WO2012101881A1 - 放射線画像取得装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a radiation image acquisition apparatus.
- a flat scintillator is irradiated with X-rays emitted from an X-ray source and transmitted through an imaging object, and visible light (scintillation light) emitted from the scintillator is emitted from the scintillator.
- a photodetecting element is coupled to the incident surface of the X-ray and the back surface of the scintillator, and visible light is detected by each of the light detecting element on the incident surface side and the light detecting element on the back surface side. , Increasing the detection efficiency of visible light.
- an apparatus that detects scintillation light on both sides of a scintillator can acquire radiation images in different energy bands on the incident surface side and the back surface side, and so-called dual-energy image acquisition is possible. It becomes possible.
- the radiation that has passed through the object passes through the light detection element on the incident surface side and reaches the scintillator, so that radiation in a relatively low energy band reaches the light detection element on the incident surface side.
- Will be absorbed For example, when the object is formed of light atoms, radiation that has passed through the object may be absorbed by the light detection element on the incident surface side.
- the radiation that has passed through the object is affected by the light detection element on the incident surface side.
- an object of the present invention is to provide a radiographic image acquisition apparatus that can acquire radiographic images of different energy bands and that can reduce the influence on radiation transmitted through an object.
- a radiation image acquisition apparatus includes a radiation source that emits radiation, a flat wavelength conversion member that generates scintillation light according to incidence of radiation emitted from the radiation source and transmitted through the object, and The first imaging means for collecting and imaging the scintillation light emitted in the direction inclined with respect to the normal direction of the incident surface from the radiation incident surface of the wavelength conversion member, and the incident surface of the wavelength conversion member And second image pickup means for collecting and scintillating the scintillation light emitted in a direction inclined with respect to the normal direction of the opposite surface from the opposite surface.
- Each is condensed and imaged.
- the first imaging means is disposed at a position separated from the wavelength conversion member in order to collect the scintillation light emitted from the incident surface. Therefore, it can be set as the structure which does not interpose an imaging means between a target object and a wavelength conversion member, and the situation where the imaging means affects the radiation which permeate
- the scintillation light collected by the first imaging unit is emitted in a direction inclined with respect to the normal direction of the incident surface
- the scintillation light collected by the second imaging unit is emitted from the opposite surface. Since the radiation is emitted in a direction inclined with respect to the normal direction, the same perspective is generated in the radiographic image captured by any imaging means. Therefore, calculations such as correction between images on the incident surface side and the opposite surface side are facilitated.
- Each of the first imaging unit and the second imaging unit includes a condenser lens unit that collects the scintillation light emitted from the wavelength conversion member, and an imaging unit that images the collected scintillation light.
- the first imaging unit and the second imaging unit may be arranged in plane symmetry with respect to the wavelength conversion member.
- the same tilt occurs between the radiographic image captured by the first imaging unit and the radiographic image captured by the second imaging unit. Therefore, in the calculation between the images on the incident surface side and the opposite surface side, it is not necessary to perform the operation of correcting the image by inverting the image, and the calculation is further facilitated.
- an inclination angle with respect to the normal direction of the incident surface of the scintillation light collected by the first image pickup means and an inclination angle with respect to the normal direction of the surface opposite to the scintillation light collected by the second image pickup means are different from each other, and may include a correcting unit that corrects at least one of the image captured by the first imaging unit and the image captured by the second imaging unit.
- different tilt occurs between the radiographic image captured by the first imaging unit and the radiographic image captured by the second imaging unit.
- the correction means corrects the tilt of at least one of the images and matches the tilt of both images, thereby realizing high-accuracy dual energy imaging.
- the object may be a semiconductor device
- the radiation image acquisition apparatus may be applied to a semiconductor failure inspection apparatus that uses the semiconductor device as an inspection target.
- the imaging unit image acquisition device for image acquisition
- radiation images in different energy bands can be acquired, and the influence on radiation transmitted through the object can be reduced.
- a radiological image acquisition apparatus 1 is an apparatus for acquiring a radiographic image of an object A such as an electronic component such as a semiconductor device or a food product.
- the radiation image acquisition apparatus 1 generates scintillation light in response to the radiation source 2 that emits radiation such as white X-rays toward the object A and the radiation that is emitted from the radiation source 2 and transmitted through the object A.
- the surface conversion photodetector 6, the surface observation photodetector 3 that collects and images the scintillation light emitted from the radiation incident surface 6 a of the wavelength conversion plate 6, and the surface opposite to the incident surface 6 a.
- a back observation optical detector 4 that collects and images the scintillation light emitted from the back surface 6b.
- the radiation source 2, the wavelength conversion plate 6, the front surface observation photodetector 3, and the back surface observation photodetector 4 are housed in a housing (not shown) and fixed in the housing.
- the wavelength conversion plate 6 is a flat wavelength conversion member, for example, Gd 2 O 2 S: Tb, Gd 2 O 2 S: Pr, CsI: Tl, CdWO 4 , CaWO 4 , Gd 2 SiO 5 : Ce, Lu A scintillator such as 0.4 Gd 1.6 SiO 5 , Bi 4 Ge 3 O 12 , Lu 2 SiO 5 : Ce, Y 2 SiO 5 , YAlO 3 : Ce, Y 2 O 2 S: Tb, YTaO 4 : Tm.
- the thickness of the wavelength conversion plate 6 is set to an appropriate value depending on the energy band of the radiation detected in the range of several ⁇ m to several mm.
- the surface observation photodetector 3 uses the projection image (radiation transmission image) of the object A projected on the wavelength conversion plate 6 as the incident surface 6a side of the wavelength conversion plate 6. This is an indirect conversion type image pickup means for picking up an image.
- the surface detector 3 includes a condensing lens unit 3a that condenses the scintillation light emitted from the incident surface 6a of the wavelength conversion plate 6, and an imaging unit 3b that images the scintillation light collected by the condensing lens unit 3a. , A lens coupling type detector.
- the condensing lens unit 3 a condenses the scintillation light in the surface detector visual field 13.
- a CMOS sensor or a CCD sensor is used as the imaging unit 3b.
- the back surface observation light detector 4 projects a projection image (radiation transmission image) of the object A projected on the wavelength conversion plate 6 from the back surface 6b side of the wavelength conversion plate 6.
- This is an indirect conversion type imaging means for imaging.
- the back detector 4 includes a condensing lens unit 4a that condenses the scintillation light emitted from the back surface 6b of the wavelength conversion plate 6, an imaging unit 4b that images the scintillation light collected by the condensing lens unit 4a, This is a lens coupling type detector having the same structure as the surface detector 3 described above.
- the condensing lens unit 4 a condenses the scintillation light in the back detector field of view 14.
- a CMOS sensor or a CCD sensor is used as the imaging unit 4b.
- the radiological image acquisition apparatus 1 inputs a timing control unit 7 that controls imaging timing in the front surface detector 3 and the back surface detector 4 and an image signal output from the front surface detector 3 and the back surface detector 4.
- An image processing device 8 that executes predetermined processing such as image processing based on each of the image signals, and a display device 9 that receives the image signal output from the image processing device 8 and displays a radiation image are provided.
- the timing control unit 7 and the image processing apparatus 8 are configured by a computer having a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), an input / output interface, and the like.
- a known display is used as the display device 9.
- the timing control unit 7 and the image processing device 8 may be configured as a program executed by a single computer or may be configured as a unit provided individually.
- the radiation source 2 is arranged so that the optical axis X of the radiation coincides with the normal B of the incident surface 6 a of the wavelength conversion plate 6. That is, the radiation source 2 is opposed to the object A and the incident surface 6a and is disposed on the normal B of the incident surface 6a.
- the optical axis X of the radiation is a straight line connecting the radiation emission point of the radiation source 2 and an arbitrary point ⁇ on the incident surface 6 a of the wavelength conversion plate 6.
- an arbitrary point ⁇ is set to be the center point of the incident surface 6a, and in this case, radiation is irradiated relatively uniformly.
- the normal B is a straight line perpendicular to the incident surface 6a extending from an arbitrary point ⁇ on the incident surface 6a.
- an arbitrary point ⁇ is set to be the center point of the incident surface 6a, and the optical axis X of radiation and the normal B coincide with each other.
- the arbitrary point ⁇ and the arbitrary point ⁇ need not be the central point of the incident surface 6a.
- the surface detector 3 has a predetermined optical axis F with respect to the normal B of the incident surface 6a so that the scintillation light emitted from the incident surface 6a of the wavelength conversion plate 6 can be imaged. It is arranged so as to form the angle theta 1. That is, the surface detector 3 faces the incident surface 6a and is disposed at a position deviating from the normal B of the incident surface 6a.
- the condenser lens unit 3a is focused on the incident surface 6a, a scintillation light emitted in the direction (inclined direction) at an angle theta 1 with respect to the normal B from the entrance surface 6a toward the imaging section 3b Condensate.
- a condensing lens unit 3a a shift lens or a tilt lens can be used.
- the surface detector 3 is arranged off the optical axis X of the radiation source 2. That is, the surface detector 3 is arranged so as to be separated from the radiation emission region (region where the radiation bundle 12 exists) from the radiation source 2. As a result, exposure of the surface detector 3 by radiation from the radiation source 2 is prevented, and generation of noise due to generation of a direct radiation conversion signal inside the surface detector 3 is prevented.
- the back surface detector 4 has a predetermined angle with respect to the normal C of the back surface 6b so that the optical axis G of the built-in condenser lens portion 4a can image the scintillation light emitted from the back surface 6b of the wavelength conversion plate 6. It arrange
- the normal C is a straight line extending from an arbitrary point ⁇ on the back surface 6b and perpendicular to the back surface 6b.
- an arbitrary point ⁇ is set as the center point of the back surface 6b, and the arbitrary point ⁇ on the incident surface 6a and the arbitrary point ⁇ on the back surface 6b are located on the same straight line.
- the straight line coincides with the normal B and the normal C.
- Condensing lens unit 4a focused on the back surface 6b, with its scintillation light emitted in the direction forming an angle theta 2 (tilted direction) with respect to the normal direction C from the back surface 6b to the imaging unit 4b current Shine.
- the radiographic image acquisition apparatus 1 they are equal to each other and the angle theta 1 and the angle theta 2.
- the optical axis X of the radiation source 2, the optical axis F of the front surface detector 3, and the optical axis G of the back surface detector 4 are located on the same plane, and the optical axis F of the front surface detector 3 and the back surface detection are detected.
- the optical axis G of the device 4 is located on the same side with respect to the normals B and C.
- the optical path length from the incident surface 6a of the wavelength conversion plate 6 to the front surface detector 3 and the optical path length from the back surface 6b of the wavelength conversion plate 6 to the back surface detector 4 can be made equal.
- the front surface detector 3 and the back surface detector 4 can be arranged in plane symmetry with respect to the wavelength conversion plate 6.
- control by the timing control unit 7 is performed so that imaging by the front surface detector 3 and the back surface detector 4 is performed simultaneously.
- the imaging timing control of the timing control unit 7 the radiation transmission image of the object A can be imaged in different energy bands. More specifically, the surface detector 3 images a relatively low energy band radiation transmission image, and the back surface detector 4 images a relatively high energy band radiation transmission image. Thereby, dual energy imaging is realized.
- the radiographic image acquisition apparatus 1 it is possible to control the imaging timings of the front surface detector 3 and the back surface detector 4 to be different from each other. Further, the exposure time and the number of shots in the front surface detector 3 and the back surface detector 4 may be controlled to be different.
- the surface detector 3 detects fluorescence (scintillation light) relatively converted on the incident surface 6a side.
- the detection of the fluorescence converted on the incident surface 6a side has features that there is little fluorescence blur and the brightness of the fluorescence is high. This is because in the surface observation, the influence of diffusion and self-absorption inside the wavelength conversion plate 6 can be reduced.
- the back surface detector 4 detects the fluorescence converted relatively on the back surface 6 b side of the wavelength conversion plate 6. Also in this case, the influence of diffusion and self-absorption inside the wavelength conversion plate 6 can be reduced.
- image signals corresponding to the radiation images on both the front and back surfaces are output to the image processing device 8 by the front surface detector 3 and the back surface detector 4, respectively.
- the image processing device 8 performs inter-image operations such as a difference operation and an addition operation based on the input image signal.
- the image signal after image processing is output to the display device 9.
- the display device 9 displays a radiation image corresponding to the input image signal after image processing.
- FIG. 2A is a perspective view showing a positional relationship between the radiation source 2, the object A, and the wavelength conversion plate 6 in the radiation image acquisition apparatus 1, and FIG. 2B is a radiation source 2, the object A, and FIG. 2C is a plan view showing a projection image D of the object A projected on the wavelength conversion plate 6.
- FIG. 2 shows a case where the object A has a cubic shape for easy understanding.
- FIG. 2A when the radiation source 2 is arranged on the normal B of the incident surface 6a and the optical axis X of the radiation coincides with the normal B of the incident surface 6a, FIG. As shown in FIG. 5A, no tilt occurs in the projected image D on the incident surface 6a.
- FIG. 3A is a plan view showing a projection image D projected on the incident surface 6a in the radiation image acquisition apparatus 1
- FIG. 3B is a front surface detector 3, a back surface detector 4, and a wavelength conversion plate.
- 6 is a perspective view showing the positional relationship of FIG. 6,
- FIG. 3C is a diagram showing the front side image Pa acquired by the front surface detector 3 and inputted to the image processing device 8
- FIG. 4 is a diagram illustrating a back side image Pb acquired by 4 and input to the image processing apparatus 8.
- a part of the projection image D is a characteristic part d (in the example of FIG. 3, a colored part corresponding to the side surface of the object A)
- a part of the projection image D is a characteristic part d (in the example of FIG. 3, a colored part corresponding to the side surface of the object A)
- FIG. 3B when the optical axis G of the front surface detector 3 and the optical axis F of the back surface detector 4 form equal angles ⁇ 1 and ⁇ 2 with respect to the normal lines B and C, As shown in 3 (c) and (d), the same tilt is generated in the front side images Pa and Pb.
- the front-side wavelength conversion plate image 20a, the front-side object image Ha, and the front-side feature image ha included in the front-side image Pa are the back-side wavelength conversion plate image 20b and the back-side side included in the back-side image Pb.
- the position, size, and shape are substantially equal to the object image Hb and the back-side feature image hb.
- a tilt in which the feature portion d is reduced as compared with other portions is generated, and the direction in which the tilt is generated with respect to the object A also coincides. These are inverted images of each other.
- the front and back images Pa and Pb are matched without correcting the tilt of the front side image Pa and the back side image Pb.
- both the front side image Pa and the back side image Pb can be corrected to obtain a front side image and a back side image without a tilt.
- the tilt correction amount is equal between the front side image Pa and the back side image Pb.
- the scintillation light emitted from the incident surface 6a and the back surface 6b of the wavelength conversion plate 6 is condensed by the front surface detector 3 and the back surface detector 4, respectively.
- Dual energy imaging is realized in which radiographs of different energy bands are acquired.
- the surface detector 3 is disposed at a position separated from the wavelength conversion plate 6, and no detector is interposed between the object A and the wavelength conversion plate 6. Therefore, a situation in which the imaging unit affects the radiation transmitted through the object A is avoided. Therefore, the influence on the radiation transmitted through the object A is reduced, and the radiation in the low energy band is suitably detected.
- the shadow of the detector is not reflected in the radiation transmission image, the generation of noise components is suppressed, and the attenuation of the radiation by the detector does not occur, so that the decrease in signal components is suppressed.
- the difference between the low energy band and the high energy band in dual energy imaging can be increased, high energy resolution can be exhibited, and high contrast can be achieved.
- This advantage is particularly remarkable when the object A is formed from silicon or atoms lighter than silicon. That is, even when the object A is formed from light atoms, the low-energy radiation transmitted through the object A is converted to scintillation light without being absorbed or attenuated, and this light is detected on the surface.
- a radiation image in a low energy band can be obtained with high accuracy. Furthermore, a low-energy image and a high-energy image can be simultaneously acquired with a single imaging, ensuring simultaneity, reducing the amount of exposure, and eliminating pixel misregistration (misregistration). Also, dual energy can be realized with one wavelength conversion plate 6.
- scintillation light is condensed by the surface detector 3 is emitted in the direction forming an angle theta 1 with respect to the normal direction B of the incident surface 6a
- scintillation light is condensed by the rear surface detector 4 of the rear surface 6b
- the radiation images Pa and Pb have the same tilt, which makes it easy to calculate between the images on the incident surface 6a side and the back surface 6b side. It has become.
- the entire apparatus is made compact.
- a low-energy image and a high-energy image can be acquired simultaneously with a single white X-ray imaging, ensuring simultaneity, reducing exposure, and pixel misregistration (misregistration). ) Is resolved.
- the front surface detector 3 and the back surface detector 4 are arranged in plane symmetry with respect to the wavelength conversion plate 6, the front side image Pa and the back side image Pb have the same tilt, and the object A is related. The direction in which the tilt occurs is also consistent. Therefore, in the calculation between the front-side image Pa and the back-side image Pb, it is not necessary to perform the correction by inverting the image, and the calculation is further facilitated.
- FIG. 4 is a front view of the radiation image acquisition apparatus according to the second embodiment.
- the radiation image acquisition apparatus 1A shown in FIG. 4 differs from the radiation image acquisition apparatus 1 of the first embodiment shown in FIG. 1 in that the optical axis X of radiation is relative to the normal B of the incident surface 6a of the wavelength conversion plate 6.
- the radiation source 2 is arranged so as to form a predetermined angle ⁇ . More specifically, the radiation source 2 is configured so that the optical axis X of radiation and the optical axes F and G of the condensing lens portions 3a and 4a are located on the same plane and with the normals B and C as references. It arrange
- the arbitrary point ⁇ and the arbitrary point ⁇ need not be the central point of the incident surface 6a, and need not be the same point.
- the timing controller 7, the image processing device 8, and the display device 9 are not shown. Also in FIG. 6, illustration of these structures is abbreviate
- the surface detector 3 is disposed so as to be separated from the radiation emission region (region where the radiation bundle 12 exists) from the radiation source 2. As a result, exposure of the surface detector 3 by radiation from the radiation source 2 is prevented, and generation of noise due to generation of a direct radiation conversion signal inside the surface detector 3 is prevented.
- FIG. 5A is a perspective view showing a positional relationship between the radiation source 2, the object A, and the wavelength conversion plate 6 in the radiation image acquisition apparatus 1B
- FIG. 5B is a radiation source 2
- FIG. 5C is a plan view showing a projection image E of the object A projected on the wavelength conversion plate 6.
- FIG. 5 shows a case where the object A has a cubic shape for easy understanding.
- the radiation source 2 is arranged at a position deviating from the normal B of the incident surface 6a, and the optical axis X of the radiation makes a predetermined angle ⁇ with respect to the normal B of the incident surface 6a. If not, as shown in FIG. 5C, the projection image E onto the incident surface 6a is tilted.
- the tilt of the projection image E is corrected by the image processing device 8 as necessary.
- the main body of the radiation source 2 is shown to be parallel to the optical axis X, but the direction in which the radiation source 2 is arranged depends on the layout of the apparatus. It can be set appropriately.
- the same effects as the radiological image acquisition apparatus 1 can be obtained.
- FIG. 6 is a front view of the radiation image acquisition apparatus according to the third embodiment.
- the radiological image acquisition apparatus 1B shown in FIG. 6 is different from the radiological image acquisition apparatus 1A of the second embodiment shown in FIG. 4 in that the back surface detector 4 is plane-symmetric with the surface detector 3 with respect to the wavelength conversion plate 6.
- the optical axis F and the optical axis G are located on the opposite sides with respect to the normal lines B and C. That is, the back surface detector 4 is arranged so that the optical axis G of the condenser lens portion 4a and the optical axis X of the radiation source 2 are located on the same side with respect to the normal lines B and C.
- the front side image acquired by the front surface detector 3 and the back side image acquired by the back surface detector 4 are differently tilted. Therefore, in the inter-image calculation by the image processing device 8, the correction of the front side image and the back side image is performed.
- the influence on the radiation transmitted through the object A is reduced and the low energy band radiation is suitably detected in the same manner as the radiation image acquisition devices 1 and 1A.
- this invention is not limited to the said embodiment.
- the case where the angle ⁇ 1 and the angle ⁇ 2 are equal has been described.
- the angle ⁇ 1 and the angle ⁇ 2 may be different from each other.
- the amount of tilt differs between the front side image Pa and the back side image Pb, but the image processing device 8 functions as a correction unit, and the front side image Pa.
- the image processing device 8 functions as a correction unit, and the front side image Pa.
- high-accuracy dual energy imaging is realized. For example, as shown in FIG.
- the front side image Pa captured by the front surface detector 3 having a larger tilt angle has a larger amount of tilt than the back side image Pb. It is possible to obtain a front side image that is corrected and matches the back side image Pb. It is also possible to correct the tilt of both the front side image Pa and the back side image Pb to obtain a front side image and a back side image without a tilt.
- the radiation source 2, the front surface detector 3, and the back surface detector 4 are not limited to the case where the optical axis X, the optical axis F, and the optical axis G are arranged on the same plane, but in the normal B and C directions. It can be appropriately arranged three-dimensionally around the axis.
- the lens coupling type detector is used as the detector.
- the condenser lens unit and the imaging unit may be provided separately.
- the radiation image acquisition apparatus of the above embodiment is a semiconductor fault inspection apparatus in which the object A is a semiconductor device and the semiconductor device is an inspection target.
- the imaging unit image acquisition device for image acquisition
- radiation images in different energy bands can be acquired, and the influence on radiation transmitted through the object can be reduced.
- SYMBOLS 1,1A, 1B Radiation image acquisition apparatus, 2 ... Radiation source, 3 ... Surface observation photodetector (1st imaging means), 3a ... Condensing lens part, 3b ... Imaging part, 4 ... Back view observation light Detector (second imaging means), 4a ... condensing lens unit, 4b ... imaging unit, 6 ... wavelength conversion plate (wavelength conversion member), 6a ... incident surface, 6b ... back surface (opposite surface), 8 ... Image processing apparatus (correction means), A ... object, B ... normality of incident surface, C ... normality of back surface.
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Abstract
放射線画像取得装置は、放射線を出射する放射線源と、放射線源から出射され、対象物を透過した放射線の入射に応じてシンチレーション光を発生させる平板状の波長変換部材と、波長変換部材の放射線の入射面から入射面の法線方向に対して傾斜した方向に出射されるシンチレーション光を集光して撮像する第1の撮像手段と、波長変換部材の入射面とは反対側の面から反対側の面の法線方向に対して傾斜した方向に出射されるシンチレーション光を集光して撮像する第2の撮像手段と、を備える。
Description
本発明は、放射線画像取得装置に関する。
従来、下記特許文献1に記載されるように、X線源から発せられて撮像対象物を透過したX線を平板状のシンチレータに照射し、シンチレータで発光した可視光(シンチレーション光)をシンチレータの両面に積層させた固体光検出器により検出し、各固体光検出器から出力された画像信号を重ね合わせて放射線画像を取得する装置が知られている。この装置では、シンチレータにおけるX線の入射面およびその裏面に光検出素子をカップリングさせており、入射面側の光検出素子と裏面側の光検出素子とのそれぞれにおいて可視光を検出することで、可視光の検出効率を高めている。
上記のようにシンチレータの両面でシンチレーション光を検出する装置では、入射面側とその裏面側とで異なるエネルギー帯の放射線画像を取得することができ、いわゆるデュアルエナジー(dual-energy)の画像取得が可能となる。
しかしながら、上述した従来の装置では、対象物を透過した放射線は、入射面側の光検出素子を透過してシンチレータに到達するため、比較的低いエネルギー帯の放射線が入射面側の光検出素子に吸収されてしまう。例えば、対象物が軽い原子から形成される場合、対象物を透過した放射線が入射面側の光検出素子によって吸収されることがある。このように、対象物を透過した放射線が入射面側の光検出素子の影響を受けてしまうという問題がある。
そこで本発明は、異なるエネルギー帯の放射線画像を取得することができ、しかも、対象物を透過した放射線に与える影響を低減することができる放射線画像取得装置を提供することを目的とする。
本発明の一形態に係る放射線画像取得装置は、放射線を出射する放射線源と、放射線源から出射され、対象物を透過した放射線の入射に応じてシンチレーション光を発生させる平板状の波長変換部材と、波長変換部材の放射線の入射面から入射面の法線方向に対して傾斜した方向に出射されるシンチレーション光を集光して撮像する第1の撮像手段と、波長変換部材の入射面とは反対側の面から反対側の面の法線方向に対して傾斜した方向に出射されるシンチレーション光を集光して撮像する第2の撮像手段と、を備えることを特徴とする。
本発明の一形態に係る放射線画像取得装置によれば、第1の撮像手段および第2の撮像手段によって、波長変換部材の放射線の入射面とその反対側の面とから出射されるシンチレーション光がそれぞれ集光され、撮像される。これにより、異なるエネルギー帯の放射線画像を取得するデュアルエナジー撮像が実現される。ここで、第1の撮像手段は、入射面から出射されるシンチレーション光を集光するため、波長変換部材から離間した位置に配置される。よって、対象物と波長変換部材との間に撮像手段が介在しない構成とすることができ、撮像手段が対象物を透過した放射線に影響を与えてしまうような事態を回避できる。従って、対象物を透過した放射線に与える影響を低減することができる。さらには、第1の撮像手段によって集光されるシンチレーション光は入射面の法線方向に対して傾斜した方向に出射され、第2の撮像手段によって集光されるシンチレーション光は反対側の面の法線方向に対して傾斜した方向に出射されるため、いずれの撮像手段によって撮像される放射線画像にも同様のあおり(perspective)が生じる。よって、入射面側および反対側の面側の画像間における補正などの演算が容易になる。
また、第1の撮像手段および第2の撮像手段のそれぞれは、波長変換部材から出射されるシンチレーション光を集光する集光レンズ部と、集光されたシンチレーション光を撮像する撮像部と、を有する態様であってもよい。この場合、波長変換部材の入射面および反対側の面の各面に焦点が合うように集光することで、エネルギー分別が良好で、明るい放射線画像を取得することができる。
ここで、第1の撮像手段および第2の撮像手段は、波長変換部材に対して面対称に配置される態様であってもよい。この場合、第1の撮像手段によって撮像される放射線画像と、第2の撮像手段によって撮像される放射線画像とでは、等しいあおりが生じることとなる。よって、入射面側および反対側の面側の画像間における演算では、画像を反転させて補正するといった演算を要することがなく、より一層演算が容易になる。
また、第1の撮像手段によって集光されるシンチレーション光の入射面の法線方向に対する傾斜角度と、第2の撮像手段によって集光されるシンチレーション光の反対側の面の法線方向に対する傾斜角度と、は互いに異なっており、第1の撮像手段によって撮像された画像および第2の撮像手段によって撮像された画像のうち少なくとも一方を補正する補正手段を更に備える態様であってもよい。この場合、第1の撮像手段によって撮像される放射線画像と、第2の撮像手段によって撮像される放射線画像とでは、互いに異なるあおりが生じることとなる。ここで、補正手段によって、少なくとも一方の画像のあおりを補正して両画像のあおり具合を一致させることにより、高精度のデュアルエナジー撮像が実現される。
また、対象物は半導体デバイスであり、上記放射線画像取得装置は、当該半導体デバイスを検査対象とする半導体故障検査装置に適用される態様であってもよい。この場合、検査対象となる半導体デバイスを透過した放射線が撮像部(画像取得用の撮像素子)によりカットされることがないため、半導体デバイスの故障などを精度良く検出することができる。
本発明の一形態によれば、異なるエネルギー帯の放射線画像を取得することができ、かつ、対象物を透過した放射線に与える影響を低減することができる。
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、各図面は説明用のために作成されたものであり、説明の対象部位を特に強調するように描かれている。そのため、図面における各部材の寸法比率は、必ずしも実際のものとは一致しない。
図1に示すように、放射線画像取得装置1は、半導体デバイス等の電子部品や食料品等といった対象物Aの放射線画像を取得するための装置である。放射線画像取得装置1は、対象物Aに向けて白色X線等の放射線を出射する放射線源2と、放射線源2から出射されて対象物Aを透過した放射線の入射に応じてシンチレーション光を発生させる波長変換板6と、波長変換板6の放射線の入射面6aから出射されるシンチレーション光を集光して撮像する表面観察用光検出器3と、入射面6aとは反対側の面である裏面6bから出射されるシンチレーション光を集光して撮像する裏面観察用光検出器4と、を備えている。これらの放射線源2、波長変換板6、表面観察用光検出器3、及び裏面観察用光検出器4は、図示しない筐体に収容され、筐体内で固定される。
波長変換板6は、平板状の波長変換部材であり、例えばGd2O2S:Tb、Gd2O2S:Pr、CsI:Tl、CdWO4、CaWO4、Gd2SiO5:Ce、Lu0.4Gd1.6SiO5、Bi4Ge3O12、Lu2SiO5:Ce、Y2SiO5、YAlO3:Ce、Y2O2S:Tb、YTaO4:Tm等のシンチレータである。波長変換板6の厚さは数μm~数mmの範囲で検出する放射線のエネルギー帯によって適切な値に設定されている。
表面観察用光検出器3(以下、「表面検出器3」と称する)は、波長変換板6に投影された対象物Aの投影像(放射線透過像)を波長変換板6の入射面6a側から撮像する間接変換方式の撮像手段である。表面検出器3は、波長変換板6の入射面6aから出射されるシンチレーション光を集光する集光レンズ部3aと、集光レンズ部3aにより集光されたシンチレーション光を撮像する撮像部3bと、を有するレンズカップリング型の検出器である。集光レンズ部3aは、表面検出器視野13のシンチレーション光を集光する。撮像部3bとしては、例えばCMOSセンサ、CCDセンサ等が用いられる。
裏面観察用光検出器4(以下、「裏面検出器4」と称する)は、波長変換板6に投影された対象物Aの投影像(放射線透過像)を波長変換板6の裏面6b側から撮像する間接変換方式の撮像手段である。裏面検出器4は、波長変換板6の裏面6bから出射されるシンチレーション光を集光する集光レンズ部4aと、集光レンズ部4aにより集光されたシンチレーション光を撮像する撮像部4bと、を有するレンズカップリング型の検出器であり、上記の表面検出器3と同様の構成を有している。集光レンズ部4aは、裏面検出器視野14のシンチレーション光を集光する。撮像部4bとしては、例えばCMOSセンサ、CCDセンサ等が用いられる。
さらに、放射線画像取得装置1は、表面検出器3および裏面検出器4における撮像タイミングを制御するタイミング制御部7と、表面検出器3および裏面検出器4から出力された画像信号を入力し、入力した各画像信号に基づいて画像処理等の所定の処理を実行する画像処理装置8と、画像処理装置8から出力された画像信号を入力し、放射線画像を表示する表示装置9とを備えている。タイミング制御部7および画像処理装置8は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、及び入出力インターフェイス等を有するコンピュータから構成される。表示装置9としては、公知のディスプレイが用いられる。なお、タイミング制御部7および画像処理装置8は、単一のコンピュータにより実行されるプログラムとして構成してもよいし、個別に設けられるユニットとして構成してもよい。
続いて、上記した放射線源2、波長変換板6、表面検出器3、及び裏面検出器4の位置関係について説明する。図1に示すように、放射線源2は、放射線の光軸Xが波長変換板6の入射面6aの法線Bに一致するように配置されている。すなわち、放射線源2は、対象物Aおよび入射面6aに対峙すると共に、入射面6aの法線B上に配置されている。ここで、放射線の光軸Xとは、放射線源2の放射線出射点と波長変換板6の入射面6a上の任意の点γとを結ぶ直線である。本実施形態では、任意の点γが入射面6aの中心点となるように設定されており、この場合、比較的むらなく放射線が照射される。また、法線Bとは、入射面6a上の任意の点αから延びる入射面6aに対して垂直な直線である。本実施形態では、任意の点αが入射面6aの中心点となるように設定されており、放射線の光軸Xと法線Bとは一致している。もちろん、任意の点γおよび任意の点αは入射面6aの中心点である必要はない。
表面検出器3は、波長変換板6の入射面6aから出射されたシンチレーション光を撮像可能なように、内蔵する集光レンズ部3aの光軸Fが入射面6aの法線Bに対して所定の角度θ1をなすように配置されている。すなわち、表面検出器3は、入射面6aに対峙すると共に、入射面6aの法線Bから外れた位置に配置されている。この集光レンズ部3aは、入射面6aに焦点を合わせ、入射面6aから法線Bに対して角度θ1をなす方向(傾斜した方向)に出射されたシンチレーション光を撮像部3bに向けて集光する。このような集光レンズ部3aとして、シフトレンズ(shift lens)やチルトレンズ(tilt lens)を用いることもできる。
上記のようにして、表面検出器3は、放射線源2の光軸Xから外して配置されている。すなわち、表面検出器3は、放射線源2からの放射線の出射領域(放射線束12が存在する領域)から離れるように配置されている。これにより、放射線源2からの放射線による表面検出器3の被曝が防止され、表面検出器3の内部で放射線の直接変換信号が生じてノイズが発生することが防止されている。
裏面検出器4は、波長変換板6の裏面6bから出射されたシンチレーション光を撮像可能なように、内蔵する集光レンズ部4aの光軸Gが裏面6bの法線Cに対して所定の角度θ2をなすように配置されている。すなわち、裏面検出器4は、裏面6bに対峙すると共に、裏面6bの法線Cから外れた位置に配置されている。ここで、法線Cとは、裏面6b上の任意の点βから延び、裏面6bに対して垂直な直線である。特に、本実施形態では、任意の点βが裏面6bの中心点に設定されており、入射面6a上の任意の点αと裏面6b上の任意の点βは同一直線上に位置し、この直線は法線Bと法線Cに一致する。集光レンズ部4aは、裏面6b上に焦点を合わせ、裏面6bから法線C方向に対して角度θ2をなす方向(傾斜した方向)に出射されたシンチレーション光を撮像部4bに向けて集光する。
ここで、放射線画像取得装置1にあっては、角度θ1と角度θ2とは互いに等しくなっている。また、放射線源2の光軸X、表面検出器3の光軸F、及び裏面検出器4の光軸Gは、同一平面上に位置しており、表面検出器3の光軸Fと裏面検出器4の光軸Gとは法線B,Cを基準として同じ側に位置している。また、波長変換板6の入射面6aから表面検出器3までの光路長と、波長変換板6の裏面6bから裏面検出器4までの光路長とは、等しくすることができる。また、表面検出器3および裏面検出器4は、波長変換板6に対して面対称に配置されることができる。
続いて、上記の構成を有する放射線画像取得装置1の動作について説明する。まず、表面検出器3および裏面検出器4による撮像が同時に行われるよう、タイミング制御部7による制御が行われる。タイミング制御部7の撮像タイミング制御により、対象物Aの放射線透過像を異なるエネルギー帯で画像化することができる。詳述すると、表面検出器3によって比較的低いエネルギー帯の放射線透過像が画像化され、また、裏面検出器4によって比較的高いエネルギー帯の放射線透過像が画像化される。これにより、デュアルエナジー撮像が実現される。なお、放射線画像取得装置1では、表面検出器3と裏面検出器4との撮像タイミングをそれぞれ異なるように制御することが可能である。また、表面検出器3と裏面検出器4とのそれぞれにおける露光時間や撮影枚数が異なるように制御してもよい。
表面検出器3および裏面検出器4の機能に関し、換言すると、表面検出器3によって、比較的入射面6a側で変換された蛍光(シンチレーション光)が検出される。入射面6a側で変換された蛍光の検出は、蛍光のボケ(blur)が少なく、また、蛍光の輝度が高いといった特長を有する。これは、表面観察においては、波長変換板6の内部における拡散や自己吸収の影響を低減できるためである。一方、裏面検出器4では、波長変換板6の比較的裏面6b側で変換された蛍光が検出される。この場合も、波長変換板6の内部における拡散や自己吸収の影響を低減できる。
次に、表面検出器3および裏面検出器4のそれぞれによって、表裏両面の放射線画像に対応する画像信号が画像処理装置8に出力される。表面検出器3および裏面検出器4のそれぞれから出力された画像信号が画像処理装置8に入力されると、画像処理装置8によって、入力した画像信号に基づいて差分演算や加算演算といった画像間演算などの所定の処理が実行され、画像処理後の画像信号が表示装置9に出力される。そして、画像処理装置8から出力された画像処理後の画像信号が表示装置9に入力されると、表示装置9によって、入力した画像処理後の画像信号に応じた放射線画像が表示される。
図2(a)は、放射線画像取得装置1における放射線源2、対象物A、及び波長変換板6の位置関係を示す斜視図、図2(b)は、放射線源2、対象物A、及び波長変換板6の位置関係を示す正面図、図2(c)は、波長変換板6に投影される対象物Aの投影像Dを示す平面図である。図2では、理解を容易にするために、対象物Aが立方体形状である場合について示している。図2(a)に示すように、放射線源2が入射面6aの法線B上に配置され、放射線の光軸Xが入射面6aの法線Bに一致していると、図2(c)に示すように、入射面6a上への投影像Dにはあおりが生じない。
図3(a)は、放射線画像取得装置1において入射面6a上に投影された投影像Dを示す平面図、図3(b)は、表面検出器3、裏面検出器4、及び波長変換板6の位置関係を示す斜視図、図3(c)は、表面検出器3によって取得されて画像処理装置8に入力される表面側画像Paを示す図、図3(d)は、裏面検出器4によって取得されて画像処理装置8に入力される裏面側画像Pbを示す図である。
ここでは、投影像Dの一部が特徴部d(図3の例では、対象物Aの側面に対応する着色された部分)になっている場合について説明する。図3(b)に示すように、表面検出器3の光軸Gおよび裏面検出器4の光軸Fが法線B,Cに対して等しい角度θ1,θ2をなしていると、図3(c),(d)に示すように、表面側画像Pa,Pbには同様のあおりが生じることとなる。すなわち、表面側画像Paに含まれる表面側波長変換板画像20a、表面側対象物画像Ha、及び表面側特徴部画像haは、裏面側画像Pbに含まれる裏面側波長変換板画像20b、裏面側対象物画像Hb、及び裏面側特徴部画像hbと略等しい位置、大きさ、及び形状になっている。また、表面側画像Paおよび裏面側画像Pbでは、特徴部dが他の部分に比して縮小されたようなあおりが生じており、対象物Aに関してあおりの生じる向きも一致している。そして、これらは互いに反転された像になっている。
この場合、画像処理装置8による画像間演算では、表面側画像Paおよび裏面側画像Pbのあおり補正を行うことなく表裏両面の画像Pa,Pbがマッチングされる。なお、画像処理装置8による画像間演算において、表面側画像Paおよび裏面側画像Pbの両方のあおりを補正し、あおりの無い表面側画像および裏面側画像を得ることもできる。この場合、あおりの補正量は、表面側画像Paおよび裏面側画像Pbで等しくなる。
以上説明した本実施形態の放射線画像取得装置1によれば、表面検出器3および裏面検出器4によって、波長変換板6の入射面6aと裏面6bとから出射されるシンチレーション光がそれぞれ集光され、撮像され、異なるエネルギー帯の放射線画像を取得するデュアルエナジー撮像が実現される。ここで、表面検出器3は、波長変換板6から離間した位置に配置されており、対象物Aと波長変換板6との間には検出器が何ら介在していない。よって、撮像手段が対象物Aを透過した放射線に影響を与えてしまうような事態が回避される。従って、対象物Aを透過した放射線に与える影響が低減され、低エネルギー帯の放射線が好適に検出される。換言すれば、放射線透過像に検出器の影が映り込まないため、ノイズ成分の発生が抑制されると共に、検出器による放射線の減衰も生じないため、信号成分の減少が抑制される。その結果として、デュアルエナジー撮像における低エネルギー帯と高エネルギー帯との差を大きくでき、高度なエネルギー分解能が発揮され、高コントラスト化を図ることができる。この利点は、対象物Aがシリコンもしくはシリコンより軽い原子から形成される場合、特に顕著に発揮される。すなわち、対象物Aが軽い原子から形成される場合であっても、対象物Aを透過した低エネルギー帯の放射線が吸収されたり減衰したりすることなくシンチレーション光に変換され、この光が表面検出器3によって撮像されるため、低エネルギー帯の放射線画像を精度良く取得することができる。さらにまた、一回の撮像で低エネルギー画像と高エネルギー画像を同時に取得でき、同時性の確保、被爆量の低減、及び画素ずれ(ミスレジストレーション(misregistration))の解消が図られる。また、1枚の波長変換板6でもデュアルエナジー化が実現される。しかも、表面検出器3によって集光されるシンチレーション光は入射面6aの法線B方向に対して角度θ1をなす方向に出射され、裏面検出器4によって集光されるシンチレーション光は裏面6bの法線C方向に対して角度θ2をなす方向に出射されるため、放射線画像Pa,Pbには同様のあおりが生じ、これによって入射面6a側および裏面6b側の画像間における演算が容易になっている。さらには、表面検出器3や裏面検出器4を法線B,C上に配置する場合に比して、装置全体のコンパクト化が図られている。
また、放射線として白色X線を用いる場合でも、白色X線の一回の撮像で低エネルギー画像と高エネルギー画像を同時に取得でき、同時性の確保、被爆量の低減、及び画素ずれ(ミスレジストレーション)の解消が図られる。
また、波長変換板6の入射面6aおよび裏面6bの各面に焦点が合うように、集光レンズ部3aおよび集光レンズ部4aによって集光することで、エネルギー分別が良好で、明るい放射線画像を取得できる。
また、表面検出器3と裏面検出器4とが波長変換板6に対して面対称に配置されているため、表面側画像Paと裏面側画像Pbとでは等しいあおりが生じ、しかも対象物Aに関してあおりの生じる向きも一致している。よって、表面側画像Paおよび裏面側画像Pbの画像間における演算では、画像を反転させて補正するといった演算を要することがなく、より一層演算が容易になっている。
図4は、第2実施形態に係る放射線画像取得装置の正面図である。図4に示す放射線画像取得装置1Aが図1に示した第1実施形態の放射線画像取得装置1と異なる点は、放射線の光軸Xが波長変換板6の入射面6aの法線Bに対して所定の角度θをなすように、放射線源2が配置されている点である。より具体的には、放射線源2は、放射線の光軸Xと集光レンズ部3a,4aの光軸F,Gとが同一平面上に位置するように、且つ法線B,Cを基準として互いに反対側に位置するように配置されている。なお、ここで、任意の点γおよび任意の点αは入射面6aの中心点である必要はなく、同一の点である必要もない。また、図4においては、タイミング制御部7、画像処理装置8、及び表示装置9の図示は省略されている。図6においても、同様に、これらの構成の図示は省略されている。
放射線画像取得装置1Aにおいても、表面検出器3は、放射線源2からの放射線の出射領域(放射線束12が存在する領域)から離れるように配置されている。これにより、放射線源2からの放射線による表面検出器3の被曝が防止され、表面検出器3の内部で放射線の直接変換信号が生じてノイズが発生することが防止されている。
図5(a)は、放射線画像取得装置1Bにおける放射線源2、対象物A、及び波長変換板6の位置関係を示す斜視図、図5(b)は、放射線源2、対象物A、及び波長変換板6の位置関係を示す正面図、図5(c)は、波長変換板6に投影される対象物Aの投影像Eを示す平面図である。図5では、理解を容易にするために、対象物Aが立方体形状である場合について示している。図5(a)に示すように、放射線源2が入射面6aの法線Bから外れた位置に配置され、放射線の光軸Xが入射面6aの法線Bに対して所定の角度θをなしていると、図5(c)に示すように、入射面6a上への投影像Eにはあおりが生じることとなる。この投影像Eのあおりは、画像処理装置8によって、必要に応じて補正される。なお図5(a)では、説明の便宜上、放射線源2の本体が光軸Xに対して平行となるよう図示されているが、放射線源2が配置される向きは、装置のレイアウトに応じて適宜設定することができる。
放射線画像取得装置1Aによれば、放射線画像取得装置1と同様の作用効果が奏される。
図6は、第3実施形態に係る放射線画像取得装置の正面図である。図6に示す放射線画像取得装置1Bが図4に示した第2実施形態の放射線画像取得装置1Aと異なる点は、裏面検出器4が、波長変換板6に対して表面検出器3と面対称に配置されておらず、光軸Fと光軸Gとが法線B,Cを基準として互いに反対側に位置している点である。すなわち、裏面検出器4は、集光レンズ部4aの光軸Gと放射線源2の光軸Xとが法線B,Cを基準として同じ側に位置するように配置されている。
放射線画像取得装置1Bでは、表面検出器3によって取得される表面側画像と、裏面検出器4によって取得される裏面側画像とでそれぞれ異なるあおりが生じる。よって、画像処理装置8による画像間演算では、表面側画像および裏面側画像のあおり補正が行われる。
放射線画像取得装置1Bによれば、放射線画像取得装置1,1Aと同様にして、対象物Aを透過した放射線に与える影響が低減され、低エネルギー帯の放射線が好適に検出される。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態では、角度θ1と角度θ2とが等しい場合について説明したが、図7(b)に示すように、角度θ1と角度θ2とが互いに異なっていてもよい。この場合、図7(c),(d)に示すように、表面側画像Paと裏面側画像Pbとにおいてあおりの量が異なるが、画像処理装置8が補正手段として機能し、表面側画像Paおよび裏面側画像Pbの少なくとも一方のあおりが補正されて両画像のあおり量を一致させることにより、高精度のデュアルエナジー撮像が実現される。例えば、図7に示すように、傾斜角度のより大きい表面検出器3によって撮像された表面側画像Paの方が裏面側画像Pbよりもあおり量が大きくなるが、この場合、表面側画像Paを補正して裏面側画像Pbに一致した表面側画像を得ることができる。なお、表面側画像Paおよび裏面側画像Pbの両方のあおりを補正し、あおりの無い表面側画像および裏面側画像を得ることもできる。
また、放射線源2、表面検出器3、及び裏面検出器4は、光軸X、光軸F、及び光軸Gが同一平面状に配置される場合に限られず、法線B,C方向の軸線周りにおいて適宜3次元的に配置することができる。
また、上記実施形態では、検出器としてレンズカップリング型の検出器を用いたが、集光レンズ部と撮像部とをそれぞれ別体として備えてもよい。
また、対象物Aを半導体デバイスとし、その半導体デバイスを検査対象とする半導体故障検査装置として上記実施形態の放射線画像取得装置を適用すると有効である。この場合、検査対象となる半導体デバイスを透過した放射線が撮像部(画像取得用の撮像素子)によりカットされることがないため、半導体デバイスの故障などを精度良く検出することができる。
本発明の一形態によれば、異なるエネルギー帯の放射線画像を取得することができ、かつ、対象物を透過した放射線に与える影響を低減することができる。
1,1A,1B…放射線画像取得装置、2…放射線源、3…表面観察用光検出器(第1の撮像手段)、3a…集光レンズ部、3b…撮像部、4…裏面観察用光検出器(第2の撮像手段)、4a…集光レンズ部、4b…撮像部、6…波長変換板(波長変換部材)、6a…入射面、6b…裏面(反対側の面)、8…画像処理装置(補正手段)、A…対象物、B…入射面の法線、C…裏面の法線。
Claims (5)
- 放射線を出射する放射線源と、
前記放射線源から出射され、対象物を透過した前記放射線の入射に応じてシンチレーション光を発生させる平板状の波長変換部材と、
前記波長変換部材の前記放射線の入射面から前記入射面の法線方向に対して傾斜した方向に出射されるシンチレーション光を集光して撮像する第1の撮像手段と、
前記波長変換部材の前記入射面とは反対側の面から前記反対側の面の法線方向に対して傾斜した方向に出射されるシンチレーション光を集光して撮像する第2の撮像手段と、
を備えることを特徴とする放射線画像取得装置。 - 前記第1の撮像手段および前記第2の撮像手段のそれぞれは、
前記波長変換部材から出射される前記シンチレーション光を集光する集光レンズ部と、
集光された前記シンチレーション光を撮像する撮像部と、
を有することを特徴とする請求項1記載の放射線画像取得装置。 - 前記第1の撮像手段および前記第2の撮像手段は、前記波長変換部材に対して面対称に配置される
ことを特徴とする請求項1又は2記載の放射線画像取得装置。 - 前記第1の撮像手段によって集光されるシンチレーション光の前記入射面の法線方向に対する傾斜角度と、前記第2の撮像手段によって集光されるシンチレーション光の前記反対側の面の法線方向に対する傾斜角度と、は互いに異なっており、
前記第1の撮像手段によって撮像された画像および前記第2の撮像手段によって撮像された画像のうち少なくとも一方を補正する補正手段を更に備える
ことを特徴とする請求項1又は2記載の放射線画像取得装置。 - 前記対象物は半導体デバイスであり、
当該半導体デバイスを検査対象とする半導体故障検査装置に適用される
ことを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載の放射線画像取得装置。
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