JP7081431B2 - Ｘ線位相イメージング装置およびｘ線位相イメージング装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、Ｘ線位相イメージング装置に関し、特に、複数の格子を備えるＸ線位相イメージング装置およびＸ線位相イメージング装置の製造方法に関する。

従来、複数の格子を備えるＸ線位相イメージング装置およびＸ線位相イメージング装置の製造方法が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１のＸ線位相イメージング装置は、Ｘ線源と、Ｘ線を検出するＸ線画像検出器と、Ｘ線源およびＸ線画像検出器の間に設けられる第１回折格子、および、第２回折格子、および、第３回折格子と、画像処理部と、を備える。第１回折格子、第２回折格子、および、第３回折格子の各々は、シリコン基板により形成されている。また、第１回折格子、第２回折格子、および、第３回折格子の各々の一方側の表面には、複数のスリット溝が設けられている。Ｘ線の波長と複数のスリット溝のピッチ幅とを調整することにより、第１回折格子は、照射されるＸ線を回折するように機能し、タルボ像（自己像）を形成する。

また、第２回折格子（第３回折格子）の他方側の表面とスリット溝との間には、所定の厚みの基板部分が設けられている。また、複数のスリット溝には、Ｘ線を吸収するように機能する金属が埋められている。これにより、第２回折格子および第３回折格子の各々は、複数のスリット溝が設けられることによって、Ｘ線を透過するシリコンと、Ｘ線を吸収する金属とが交互に配列されるように構成されている。その結果、第３回折格子は、マルチスリット形状を有し、線源格子として機能する。また、第１回折格子により形成されたタルボ像（自己像）と第２回折格子との干渉により、モアレ縞の画像コントラストが形成され、形成された画像コントラストがＸ線画像検出器により検出される。

特許第５５８５６６２号公報

上記特許文献１に記載されているような従来のＸ線位相イメージング装置では、Ｘ線の光軸が延びる方向における第１回折格子、第２回折格子、および、第３回折格子の厚みが比較的大きい場合などに、シリコン基板（特に上記基板部分）においてＸ線が十分に透過されず、Ｘ線画像検出器により検出されるＸ線の信号量が過度に小さくなる場合がある。この場合、Ｘ線画像検出器により検出された信号に基づいて生成される位相コントラスト画像においてコントラストが鮮明に表れず、位相コントラスト画像が不鮮明になるという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、格子におけるＸ線の透過が不十分であることに起因して、検出器により検出された信号に基づいて生成される位相コントラスト画像が不鮮明になるのを抑制することが可能なＸ線位相イメージング装置およびＸ線位相イメージング装置の製造方法を提供することである。

上記目的を達成するために、この発明の第１の局面におけるＸ線位相イメージング装置は、Ｘ線源と、Ｘ線源から照射されたＸ線を検出する検出器と、Ｘ線源と検出器との間に配置され、Ｘ線源から照射されるＸ線により自己像を形成するための第１格子と、第１格子の自己像と干渉させるための第２格子と、を含む複数の格子と、を備え、複数の格子の各々は、複数の溝部が設けられた一方側表面と、一方側表面とは反対側に設けられる他方側表面とを有する格子本体部材を含み、複数の格子のうちの少なくとも１つは、格子本体部材の一方側表面および他方側表面のうちの少なくともいずれか一方に積層され、格子本体部材よりもＸ線の透過率の高い高透過性基板を含み、格子本体部材は、複数の溝部よりも他方側表面側に設けられ、Ｘ線の光軸が延びる方向における高透過性基板の厚みよりも小さい厚みを有する非溝部分を含む。

この発明の第１の局面におけるＸ線位相イメージング装置では、上記のように、複数の格子のうちの少なくとも１つは、格子本体部材の一方側表面および他方側表面のうちの少なくともいずれか一方に積層され、格子本体部材よりも光の透過率の高い高透過性基板を含む。これにより、高透過性基板の厚みの分、格子の機械的強度を向上することができるので、格子本体部材を容易に薄膜化することができる。この場合、高透過性基板は格子本体部材よりもＸ線の透過率が高いので、高透過性部材を積層するとともに格子本体部材を薄膜化することによって、格子本体部材が薄膜化されていないとともに高透過性部材が積層されていない従来の構成に比べて、格子全体としての透過率を容易に高くすることができる。その結果、格子におけるＸ線の透過が不十分であることに起因して、検出器により検出された信号に基づいて生成される位相コントラスト画像が不鮮明になるのを抑制することができる。

上記第１の局面におけるＸ線位相イメージング装置において、好ましくは、高透過性基板は、樹脂とカーボンとのうちの少なくとも一方を含む。ここで、樹脂およびカーボンは比較的Ｘ線の透過率が高いので、格子におけるＸ線の透過が不十分であることに起因して、検出器により検出された信号に基づいて生成される位相コントラスト画像が不鮮明になるのを効果的に抑制することができる。

上記第１の局面におけるＸ線位相イメージング装置において、好ましくは、格子本体部材は、シリコンにより構成されている。ここで、シリコンは、従来、格子を構成する材料として一般的に用いられている材料であり、樹脂およびカーボンよりもＸ線の透過率が低い。したがって、高透過性基板が樹脂またはカーボンなどを含む場合において、高透過性基板を積層するとともにシリコンにより構成される格子本体部材を薄膜化することによって、格子全体としてのＸ線の透過率を容易に高くすることができる。

上記第１の局面におけるＸ線位相イメージング装置において、好ましくは、Ｘ線の光軸が延びる方向において、複数の溝部の深さの１／３は、高透過性基板の厚みよりも小さい。このように構成すれば、複数の溝部の深さの１／３が高透過性基板の厚みよりも大きい場合に比べて、複数の溝部を構成する格子本体部材の部分におけるＸ線の透過率を高くすることができる。

上記第１の局面におけるＸ線位相イメージング装置において、好ましくは、複数の溝部の他方側表面側の端部と、他方側表面との間の距離は、Ｘ線の光軸が延びる方向における高透過性基板の厚みよりも小さい。このように構成すれば、Ｘ線の透過率の比較的小さい部分（溝部の上記端部と他方側表面との間の部分）の厚みを、Ｘ線の透過率の比較的高い高透過性基板の厚みよりも小さくすることができるので、格子全体としてのＸ線の透過率をより一層高くすることができる。

上記第１の局面におけるＸ線位相イメージング装置において、好ましくは、高透過性基板は、第１格子に設けられる第１高透過性基板と、第２格子に設けられる第２高透過性基板とを含む。このように構成すれば、第１高透過性基板および第２高透過性基板のうちのいずれか一方のみが設けられている場合に比べて、複数の格子全体としてのＸ線の透過率を高くすることができる。

上記第１の局面におけるＸ線位相イメージング装置において、好ましくは、高透過性基板は、一方側表面および他方側表面の両方に積層されている。このように構成すれば、高透過性基板が一方側表面および他方側表面のうちのいずれか一方に積層されている場合に比べて、格子全体としての厚みを大きくすることができるので、格子の機械的強度をより向上することができる。

また、高透過性基板が一方側表面および他方側表面のうちのいずれか一方に積層されている場合と異なり、格子本体部材の両端からかかる応力がバランスされる。その結果、格子本体部材にかかる応力を緩和することができるとともに、格子本体部材に反りが生じるのを抑制することができる。

この場合、好ましくは、一方側表面に積層された高透過性基板と、他方側表面に積層された高透過性基板とは、格子本体部材を挟持した状態で互いに接着されている。このように構成すれば、一方側表面に積層された高透過性基板と、他方側表面に積層された高透過性基板とが互いに接着されていない場合に比べて、格子全体としての機械的強度をより一層向上することができる。

上記一方側表面の高透過性基板と他方側表面の高透過性基板とが互いに接着されるＸ線位相イメージング装置において、好ましくは、Ｘ線の光軸が延びる方向から見て、一方側表面に積層された高透過性基板、および、他方側表面に積層された高透過性基板の各々は、格子本体部材から突出するとともに互いに接着される突出面を有する。このように構成すれば、突出面が設けられる分、高透過性基板同士を容易に接着することができる。

上記第１の局面におけるＸ線位相イメージング装置において、好ましくは、複数の格子は、Ｘ線源と第１格子との間に配置され、Ｘ線源から照射されたＸ線の可干渉性を高めるための第３格子をさらに含み、第１格子、第２格子、および、第３格子のうちの少なくとも１つは、高透過性基板を含む。このように構成すれば、第１格子、第２格子、および、第３格子のうちのいずれにも高透過性基板が設けられていない場合に比べて、複数の格子全体としてのＸ線の透過率を容易に高くすることができる。

この発明の第２の局面におけるＸ線位相イメージング装置の製造方法は、Ｘ線源とＸ線源から照射されたＸ線を検出する検出器との間に配置される複数の格子の格子本体部材の一方側表面に複数の溝部を形成するステップと、一方側表面とは反対側において、格子本体部材を薄膜化することにより他方側表面を形成するステップと、複数の格子のうちの少なくとも１つの格子本体部材の、一方側表面および他方側表面のうちの少なくともいずれか一方に、格子本体部材よりも光の透過率の高い高透過性基板を積層するステップと、を備え、他方側表面を形成するステップは、複数の溝部よりも他方側表面側に設けられる格子本体部材の非溝部分のＸ線の光軸が延びる方向における厚みが、高透過性基板の厚みよりも小さくなるように、格子本体部材を薄膜化するステップを含む。

この発明の第２の局面におけるＸ線位相イメージング装置の製造方法では、上記のように、格子本体部材を薄膜化することにより他方側表面を形成するステップと、一方側表面および他方側表面のうちの少なくともいずれか一方に、格子本体部材よりも光の透過率の高い高透過性基板を積層するステップとを備える。これにより、格子本体部材の薄膜化のステップにおいて薄膜化する格子本体部材の厚みを調整するとともに、高透過性基板の積層のステップにおいて積層される高透過性基板の厚みを調整することによって、格子全体の厚みを容易に調整することができるとともに格子全体の透過率を容易に調整することができる。その結果、格子全体の機械的強度を向上させながら、格子本体部材を薄膜化するステップおよび高透過性部材を積層するステップが行われない従来の製造方法によって格子（Ｘ線位相イメージング装置）を製造する場合に比べて、格子全体の透過率を容易に高くすることができる。これにより、格子におけるＸ線の透過が不十分であることに起因して、検出器により検出された信号に基づいて生成される位相コントラスト画像が不鮮明になるのを抑制することが可能なＸ線位相イメージング装置の製造方法を提供することができる。

上記第２の局面におけるＸ線位相イメージング装置の製造方法において、好ましくは、他方側表面を形成するステップは、格子本体部材を研磨することにより薄膜化するように構成されている。このように構成すれば、格子本体部材を研磨により機械的に薄膜化するので、研磨用の装置を制御することによって、薄膜化する量（厚み）を精度良く調整することができる。その結果、格子全体としてのＸ線の透過率を精度良く調整することができる。

上記第２の局面におけるＸ線位相イメージング装置の製造方法において、好ましくは、他方側表面を形成するステップは、一方側表面に高透過性基板を積層するステップの後に行われるように構成されている。このように構成すれば、他方側表面を形成する際には、高透過性基板の厚みの分、格子全体の厚みが大きくなっている。その結果、格子の機械的強度が高い状態で、薄膜化により他方側表面を形成する工程を行うことができるので、薄膜化の工程を容易化することができる。その結果、格子本体部材の厚みがより小さくなるように薄膜化の工程を行うことができる。

この場合、好ましくは、他方側表面を形成するステップは、複数の溝部の他方側表面側の端部と、他方側表面との間の距離を、Ｘ線の光軸が延びる方向における高透過性基板の厚みよりも小さくするように構成されている。このように構成すれば、Ｘ線の透過率の比較的小さい部分（溝部の上記端部と他方側表面との間の部分）の厚みを、Ｘ線の透過率の比較的高い高透過性基板の厚みよりも小さくすることができるので、格子全体としてのＸ線の透過率をより一層高くすることができる。

本発明によれば、上記のように、格子におけるＸ線の透過が不十分であることに起因して、検出器により検出された信号に基づいて生成される位相コントラスト画像が不鮮明になるのを抑制することができる。

一実施形態によるＸ線位相イメージング装置の構成を示した図である。 一実施形態によるＸ線位相イメージング装置の第２格子の構成を示した断面図である。 一実施形態によるＸ線位相イメージング装置（複数の格子）の製造方法を示したフロー図である。 図３のフローの各ステップにおける格子の状態を示した図である。 管球出力と検出器への到達光量との関係を示した実験結果を説明するための図である。 一実施形態の第１変形例によるＸ線位相イメージング装置の構成を示した断面図である。 一実施形態の第２変形例によるＸ線位相イメージング装置の構成を示した断面図である。 一実施形態の第３変形例によるＸ線位相イメージング装置の構成を示した断面図である。 一実施形態の第３変形例によるＸ線位相イメージング装置をＸ線の光軸が延びる方向から見た図である。

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。

［本実施形態］
図１～図５を参照して、本実施形態によるＸ線位相イメージング装置１００の構成について説明する。

（Ｘ線位相イメージング装置の構成）
Ｘ線位相イメージング装置１００は、図１に示すように、被写体Ｔを通過したＸ線の位相差を利用して、被写体Ｔの内部を画像化する装置である。具体的には、Ｘ線位相イメージング装置１００は、タルボ（Ｔａｌｂｏｔ）効果を利用して、被写体Ｔの内部を画像化する装置である。Ｘ線位相イメージング装置１００は、たとえば、医療用途では、リウマチ、乳癌、および、肺癌などの検査、診断装置として利用される。また、Ｘ線位相イメージング装置１００は、たとえば、非破壊検査用途では、生体材料および樹脂などの新素材を観察および解析するために利用される。

図１は、Ｘ線位相イメージング装置１００をＸ方向から見た図である。図１に示すように、Ｘ線位相イメージング装置１００は、Ｘ線源１と、第１格子２と、第２格子３と、第３格子４と、検出器５と、を備えている。被写体Ｔは、第１格子２と第２格子３との間に設けられている。なお、本明細書において、Ｘ線源１から第１格子２に向かう方向をＺ２方向、その逆向きの方向をＺ１方向とする。また、Ｚ方向と直交する面内の左右方向をＸ方向とし、紙面の奥に向かう方向をＸ２方向、紙面の手前側に向かう方向をＸ１方向とする。また、Ｚ方向と直交する面内の上下方向をＹ方向とし、上方向をＹ１方向、下方向をＹ２方向とする。なお、図１は概略図であり、第１格子２、第２格子３、および、第３格子４の大きさ（各部分の寸法の比率）等は実際とは異なる。

Ｘ線源１は、高電圧が印加されることにより、Ｘ線を発生させるとともに、発生されたＸ線をＺ２方向に向けて照射するように構成されている。

第１格子２は、Ｘ線源１と、第２格子３との間に配置されており、Ｘ線源１からＸ線が照射される。第１格子２は、いわゆる位相格子である。第１格子２は、タルボ効果により、第１格子２の自己像（図示せず）を形成するために設けられている。なお、可干渉性を有するＸ線が、スリットが形成された格子を通過すると、格子から所定の距離（タルボ距離）離れた位置に、格子の像（自己像）が形成される。これをタルボ効果という。

第２格子３は、第１格子２と検出器５との間に配置されており、第１格子２を通過したＸ線が照射される。第２格子３は、いわゆる、吸収格子である。第２格子３は、第１格子２からタルボ距離離れた位置に配置される。第２格子３は、第１格子２の自己像と干渉して、検出器５の検出表面上にモアレ縞（図示せず）を形成する。

第３格子４は、Ｘ線源１と第１格子２との間に配置されている。第３格子４は、いわゆる、マルチスリットである。第３格子４は、Ｘ線源１からのＸ線を多点光源化するように構成されている。３枚の格子（第１格子２、第２格子３、および、第３格子４）のピッチと格子間の距離とが一定の条件を満たすことにより、Ｘ線源１から照射されるＸ線の可干渉性を高めることが可能である。これにより、Ｘ線源１の管球の焦点サイズが大きくても干渉強度を保持できる。

検出器５は、Ｘ線を検出するとともに、検出されたＸ線を電気信号に変換し、変換された電気信号を画像信号として読み取るように構成されている。検出器５は、たとえば、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）である。検出器５は、複数の変換素子（図示せず）と複数の変換素子上に配置された画素電極（図示せず）とにより構成されている。複数の変換素子および画素電極は、所定の周期（画素ピッチ）で、Ｘ方向およびＹ方向にアレイ状に配列されている。また、検出器５は、取得した画像信号を、図示しない画像処理部に出力するように構成されている。

（複数の格子の構成）
ここで、複数の格子（第１格子２、第２格子３、および、第３格子４）の各々の構成について説明する。

第１格子２、第２格子３、および、第３格子４は、それぞれ、格子本体部材２０、格子本体部材３０、および、格子本体部材４０を含む。格子本体部材２０は、複数の溝部２１が設けられた表面２２と、表面２２とは反対側に設けられる裏面２３とを有する。格子本体部材３０は、複数の溝部３１が設けられた表面３２と、表面３２とは反対側に設けられる裏面３３とを有する。格子本体部材４０は、複数の溝部４１が設けられた表面４２と、表面４２とは反対側に設けられる裏面４３とを有する。表面２２、表面３２、および、表面４２の各々は、Ｘ線源１側の面である。裏面２３、裏面３３、および、裏面４３の各々は、検出器５側の面である。なお、表面２２、表面３２、および、表面４２は、それぞれ、特許請求の範囲の「一方側表面」の一例である。また、裏面２３、裏面３３、および、裏面４３は、それぞれ、特許請求の範囲の「他方側表面」の一例である。

ここで、本実施形態では、第１格子２は、格子本体部材２０の表面２２に積層される樹脂基板２４を含む。また、第２格子３は、格子本体部材３０の表面３２に積層される樹脂基板３４を含む。第３格子４は、格子本体部材４０の表面４２に積層される樹脂基板４４を含む。樹脂基板２４は、格子本体部材２０よりもＸ線の透過率が高い。また、樹脂基板３４は、格子本体部材３０よりもＸ線の透過率が高い。また、樹脂基板４４は、格子本体部材４０よりもＸ線の透過率が高い。なお、樹脂基板２４、樹脂基板３４、および、樹脂基板４４は、それぞれ、特許請求の範囲の「高透過性基板」の一例である。また、樹脂基板２４および樹脂基板３４は、それぞれ、特許請求の範囲の「第１高透過性基板」および「第２高透過性基板」の一例である。

具体的には、樹脂基板２４は、格子本体部材２０の表面２２に接着剤により接着されている。また、樹脂基板３４は、格子本体部材３０の表面３２に接着剤により接着されている。また、樹脂基板４４は、格子本体部材４０の表面４２に接着剤により接着されている。なお、接着剤として、収縮率の小さいレンズ用接着剤を用いてもよい。

ここで、本実施形態では、樹脂基板２４、３４、および、４４の各々は、エポキシ樹脂、ポリイミド、ポリプロピレン、ＡＢＳ、ポリカーボネイト、塩化ビニル、アクリル、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリテトラフルオロエチレン、ナイロン、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などが材質として考えられる。なお、格子本体部材（２０、３０、４０）は、シリコンにより構成されている。

また、複数の溝部３１には、金属３５（たとえば金）が埋められている。また、複数の溝部４１には、金属４５（たとえば金）が埋められている。金属３５および金属４５の各々は、Ｘ線を吸収するように機能する。また、金属３５および金属４５の各々は、たとえば後述する電解メッキ法により形成される。なお、複数の溝部２１には、金属が埋められていない。すなわち、複数の溝部２１は、空気により満たされている。

また、樹脂基板３４（４４）が、表面３２（４２）に積層されることによって、溝部３１（４１）から金属３５（４５）が浮き上がるのを抑制することが可能である。

（格子の構成）
次に、図２を参照して、第２格子３の構成について説明する。第１格子２および第３格子４について、第２格子３の構成と共通である部分については、詳細な説明を省略する。

本実施形態では、図２に示すように、Ｘ線の光軸が延びる方向（Ｚ方向）において、複数の溝部３１の深さＤの１／３は、樹脂基板３４の厚みｔよりも小さい。なお、複数の溝部３１の深さとは、Ｘ線の光軸が延びる方向（Ｚ方向）における溝部３１の長さを意味する。具体的には、樹脂基板３４の厚みｔは、１００μｍ以上１０００μｍ以下である。また、複数の溝部３１の深さＤは、３００μｍ以下である。

また、Ｘ線の光軸が延びる方向（Ｚ方向）において、複数の溝部２１の深さ（図示せず）は、１μｍ以上４０μｍ以下である。すなわち、Ｘ線の光軸が延びる方向（Ｚ方向）において、複数の溝部２１の深さ（図示せず）の１／３は、樹脂基板２４の厚み（１００μｍ以上１０００μｍ以下、図示せず）よりも小さい。なお、Ｘ線の光軸が延びる方向（Ｚ方向）において、複数の溝部２１の深さ（図示せず）は、樹脂基板２４の厚み（１００μｍ以上１０００μｍ以下、図示せず）よりも小さい。また、Ｘ線の光軸が延びる方向（Ｚ方向）において、複数の溝部４１の深さ（図示せず）は、３００μｍ以下であり、複数の溝部４１の深さの１／３は、樹脂基板４４の厚み（１００μｍ以上１０００μｍ以下、図示せず）よりも小さい。

また、第２格子３は、複数の溝部３１が表面３２において周期的に設けられたラメラ構造体である。なお、複数の溝部３１の周期ｐは、２μｍ以上１００μｍ以下である。また、複数の溝部３１の各々の幅を幅Ｗとすると、溝部３１のアスペクト比（Ｄ／Ｗ）は、３以上１００以下となる。

また、本実施形態では、複数の溝部３１の裏面３３側の端部３１ａと、裏面３３との間の距離ｄ１は、Ｘ線の光軸が延びる方向（Ｚ方向）における樹脂基板３４の厚みｔよりも小さい。言い換えると、格子本体部材３０において、複数の溝部３１よりも検出器５側（Ｚ２方向側）の厚み（距離ｄ１）は、樹脂基板３４の厚みｔよりも小さい。具体的には、樹脂基板３４の厚みｔが上記したように１００μｍ以上１０００μｍ以下であるのに対して、距離ｄ１は、５０μｍ以下である。

なお、裏面３３は、格子本体部材３０を研磨（粗研磨、ラッピング）することによって薄膜化することにより形成された表面である。すなわち、距離ｄ１が５０μｍ以下になるように、格子本体部材３０は研磨（薄膜化）されている。

次に、図３を参照して、第２格子３の製造方法について説明する。製造方法についても、複数の格子間で共通であるので、第１格子２および第３格子４についての説明は省略する。

まず、ステップＳ１（図４のＳ１参照）において、格子本体部材３０の表面３２に、複数の溝部３１を形成する。具体的には、まず、ＤＲＩＥ（Ｄｅｅｐ Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）により周期的な溝部３１を形成（パターニング）する。次に、溝部３１の表面（および格子本体部材３０の表面３２）に絶縁層（ＳｉＯ_２膜）を熱酸化法等により製膜する。

なお、ステップＳ１の段階では、端部３１ａと第２格子３の裏面３３ａとの間の距離ｄ２は、６００μｍから７００μｍ程度である。すなわち、距離ｄ２は、距離ｄ１（図２参照）の１０倍以上の大きさである。

次に、ステップＳ２（図４のＳ２参照）において、複数の溝部３１の各々に、金属３５を形成する。具体的には、まず、複数の溝部３１の各々の底面３１ｂ（端部３１ａ側の面、図２参照）の絶縁層をＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）ドライエッチング法等により除去する。次に、電解メッキ法によって複数の溝部３１を金属３５により埋める。詳細には、格子本体部材３０に電圧を印加することにより、溝部３１の底面３１ｂから金属３５を析出させる。そして、析出した金属３５が成長することにより、溝部３１は金属３５により埋められる。なお、この工程は、第１格子２では行われない。

次に、ステップＳ３（図４のＳ３参照）において、格子本体部材３０の表面３２に、樹脂基板３４を積層する。そして、ステップＳ４（図４のＳ４参照）において、表面３２とは反対側において、格子本体部材３０を研磨することにより薄膜化することによって、裏面３３を形成する。ステップＳ４において、複数の溝部３１の裏面３３側の端部３１ａと、裏面３３との間の距離ｄ１（図２参照）が、Ｘ線の光軸が延びる方向（Ｚ方向）における樹脂基板３４の厚みｔ（図２参照）よりも小さくなるように、格子本体部材３０を薄膜化して裏面３３を形成する。

（実験結果）
次に、図５を参照して、格子本体部材（２０、３０、４０）の材質による検出器５へ到達する光量を測定した実験結果について説明する。

図５に示すように、第１格子２、第２格子３、および、第３格子４の各々が、カーボン（Ｃ）基板により構成されている場合（破線参照）に検出器５へ到達する光量は、第１格子２、第２格子３、および、第３格子４の各々が、シリコン（Ｓｉ）により構成されている場合（一点鎖線参照）の光量に比べて大きいということが確認された。具体的には、管球出力が１０ｋＷから４０ｋＷまでの光量の積分値を比較すると、格子がカーボンの場合の積分値は、格子がシリコンの場合の積分値の３．６倍であった。特に、Ｘ線源１の管球（図示せず）の出力が比較的小さい場合において、格子がシリコンの場合の光量が、格子がカーボンの場合の光量に対して顕著に大きいことが確認された。なお、シリコンの各格子およびカーボンの各格子の厚みは、互いに同一である。

また、格子がカーボンの場合の光量のピークが現われる管球出力が、格子がシリコンの場合においてピークが現われる管球出力に対して変化して（小さくなって）いることが確認された。すなわち、格子の材質によって、検出器５に到達するＸ線の線質が変化していることが確認された。また、格子がカーボンの場合の光量のピークが現われる管球出力は、管球から出力された直後のスペクトル（タングステンスペクトル、実線参照）のピークが現われる管球出力と略等しいという結果が得られた。すなわち、複数の格子がカーボン基板の場合は、Ｘ線源１の管球から出力されたＸ線の線質を大きく変化させずに検出器５に到達させることが可能であることが確認された。なお、光量についても、格子がカーボンの場合において検出器５により検出された光量は、Ｘ線源１の管球から出力された直後の光量と大きく変化していないことが確認された。また、カーボン基板の代わりに樹脂基板を用いたとしても、樹脂基板は略炭素（カーボン）により構成されているので、同様の結果が得られると考えられる。

これらの結果から、シリコンである格子本体部材（２０、３０、４０）を薄膜化して、樹脂基板（２４、３４、４４）を積層することにより、検出器５に到達するＸ線の光量が過度に小さくなるのを抑制することが可能であるとともに、格子を透過することに起因してＸ線の線質が変化するのを抑制することが可能であるということが分かった。

（本実施形態の効果）
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

本実施形態では、上記のように、複数の格子（第１格子２、第２格子３、第３格子４）の各々が、格子本体部材（２０、３０、４０）の表面（２２、３２、４２）に積層され、格子本体部材（２０、３０、４０）よりもＸ線の透過率の高い樹脂基板（２４、３４、４４）を含むように、Ｘ線位相イメージング装置１００を構成する。これにより、樹脂基板３４の厚みｔの分、第２格子３の機械的強度を向上することができるので、格子本体部材３０を容易に薄膜化することができる。この場合、樹脂基板３４は格子本体部材３０よりもＸ線の透過率が高いので、樹脂基板３４を積層するとともに格子本体部材３０を薄膜化することによって、格子本体部材３０が薄膜化されていないとともに樹脂基板３４が積層されていない従来の構成に比べて、第２格子３全体としての透過率を容易に高くすることができる。その結果、第２格子３におけるＸ線の透過が不十分であることに起因して、検出器５により検出された信号に基づいて生成される位相コントラスト画像が不鮮明になるのを抑制することができる。なお、第１格子２および第３格子４の各々においても同様の効果を得ることができる。

また、樹脂は比較的Ｘ線の透過率が高いので、格子におけるＸ線の透過が不十分であることに起因して、検出器５により検出された信号に基づいて生成される位相コントラスト画像が不鮮明になるのを効果的に抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、格子本体部材（２０、３０、４０）が、シリコンにより構成されるように、Ｘ線位相イメージング装置１００を構成する。ここで、シリコンは、従来、格子を構成する材料として一般的に用いられている材料であり、樹脂およびカーボンよりもＸ線の透過率が低い。したがって、樹脂基板（２４、３４、４４）が樹脂またはカーボンなどを含む場合において、樹脂基板（２４、３４、４４）を積層するとともにシリコンにより構成される格子本体部材（２０、３０、４０）を薄膜化することによって、格子（２、３、４）全体としてのＸ線の透過率を容易に高くすることができる。

また、本実施形態では、上記のように、Ｘ線の光軸が延びる方向において、複数の溝部３１の深さＤの１／３が、樹脂基板３４の厚みｔよりも小さいように、Ｘ線位相イメージング装置１００を構成する。これにより、複数の溝部３１の深さＤの１／３が樹脂基板３４の厚みｔよりも大きい場合に比べて、複数の溝部３１を構成する格子本体部材３０の部分におけるＸ線の透過率を高くすることができる。なお、第１格子２および第３格子４の各々においても同様の効果を得ることができる。

また、本実施形態では、上記のように、複数の溝部３１の裏面３３側の端部３１ａと、裏面３３との間の距離ｄ１が、Ｘ線の光軸が延びる方向における樹脂基板３４の厚みｔよりも小さいように、Ｘ線位相イメージング装置１００を構成する。これにより、Ｘ線の透過率の比較的小さい部分（溝部３１の端部３１ａと裏面３３との間の部分）の厚みを、Ｘ線の透過率の比較的高い樹脂基板３４の厚みｔよりも小さくすることができるので、第２格子３全体としてのＸ線の透過率をより一層高くすることができる。なお、第１格子２および第３格子４においても同様の効果を得ることができる。

また、本実施形態では、上記のように、第１格子２に設けられる樹脂基板２４と、第２格子３に設けられる樹脂基板３４とが設けられるように、Ｘ線位相イメージング装置１００を構成する。これにより、樹脂基板２４および樹脂基板３４のうちのいずれか一方のみが設けられている場合に比べて、複数の格子全体としてのＸ線の透過率を高くすることができる。

また、本実施形態では、上記のように、第１格子２、第２格子３、および、第３格子４が、それぞれ、樹脂基板２４、樹脂基板３４、および、樹脂基板４４を含むように、Ｘ線位相イメージング装置１００を構成する。これにより、第１格子２、第２格子３、および、第３格子４のうちのいずれにも樹脂基板が設けられていない場合に比べて、複数の格子全体としてのＸ線の透過率を容易に高くすることができる。また、第１格子２、第２格子３、および、第３格子４のうちのいずれか１つまたは２つにだけ樹脂基板が設けられている場合に比べて、複数の格子全体としてのＸ線の透過率を容易に高くすることができる。

また、本実施形態では、上記のように、格子本体部材（２０、３０、４０）を薄膜化することにより裏面（２３、３３、４３）を形成するステップと、格子本体部材（２０、３０、４０）の、表面（２２、３２、４２）に樹脂基板（２４、３４、４４）を積層するステップと、を備えるように、Ｘ線位相イメージング装置１００の製造方法を構成する。これにより、格子本体部材（２０、３０、４０）の薄膜化のステップにおいて薄膜化する格子本体部材（２０、３０、４０）の厚みを調整するとともに、樹脂基板（２４、３４、４４）の積層のステップにおいて積層される樹脂基板（２４、３４、４４）の厚みを調整することによって、格子（２、３、４）全体の厚みを容易に調整することができるとともに格子（２、３、４）全体の透過率を容易に調整することができる。その結果、格子（２、３、４）全体の機械的強度を向上させながら、格子本体部材（２０、３０、４０）を薄膜化するステップおよび樹脂基板（２４、３４、４４）を積層するステップが行われない従来の製造方法によって格子（２、３、４）（Ｘ線位相イメージング装置１００）を製造する場合に比べて、格子（２、３、４）全体の透過率を容易に高くすることができる。これにより、格子（２、３、４）におけるＸ線の透過が不十分であることに起因して、検出器５により検出された信号に基づいて生成される位相コントラスト画像が不鮮明になるのを抑制することが可能なＸ線位相イメージング装置１００の製造方法を提供することができる。

また、本実施形態では、上記のように、裏面（２３、３３、４３）を形成するステップが、格子本体部材（２０、３０、４０）を研磨することにより薄膜化するように、Ｘ線位相イメージング装置１００の製造方法を構成する。これにより、格子本体部材（２０、３０、４０）を研磨により機械的に薄膜化するので、研磨用の装置を制御することによって、薄膜化する量（厚み）を精度良く調整することができる。その結果、格子（２、３、４）全体としてのＸ線の透過率を精度良く調整することができる。

また、本実施形態では、上記のように、裏面（２３、３３、４３）を形成するステップが、表面（２２、３２、４２）に樹脂基板（２４、３４、４４）を積層するステップの後に行われるように、Ｘ線位相イメージング装置１００の製造方法を構成する。これにより、裏面（２３、３３、４３）を形成する際には、樹脂基板（２４、３４、４４）の厚みの分、格子（２、３、４）全体の厚みが大きくなっている。その結果、格子（２、３、４）の機械的強度が高い状態で、薄膜化により裏面（２３、３３、４３）を形成する工程を行うことができるので、薄膜化の工程を容易化することができる。その結果、格子本体部材（２０、３０、４０）の厚みがより小さくなるように薄膜化の工程を行うことができる。

また、本実施形態では、上記のように、裏面３３を形成するステップが、複数の溝部３１の裏面３３側の端部３１ａと、裏面３３との間の距離ｄ１を、Ｘ線の光軸が延びる方向における樹脂基板３４の厚みｔよりも小さくするように、Ｘ線位相イメージング装置１００の製造方法を構成する。これにより、Ｘ線の透過率の比較的小さい部分（溝部３１の端部３１ａと裏面３３との間の部分）の厚みを、Ｘ線の透過率の比較的高い樹脂基板３４の厚みｔよりも小さくすることができるので、第２格子３全体としてのＸ線の透過率をより一層高くすることができる。なお、第１格子２および第３格子４の各々においても、同様の効果を得ることができる。

（変形例）
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

たとえば、上記実施形態では、表面（２２、３２、４２、一方側表面）に樹脂基板（２４、３４、４４、高透過性基板）が積層されている例を示したが、本発明はこれに限られない。

たとえば、図６に示す例では、第２格子１３において、格子本体部材１３０の裏面１３３に、樹脂基板１３４が積層されている。なお、図示は省略するが、第１格子および第３格子においても同様の構成であってもよい。また、裏面１３３および樹脂基板１３４は、それぞれ、特許請求の範囲の「他方側表面」および「高透過性基板」の一例である。

この場合、裏面１３３を形成するステップ（薄膜化するステップ）は、樹脂基板１３４を積層するステップの前に行われるので、複数の溝部３１の裏面１３３側の端部３１ａと、裏面１３３との間の距離ｄ３は、複数の溝部３１の深さＤよりも大きくなる。具体的には、距離ｄ３は、２００μｍ以上である。

また、図７に示す例では、第２格子５３において、格子本体部材２３０の表面２３２に樹脂基板２３４ａが積層されているとともに、格子本体部材２３０の裏面２３３に樹脂基板２３４ｂが積層されている。なお、図示は省略するが、第１格子および第３格子においても同様の構成であってもよい。また、表面２３２および裏面２３３は、それぞれ、特許請求の範囲の「一方側表面」および「他方側表面」の一例である。また、樹脂基板２３４ａおよび樹脂基板２３４ｂは、それぞれ、特許請求の範囲の「高透過性基板」の一例である。

この場合、樹脂基板２３４ａおよび樹脂基板２３４ｂのいずれを先に格子本体部材２３０に積層（接着）させてもよいが、樹脂基板２３４ａを積層するステップ、格子本体部材２３０を薄膜化するステップ、樹脂基板２３４ｂを積層するステップの順に行う場合が、格子本体部材２３０の厚みを最も小さくすることが可能である。

これにより、樹脂基板が表面２３２および裏面２３３のうちのいずれか一方に積層されている場合に比べて、第２格子５３全体としての厚みを大きくすることができるので、第２格子５３の機械的強度をより向上することができる。なお、第１格子および第３格子においても同様の効果を得ることができる。

また、樹脂基板が表面２３２および裏面２３３のうちのいずれか一方に積層されている場合と異なり、格子本体部材２３０の両端からかかる応力がバランスされる。その結果、格子本体部材２３０にかかる応力を緩和することができるとともに、格子本体部材２３０に反りが生じるのを抑制することができる。

また、図８に示す例では、第２格子６３において、格子本体部材３３０の表面３３２に樹脂基板３３４ａが積層されているとともに、格子本体部材３３０の裏面３３３に樹脂基板３３４ｂが積層されている。そして、樹脂基板３３４ａと樹脂基板３３４ｂとは、格子本体部材３３０を挟持した状態で互いに接着されている。なお、図示は省略するが、第１格子および第３格子においても同様の構成であってもよい。また、表面３３２および裏面３３３は、それぞれ、特許請求の範囲の「一方側表面」および「他方側表面」の一例である。また、樹脂基板３３４ａおよび樹脂基板３３４ｂは、それぞれ、特許請求の範囲の「高透過性基板」の一例である。

具体的には、図９に示すように、Ｘ線の光軸が延びる方向（Ｚ方向）から見て、樹脂基板３３４ａは、格子本体部材３３０から突出する突出面３３４ｃを有している。また、Ｘ線の光軸が延びる方向から見て、樹脂基板３３４ｂは、格子本体部材３３０から突出する突出面３３４ｄを有している。突出面３３４ｃと突出面３３４ｄとは、互いに対向するように設けられている。そして、突出面３３４ｃと突出面３３４ｄとは、突出面３３４ｃと突出面３３４ｄとの間に接着剤３３５（図８参照）が塗布されることにより互いに接着される。なお、この場合、樹脂基板３３４ａおよび樹脂基板３３４ｂと、格子本体部材３３０とは、接着剤により接着されていなくてもよいし、接着されていてもよい。

これにより、表面３３２に積層された樹脂基板３３４ａと、裏面３３３に積層された樹脂基板３３４ｂとが互いに接着されていない場合に比べて、第２格子６３全体としての機械的強度をより一層向上することができる。さらに、突出面（３３４ｃ、３３４ｄ）が設けられる分、樹脂基板３３４ａと樹脂基板３３４ｂとを容易に接着することができる。なお、第１格子および第３格子の各々においても同様の効果を得ることができる。

また、上記実施形態では、格子本体部材（２０、３０、４０）に、樹脂基板（２４、３４、４４、高透過性基板）が積層される例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第１格子２、第２格子３、および、第３格子４のうちのいずれか１つまたは２つに樹脂基板が積層されていてもよい。

また、上記実施形態では、第２格子３を例にすると、複数の溝部３１の端部３１ａと裏面３３（他方側表面）との間の部分が一定の厚み（距離ｄ１の部分）を有する例を示したが、本発明はこれに限られない。複数の溝部３１の端部３１ａと裏面３３（他方側表面）との間の部分が設けられていなくても（すなわち距離ｄ１がゼロであっても）よい。なお、第１格子２および第３格子４においても、同様の構成であってもよい。

また、上記実施形態では、接着剤により樹脂基板（２４、３４、４４、高透過性基板）の積層を行う例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、加熱および加圧によって樹脂基板を接合させてもよい。また、３Ｄプリンタを用いて樹脂基板を積層させてもよい。また、スピンコートにより樹脂膜を形成して熱硬化させることによって樹脂基板を形成してもよい。また、スクリーン印刷によって樹脂基板を形成してもよい。

また、上記実施形態では、樹脂基板（２４、３４、４４、高透過性基板）を格子本体部材（２０、３０、４０）に積層させる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、カーボン基板を格子本体部材（２０、３０、４０）に積層させてもよい。カーボン基板は、たとえば、グラファイト基板、グラファイトシート（黒鉛シート）、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）、Ｃ／Ｃコンポジット（炭素繊維強化炭素複合材料）、ガラス状カーボン（ガラス状炭素・グラッシーカーボン）、結晶性グラファイトなどが材質として考えられる。また、カーボン基板ではなく、金属酸化物および金属窒化物（たとえば、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、窒化アルミニウム）を積層させてもよい。なお、樹脂基板とカーボン基板の両方を格子本体部材（２０、３０、４０）に積層させてもよい。

また、上記実施形態では、第３格子４が設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。第３格子４が設けられていなくてもよい。

また、上記実施形態では、研磨により格子本体部材（２０、３０、４０）を薄膜化する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、化学エッチング、または、研磨（ポリッシング）化学反応と研磨剤とを併用した化学機械研磨（ＣＭＰ、Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｚａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）により、格子本体部材（２０、３０、４０）を薄膜化してもよい。

１ Ｘ線源
２ 第１格子
３、１３、５３、６３ 第２格子
４ 第３格子
５ 検出器
２０、３０、４０、１３０、２３０、３３０ 格子本体部材
２１、３１、４１ 溝部
２２、３２、４２、２３２、３３２ 表面（一方側表面）
２３、３３、４３、１３３、２３３、３３３ 裏面（他方側表面）
２４ 樹脂基板（高透過性基板）（第１高透過性基板）
３１ａ 端部（複数の溝部の端部）
３４ 樹脂基板（高透過性基板）（第２高透過性基板）
４４、１３４、２３４ａ、２３４ｂ、３３４ａ、３３４ｂ 樹脂基板（高透過性基板）
１００ Ｘ線位相イメージング装置
３３４ｃ、３３４ｄ 突出面
ｄ１、ｄ３ 距離（溝部の端部と他方側表面との間の距離）
Ｄ 深さ（複数の溝部の深さ）
ｔ 厚み（高透過性基板の厚み）

Claims (14)

1. Ｘ線源と、
   前記Ｘ線源から照射されたＸ線を検出する検出器と、
   前記Ｘ線源と前記検出器との間に配置され、前記Ｘ線源から照射される前記Ｘ線により自己像を形成するための第１格子と、前記第１格子の自己像と干渉させるための第２格子と、を含む複数の格子と、を備え、
   前記複数の格子の各々は、複数の溝部が設けられた一方側表面と、前記一方側表面とは反対側に設けられる他方側表面とを有する格子本体部材を含み、
   前記複数の格子のうちの少なくとも１つは、前記格子本体部材の前記一方側表面および前記他方側表面のうちの少なくともいずれか一方に積層され、前記格子本体部材よりもＸ線の透過率の高い高透過性基板を含み、
   前記格子本体部材は、前記複数の溝部よりも前記他方側表面側に設けられ、前記Ｘ線の光軸が延びる方向における前記高透過性基板の厚みよりも小さい厚みを有する非溝部分を含む、Ｘ線位相イメージング装置。
2. 前記高透過性基板は、樹脂とカーボンとのうちの少なくとも一方を含む、請求項１に記載のＸ線位相イメージング装置。
3. 前記格子本体部材は、シリコンにより構成されている、請求項１または２に記載のＸ線位相イメージング装置。
4. 前記Ｘ線の光軸が延びる方向において、前記複数の溝部の深さの１／３は、前記高透過性基板の厚みよりも小さい、請求項１～３のいずれか１項に記載のＸ線位相イメージング装置。
5. 前記複数の溝部の前記他方側表面側の端部と、前記他方側表面との間の距離は、前記Ｘ線の光軸が延びる方向における前記高透過性基板の厚みよりも小さい、請求項１～４のいずれか１項に記載のＸ線位相イメージング装置。
6. 前記高透過性基板は、前記第１格子に設けられる第１高透過性基板と、前記第２格子に設けられる第２高透過性基板とを含む、請求項１～５のいずれか１項に記載のＸ線位相イメージング装置。
7. 前記高透過性基板は、前記一方側表面および前記他方側表面の両方に積層されている、請求項１～６のいずれか１項に記載のＸ線位相イメージング装置。
8. 前記一方側表面に積層された前記高透過性基板と、前記他方側表面に積層された前記高透過性基板とは、前記格子本体部材を挟持した状態で互いに接着されている、請求項７に記載のＸ線位相イメージング装置。
9. 前記Ｘ線の光軸が延びる方向から見て、前記一方側表面に積層された前記高透過性基板、および、前記他方側表面に積層された前記高透過性基板の各々は、前記格子本体部材から突出するとともに互いに接着される突出面を有する、請求項８に記載のＸ線位相イメージング装置。
10. 前記複数の格子は、前記Ｘ線源と前記第１格子との間に配置され、前記Ｘ線源から照射されたＸ線の可干渉性を高めるための第３格子をさらに含み、
    前記第１格子、前記第２格子、および、前記第３格子のうちの少なくとも１つは、前記高透過性基板を含む、請求項１～９のいずれか１項に記載のＸ線位相イメージング装置。
11. Ｘ線源と前記Ｘ線源から照射されたＸ線を検出する検出器との間に配置される複数の格子の格子本体部材の一方側表面に複数の溝部を形成するステップと、
    前記一方側表面とは反対側において、前記格子本体部材を薄膜化することにより他方側表面を形成するステップと、
    前記複数の格子のうちの少なくとも１つの前記格子本体部材の、前記一方側表面および前記他方側表面のうちの少なくともいずれか一方に、前記格子本体部材よりも光の透過率の高い高透過性基板を積層するステップと、を備え、
    前記他方側表面を形成するステップは、前記複数の溝部よりも前記他方側表面側に設けられる前記格子本体部材の非溝部分の前記Ｘ線の光軸が延びる方向における厚みが、前記高透過性基板の厚みよりも小さくなるように、前記格子本体部材を薄膜化するステップを含む、Ｘ線位相イメージング装置の製造方法。
12. 前記他方側表面を形成するステップは、前記格子本体部材を研磨することにより薄膜化するように構成されている、請求項１１に記載のＸ線位相イメージング装置の製造方法。
13. 前記他方側表面を形成するステップは、前記一方側表面に前記高透過性基板を積層するステップの後に行われるように構成されている、請求項１１または１２に記載のＸ線位相イメージング装置の製造方法。
14. 前記他方側表面を形成するステップは、前記複数の溝部の前記他方側表面側の端部と、前記他方側表面との間の距離を、前記Ｘ線の光軸が延びる方向における前記高透過性基板の厚みよりも小さくするように構成されている、請求項１３に記載のＸ線位相イメージング装置の製造方法。

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