WO2012053342A1 - 放射線画像撮影用グリッド及びその製造方法、並びに放射線画像撮影システム - Google Patents

放射線画像撮影用グリッド及びその製造方法、並びに放射線画像撮影システム Download PDF

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WO2012053342A1
WO2012053342A1 PCT/JP2011/072749 JP2011072749W WO2012053342A1 WO 2012053342 A1 WO2012053342 A1 WO 2012053342A1 JP 2011072749 W JP2011072749 W JP 2011072749W WO 2012053342 A1 WO2012053342 A1 WO 2012053342A1
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WO
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grid
radiation
alignment mark
small
ray
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PCT/JP2011/072749
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金子　泰久
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富士フイルム株式会社
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    • G21K1/00—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating
    • G21K1/02—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating using diaphragms, collimators
    • G21K1/025—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating using diaphragms, collimators using multiple collimators, e.g. Bucky screens; other devices for eliminating undesired or dispersed radiation
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
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    • G—PHYSICS
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    • G21K2201/00—Arrangements for handling radiation or particles
    • G21K2201/06—Arrangements for handling radiation or particles using diffractive, refractive or reflecting elements
    • G21K2201/067—Construction details

Definitions

  • the present invention relates to a grid used for radiographic imaging, a method for manufacturing the grid, and a radiographic imaging system using the grid.
  • phase imaging is used to obtain a high-contrast image (hereinafter referred to as a phase contrast image) from a subject having a low X-ray absorption capacity based on the phase change of the X-ray by the subject.
  • An X-ray imaging system using the Talbot interference effect is known as a kind of X-ray phase imaging (see, for example, Patent Document 1 and Non-Patent Document 1).
  • the first grid is disposed behind the subject as viewed from the X-ray source, and the second grid is disposed downstream from the first grid by the Talbot distance.
  • An X-ray image detector that detects an X-ray and generates an image is disposed behind the second grid.
  • the first grid and the second grid are striped grids in which X-ray absorbing portions and X-ray transmitting portions extended in one direction are alternately arranged along an arrangement direction orthogonal to the extension direction.
  • the Talbot distance is a distance at which X-rays that have passed through the first grid form a self-image (stripe image) due to the Talbot interference effect.
  • a phase contrast image is acquired based on a change in a striped image intensity-modulated by superimposing the self-image of the first grid and the second grid depending on the subject.
  • This is called a fringe scanning method.
  • the second grid is intermittently moved with respect to the first grid, and photographing is performed while the second grid is stopped. This intermittent movement is performed at a constant scanning pitch obtained by equally dividing the grid pitch in a direction substantially parallel to the plane of the first grid and substantially perpendicular to the grid direction of the first grid.
  • a phase differential image representing the distribution of the X-ray refraction angle in the subject is obtained.
  • a phase contrast image is obtained from this phase differential image.
  • This fringe scanning method is also used in an imaging apparatus using laser light (see, for example, Non-Patent Document 2).
  • the first and second grids have a fine structure in which X-ray absorbers are arranged at a pitch of several ⁇ m.
  • This X-ray absorption part is required to have high X-ray absorption.
  • the X-ray absorption part of the second grid needs higher X-ray absorption than the X-ray absorption part of the first grid in order to surely modulate the intensity of the fringe image.
  • the X-ray absorption parts of the first and second grids are made of heavy atomic weight gold (Au).
  • the X-ray absorption part of the second grid needs to have a relatively large thickness with respect to the X-ray traveling direction and have a high aspect ratio (a value obtained by dividing the thickness of the part that absorbs X-rays by the width). (For example, see Patent Document 2).
  • the imaging range is limited to the sizes of the first and second grids, when a grid manufactured by a silicon semiconductor process is simply used as the first and second grids, the imaging range is Narrow.
  • FIG. 18 shows a conventional large-area grid 95 configured by arranging four small grids 91 to 94 vertically and horizontally.
  • Each of the small grids 91 to 94 is a striped grid portion 91a to 94a composed of a plurality of X-ray absorbing portions and X-ray transmitting portions that are extended in one direction and alternately arranged along the arrangement direction orthogonal to the extending direction. It has.
  • Patent Document 1 does not describe how to fix a plurality of small grids to each other.
  • a method of fixing the small grid as shown in the figure, it is conceivable to fix the small grids 91 to 94 to a flat plate-like support substrate 96 having X-ray transparency.
  • outer edge portions 91b to 94b are provided on the outer circumferences of the grid portions 91a to 94a, and alignment marks 91c to 94c are provided on the outer edge portions 91b to 94b.
  • the alignment marks 91c to 94c are used to position the small grids 91 to 94 with respect to the support substrate 96.
  • interval S2 depends on the width of the outer edge portions 91b to 94b and the gap S1 necessary for adjusting the positions of the small grids 91 to 94. Since the area of the interval S2 does not function as a grid, when the size is larger than the size corresponding to one pixel of the X-ray image detector (for example, 150 to 300 ⁇ m with a general flat panel detector), the phase contrast image The quality of the will deteriorate.
  • Patent Document 2 describes that an alignment mark may be provided when a grid having a high aspect ratio is manufactured by stacking a plurality of grids. Where the alignment mark is specifically provided on the grid. Is not disclosed, and the X-ray transparency of the alignment mark and the influence on the grid performance are not mentioned.
  • An object of the present invention is to eliminate the outer edge of the small grid and reduce the gap between the small grids.
  • a radiographic imaging grid includes a grid portion having a radiation absorbing portion and a radiation transmitting portion, and a first alignment mark provided in the grid portion and having radiation transparency.
  • a small grid provided; and a support substrate that has a second alignment mark having radiation transparency and supports the small grid in a state where the first and second alignment marks correspond to each other.
  • a plurality of small grids may be supported on the support substrate.
  • an interval between adjacent small grids is preferably smaller than a size corresponding to one pixel of a radiation image detector that detects radiation that has passed through the small grids.
  • the first and second alignment marks may be formed of a material having radiation transparency.
  • the first and second alignment marks may have a thickness that allows radiation to pass through.
  • the first alignment mark may be configured by the radiation transmitting part or the radiation absorbing part. Further, the first alignment mark may be constituted by a bridge portion that connects the radiation transmitting portion or the radiation absorbing portion.
  • the method for manufacturing a grid for radiographic imaging includes a first alignment mark forming step of forming a first alignment mark having radiation transparency on a grid portion having a radiation absorbing portion and a radiation transmitting portion of a small grid. And a second alignment mark forming step for forming a second alignment mark having radiation transparency on the support substrate, and the position of the small grid relative to the support substrate is adjusted based on the first and second alignment marks.
  • the position adjusting step includes a step of bringing a surface of the small grid on which the first alignment mark is provided and a surface of the support substrate on which the second alignment mark is provided, and the small grid And a step of detecting a positional shift between the first alignment mark and the second alignment mark by a position detection device inserted between the first alignment mark and the support substrate.
  • the position adjusting step includes a step of bringing a surface of the small grid on which the first alignment mark is provided and a surface of the support substrate on which the second alignment mark is provided, and the support substrate. It is also preferable to include a step of detecting a positional deviation between the first alignment mark and the second alignment mark by a position detection device disposed on the opposite side of the small grid.
  • the radiographic imaging system of the present invention includes a first grid that generates a fringe image by passing radiation emitted from a radiation source, a second grid that applies intensity modulation to the fringe image, and the second grid. And a radiological image detector for detecting a fringe image whose intensity is modulated by the radio frequency image detector, and a phase contrast image is generated from the fringe image detected by the radiological image detector.
  • At least one of the first and second grids is a small grid provided with a grid part having a radiation absorbing part and a radiation transmissive part, and a first alignment mark provided on the grid part and having radiation transparency.
  • a support substrate for supporting the small grid in a state in which the first and second alignment marks correspond to each other.
  • a third grid disposed between the radiation source and the first grid and configured to selectively shield the radiation emitted from the radiation source to form a plurality of line-shaped radiations; desirable.
  • the third grid has a grid part having a radiation absorbing part and a radiation transmissive part, a small grid provided on the grid part and having a first alignment mark having radiation transparency, and a radiation transmissive first grid. And a support substrate that supports the small grid in a state where the first and second alignment marks correspond to each other.
  • the first alignment mark having radiation transparency is provided in the grid portion of the small grid, the outer edge portion of the outer periphery of the grid portion can be eliminated. Therefore, when a plurality of small grids are arranged on the support substrate, the gap between the small grids can be reduced, and the quality of the phase contrast image is improved.
  • FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line IIB-IIB in FIG. 2A. It is sectional drawing which shows the X direction cross section of the small grid in the part of the 1st alignment mark. It is a top view which shows the structure of a support substrate. It is explanatory drawing which shows a 2nd alignment mark. It is sectional drawing which shows the manufacture procedure 1 of a small grid. It is sectional drawing which shows the manufacturing procedure 2 of a small grid. It is sectional drawing which shows the manufacturing procedure 3 of a small grid. It is sectional drawing which shows the manufacture procedure 4 of a small grid.
  • an X-ray imaging system 10 includes an X-ray source 11, a source grid 12, a first grid 13, and a second grid arranged along the Z direction that is an X-ray irradiation direction. 14 and an X-ray image detector 15.
  • the X-ray source 11 has a rotary anode type X-ray tube (not shown) and a collimator (not shown) for limiting the X-ray irradiation field, and the subject H is irradiated with X-rays. Radiate.
  • the radiation source grid 12, the first grid 13, and the second grid 14 are absorption grids that absorb X-rays, and are disposed to face the X-ray source 11 in the Z direction. Between the radiation source grid 12 and the first grid 13, an interval at which the subject H can be arranged is provided. The distance between the first grid 13 and the second grid 14 is not more than the minimum Talbot distance.
  • the X-ray image detector 15 is a flat panel detector using a semiconductor circuit, and is disposed behind the second grid 14.
  • the second grid 14 is composed of four small grids 17 to 20 and a support substrate 22 to which the small grids 17 to 20 are joined by an adhesive 21.
  • the small grids 17 to 20 have a substantially square shape, and are arranged vertically and horizontally on an XY plane orthogonal to the Z direction.
  • the small grids 17 to 20 include grid portions 17a to 20a and a pair of first alignment marks 17b to 20b.
  • the grid portions 17a to 20a are Functions as a grid for X-rays.
  • the first alignment marks 17 b to 20 b are used for positioning when the small grids 17 to 20 are attached to the support substrate 22.
  • the first alignment marks 17b to 20b are arranged on the surface of the grid portions 17a to 20a to be bonded to the support substrate 22 and close to the two sides facing the Y direction.
  • a space S is provided between the small grids 17 to 20 so that the positions of the small grids 17 to 20 can be adjusted when the small grids 17 to 20 are joined to the support substrate 22.
  • the interval S is set to a size corresponding to one pixel of the X-ray image detector 15 (for example, 150 to 300 ⁇ m) or less in consideration of the influence on the phase contrast image.
  • the size corresponding to one pixel is one pixel of the X-ray image detector 15 based on the positions of the source grid 12, the first grid 13, the second grid 14, and the X-ray image detector 15. Is a value that is geometrically converted into a size at the position of the second grid 14.
  • the spaces between the small grids 17 to 20 are filled with a material having X-ray absorption.
  • the grid portion 17a includes X-ray absorbing portions 25 and X-ray transmitting portions 26 that are extended in the Y direction and are alternately arranged along the X direction orthogonal to the Y direction.
  • the X-ray absorption part 25 is formed of a material having X-ray absorption such as gold or platinum.
  • the X-ray transmission part 26 is made of a material having X-ray transmission properties such as silicon.
  • the width W2 and the pitch P2 in the X direction of the X-ray absorber 25 are the distance between the source grid 12 and the first grid 13, the distance between the first grid 13 and the second grid 14, And the pitch of the X-ray absorption part of the first grid 13 and the like.
  • the width W2 is about 2 to 20 ⁇ m.
  • the pitch P2 is about 4 to 40 ⁇ m.
  • the thickness T2 in the Z direction of the X-ray absorber 25 is preferably as thick as possible to obtain high X-ray absorption, but considering the vignetting of cone-beam X-rays emitted from the X-ray source 11.
  • the thickness is preferably about 100 ⁇ m.
  • the width W2 is 2.5 ⁇ m
  • the pitch P2 is 5 ⁇ m
  • the thickness T2 is 100 ⁇ m.
  • the first alignment marks 17b to 20b have a cross shape in which two sections provided along the X direction and the Y direction cross each other, and are provided on a surface to be joined to the support substrate 22 of the grid portion 17a.
  • the first alignment mark 17b is formed of a material having X-ray transparency such as Al, Ti, Cr, resist or the like.
  • the first alignment mark 17b is opaque to visible light, but transparent to X-rays. Therefore, the first alignment mark 17b is used by being visually recognized by visible light when the small grid 17 is joined to the support substrate 22, but does not affect the photographing when the phase contrast image is photographed.
  • the first alignment mark 17b has a thickness H1 that does not affect the visibility by visible light and does not hinder the bonding between the small grid 17 and the support substrate 22.
  • This thickness H1 is preferably about 0.01 to 1 ⁇ m.
  • the size U1 of the first alignment mark 17b is set to be equal to or smaller than the size corresponding to one pixel of the X-ray image detector 15 in consideration of the influence on the phase contrast image. This size U1 is preferably about 50 to 100 ⁇ m.
  • the other small grids 18 to 20 have the same configuration as the small grid 17 and will not be described in detail.
  • the support substrate 22 is made of a material having high X-ray transparency such as glass, carbon, acrylic and the like.
  • bonding regions 22a to 22d and second alignment marks 28a to 28b are provided on the upper surface of the support substrate 22.
  • the joining regions 22a to 22d are regions where the small grids 17 to 20 are joined.
  • the second alignment marks 28a to 28b correspond to the first alignment marks 17b to 20b, respectively.
  • the second alignment marks 28a to 28b have a quadrangular frame shape constituted by four sections provided along the X direction and the Y direction, and slightly more than the first alignment marks 17b to 20b. It has a large external size. Therefore, when the first alignment marks 17b to 20b and the second alignment marks 28a to 28b are respectively overlapped, the first alignment marks 17b to 20b are placed in the opening portions of the second alignment marks 28a to 28b. To position.
  • the second alignment marks 28a to 28b are formed of a material having X-ray transmissivity such as Al, Ti, Cr, resist, or the like.
  • the second alignment marks 28a to 28b are opaque to visible light, but are transparent to X-rays. Accordingly, the second alignment marks 28a to 28b are used by being visually recognized with visible light when the small grids 17 to 20 are joined to the support substrate 22, but do not affect imaging when capturing a phase contrast image.
  • the second alignment mark 28a has a thickness that does not affect the visibility by visible light and does not hinder the bonding between the small grid 17 and the support substrate 22, like the first alignment mark.
  • Has H2 This thickness H2 is preferably about 0.01 to 1 ⁇ m.
  • the size U2 of the second alignment mark 28a is the size corresponding to one pixel of the X-ray image detector 15 (for example, 150) in consideration of the influence on the phase contrast image, similarly to the first alignment mark. ⁇ 300 ⁇ m) or less. This size U2 is preferably about 50 to 100 ⁇ m. Since the other second alignment marks 28b to 28d have the same configuration as the second alignment mark 28a, detailed description thereof is omitted.
  • the source grid 12 and the first grid 13 are composed of a plurality of small grids and a support substrate to which the small grids are bonded with an adhesive, as in the second grid 14. Similar to the second grid 14, the small grids of the radiation source grid 12 and the first grid 13 include a grid portion and a pair of first alignment marks. Similar to the small grids 17 to 20, the small grids of the radiation source grid 12 and the first grid 13 are X-ray absorbers and X-ray absorbers extending in the X direction and alternately arranged along the Y direction orthogonal to the X direction. A line transmission part is provided. Similarly to the second grid 14, a second alignment mark corresponding to the first alignment mark is provided on the support substrate of the source grid 12 and the first grid 13.
  • the source grid 12 and the first grid 13 are the same except that the X-ray absorbing portion and the X-ray transmitting portion of each small grid have different widths and pitches in the X direction and thicknesses in the Z direction. Since the configuration is almost the same as that of the grid 14 in FIG.
  • a base substrate 31 is bonded to the lower surface of an X-ray transparent substrate 30 formed of silicon or the like.
  • a conductive seed layer 32 is provided on the surface of the base substrate 31 bonded to the X-ray transparent substrate 30.
  • a metal film such as Au or Ni, or a metal film such as Al, Ti, Cr, Cu, Ag, Ta, W, Pb, Pd, Pt, or an alloy thereof is used.
  • the seed layer 32 is not limited to the base substrate 31, and may be provided on the X-ray transparent substrate 30, or may be provided on both the X-ray transparent substrate 30 and the base substrate 31.
  • an etching mask 34 is formed on the X-ray transparent substrate 30 by using a general photolithography technique.
  • the etching mask 34 has a striped pattern extending linearly in the Y direction and periodically arranged at a predetermined pitch in the X direction.
  • a plurality of grooves 36 and a plurality of X-ray transmission portions 26 are formed in the X-ray transparent substrate 30 by dry etching using the etching mask 34.
  • the groove 36 requires a high aspect ratio with a width of several ⁇ m and a depth of about 100 ⁇ m. For this reason, for the dry etching for forming the groove 36, deep etching such as a Bosch process or a cryo process is used.
  • the groove 36 may be formed by forming the X-ray transparent substrate 30 using a photosensitive resist instead of silicon and exposing with synchrotron radiation.
  • the groove 36 is filled with an X-ray absorbing material such as gold by electrolytic plating, and the X-ray absorbing portion 25 is formed.
  • the X-ray transparent substrate 30 is immersed in the plating solution with the current terminal connected to the sheath layer 32 while being held on the base substrate 31.
  • the other electrode (anode) is disposed at a position facing the X-ray transmissive substrate 30, and a current flows between the current terminal and the anode.
  • gold is embedded in the groove 36.
  • the filling method of the X-ray absorbing material into the groove 36 is not limited to the electrolytic plating method.
  • the X-ray absorbing material may be filled as a paste or a colloid. In this case, the seeds layer 32 is not necessary.
  • the base substrate 31, the seed layer 32, and the etching mask 34 are removed from the X-ray transmissive substrate 30 by using a chemical mechanical polishing (CMP) method or the like.
  • CMP chemical mechanical polishing
  • the X-ray transparent substrate 30 is cut into a rectangular shape before or after the base substrate 31 and the like are removed from the X-ray transparent substrate 30. Thereby, the grid part 17a mentioned above is completed.
  • the remaining base substrate 31 has a thickness of about 10 to 100 ⁇ m, for example.
  • a pair of first alignment marks 17b is formed on one surface of the grid portion 17a in the vicinity of two sides facing each other in the Y direction.
  • the first alignment mark 17b is formed, for example, by forming a thin film on the grid portion 17a with the above-described X-ray transmissive material and patterning the thin film using a photolithography technique, etching, or the like.
  • the first alignment mark 17b is formed on the grid portion 17a, whereby the small grid 17 is completed.
  • the first alignment mark 17b may be formed before chemical mechanical polishing is performed on the base substrate 31.
  • the second alignment mark 28 a is formed on the support substrate 22.
  • the small grid 17 is bonded to the support substrate 22.
  • the small grid 17 is held so that the first alignment mark 17b faces downward by a joining holder (not shown) that performs suction by air suction, for example.
  • the small grid 17 is moved above the support substrate 22 by a moving mechanism (not shown) while being held by the bonding holder.
  • An adhesive 21 (not shown in FIG. 8) is applied on the support substrate 22.
  • the position detection unit 40 is composed of a pair of alignment cameras 38 and 39 arranged back to back so that the upper and lower sides can be photographed simultaneously, and the first and second alignment marks 17b and 28a are the respective cameras. 38, 39. Images taken by the alignment cameras 38 and 39 are processed by an image processing device (not shown), and the amount of positional deviation between the first alignment mark 17b and the second alignment mark 28a is detected.
  • the moving mechanism for the joining holder moves the small grid 17 based on the detected amount of positional deviation and adjusts the position.
  • the adhesive 21 is preferably one that has X-ray transparency and does not undergo deformation such as shrinkage when solidified.
  • a thermosetting adhesive or an instantaneous adhesive is used.
  • the small grids 18 to 20 are manufactured in the same manner as the small grid 17 and are bonded to the support substrate 22, detailed description thereof is omitted. Further, since the source grid 12 and the first grid 13 are manufactured in the same manner as the second grid 14, a detailed description thereof is omitted.
  • the X-rays radiated from the X-ray source 11 are partially shielded by the X-ray absorption part of the source grid 12, thereby reducing the effective focal size in the X direction, and many arranged in the X direction.
  • a line-shaped X-ray is formed.
  • the phase of each line-shaped X-ray changes when passing through the subject H.
  • a fringe image reflecting the transmission phase information of the subject H determined from the refractive index of the subject H and the transmitted optical path length is formed.
  • the fringe image generated by each line-shaped X-ray is projected onto the second grid 14 and overlaps at the position of the second grid 14.
  • the stripe image is intensity-modulated by being partially shielded by the second grid 14.
  • the second grid 14 is intermittently moved with respect to the first grid 13, and the subject H is irradiated with X-rays from the X-ray source 11 immediately after each intermittent movement.
  • the X-ray image detector 15 takes an image. This intermittent movement is performed in the X direction at a scanning pitch obtained by equally dividing the grating pitch in the direction along the grating surface with the X-ray focus as the center (for example, dividing into five).
  • phase differentiation An image is obtained.
  • the phase differential image corresponds to the distribution of the X-ray refraction angle in the subject H.
  • the radiation source grid 12, the first grid 13, and the second grid 14 are configured by a plurality of small grids 17 to 20 to increase the area. For this reason, an imaging area expands rather than the case where each of the source grid 12, the first grid 13, and the second grid 14 is configured by one grid formed using a semiconductor process.
  • the first alignment marks 17b to 20b are provided in the grid portions 17a to 20a, it is possible to eliminate the outer edge portion from the outer periphery of the grid portions 17a to 20a, and the interval between the grid portions 17a to 20a. S can be made equal to or smaller than the size corresponding to one pixel of the X-ray image detector 15. As a result, the deterioration of the quality of the phase contrast image at the joint between the small grids 17 to 20 can be suppressed.
  • the first alignment marks 17b to 20b and the second alignment marks 28a to 28d are made of a material having X-ray transparency, but are made of a material having no X-ray transparency. May be.
  • the first alignment marks 17b to 20b and the second alignment marks 28a to 28d may have a thickness (eg, about 0.1 ⁇ m) such that X-ray absorption can be ignored.
  • the second alignment marks 28 a to 28 d may be configured by forming grooves in the support substrate 22.
  • the second alignment marks 28a to 28d have a rectangular frame shape.
  • other shapes can be used as long as the first alignment marks 17b to 20b having a cross shape can be easily aligned.
  • the second alignment mark 50 may be configured by four L-ordered sections arranged so as to correspond to the four corners of the first alignment marks 17b to 20b.
  • the first alignment mark may have any shape such as a circle or a triangle, but it is preferably a cross shape in consideration of the influence on the grid performance.
  • the first alignment mark is separately formed on the surface of the grid portion of the small grid.
  • the alignment mark may be built when the small grid is manufactured.
  • the step for forming the alignment mark after the completion of the small grid can be omitted.
  • the X-ray absorbing portion 25 of the small grid may be partially divided, and the cross-shaped first alignment mark 55 may be configured by the X-ray transmitting portion 26.
  • the X-ray transmission part 26 may be partially divided, and the X-ray absorption part 25 may constitute a cross-shaped first alignment mark 57.
  • a first alignment mark 60 in which the X-ray absorber 25 is partially arranged may be provided.
  • the X-ray absorber 25 is configured as shown in FIG. You may provide the 1st alignment mark 62 which has arrange
  • the first alignment mark 65 having a cross shape as a whole may be configured by partially shifting the X-ray absorption unit 25 and the X-ray transmission unit 26 by a half pitch. In this case, a phase contrast image is obtained over the entire area of the first alignment mark 65.
  • a cross-shaped first alignment mark 71 may be configured by providing a plurality of bridge portions 70 that connect adjacent X-ray transmission portions 26.
  • the bridge portion 70 reinforces the X-ray transmission portion 26 to prevent the collapse, so that when the gold is filled in the groove 36 of the X-ray transmission substrate 30 by electrolytic plating, the adjacent X-ray transmission portions 26 are connected to each other. The phenomenon of sticking that sticks can be prevented.
  • a cross-shaped first alignment mark 76 may be formed by providing a plurality of bridge portions 75 that connect adjacent X-ray absorption portions 25.
  • the source grid, the first grid, and the second grid are each configured by a plurality of small grids. If the size of the grid is a size that can be formed by a semiconductor process, 1 is used. You may comprise by the small grid of a sheet
  • the position detection unit 40 is inserted between the small grid 17 and the support substrate 22 to detect the displacement amount of the first and second alignment marks 17 b and 28 a.
  • the support substrate 22 is formed of a transparent material, and the position detection unit 80 is disposed on the opposite side of the support substrate 22 from the small grid 17, thereby supporting the support substrate 22.
  • the amount of displacement of the first and second alignment marks 17b and 28a may be detected by photographing the first alignment mark 17b of the small grid 17 with the camera 81 via
  • the first and second grids are configured to linearly (geometrically optically) project the X-rays that have passed through the X-ray transmission part, but International Publication WO 2004/058070.
  • the Talbot interference effect may be generated by diffracting X-rays at the X-ray transmission part.
  • the first grid can be a phase grid instead of the absorption grid.
  • the phase type grid forms a fringe image (self-image) generated by the Talbot interference effect at the position of the second grid.
  • the subject H is disposed between the X-ray source and the first grid.
  • the subject H may be disposed between the first grid and the second grid. Good.
  • a phase contrast image is similarly generated.
  • the radiation source grid is provided, but the radiation source grid may be omitted.
  • the cone-beam-shaped X-ray irradiated from the X-ray source 11 is made into X-ray absorption part. It may be curved to prevent it from being scraped.
  • a striped one-dimensional grid having X-ray absorbing portions and X-ray transmitting portions that are stretched in one direction and alternately arranged along the arrangement direction orthogonal to the stretching direction has been described as an example.
  • the present invention can also be applied to a two-dimensional grid in which an X-ray absorption part and an X-ray transmission part are arranged in two orthogonal directions.
  • the phase contrast image may be generated by a fringe scanning method in which a plurality of shootings are performed, or the phase contrast image may be generated by a single shooting.
  • a checkered phase type grid is used for the first grid and a net type amplitude type grid is used for the second grid.
  • This single photographed image is subjected to Fourier transform, and the primary spectra in the vertical and horizontal directions are respectively extracted. By performing inverse Fourier transform on these primary spectra, a phase differential image in two directions is obtained.
  • the above embodiments may be combined with each other within a consistent range.
  • the present invention is applicable not only to a radiographic imaging system for medical diagnosis but also to other radiographic systems for industrial use and nondestructive inspection.
  • the grid of the present invention can also be applied to a scattered radiation removal grid that removes scattered radiation in X-ray imaging.
  • the present invention can also be applied to a radiographic imaging system that uses gamma rays or the like in addition to X-rays.

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Abstract

　複数枚の小グリッドにより構成されるグリッドにおいて、小グリッド間の隙間を小さくする。　各小グリッドは、外縁部がなく、全面にグリッド部が形成されている。このグリッド部に、一対の第１のアライメントマークが形成されている。この第１のアライメントマークは、Ｘ線透過性を有しており、対向する２辺に近接して配置されている。支持基板には、第２のアライメントマークが形成されている。各小グリッドは、第１のアライメントマークと第２のアライメントマークとが一致するように位置調整したうえで、支持基板に取り付けられる。

Description

放射線画像撮影用グリッド及びその製造方法、並びに放射線画像撮影システム
　本発明は、放射線画像の撮影に用いられるグリッド及びその製造方法と、このグリッドを用いた放射線画像撮影システムとに関する。
　放射線、例えばＸ線は、物体との相互作用により強度と位相とが変化し、位相変化が強度の変化よりも高い相互作用を示すことが知られている。このＸ線の性質を利用し、被検体によるＸ線の位相変化に基づいて、Ｘ線吸収能が低い被検体から高コントラストの画像（以下、位相コントラスト画像と称する）を得るＸ線位相イメージングの研究が着目されている。
　Ｘ線位相イメージングの一種として、タルボ干渉効果を用いたＸ線画像撮影システムが知られている（例えば、特許文献１、非特許文献１参照）。このＸ線画像撮影システムは、Ｘ線源から見て、被検体の背後に第１のグリッドを配置し、第１のグリッドからタルボ距離だけ下流に第２のグリッドを配置している。第２のグリッドの背後には、Ｘ線を検出して画像を生成するＸ線画像検出器が配置されている。第１のグリッド及び第２のグリッドは、一方向に延伸されたＸ線吸収部及びＸ線透過部を、延伸方向に直交する配列方向に沿って交互に配列した縞状のグリッドである。タルボ距離とは、第１のグリッドを通過したＸ線が、タルボ干渉効果によって自己像（縞画像）を形成する距離である。
　このＸ線画像撮影システムでは、第１のグリッドの自己像と第２のグリッドとの重ね合わせにより強度変調された縞画像の被検体による変化に基づき、位相コントラスト画像を取得する。これは縞走査法と呼ばれている。縞走査法では、第１のグリッドに対して第２のグリッドを間欠移動させるとともに、その停止中に撮影を行う。この間欠移動は、第１のグリッドの面にほぼ平行で、かつ第１のグリッドの格子方向にほぼ垂直な方向に、格子ピッチを等分割した一定の走査ピッチずつ行う。Ｘ線画像検出器で得られる各画素値の強度変化から、被検体でのＸ線の屈折角度の分布を表す位相微分画像が得られる。この位相微分画像から位相コントラスト画像が得られる。この縞走査法は、レーザ光を利用した撮影装置においても用いられている（例えば、非特許文献２参照）。
　第１及び第２のグリッドは、Ｘ線吸収部が数μｍのピッチで配列された微細構造を有する。このＸ線吸収部には、高いＸ線吸収性が求められる。特に、第２のグリッドのＸ線吸収部は、縞画像を確実に強度変調させるために、第１のグリッドのＸ線吸収部よりも高いＸ線吸収性が必要である。このため、第１及び第２のグリッドのＸ線吸収部は、原子量の重い金（Ａｕ）で形成されている。第２のグリッドのＸ線吸収部は、Ｘ線の進行方向に対して比較的大きな厚みを有し、アスペクト比（Ｘ線を吸収する部分における厚みを幅で除算した値）が高いことが必要である（例えば、特許文献２参照）。
　第１及び第２のグリッドを製造する方法として、シリコン半導体プロセスを用いることが考えられる。この場合、例えば、シリコンウエハに異方性エッチングを行なって溝を形成し、この溝内にＡｕ等を充填してＸ線吸収部を形成する。しかし、シリコン半導体プロセスでは、製造されるグリッドの面積がウエハのサイズに制限され、ウエハのサイズより大きな大面積のグリッドを製造することができない。上記位相イメージングでは、撮影範囲が第１及び第２グリッドのサイズに制限されるため、単純にシリコン半導体プロセスで製造されたグリッドを第１及び第２のグリッドとして用いた場合には、撮影範囲が狭くなる。
　大面積のグリッドを得るため、小面積のグリッド（以下、小グリッドと呼ぶ）を複数枚並べることにより大面積化する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。図１８は、４枚の小グリッド９１～９４を縦横に配置して構成した従来の大面積のグリッド９５を示している。各小グリッド９１～９４は、一方向に延伸されかつ延伸方向に直交する配列方向に沿って交互に並べられた複数のＸ線吸収部及びＸ線透過部からなる縞状のグリッド部９１ａ～９４ａを備えている。
　特許文献１には、複数枚の小グリッドを互いにどのように固定するかについては記載されていない。小グリッドの固定方法として、同図のように、小グリッド９１～９４を、Ｘ線透過性を有する平板状の支持基板９６に固定することが考えられる。さらに、複数枚の小グリッド９１～９４を精度よく配置するには、グリッド部９１ａ～９４ａの外周に、外縁部９１ｂ～９４ｂを設け、この外縁部９１ｂ～９４ｂにアライメントマーク９１ｃ～９４ｃを設けることが考えられる。アライメントマーク９１ｃ～９４ｃは、支持基板９６に対して小グリッド９１～９４を位置決めするために用いられる。
特開２００７－２０３０６１号公報 特開２０１０－０９９２８７号公報
C. David, et al., Applied Physics Letters, Vol.81, No.17, 2002年10月，3287頁 Hector Canabal, et al., Applied Optics, Vol.37, No.26, 1998年9月，6227頁
　しかしながら、図１８に示すように、支持基板８６に複数枚の小グリッド９１～９４を固設して大面積のグリッド９４を形成する場合、小グリッド９１～９４のうち、隣り合う小グリッド間には、間隔Ｓ２が生じる。この間隔Ｓ２は、外縁部９１ｂ～９４ｂの幅と、各小グリッド９１～９４の位置調整に必要な隙間Ｓ１に依存する。この間隔Ｓ２の領域は、グリッドとして機能しないため、Ｘ線画像検出器の１画素に相当するサイズ（例えば、一般的なフラットパネル検出器で１５０～３００μｍ）よりも大きい場合には、位相コントラスト画像の品質が低下してしまう。
　間隔Ｓ２を小さくするには、外縁部９１ｂ～９４ｂをなくすか、あるいはできるだけ小さくすればよいが、この場合、アライメントマーク９１ｃ～９４ｃを設けるスペースが無くなってしまう。特許文献２には、複数のグリッドを積層してアスペクト比の高いグリッドを製造する際に、アライメントマークを設けてもよい旨の記載があるが、具体的にグリッドのどこにアライメントマークを設けるかについては開示されておらず、アライメントマークのＸ線透過性や、グリッド性能への影響についても言及されていない。
　本発明の目的は、小グリッドの外縁部をなくして、小グリッド間の隙間を小さくすることにある。
　上記課題を解決するために、本発明の放射線画像撮影用グリッドは、放射線吸収部及び放射線透過部を有するグリッド部と、前記グリッド部に設けられ、放射線透過性を有する第１のアライメントマークとを備えた小グリッドと、放射線透過性を有する第２のアライメントマークを有し、前記第１及び第２のアライメントマークが対応した状態で前記小グリッドを支持する支持基板と、を備える。
　前記支持基板には、複数枚の小グリッドが支持されていてもよい。前記複数枚の小グリッドのうち、隣り合う小グリッドの間の間隔は、前記小グリッドを通過した放射線を検出する放射線画像検出器の１画素に相当するサイズよりも小さいことが好ましい。
　前記第１及び第２のアライメントマークは、放射線透過性を有する材料により形成されていてもよい。また、前記第１及び第２のアライメントマークは、放射線が透過可能な厚さを有していてもよい。また、前記第１のアライメントマークは、前記放射線透過部または前記放射線吸収部により構成されていてもよい。また、前記第１のアライメントマークは、前記放射線透過部または前記放射線吸収部を連結するブリッジ部により構成されていてもよい。
　本発明の放射線画像撮影用グリッドの製造方法は、小グリッドの放射線吸収部及び放射線透過部を有するグリッド部に、放射線透過性を有する第１のアライメントマークを形成する第１のアライメントマーク形成工程と、支持基板に放射線透過性を有する第２のアライメントマークを形成する第２のアライメントマーク形成工程と、前記第１及び第２のアライメントマークに基づいて、前記支持基板に対する前記小グリッドの位置を調整する位置調整工程と、前記小グリッドを前記支持基板に取り付ける取り付け工程と、を備える。
　前記位置調整工程は、前記小グリッドの前記第１のアライメントマークが設けられている面と、前記支持基板の前記第２のアライメントマークが設けられている面とを対面させる工程と、前記小グリッドと前記支持基板との間に挿入された位置検出装置により、前記第１のアライメントマークと前記第２のアライメントマークとの位置ずれを検出する工程と、を含むことが好ましい。
　前記位置調整工程は、前記小グリッドの前記第１のアライメントマークが設けられている面と、前記支持基板の前記第２のアライメントマークが設けられている面とを対面させる工程と、前記支持基板の前記小グリッドとは反対側に配置された位置検出装置により、前記第１のアライメントマークと前記第２のアライメントマークとの位置ずれを検出する工程と、を含むことも好ましい。
　本発明の放射線画像撮影システムは、放射線源から放射された放射線を通過させて縞画像を生成する第１のグリッドと、前記縞画像に強度変調を与える第２のグリッドと、前記第２のグリッドにより強度変調された縞画像を検出する放射線画像検出器とを有し、前記放射線画像検出器により検出された縞画像から位相コントラスト画像を生成する。前記第１または第２のグリッドの少なくとも１つは、放射線吸収部及び放射線透過部を有するグリッド部と、前記グリッド部に設けられ、放射線透過性を有する第１のアライメントマークとを備えた小グリッドと、放射線透過性を有する第２のアライメントマークを有し、前記第１及び第２のアライメントマークが対応した状態で前記小グリッドを支持する支持基板と、を備えている。
　前記放射線源と前記第１のグリッドとの間に配置され、前記放射線源から照射された放射線を領域選択的に遮蔽して多数のライン状の放射線を形成する第３のグリッドをさらに備えることが望ましい。この第３グリッドは、放射線吸収部及び放射線透過部を有するグリッド部と、前記グリッド部に設けられ、放射線透過性を有する第１のアライメントマークとを備えた小グリッドと、放射線透過性を有する第２のアライメントマークを有し、前記第１及び第２のアライメントマークが対応した状態で前記小グリッドを支持する支持基板と、を備えている。
　本発明は、小グリッドのグリッド部に放射線透過性を有する第１のアライメントマークを設けているので、グリッド部の外周の外縁部をなくすことができる。したがって、支持基板上に複数枚の小グリッドを配置したときに、小グリッド間の隙間を小さくすることができ、位相コントラスト画像の品質が向上する。
本発明のＸ線画像撮影システムの構成を示す模式図である。 第２のグリッドの平面図である。 図２ＡのＩＩＢ－ＩＩＢ線に沿う断面図である。 第１のアライメントマークの部分における小グリッドのＸ方向断面を示す断面図である。 支持基板の構成を示す平面図である。 第２のアライメントマークを示す説明図である。 小グリッドの製造手順１を示す断面図である。 小グリッドの製造手順２を示す断面図である。 小グリッドの製造手順３を示す断面図である。 小グリッドの製造手順４を示す断面図である。 小グリッドの製造手順５を示す断面図である。 第１のアライメントマークが設けられた下地基板を示す斜視図である。 小グリッドと支持基板との位置調整工程を示す斜視図である。 第２のアライメントマークの別の形態を示す説明図である。 Ｘ線透過部からなる第１のアライメントマークを示す説明図である。 Ｘ線吸収部からなる第１のアライメントマークを示す説明図である。 Ｘ線吸収部を部分的に配置した第１のアライメントマークを示す説明図である。 Ｘ線透過部を部分的に配置した第１のアライメントマークを示す説明図である。 Ｘ線透過部及びＸ線吸収部を半ピッチずつずらして構成した第１のアライメントマークを示す説明図である。 Ｘ線透過部を連結するブリッジ部により構成した第１のアライメントマークを示す説明図である。 Ｘ線吸収部を連結するブリッジ部により構成した第１のアライメントマークを示す説明図である。 位置検出ユニットの変形例を説明する斜視図である。 外縁部を有する複数の小グリッドにより構成された従来のグリッドを示す平面図である。
　図１において、Ｘ線画像撮影システム１０は、Ｘ線照射方向であるＺ方向に沿って配置されたＸ線源１１、線源グリッド（source grid）１２、第１のグリッド１３、第２のグリッド１４、及びＸ線画像検出器１５を備えている。
　Ｘ線源１１は、周知のように、回転陽極型のＸ線管（図示せず）と、Ｘ線の照射野を制限するコリメータ（図示せず）とを有し、被検体ＨにＸ線を放射する。線源グリッド１２、第１のグリッド１３、及び第２のグリッド１４は、Ｘ線を吸収する吸収型グリッドであり、Ｚ方向においてＸ線源１１に対向配置されている。線源グリッド１２と第１のグリッド１３との間には、被検体Ｈが配置可能な間隔が設けられている。第１のグリッド１３と第２のグリッド１４との距離は、最小のタルボ距離以下とされている。Ｘ線画像検出器１５は、周知のように、半導体回路を用いたフラットパネル検出器であり、第２のグリッド１４の背後に配置されている。
　第２のグリッド１４を例にして、グリッドの構造を説明する。図２Ａ及び図２Ｂにおいて、第２のグリッド１４は、４枚の小グリッド１７～２０と、接着剤２１により小グリッド１７～２０が接合された支持基板２２とで構成されている。
　小グリッド１７～２０は、ほぼ正方形状であり、Ｚ方向に直交するＸＹ平面上に縦横に並べて配置されている。小グリッド１７～２０は、グリッド部１７ａ～２０ａと、一対の第１のアライメントマーク１７ｂ～２０ｂとを備えている。グリッド部１７ａ～２０ａは、
Ｘ線に対するグリッドとして機能する。第１のアライメントマーク１７ｂ～２０ｂは、小グリッド１７～２０を支持基板２２に取り付ける際に位置決めを行うために用いられる。第１のアライメントマーク１７ｂ～２０ｂは、グリッド部１７ａ～２０ａの支持基板２２に接合される面に、Ｙ方向に対向する２辺に近接して配置されている。これにより、各小グリッド１７～２０のグリッド部１７ａ～２０ａの外周には、従来のような、アライメントマークを設けるための外縁部は存在しない。
　各小グリッド１７～２０の間には、小グリッド１７～２０を支持基板２２に接合する際に、小グリッド１７～２０の位置調整を可能とするための間隔Ｓが設けられている。この間隔Ｓは、位相コントラスト画像への影響を考慮して、Ｘ線画像検出器１５の１画素に相当するサイズ（例えば、１５０～３００μｍ）以下とされている。ここで、１画素に相当するサイズとは、線源グリッド１２、第１のグリッド１３、第２のグリッド１４、及びＸ線画像検出器１５の位置に基づき、Ｘ線画像検出器１５の１画素のサイズを、幾何学的に、第２のグリッド１４の位置におけるサイズに換算した値である。なお、詳しくは図示していないが、各小グリッド１７～２０の間は、Ｘ線吸収性を有する材料によって埋められている。
　図３において、グリッド部１７ａは、Ｙ方向に延伸され、Ｙ方向に直交するＸ方向に沿って交互に配置されたＸ線吸収部２５とＸ線透過部２６とを備える。Ｘ線吸収部２５は、金やプラチナ等のＸ線吸収性を有する材料により形成されている。Ｘ線透過部２６は、シリコン等のＸ線透過性を有する材料により形成されている。
　Ｘ線吸収部２５のＸ方向への幅Ｗ２及びピッチＰ２は、線源グリッド１２と第１のグリッド１３との間の距離、第１のグリッド１３と第２のグリッド１４との間の距離、及び第１のグリッド１３のＸ線吸収部のピッチ等によって決定されている。幅Ｗ２は、２～２０μｍ程度である。ピッチＰ２は、４～４０μｍ程度である。また、Ｘ線吸収部２５のＺ方向への厚みＴ２は、高いＸ線吸収性を得るには厚いほどよいが、Ｘ線源１１から放射されるコーンビーム状のＸ線のケラレを考慮して、１００μｍ程度とすることが好ましい。本実施形態では、例えば、幅Ｗ２を２．５μｍ、ピッチＰ２を５μｍ、厚みＴ２を１００μｍとする。
　第１のアライメントマーク１７ｂ～２０ｂは、Ｘ方向及びＹ方向に沿って設けられた２つの切片が交差した十字形状であり、グリッド部１７ａの支持基板２２に接合される面上に設けられている。第１のアライメントマーク１７ｂは、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、レジスト等のＸ線透過性を有する材料によって形成されている。第１のアライメントマーク１７ｂは、可視光に対しては不透明であるのに対して、Ｘ線に対しては透明である。したがって、第１のアライメントマーク１７ｂは、小グリッド１７を支持基板２２に接合する際には可視光により視認して用いられるが、位相コントラスト画像の撮影時には撮影に影響を及ぼさない。
　第１のアライメントマーク１７ｂは、可視光による視認性に影響を及ぼさず、かつ小グリッド１７と支持基板２２との接合を阻害しない厚さＨ１を有する。この厚さＨ１は、０．０１～１μｍ程度であることが好ましい。また、第１のアライメントマーク１７ｂのサイズＵ１は、位相コントラスト画像への影響を考慮して、Ｘ線画像検出器１５の１画素に相当するサイズ以下とされている。このサイズＵ１は、５０～１００μｍ程度であることが好ましい。なお、他の小グリッド１８～２０は、小グリッド１７と同様の構成であるため、詳しい説明は省略する。
　支持基板２２は、ガラス、カーボン、アクリル等の高いＸ線透過性を有する材料によって形成されている。図４において、支持基板２２の上面には、接合領域２２ａ～２２ｄ、及び第２のアライメントマーク２８ａ～２８ｂが設けられている。接合領域２２ａ～２２ｄは、小グリッド１７～２０がそれぞれ接合される領域である。第２のアライメントマーク２８ａ～２８ｂは、第１のアライメントマーク１７ｂ～２０ｂのそれぞれに対応している。
　図５において、第２のアライメントマーク２８ａ～２８ｂは、Ｘ方向及びＹ方向に沿って設けられた４つの切片により構成された四角枠形状であり、第１のアライメントマーク１７ｂ～２０ｂよりも僅かに大きな外形サイズを有している。したがって、第１のアライメントマーク１７ｂ～２０ｂと第２のアライメントマーク２８ａ～２８ｂとがそれぞれ重ね合わされたときに、第２のアライメントマーク２８ａ～２８ｂの開口部分内に第１のアライメントマーク１７ｂ～２０ｂが位置する。
　第２のアライメントマーク２８ａ～２８ｂは、第１のアライメントマーク１７ｂ～２０ｂと同様に、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、レジスト等のＸ線透過性を有する材料によって形成されている。第２のアライメントマーク２８ａ～２８ｂは、可視光に対しては不透明であるのに対して、Ｘ線に対しては透明である。したがって、第２のアライメントマーク２８ａ～２８ｂは、小グリッド１７～２０を支持基板２２に接合する際には可視光により視認して用いられるが、位相コントラスト画像の撮影時には撮影に影響を及ぼさない。
　図３に示すように、第２のアライメントマーク２８ａは、第１のアライメントマークと同様に、可視光による視認性に影響を及ぼさず、かつ小グリッド１７と支持基板２２との接合を阻害しない厚さＨ２を有する。この厚さＨ２は、０．０１～１μｍ程度であることが好ましい。また、第２のアライメントマーク２８ａのサイズＵ２は、第１のアライメントマークと同様に、位相コントラスト画像への影響を考慮して、Ｘ線画像検出器１５の１画素に相当するサイズ（例えば、１５０～３００μｍ）以下とされている。このサイズＵ２は、５０～１００μｍ程度であることが好ましい。なお、他の第２のアライメントマーク２８ｂ～２８ｄも、第２のアライメントマーク２８ａと同様の構成であるため、詳しい説明は省略する。
　線源グリッド１２及び第１のグリッド１３は、第２のグリッド１４と同様に、複数枚の小グリッドと、接着剤によって小グリッドが接合された支持基板とで構成されている。線源グリッド１２及び第１のグリッド１３の小グリッドは、第２のグリッド１４と同様に、グリッド部及び一対の第１のアライメントマークにより構成されている。線源グリッド１２及び第１のグリッド１３の小グリッドは、小グリッド１７～２０と同様に、Ｘ方向に延伸されＸ方向に直交するＹ方向に沿って交互に配列されたＸ線吸収部及びＸ線透過部を備えている。また、線源グリッド１２及び第１のグリッド１３の支持基板には、第２のグリッド１４と同様に、第１のアライメントマークに対応した第２のアライメントマークが設けられている。このように、線源グリッド１２及び第１のグリッド１３は、各小グリッドのＸ線吸収部及びＸ線透過部のＸ方向への幅及びピッチと、Ｚ方向の厚さ等が異なる以外は第２のグリッド１４とほぼ同様の構成であるため、詳しい説明は省略する。
　次に、第２のグリッド１４を例にして、本発明のグリッドの製造方法について説明する。なお、小グリッド１８～２０も同様の手順で製造されるため、詳しい説明は省略する。図６Ａにおいて、シリコン等により形成されたＸ線透過性基板３０の下面に下地基板３１が接合される。下地基板３１のＸ線透過性基板３０に接合された面には、導電性を有するシーズ層３２が設けられている。シーズ層３２には、例えば、ＡｕまたはＮｉ、もしくはＡｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｂ、Ｐｄ、Ｐｔ等の金属膜、あるいはそれらの合金を材料とする金属膜が用いられる。なお、シーズ層３２は、下地基板３１に限られず、Ｘ線透過性基板３０に設けてもよいし、Ｘ線透過性基板３０と下地基板３１との両方に設けてもよい。
　図６Ｂにおいて、一般的なフォトリソグラフィ技術を用いて、Ｘ線透過性基板３０の上にエッチングマスク３４が形成される。エッチングマスク３４は、Ｙ方向に直線状に延伸され、かつＸ方向に所定ピッチで周期的に配列された縞模様のパターンを有する。
　図６Ｃにおいて、エッチングマスク３４を用いたドライエッチングにより、Ｘ線透過性基板３０に、複数の溝３６と、複数のＸ線透過部２６とが形成される。溝３６は、幅数μｍ、深さ１００μｍ程度の高いアスペクト比を必要とする。このため、溝３６を形成するドライエッチングには、ボッシュプロセス、クライオプロセス等の深堀用のドライエッチングが用いられる。なお、シリコンに代えて感光性レジストを用いてＸ線透過性基板３０を形成し、シンクロトロン放射光で露光することにより溝３６を形成してもよい。
　図６Ｄにおいて、電解メッキにより溝３６内に金などのＸ線吸収材が充填され、Ｘ線吸収部２５が形成される。Ｘ線透過性基板３０は、下地基板３１に保持されたまま、シーズ層３２に電流端子が接続されて、メッキ液中に浸漬される。Ｘ線透過性基板３０と対向した位置には、もう一方の電極（陽極）が配置され、電流端子と陽極との間に電流が流される。メッキ液中の金属イオンがパターン加工されたＸ線透過性基板３０に析出されることにより、溝３６内に金が埋め込まれる。なお、溝３６へのＸ線吸収材の充填方法は、電解メッキ法に限られず、例えば、Ｘ線吸収材を、ペースト状やコロイド状として充填してもよい。この場合にはシーズ層３２は不要である。
　図６Ｅにおいて、Ｘ線透過性基板３０から、下地基板３１、シーズ層３２、及びエッチングマスク３４が、化学機械研磨（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polishing）法等を用いて除去される。また、Ｘ線透過性基板３０から下地基板３１等を除去する前、または後の工程において、Ｘ線透過性基板３０が矩形状に裁断される。これにより、上述したグリッド部１７ａが完成する。
　なお、図６Ｅの研磨工程では、グリッド部１７ａの機械的強度を向上させるために、下地基板３１を全て除去せずに一部残存させてもよい。この場合、残存させる下地基板３１の厚みを、例えば、１０～１００μｍ程度とする。
　図７において、グリッド部１７ａの一方の面に、Ｙ方向に対向する２辺に近接して一対の第１のアライメントマーク１７ｂが形成される。第１のアライメントマーク１７ｂは、例えば、グリッド部１７ａの上に、上述したＸ線透過性を有する材料によって薄膜を形成し、この薄膜をフォトリソグラフィ技術やエッチング等を用いてパターニングすることにより形成される。このように、グリッド部１７ａに第１のアライメントマーク１７ｂが形成されることにより、小グリッド１７が完成する。なお、第１のアライメントマーク１７ｂの形成は、下地基板３１に化学機械研磨を行う前に行なってもよい。また、支持基板２２にも同様に第２のアライメントマーク２８ａが形成される。
　図８において、小グリッド１７が、支持基板２２に接合される。小グリッド１７は、例えばエアー吸引により吸着を行う接合用ホルダ（図示せず）により、第１のアライメントマーク１７ｂが下方を向くように保持される。小グリッド１７は、接合用ホルダに保持されたまま、移動機構（図示せず）により、支持基板２２の上方に移動される。支持基板２２上には、接着剤２１（図８では図示省略）が塗布されている。
　小グリッド１７と支持基板２２との間には、２つの位置検出ユニット４０が挿入される。位置検出ユニット４０は、上方及び下方を同時に撮影可能とするように、背中合わせに配置された一対のアライメント用カメラ３８、３９により構成され、第１及び第２のアライメントマーク１７ｂ、２８ａがそれぞれのカメラ３８、３９により撮影される。アライメント用カメラ３８、３９により撮影された画像は、画像処理装置（図示せず）によって処理され、第１のアライメントマーク１７ｂと第２のアライメントマーク２８ａとの位置ずれ量が検出される。接合用ホルダの移動機構は、検出された位置ずれ量に基づいて小グリッド１７を移動させ、位置調整を行う。
　小グリッド１７の位置調整後、小グリッド１７と支持基板２２との間から位置検出ユニット４０が退避される。そして、小グリッド１７を保持した接合用ホルダが支持基板２２に向けて下降することにより、グリッド部１７ａが接着剤２１を介して支持基板２２に接合される。接着剤２１としては、Ｘ線透過性を有し、固化時に収縮等の変形をしないものが好ましく、例えば、熱硬化接着剤、瞬間接着剤等が用いられる。また、接着剤の代わりに、Ｘ線透過性を有する低融点金属（例えば、ハンダ、インジウム等）を用いてもよい。
　小グリッド１８～２０は、小グリッド１７と同様に製造され、支持基板２２に接合されるため、詳しい説明は省略する。また、線源グリッド１２及び第１のグリッド１３は、第２のグリッド１４と同様に製造されるため、詳しい説明は省略する。
　次に、Ｘ線画像撮影システムの作用について説明する。Ｘ線源１１から放射されたＸ線は、線源グリッド１２のＸ線吸収部によって部分的に遮蔽されることにより、Ｘ方向に関する実効的な焦点サイズが縮小され、Ｘ方向に配列された多数のライン状のＸ線が形成される。各ライン状のＸ線は、被検体Ｈを通過する際に位相が変化する。この各Ｘ線が第１のグリッド１３を通過することにより、被検体Ｈの屈折率と透過光路長とから決定される被検体Ｈの透過位相情報を反映した縞画像が形成される。各ライン状のＸ線により生成された縞画像は、第２のグリッド１４に投影され、第２のグリッド１４の位置で重なり合う。
　縞画像は、第２のグリッド１４により部分的に遮蔽されることにより強度変調される。本実施形態では、縞走査法を用い、第１のグリッド１３に対して第２のグリッド１４を、間欠移動させ、各間欠移動の直後にＸ線源１１から被検体ＨにＸ線を照射してＸ線画像検出器１５により撮影を行う。この間欠移動は、Ｘ線焦点を中心として格子面に沿った方向に格子ピッチを等分割（例えば、５分割）した走査ピッチでＸ方向に行う。Ｘ線画像検出器１５の各画素の画素データの強度変化を表す強度変調信号の位相ズレ量（被検体Ｈがある場合とない場合とでの位相のズレ量）を算出することにより、位相微分画像が得られる。位相微分画像は、被検体ＨでのＸ線の屈折角度の分布に対応する。この位相微分画像をＸ方向に沿って積分することにより、位相コントラスト画像が得られる。
　以上の通り、Ｘ線画像撮影システム１０は、線源グリッド１２、第１のグリッド１３、及び第２のグリッド１４を、複数枚の小グリッド１７～２０により構成して大面積化している。このため、半導体プロセスを用いて形成された１枚のグリッドで線源グリッド１２、第１のグリッド１３、及び第２のグリッド１４のそれぞれを構成する場合よりも、撮影面積が拡大する。また、第１のアライメントマーク１７ｂ～２０ｂをグリッド部１７ａ～２０ａ内に設けているため、グリッド部１７ａ～２０ａの外周から外縁部をなくすことが可能となり、各グリッド部１７ａ～２０ａの間の間隔Ｓを、Ｘ線画像検出器１５の１画素に相当するサイズ以下にすることができる。これにより、各小グリッド１７～２０のつなぎ目部分における位相コントラスト画像の品質の低下が抑えられる。
　上記実施形態では、第１のアライメントマーク１７ｂ～２０ｂと、第２のアライメントマーク２８ａ～２８ｄとをＸ線透過性を有する材料で形成しているが、Ｘ線透過性を有しない材料で形成してもよい。この場合には、第１のアライメントマーク１７ｂ～２０ｂ及び第２のアライメントマーク２８ａ～２８ｄを、Ｘ線吸収が無視できる程度の厚さ（例えば０．１μｍ程度）にすればよい。また、第２のアライメントマーク２８ａ～２８ｄは、支持基板２２に溝を形成することによって構成したものであってもよい。
　また、上記実施形態では、第２のアライメントマーク２８ａ～２８ｄを、四角枠形状としているが、十字形状の第１のアライメントマーク１７ｂ～２０ｂに対してアライメントが行いやすい形状であれば他の形状でもよい。例えば、図９に示すように、第１のアライメントマーク１７ｂ～２０ｂの４つの角部に対応するように配置された、Ｌ次状の４つの切片により第２のアライメントマーク５０を構成してもよい。また、第１のアライメントマークは、丸、三角等、どのような形状であってもよいが、グリッド性能への影響を考慮すると、十字形状であることが好ましい。
　また、上記実施形態では、小グリッドのグリッド部の面上に第１のアライメントマークを別途形成しているが、小グリッドの製造時にアライメントマークを造り込んでもよい。この場合、小グリッドの完成後にアライメントマークを形成するための工程を省略することができる。例えば、図１０に示すように、小グリッドのＸ線吸収部２５を部分的に分断し、Ｘ線透過部２６によって十字形状の第１のアライメントマーク５５を構成してもよい。或いは逆に、図１１に示すように、Ｘ線透過部２６を部分的に分断し、Ｘ線吸収部２５によって十字形状の第１のアライメントマーク５７を構成してもよい。
　また、Ｘ線透過部２６で構成された第１のアライメントマーク５５内においても部分的に位相コントラスト画像を得ることを可能にするために、図１２に示すように、Ｘ線透過部２６で構成され、その内部にＸ線吸収部２５を部分的に配置した第１のアライメントマーク６０を設けてもよい。また、Ｘ線吸収部２５で構成された第１のアライメントマーク５７内においても位相コントラスト画像を得ることを可能にするために、図１３に示すように、Ｘ線吸収部２５で構成され、その内部にＸ線透過部２６を部分的に配置した第１のアライメントマーク６２を設けてもよい。
　また、図１４に示すように、Ｘ線吸収部２５及びＸ線透過部２６を部分的に半ピッチずつずらすことにより、全体として十字形状となる第１のアライメントマーク６５を構成してもよい。この場合には、第１のアライメントマーク６５の全域で位相コントラスト画像が得られる。
　さらに、図１５に示すように、隣り合うＸ線透過部２６の間を連結する複数のブリッジ部７０を設けることにより、十字形状の第１のアライメントマーク７１を構成してもよい。ブリッジ部７０は、Ｘ線透過部２６を補強して倒れを防止するため、Ｘ線透過性基板３０の溝３６内に電解メッキによって金を充填する際に、隣り合うＸ線透過部２６同士がくっついてしまうスティッキングという現象を防止することができる。或いは逆に、図１６に示すように、隣り合うＸ線吸収部２５の間を連結する複数のブリッジ部７５を設けることにより、十字形状の第１のアライメントマーク７６を構成してもよい。
　上記実施形態は、線源グリッド、第１のグリッド、及び第２のグリッドを、複数枚の小グリッドによりそれぞれ構成しているが、グリッドのサイズが半導体プロセスによって形成可能なサイズであれば、１枚の小グリッドにより構成してもよい。この場合においても、小グリッドの厚さは非常に薄いため、小グリッドを支持基板等に保持して補強する必要がある。そのため、１枚の小グリッドを支持基板に接合する際のアライメントのために、グリッド領域内にアライメントマークを設けることが好ましい。
　上記実施形態では、図８に示すように、小グリッド１７と支持基板２２との間に位置検出ユニット４０を挿入して第１及び第２のアライメントマーク１７ｂ、２８ａの位置ずれ量を検出しているが、これに代えて、図１７に示すように、支持基板２２を透明材料で形成するとともに、支持基板２２の小グリッド１７とは反対側に位置検出ユニット８０を配置して、支持基板２２を介して小グリッド１７の第１のアライメントマーク１７ｂをカメラ８１で撮影することにより、第１及び第２のアライメントマーク１７ｂ、２８ａの位置ずれ量を検出してもよい。さらに、位置検出ユニット８０に、支持基板２２を透過する照明光を発する照明装置を設けることも好ましい。
　上記実施形態は、第１及び第２のグリッドを、そのＸ線透過部を通過したＸ線を線形的（幾何光学的）に投影するように構成しているが、国際公開ＷＯ２００４／０５８０７０号公報（米国特許７１８０９７９号明細書）等に記載のように、Ｘ線透過部でＸ線を回折することによりタルボ干渉効果が生じる構成としてもよい。この場合には、第１及び第２のグリッド間の距離をタルボ距離に設定する必要がある。また、この場合には、第１のグリッドを、吸収型グリッドに代えて、位相型グリッドとすることが可能である。位相型グリッドは、タルボ干渉効果により生じる縞画像（自己像）を、第２のグリッドの位置に形成する。
　また、上記実施形態では、被検体ＨをＸ線源と第１のグリッドとの間に配置しているが、被検体Ｈを第１のグリッドと第２のグリッドとの間に配置してもよい。この場合にも同様に位相コントラスト画像が生成される。また、上記実施形態では、線源グリッドを設けているが、線源グリッドを省略してもよい。また、上記実施形態では、線源グリッド、第１のグリッド、及び第２のグリッドは、それぞれ平板状であるが、Ｘ線源１１から照射されたコーンビーム状のＸ線がＸ線吸収部によってけられるのを防止するため、湾曲させてもよい。
　また、上記実施形態では、一方向に延伸されかつ延伸方向に直交する配列方向に沿って交互に配置されたＸ線吸収部及びＸ線透過部を有する縞状の一次元グリッドを例に説明したが、本発明は、Ｘ線吸収部及びＸ線透過部が直交する２方向に配列された二次元グリッドにも適用が可能である。この場合、複数回の撮影を行う縞走査法により位相コントラスト画像を生成してもよいし、１回の撮影によって位相コントラスト画像を生成してもよい。１回の撮影で位相コントラスト画像を生成するには、例えば、第１のグリッドに市松模様の位相型グリッドを使用し、第２のグリッドに網目模様の振幅型グリッドを使用して、撮影を行う。この１枚の撮影画像にフーリエ変換を行い、縦横方向の１次スペクトルをそれぞれ抽出する。これらの１次スペクトルをフーリエ逆変換することで、２方向の位相微分画像が得られる。
　上記各実施形態は、矛盾しない範囲で相互に組み合わせてもよい。本発明は、医療診断用の放射線画像撮影システムのほか、工業用や、非破壊検査等のその他の放射線撮影システムに適用可能である。また、本発明のグリッドは、Ｘ線撮影において散乱線を除去する散乱線除去用グリッドにも適用可能である。更に、本発明は、放射線として、Ｘ線以外にガンマ線等を用いる放射線画像撮影システムにも適用可能である。
　１０　Ｘ線画像撮影システム
　１１　Ｘ線源
　１２　線源グリッド
　１３　第１のグリッド
　１４　第２のグリッド
　１５　Ｘ線画像検出器
　１７～２０　小グリッド
　１７ａ～２０ａ　グリッド部
　１７ｂ～２０ｂ　第１のアライメントマーク
　２２　支持基板
　２５　Ｘ線吸収部
　２６　Ｘ線透過部
　２８ａ～２８ｄ　第２のアライメントマーク
　３８、３９　アライメント用カメラ
　４０　位置検出ユニット

Claims (12)

  1. 　放射線吸収部及び放射線透過部を有するグリッド部と、前記グリッド部に設けられ、放射線透過性を有する第１のアライメントマークとを備えた小グリッドと、
    　放射線透過性を有する第２のアライメントマークを有し、前記第１及び第２のアライメントマークが対応した状態で前記小グリッドを支持する支持基板と、
    　を備えることを特徴とする放射線画像撮影用グリッド。
  2. 　前記支持基板には、複数枚の前記小グリッドが支持されていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の放射線画像撮影用グリッド。
  3. 　前記複数枚の小グリッドのうち、隣り合う小グリッドの間の間隔は、前記小グリッドを通過した放射線を検出する放射線画像検出器の１画素に相当するサイズよりも小さいことを特徴とする請求の範囲第２項に記載の放射線画像撮影用グリッド。
  4. 　前記第１及び第２のアライメントマークは、放射線透過性を有する材料により形成されていることを特徴とする請求の範囲第１項から第３項いずれか１項に記載の放射線画像撮影用グリッド。
  5. 　前記第１及び第２のアライメントマークは、放射線が透過可能な厚さを有することを特徴とする請求の範囲第１項から第３項いずれか１項に記載の放射線画像撮影用グリッド。
  6. 　前記第１のアライメントマークは、前記放射線透過部または前記放射線吸収部により構成されていることを特徴とする請求の範囲第１項から第３項いずれか１項に記載の放射線画像撮影用グリッド。
  7. 　前記第１のアライメントマークは、前記放射線透過部または前記放射線吸収部を連結するブリッジ部により構成されていることを特徴とする請求の範囲第１項から第３項いずれか１項に記載の放射線画像撮影用グリッド。
  8. 　小グリッドの放射線吸収部及び放射線透過部を有するグリッド部に、放射線透過性を有する第１のアライメントマークを形成する第１のアライメントマーク形成工程と、
    　支持基板に放射線透過性を有する第２のアライメントマークを形成する第２のアライメントマーク形成工程と、
    　前記第１及び第２のアライメントマークに基づいて、前記支持基板に対する前記小グリッドの位置を調整する位置調整工程と、
    　前記小グリッドを前記支持基板に取り付ける取り付け工程と、
    　を備えることを特徴とする放射線画像撮影用グリッドの製造方法。
  9. 　前記位置調整工程は、
    　前記小グリッドの前記第１のアライメントマークが設けられている面と、前記支持基板の前記第２のアライメントマークが設けられている面とを対面させる工程と、
    　前記小グリッドと前記支持基板との間に挿入された位置検出装置により、前記第１のアライメントマークと前記第２のアライメントマークとの位置ずれを検出する工程と、
    　を含むことを特徴とする請求の範囲第８項に記載の放射線画像撮影用グリッドの製造方法。
  10. 　前記位置調整工程は、
    　前記小グリッドの前記第１のアライメントマークが設けられている面と、前記支持基板の前記第２のアライメントマークが設けられている面とを対面させる工程と、
    　前記支持基板の前記小グリッドとは反対側に配置された位置検出装置により、前記第１のアライメントマークと前記第２のアライメントマークとの位置ずれを検出する工程と、
    　を含むことを特徴とする請求の範囲第８項に記載の放射線画像撮影用グリッドの製造方法。
  11. 　放射線源から放射された放射線を通過させて縞画像を生成する第１のグリッドと、前記縞画像に強度変調を与える第２のグリッドと、前記第２のグリッドにより強度変調された縞画像を検出する放射線画像検出器とを有し、前記放射線画像検出器により検出された縞画像から位相コントラスト画像を生成する放射線画像撮影システムにおいて、
    　前記第１または第２のグリッドの少なくとも１つは、
    　放射線吸収部及び放射線透過部を有するグリッド部と、前記グリッド部に設けられ、放射線透過性を有する第１のアライメントマークとを備えた小グリッドと、
    　放射線透過性を有する第２のアライメントマークを有し、前記第１及び第２のアライメントマークが対応した状態で前記小グリッドを支持する支持基板と、
    　を備えることを特徴とする放射線画像撮影システム。
  12. 　前記放射線源と前記第１のグリッドとの間に配置され、前記放射線源から照射された放射線を領域選択的に遮蔽して多数のライン状の放射線を形成する第３のグリッドをさらに備え、この第３グリッドは、
    　放射線吸収部及び放射線透過部を有するグリッド部と、前記グリッド部に設けられ、放射線透過性を有する第１のアライメントマークとを備えた小グリッドと、
    　放射線透過性を有する第２のアライメントマークを有し、前記第１及び第２のアライメントマークが対応した状態で前記小グリッドを支持する支持基板と、
    　を有することを特徴とする請求の範囲第１１項に記載の放射線画像撮影システム。
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