板に設けた穴部がすべて貫通穴になるようにエッチング処理によりメッシュ状のＭｏ板を設けた。積層構造体は、いずれも側面を接着材塗布で固めたものである。

各Ｍｏコリメータについて実施例１と同様の測定を行った。その結果を表４に示す。なお、端部領域及び中心領域以外の箇所では、穴部に段差があり、その値は端部領域の段差以下の値であった。

実施例６〜９は図４に示したような構造である。このような構造は単に積層するだけであるので歩留まりおよび耐久性は優れていた。また、Ｍｏ板のサイズを小さくしてく実施例８および実施例９は短辺側の側面は段差が形成されていた。ここでいう段差は、穴部の段差ではなく、Ｍｏ板の短辺が階段状に積層されていることを意味する。

（実施例１０〜１５）
Ｍｏ板（Ｍｏ純度９９．９ｗｔ％以上）として、縦１００ｍｍ×横２０ｍｍ×厚さ０．０５ｍｍのものを用意した。次に表５に示す枚数を１セットとし、２００枚の積層構造を有するＭｏコリメータを実施例１０〜１３として作製した。また、同様のＭｏ板を用いて、積層枚数５０００枚のものを実施例１４、積層枚数９５００枚のものを実施例１５として作製した。実施例１１では、２０枚のセットを５セット積層した後、この積層物に５０枚のセットを２セット積層した。また、実施例１５では、２０枚のセットを２００セット積層した後、この積層物に１０枚のセットを５５０セット積層した。実施例１０〜１５のＭｏコリメータは、図７に示す構造のものとした。なお、穴部の形成はエッチングにより行い、穴部サイズは０．５ｍｍ×０．５ｍｍのメッシュ形状に統一した。また、各セットのＭｏ板を積層することにより形成される貫通孔はストレート形状に統一した。隣り合うセットにおいて、各セットの中心領域の貫通孔を同位置に設けた。各セットの中心領域以外の箇所の貫通孔は、セット間で異なる位置に設けた。

また、個々のＭｏ板の端部にはねじ止め用穴部を設けた。Ｍｏコリメータの組立に際しては、ねじ止め用穴部に押さえ冶具を挿入し、順次、積層していった。積層が完了した後、樹脂接着剤により外周部（四側面）を接着固定した。実施例１と同様に歩留まりと耐久性を調べた。段差形状の貫通孔におけるセット間での段差のうち最大段差を下記表５に示す。なお、Ｍｏコリメータの中心領域では、貫通孔の段差が０ｍｍで、中心領域と段部領域以外の箇所では、貫通孔の段差は最大段差よりも小さい値である。

表５から分かる通り、１セット内でストレートな貫通孔を設けて、隣り合うセット間での貫通孔同士の最大段差を０．００１〜０．１ｍｍとすることにより、コリメータの歩留まりや耐久性が向上した。特に、ねじ止め用穴部に固定冶具を通して積層しているので積層時の不具合もなかった。また、エッチング原板をセット数分で済むので大幅なコストダウンも可能である。

（実施例１Ａ〜１５Ａ、比較例１Ａ）
実施例１〜１５および比較例１のＭｏコリメータを用い、ＣＴ装置用Ｘ線検出器の被検体検出側にセットした。それぞれ、ＣＴ画像を検出したところ、いずれもきれいに３次元画像を検出することができた。これにより、本実施例にかかるＭｏコリメータは、従来品と同等のコリメータ性能を具備した上で、歩留まりおよび強度の高いコリメータとなっていることが分かった。言い換えれば、本実施例にかかる穴部のズレはＣＴ画像を撮影するにあたり問題がないことが確認できた。

また、実施例にかかるＭｏコリメータは、短辺側の側面に段差があり、どちらが上面でどちらが下面か目視により分かるのでＸ線検査装置への装着の際の方向性の判別が容易であった。また、スペーサや支持部材などの特別な部品を使わなくても貫通穴を維持できるため、この点からもコストダウンが可能である。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］板厚０．０２〜０．３ｍｍのＭｏ板を積層した積層体構造を有するＭｏコリメータであって、前記Ｍｏ板には短辺または直径が０．１〜１．０ｍｍの穴部が複数個設けられており、個々の前記穴部は前記積層体構造の上面から下面まで貫通穴を形成することを特徴とするＭｏコリメータ。
［２］前記貫通穴の断面はストレートもしくは段差形状となっており、前記段差形状は０〜０．０１０ｍｍ以内であることを特徴とする上記［１］記載のＭｏコリメータ。
［３］前記段差形状が０を超えて０．０１０ｍｍ以下の段差領域が端部領域、前記段差形状が０ｍｍの非段差領域が中心領域にあることを特徴とする上記［１］または上記［２］のいずれか１項に記載のＭｏコリメータ。
［４］２〜５０枚の前記Ｍｏ板のセットを複数含み、
前記セットが前記Ｍｏ板の前記穴部が互いに連通することにより形成されたストレートな貫通孔をそれぞれ有し、
隣り合う前記セット間での前記貫通孔の最大段差が０．００１〜０．１ｍｍであることを特徴とする上記［１］記載のＭｏコリメータ。
［５］前記の各貫通穴を貫く直線を引いたとき、前記の各直線は一定の焦点を向いていることを特徴とする上記［１］ないし上記［４］のいずれか１項に記載のＭｏコリメータ。
［６］前記Ｍｏ板の積層枚数が１０〜１００００枚であることを特徴とする上記［１］ないし上記［５］のいずれか１項に記載のＭｏコリメータ。
［７］厚さが１０ｍｍ以上であることを特徴とする上記［１］ないし上記［６］のいずれか１項に記載のＭｏコリメータ。
［８］Ｒ形状を有していることを特徴とする上記［１］ないし上記［７］のいずれか１項に記載のＭｏコリメータ。
［９］前記積層体構造は、溶接または接着剤による固定により前記Ｍｏ板が一体化されていることを特徴とする上記［１］ないし上記［８］のいずれか１項に記載のＭｏコリメータ。
［１０］上記［１］ないし上記［９］のいずれか１項に記載のＭｏコリメータを含むことを特徴とするＸ線検出器。
［１１］上記［１］ないし上記［９］のいずれか１項に記載のＭｏコリメータを複数個含むことを特徴とするＸ線検査装置。
［１２］上記［１０］に記載のＸ線検出器または上記［１１］に記載のＸ線検査装置を含むことを特徴とするＣＴ装置。

１…Ｍｏコリメータ、２…Ｍｏ板、３…端部領域、４…中心領域、５…穴部、６…ねじ止め部、７−１〜７−４…セット。

Claims

板厚０．１ｍｍ以上０．２ｍｍ以下のＭｏ板を１００枚以上２５０枚以下含む積層構造体を有するＸ線用Ｍｏコリメータであって、
前記各Ｍｏ板には一辺が０．４ｍｍ以上０．７ｍｍ以下の四角形の穴部が複数個、メッシュ状に設けられており、
前記積層構造体の積層方向に隣接している前記穴部が、前記積層構造体の上面から下面まで互いに連通して貫通孔を形成することにより、当該積層構造体には前記Ｍｏ板の複数の穴部と対応して複数の貫通孔が設けられ、
前記複数の貫通孔は、前記Ｍｏ板の長さＬを１００とした時、４５〜５５の前記積層構造体の中心領域では積層方向で隣り合う貫通孔のずれがゼロで、０〜１０および９０〜１００の前記積層構造体の端部領域では積層方向で隣り合う貫通孔のずれが０を超え０．００５ｍｍ以下であり、前記積層構造体の前記複数の貫通孔を貫く直線をそれぞれ引いたとき、各直線は一定の焦点を向いており、
前記各Ｍｏ板には、ねじ止め部が形成されており、そのねじ止め部により前記積層構造体が固定され、かつ前記複数のＭｏ板は前記積層構造体の前記複数のＭｏ板の積層方向に沿う側面に直線状溶接部を当該側面の上面から下面までに亘り、前記Ｍｏ板の辺に沿って３ｃｍ毎に設けることにより、互いに固定され、一体化されていることを特徴とするＸ線用Ｍｏコリメータ。
板厚０．１ｍｍ以上０．２ｍｍ以下のＭｏ板が１０〜５０枚積層されたセットを複数含む積層構造体を有するＸ線用Ｍｏコリメータであって、
前記各セットを構成する前記各Ｍｏ板には、一辺が０．４ｍｍ以上０．７ｍｍ以下の四角形の穴部が複数個、メッシュ状に設けられており、
前記各セットの積層方向に隣接している前記穴部は、各セットの上面から下面まで、互いにずれがゼロで連通して貫通孔を形成することにより、当該各セットには前記Ｍｏ板の複数の穴部と対応して複数の貫通孔が設けられ、
積層方向に隣り合う前記各セット間の貫通孔の最大ずれを０．００１〜０．１ｍｍの範囲に設定して前記各セットを積層して前記積層構造体を構成し、前記各セット間で繋がれる貫通孔を貫く直線をそれぞれ引いたとき、各直線は一定の焦点を向いており、
前記各Ｍｏ板には、ねじ止め部が形成されており、そのねじ止め部により前記積層構造体が固定され、かつ前記複数のＭｏ板は前記積層構造体の前記複数のＭｏ板の積層方向に沿う側面に直線状溶接部を当該側面の上面から下面までに亘り、前記Ｍｏ板の辺に沿って３ｃｍ毎に設けることにより、互いに固定され、一体化されていることを特徴とするＸ線用Ｍｏコリメータ。
請求項１または２に記載のＸ線用Ｍｏコリメータを搭載したことを特徴とするＣＴ装置。