(57)【要約】  ピクセルタイプのＸ線検出器を用いるＸ線装置の位相画像形成または位相コントラスト画像形成のためのマスクを整列させる方法は、すべての現実の検出器の非理想性を利用する。ビームを生成する試料の前に、検出器のピクセルに隣接して、またはその両方にマスクが提供され得る。本方法は、複数の並進の位置増分へマスクを移動させること、および、強度が最大値または最小値を有する増分を識別することを含む。増分の識別された値は、検出器のピクセルにわたって変わり得る。検出器の範囲にわたる増分のプロットにおいて、段が、最小化される、および／または、ピクセルの行および列に対して整列される整列位置が選択される。【選択図】図１
2014521100.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線画像形成装置内の少なくとも１つのマスクの少なくとも１つの並進の、および／または、回転の方向で、少なくとも１つのマスクを整列させる方法において、前記マスクが複数の開口を有し、前記方法は、
（ａ）線源（２）からのＸ線を、前記マスクを通って前記Ｘ線に対して垂直に向けられた前記Ｘ線検出器へ向かうｚ方向に導き、前記Ｘ線検出器が、ｘ方向および直交するｙ方向に配置されたピクセルを有するステップ、
（ｂ）少なくとも１つの並進の、および／または、回転の方向における、複数の、可能性のある整列位置のおのおのに対して、前記Ｘ線検出器に関して複数の並進の位置増分まで、ｘ方向またはｙ方向に前記マスクを並進させ、前記検出器のピクセルに対してそのピクセルに対する、前記検出された強度プロファイルの極値に対応する前記並進の位置増分を識別し、したがって、前記検出器の領域であって、その範囲内のすべてのピクセルに対して前記極値の同じ位置を有する領域を分離する所定の関数における段を識別するステップ、
（ｃ）前記ピクセル検出器の前記二次元の領域にわたる、前記識別された並進の位置増分の前記段が、最小化される、および／または、前記ｘ方向およびｙ方向に対して整列される前記整列位置を選択するステップ、および
（ｄ）前記選択された整列位置に前記マスクを移動させるステップ、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、各可能性のある前記整列位置に対する所定の関数の値が、前記並進の位置増分のインデックス値であることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載のマスクを整列させる方法において、請求項１に記載の方法の遂行により、前記ｘ軸のまわりの回転に関して検出器マスクを整列させるステップを含み、請求項１に記載の方法は、
前記複数の、可能性のある整列位置が、前記ｘ軸のまわりの回転に関して異なる回転位置であり、
各ピクセルに対する前記識別された並進の位置が、前記ピクセルの検出された強度の最小値を有する前記並進の位置であり、および、
前記選択された可能性のある整列位置は、前記ピクセル検出器の前記二次元の領域にわたる、前記ｘ方向の各ピクセルに対する前記識別された並進の位置のマップの段数が前記ピクセル検出器の異なるｙ位置でほとんど同等のものである、前記可能性のある整列位置であることを備える、
ことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１、２または３に記載のマスクを整列させる方法において、請求項１に記載の方法の遂行により、前記ｚ軸のまわりの回転に関して検出器マスクを整列させるステップを含み、請求項１に記載の方法は、
前記複数の、可能性のある整列位置が、前記ｚ軸のまわりの回転に関して異なる回転位置であり、
前記識別された並進の位置が、各ピクセルに対する、前記検出された強度の最小値を有する、ｘ方向における前記並進の位置であり、および
選択された可能性のある整列位置は、前記ピクセル検出器の前記二次元の領域にわたる、各ピクセルに対する前記識別された並進の位置のマップの段がｙ方向に広がる、前記可能性のある整列位置であることを備える、
ことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか一項に記載のマスクを整列させる方法において、前記方法が、請求項１に記載の方法の遂行により、前記ｚ軸に沿った変位に関して検出器マスクを整列させるステップを含み、請求項１に記載の方法は、
前記複数の、可能性のある整列位置が、前記ｚ軸に沿った移動に関して異なる並進位置であり、
各ピクセルに対する、前記識別された並進の位置が、前記検出された強度の前記最小値を有する、ｘ方向における並進の位置であり、および
前記選択された可能性のある整列位置は、前記ピクセル検出器の前記二次元の領域にわたる、各ピクセルに対する前記識別された並進の位置のマップの段数が最小化される、前記可能性のある整列位置であることを備えることを備える、
ことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか一項に記載のマスクを整列させる方法において、前記方法が、請求項１に記載の方法の遂行により、前記ｘ軸に沿った回転に関して試料マスクを整列させるステップを含み、請求項１に記載の方法は、
前記複数の、可能性のある整列位置が、試料マスクの前記ｘ軸に沿った回転に関して異なる回転位置であり、
各ピクセルに対する、前記識別された並進の位置が、前記検出された強度の前記最大値を有する、ｘ方向における前記並進の位置であり、および
前記選択された可能性のある整列位置は、前記ピクセル検出器の前記二次元の領域にわたる、前記ｘ方向における各ピクセルに対する前記識別された並進の位置のマップの段数が前記ピクセル検出器の異なるｙ位置でほとんどの同等のものである前記可能性のある、整列位置であることを備える、
ことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか一項に記載のマスクを整列させる方法において、前記方法が、請求項１に記載の方法の遂行により、前記ｚ軸のまわりの回転に関して試料マスクを整列させるステップを含み、請求項１に記載の方法は、
前記複数の、可能性のある整列位置が、前記ｚ軸のまわりの回転に関して前記試料マスクの異なる回転位置であり、
前記識別された並進の位置が、前記検出された強度の最小値を有する、ｘ方向における前記並進の位置であり、および
選択された可能性のある整列位置は、前記ピクセル検出器の前記二次元の領域にわたる、各ピクセルに対する前記識別された並進の位置のマップの段がｙ方向に広がる、前記可能性のある整列位置であることを備える、
ことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか一項に記載のマスクを整列させる方法において、前記方法が、請求項１に記載の方法の遂行により、前記ｚ軸沿った変位に関して試料マスクを整列させるステップを含み、請求項１に記載の方法は、
前記複数の、可能性のある整列位置が、前記ｚ軸に沿った移動に関して試料マスクの異なる並進位置であり、
各ピクセルに対する、前記識別された並進の位置が、前記検出された強度の前記最大値を有する、ｘ方向における並進の位置であり、および
前記選択された可能性のある整列位置は、前記ピクセル検出器の前記二次元の領域にわたる、各ピクセルに対する前記識別された並進の位置のマップの段数が最小化される、前記可能性のある整列位置であることを備える、
ことを特徴とする方法。
【請求項９】
位相コントラストまたは位相画像形成装置において、試料マスクおよび検出器マスクを整列させる請求項１に記載の方法において、前記方法は、
前記Ｘ線検出器の前に前記検出器マスクを導入するステップ、
前記ｘ軸のまわりの回転、前記ｚ軸のまわりの回転、および前記ｚ軸のまわりの並進に関して前記検出器マスクを整列させるために、請求項４および３に従属する場合の請求項５に記載の方法を用いて、前記検出器マスクを整列させるステップ、
前記検出器マスクの前に前記試料マスクを導入するステップ、
前記ｘ軸のまわりの回転、前記ｚ軸のまわりの回転、および前記ｚ軸のまわりの並進に関して前記試料マスクを整列させるために、請求項７および６に従属する場合の請求項８に記載の方法を用いて、前記試料マスクを整列させるステップ、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１乃至９の何れか一項に記載の方法において、少なくとも１つのマスクが、前記ｘ方向、および前記ｙ方向において開口の行を含み、前記方法が、前記ｘ軸または前記ｙ軸の両方に沿った並進に関して前記少なくとも１つのマスクを整列させるステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項１１】
位相コントラスト画像形成のための装置において、
Ｘ線の線源（２）、
試料を搭載するための試料台、
少なくとも１つの開口（３２）を有し、前記少なくとも１つの開口に対応する、少なくとも１つのＸ線ビームを画定する試料マスク（８）において、各Ｘ線ビームが、対向している第１および第２の端部を有する試料マスク、
前記少なくとも１つのＸ線ビームに対応するピクセルまたはピクセルの行を有するＸ線検出器、および
少なくとも１つのＸ線ビームに対応する少なくとも１つの開口を有する、前記試料台と前記Ｘ線検出器との間の検出器マスクを含み、
ａ）前記試料マスクの位置を決めるための試料マスク整列駆動装置、および
ｂ）前記検出器マスクの位置を決めるための検出器マスク整列駆動装置
の少なくとも１つをさらに含み、および
前記装置が、前記試料マスクおよび前記検出器マスクの少なくとも１つを整列させるために請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法を遂行するのに適合した制御装置をさらに含む、
ことを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の装置において、ａ）前記試料マスク整列駆動装置、および、ｂ）前記検出器マスク整列駆動装置の両方を含むことを特徴とする装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の装置において、前記試料マスク整列駆動装置が、３つの回転軸および３つの並進の方向に前記試料マスクの位置を決めるために複数の台を有することを特徴とする装置。
【請求項１４】
請求項１２または１３に記載の装置において、前記検出器マスク整列駆動装置が、３つの回転軸および３つの並進の方向に前記検出器マスクの位置を決めるために複数の台を有することを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線画像形成のための装置および方法、特に、位相コントラスト画像形成に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＸ線画像システムは、Ｘ線の吸収に基づき、画像物体を横切っての吸収における差に基づいて画像コントラストを生成する。
【０００３】
位相コントラスト画像形成は、画像を形成する物体の中でのＸ線の速度の差に基づいて変動する位相シフトを用いる。最近まで、位相コントラスト画像形成および位相画像形成は、強力・高品質のＸ線ビームを生成するシンクロトロンによって生成されるＸ線ビームなどの非常に強力なＸ線ビームを必要とした。
【０００４】
位相コントラストＸ線画像形成は、Ｒ  Ｌｅｗｉｓによる総説、“Ｍｅｄｉｃａｌ  ｐｈａｓｅ  ｃｏｎｔｒａｓｔ  ｘ−ｒａｙ  ｉｍａｇｉｎｇ：  ｃｕｒｒｅｎｔ  ｓｔａｔｕｓ  ａｎｄ  ｆｕｔｕｒｅ  ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ”，  Ｐｈｙｓ．  Ｍｅｄ．  Ｂｉｏｌ．  ｖｏｌｕｍｅ  ４９（２００４）、３５７３〜３５８３ページの中で概括的に記述されている。
【０００５】
位相コントラストＸ線画像形成に有利な要点は、位相変化のための原因である項（屈折率の実数部の１からの偏差）が、試料内のＸ線の吸収のための原因である屈折率の虚数部より通常約１０００倍高いということである。これは位相コントラスト画像形成が、吸収に基づく従来のＸ線画像形成方法と比較して、劇的に感度を改善できるということを意味する。
【０００６】
最近の提言は、国際公開第２００８／０２９１０７号パンフレットにおいて、従来のＸ線源と連携できる方法を用いて位相コントラスト画像形成を遂行することを提案している。この手法において、典型的に１組のマスクが用いられ、１つのマスクは１つまたは複数のＸ線ビームを生成するために試料の前方に、かつ、１つのマスクは検出器ピクセルの一部を遮るために検出器の前方に用いる。両方のマスクは、各マスクの透過および吸収の領域の投影が、検出器上に特定のパターンを形成するように検出器ピクセルに対して幾何学的に整列される。提案された方法の利点の１つは、それが短い取得時間を提供できるということである。
【０００７】
しかしながら、国際公開第２００８／０２９１０７号パンフレットに提案された方法は、その１組のマスクと、Ｘ線検出器との正確な整列を必要とし、これは困難を引き起こし得るものである。
【発明の概要】
【０００８】
本発明によれば、請求項１に記載の位相画像形成のための装置が提供される。
【０００９】
本発明は、検出器ピクセル応答の不均一性を用いて測定の前にマスクの正確な整列を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、Ｘ線源２、Ｘ線検出器４、試料領域１０の直前に配置された試料マスク８、および検出器マスク６からなる本発明の第１実施形態のシステムを示す。
【図２】図２は、６つのモーターの直列の連続物からなる駆動ユニットに搭載される両方の格子を示す。
【図３ａ】図３ａは、ライン飛び越しマスク、すなわち、検出器内のピクセルを１列おきに遮るマスクを示す。
【図３ｂ】図３ｂは、非ライン飛び越しマスクを示す。
【図４】図４は、ピクセルの１つについて記録された強度の例を、並進の増分（１〜１０の番号を付けられている）の関数として示す。
【図５】図５は、典型的なピクセルプロフィールを示す。
【図６】図６は、検出器上のＧの実例プロットを示す。
【図７】図７は、検出器上のＧの実例プロットを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１を参照すると、本発明の第１実施形態のシステムは、Ｘ線源２、Ｘ線検出器４、試料領域１０の直前に配置された試料マスク８、および検出器マスク６からなる。Ｘ線源は、シンクロトロン線源、つまり十分な線束を有し平行かつ単色のＸ線を供給し得るであろうシンクロトロン線源ではなく、市販の従来の実験室ベースのＸ線源である。例えば、その線源はモリブデンターゲット線源であってもよく、多数の他の市販の線源が使用できる。そのような線源は一般に単色ではなく、むしろ、そのような線源は往々にして１つの優勢なエネルギーを有するけれども、実際には他の周波数でエネルギー量を放射し、その意味において多色である。したがって本明細書において、「多色の」とは周波数の広いスペクトルを必要とするということを意図しない。さらに、そのような市販の線源は、シンクロトロン線源のようには本来的に平行でないこともあり、むしろ、Ｘ線は広い角度で放射され、したがって放射されたＸ線は発散性でも、多色でも、非平行でもある。Ｘ線検出器４は、ピクセル１２の二次元アレイから構成され、アレイ内でピクセルは行および列（図示せず）を形成するために延在する。実施形態において検出器は、ピクセル端部２０を画定する検出器マスク６を含む。
【００１２】
位相コントラスト画像形成を遂行するために、マスク６および８は、使用の際に、特定の陰影効果を生成するように整列され、これから記述する通りである。特に、試料マスクは、検出器内のピクセルの行に対応する離散的なＸ線ビームを生成する平行のスリットの形をしている開口３２を有する。
【００１３】
検出器マスク６は、離散的なピクセル１２間の境界上に中実のＸ線吸収領域１８を有するように配置され、Ｘ線吸収領域１８と開口またはスリット３０との間の端部２０を画定する。検出器マスク６の各開口３０は、このようにＸ線感知領域、すなわち対応するピクセル１２の遮蔽のない領域２２を画定する。それは検出器マスク６に入射するＸ線は吸収されるからである。
【００１４】
検出器マスク６、検出器ピクセル１２、および試料マスク８はすべて、試料マスク内の開口３２によって生成されたＸ線ビームが検出器マスク内のそれぞれの開口３０、およびＸ線検出器のピクセル１２の行に対して整列するように整列する必要がある。これは精密な整列を必要とする。
【００１５】
これは、３つの駆動ユニット、すなわち、試料マスクの位置を決めるための試料マスク整列駆動、検出器マスクの位置を決めるための検出器マスク整列駆動、およびＸ線検出器４の位置を決めるための検出器整列駆動を用いて達成される。駆動装置の各々は、それぞれの素子の位置を精密に決めることに適合されている。
【００１６】
装置は整列方法を遂行するのに適合した制御装置をさらに含み、これから詳細に記述するが、数学的処理の基本から始める。
【００１７】
これらのマスク６および８は両方とも、位相コントラストに建設的に寄与しないＸ線ビームの部分を吸収し、したがって位相コントラストの信号対雑音比を改善する。試料マスクは、ビームを検出器格子で検光される多数の個別のＸ線ビームへ分割する。線源から検出器までの典型的な距離は、約２メートルであるが連続的な範囲内で変更することができる。
【００１８】
典型的な機構において格子は一次元である、すなわち、それらは１つの方向に向けられた一連の透過スリットからなる。しかし二次元の設計は同様に可能である。
【００１９】
機構が最適な位相コントラスト画像を生成するために、両方の格子ならびに検出器は、高精度に整列させる必要がある。これは両方の格子の透過スリットが、三次元空間において互いに対して、および検出器ピクセル列に対してすべて平行でなければならないことを意味する。この目的のため、両方の格子は、６つのモーターの直列の連続物からなる駆動ユニットに搭載される（図２）。したがって、駆動ユニットの各々は６つのモーターからなる。
【００２０】
最下のモーター７０は、横方向（図１に示すｘ軸）における格子の運動を提供する。この運動は、位相コントラストおよび吸収の信号の割合を変えることを可能にする。次の台６８は、垂直方向における移動を提供する。それは２つの格子の垂直の位置を一致させるためにだけ使用され、１Ｄマスクのための実際の整列手順のためには使用されない。次の台６６は、格子の投射された周期を変えることを可能にするＺ方向における並進を提供する。それらの台の上に、３つの直交軸のまわりの移動を提供する、３つの回転ステージ６４、６２、６０がある。合計で、各格子に関係した６つの自由度がある。
【００２１】
光およびＸ線の領域における干渉計システムの整列のために、モアレ模様の解析に基づいた様々な方法が用いられる。お互いに対してわずかに異なる周期または回転を有する２つの格子が重ね合わされるとき、モアレ模様が生成される。
【００２２】
したがって、本発明者らはモアレ模様を用いることを最初に考慮したが、これらの模様を得るためには、投射された周期における必要な不整合を生成するために格子が最適な整列から遠くに移動されなければならない。これは、それがシステムの整列の正しい尺度ではなく、むしろ、空間内の特定の点におけるシステムの誤整列の尺度であることを意味する。モアレ模様の測定に基づいた格子の最適位置を計算する努力がなされたが、それらは十分な精度を提供することができなかった。さらにこれは、空間が限定され格子の大規模な並進が望ましくない、将来の市販システムの設計においては現実的解決案ではない。
【００２３】
代りに本発明者らは、その整列はシステム自体の出力に基づいて実行されるべきであり、この場合Ｘ線検出器信号に基づいて実行されるべきであるということを認識した。
【００２４】
検出器画像に基づいた整列を実行しようとする際に発生する複雑な状況を図３に示す。図３では、図３ａおよび図３ｂに２つの考えられるマスク設計、および図３ｃおよび図３ｄにそれぞれ得られた画像を示す。１つの選択肢は、図３ａに示すように、ライン飛び越しマスクであり、すなわち、検出器内のピクセルを１列おきに遮るマスクである。これは、遮られたピクセルに対応する、図３ｃの検知された画像内のより暗い線を生じ、これにより用いられるピクセルの列の容易な識別が可能になる。この場合、マスク画像のコントラストは非常によく、その整列を容易に視覚化することができる。
【００２５】
しかしながらライン飛び越しマスクの欠点は、それが他の選択肢、すなわち非ライン飛び越しマスクと比較してより多くのＸ線を遮ること、および、分解能が減少することである。図３ｂに示す非ライン飛び越しマスクにおいて、Ｘ線検出器内のピクセルのすべての行は検出器マスク内のスリットに対応する。この場合、図３ｄにおいて示すように画像内の暗い線はない。
【００２６】
非ライン飛び越しマスクの使用は、２の倍率での、露出時間の削減および空間分解能の増大という大幅な利点をもたらす。したがって、効率的な設計は、非ライン飛び越しマスクの使用を含む。
【００２７】
したがって本発明者らは、用いられる整列アルゴリズムは非ライン飛び越しマスクと連携することが必要であり、ライン飛び越しマスクではないことを認識した。
【００２８】
本発明者らは、検光器ツールとしてＸ線検出器の応答における不均一性を用いることにより、Ｘ線検出器で得ることができる有用な情報があることをさらに認識した。非ライン飛び越しマスクを整列させることにそれを適用するための方法および実際のステップの概要を下に示す。
【００２９】
第一近似のために、平行Ｘ線ビームおよび１００％効率で均質な吸収格子を仮定すると、マスクの後ろのビームの強度は、以下のように書くことができる。
2014521100.tif 000003
（１）
ここで、Ｉ（ｘ、ｙ）は格子の後ろのｚ方向に伝搬するビームの強度であり、Ｉ０（ｘ、ｙ）は入射ビームの強度であり、また、Ｔ（ｘ、ｙ）は格子の形状を表わす透過関数である。下記の格子の透過関数は、以下のように書くことができる。
2014521100.tif 000004
ここで、Ｐは格子の周期であり、また、Ｌは［−１、１］の範囲内にあり、透過スリット幅の格子周期Ｐに対する比によって定義されるパラメーターである。
【００３０】
検出器によって記録された信号は、検出器の点像分布関数によるＸ線ビームの変調であり、この点像分布関数は、検出器が入ってくるＸ線の光子を電気信号に変える効率を、入ってくる光子の位置の関数として記述する。均一で均質な応答関数を有する理想的検出器の場合には、照射される位置の関数としてピクセル応答が変化しない事実により、吸収格子の後の信号は均一でありコントラストはないであろう。
【００３１】
しかしながら、一般にこれは決して現実ではない。例えば、用いられる直接変換セレン検出器などの平面パネル検出器は、半導体の均質の層、および半導体とのＸ線光子相互作用の結果として活性領域に生成された電子を収集する周期的な電極構造からなる活性な体積を有する。製造上の制約により、電極により生成された活性領域の電界は、均一ではなく、例えば、電極の中心によって画定されたピクセルの中心からピクセルの端部の方へ減少する。その結果、電子収集効率は同じく均一ではなくなる。その際、幾何学的な検出器応答は、周期関数Ｒ（ｘ’，ｙ’）として記述することができ、ここで（ｘ’ｙ’）座標系は検出器の面にあり、ｘ’軸およびｙ’軸はピクセル境界に対して整列している。そのとき以下となる。
Ｒ（ｘ’，ｙ’）＝Ｒ（ｘ’＋ｎＳｘ，ｙ’＋ｍＳｙ）          （３）
ここで、ｎおよびｍは整数であり、ＳｘおよびＳｙは２つの方向のピクセル間隔である。ここで検出器は、均一なピクセルの行列として近似され、それは個別のピクセルの不均一性により一般に現実ではないが、この近似は本発明者らの場合にはうまくいく。一般的な画像診断法において、幾何学的な検出器応答関数の周期性の影響は検知できないが、それは検出器の点像分布関数が、サブピクセル規模の小さな偏差を覆い隠すという事実による。
【００３２】
しかしながら、検出器のピクセル寸法と同等の格子周期を有する吸収マスクを用いることにより、検出器点像分布関数は、効率よくサンプリングされ、サブピクセルのレベルの検出器応答を視覚化することを可能にする。これの別の見方は、式（３）により記述された検出器の周期的な応答は、（２）に記述された透過格子の他の周期関数で変調されるということである。整列は、格子関数（２）の周期および検出器応答関数（３）が一致するとき完了している。
【００３３】
実際面で、この効果は、検出器開口の整列のために活用することができる。Ｘ線検出器との検出器マスクの横方向の整列は、検出器マスクを、Ｘ線の方向と、マスクの開口の方向とに垂直に小さな増分だけ並進することを、おのおのの透過スリットの中心の射影が、おのおのの検出器ピクセルの列の中心と一致するまで行うことにより達成される。この条件は、システムの観測視野の内部のすべてのピクセルに対して満たさなければならない。これは、おのおのの透過スリットの中心を垂直のピクセル端部に配列し、次いで、格子を水平の方向にピクセルの半分だけ移すことに等価である。我々はピクセル中心よりピクセル端部により敏感であるため、これはマスクを整列させる好適な方法である。
【００３４】
検出器ピクセル応答関数は、横方向ｘにおいてサブピクセルのステップでマスクを走査することによりサンプリングされる。ステップ寸法は、システム整列の分解能を決定し、ｘ並進台の精度により制限される。本発明者らは、１ミクロンよりよい精度を有する装置を用いたが、それは、検出器ピクセル寸法はおおよそ数十ミクロンであり得るけれども検出器に投射されたスリットの中心線の位置が１ミクロンの精度で検出され得ることを意味する。
【００３５】
サブピクセル検出器応答の変動は弱い効果であるので、有用な信号を最大限にするために本発明者らは、隣接のピクセルからの信号を統合する、または平均する。特定の実施形態において、２５×２５ピクセルの移動平均ウィンドウが選ばれ、すなわち、おのおののピクセルに対して周囲の２５×２５ピクセルからの信号が平均された。これにより結果として信号対雑音比が向上し、整列分解能には影響が出ないが、整列分解能は位置増分量により決定されるからである。おのおののピクセルからの平均された信号は、走査のおのおののステップごとに記録される。
【００３６】
図４は、ピクセルの１つについて記録された強度の例を、並進の増分（１〜１０の番号を付けられている）の関数として示す。マスクがピクセル端部を横断するところを代表する最小値が、プロット上ではっきり分かる。前に述べたように、検出器ピクセル応答関数は周期的であるので、我々は関数の最小値の近くを走査する必要があるだけであるが、ピクセル端部の位置の不確実性のために、ピクセルの寸法と等しい、関数の１周期の走査が必要とされる場合がある。実際上、整列作業はピクセルの半分未満の走査長さでうまくいく。
【００３７】
位置増分走査の結果、おのおののピクセルの最小値に対応する並進の増分の記録がある。我々は、並進の増分の数的なインデックスに対して、インデックスｉを用いて言及する。ｘ方向およびｙ方向に広がり、対応するインデックスｘおよびｙにより示されるピクセル位置を有するＸ線検出器アレイ上の強度の最小値の数的なインデックスは、下記関数により数的に表わされ得る。
2014521100.tif 000005
（４）
これは、測定されたＸ線強度、または、おのおののｉ、ｘ、およびｙに対して測定された振幅ｇの、ｉに関する最小値があるｉの値を表す。
【００３８】
したがって、式（４）は関数であり、その算出結果が、測定強度において極値、ここでは最小値となる過渡的な増分のインデックスｉである関数を表わす。
【００３９】
（２）内の透過格子関数の射影の周期と、（３）内の検出器応答関数との間の位相不整合は、２つの格子または格子と検出器との誤整列を示すものである。Ｇｘｙが一定である場合、そのとき位相不整合はなく整列条件が満足されており、そうでなければモーターによる修正が必要である。
【００４０】
検出器上のＧの実例プロットを図６および図７に示す。垂直軸はＧであり、残りの２つの軸は検出器上のｘおよびｙの値である。Ｇの値はこれらのプロットではっきり分かる段を有することが注目される。本方法は、検出器に関してマスクを正確に整列させるために、これらの段の数を最小化することにより、または、これらの段の方向および配向を整列させることにより機能する。
【実施例】
【００４１】
検出器マスク整列
モーターによる修正を適用する典型的なステップは以下の通りである。最初に、検出器マスクをマスクパラメーター計算を満足させる初期位置へ移動する。
【００４２】
次いで、ｘ軸のまわりの回転（シータ走査）を多数の角度に対して実行し、対応する段パターンを得る。
【００４３】
第一に、関数Ｇｘｙの段数がマスクの上部および下部の両方の領域に対して等しくなるようにマスクの回転、したがって角度の位置合わせを遂行する。これは、マスクの上部および下部の両方が検出器から同じ距離のあること、および、おのおのの透過スリットが検出器面と平行であることを示す。
【００４４】
その後に、マスクを、Ｘ線伝播方向と一致するｚ軸のまわりで回転（ファイ走査）する。その目標は、図６のプロットにおいて見える関数Ｇｘｙの段を垂直に向けることであり、それはここでは、おのおのの透過スリットが検出器ピクセル列と平行であることを意味する。
【００４５】
図６は、様々な異なる角度に対するパターンを示す。図６内の最終のパターンは、軸に垂直に整列された段を示すが、これが回転ステップの終わりで求められる整列である。
【００４６】
次のステップで、マスクをＺ方向に沿って並進させる。Ｚに沿った各ステップと共に、段の間の距離は変化するが、格子関数の投射された周期の変化を示す。Ｚモーターを正しい方向に移動させることにより、段の周期は、より大きくなり、段が消えるまでになるがそのとき最適な整列状態が構成されている。いくつかの可能な段のパターンを図７に示す。最も数少ない段を有するバージョンが好適であるが、マスク不均一性によりゼロの段数を達成することは可能ではないかもしれない。
【００４７】
次いで、図４に示すように、出力を最小化することにより、ｘ方向、およびｙ方向においてマスクを整列する。
【００４８】
より高い解像度のために、走査ステップ寸法をさらに減少し手順を繰り返すことは可能である。しかしながら、ある最小の分解能において、位相不整合関数Ｇｘｙは系統的な誤整列よりむしろマスクのランダムな不均一性により左右されることが見いだされた。これは、この方法の精度は、ＸＰＣｉ方法に必要とされる精度より無理なく高いもので、さらに、この方法はおおよそ検出器ピクセルの周期を有する周期構造の特性評価に用いることができることを示唆している。
【００４９】
この方法の変形は可能である。例えば、検出器マスクは省略されてもよく、検出器のピクセルの端部がマスクの１つと同じ効果を有し得る。この場合、既述のように、検出器に関して単一のマスクを整列しさえすれば十分であり、すなわち、この単数のマスクを整列させるために検出器マスクを整列させるための手順に従い、その手順が完了するときシステムは整列されたと考えられる。
【００５０】
既述のように、ｘに沿った横の運動およびｙに沿った垂直の運動は整列に影響しない。ｙ軸のまわりの回転は、ｚ方向の並進と同じ効果、すなわち投射された周期の変化を与え、したがって、ｙ軸のまわりの回転に関しての整列は、ｚ軸整列と同時に実行することができる。
【００５１】
試料マスク整列
試料マスク整列のための手順は、本質的には上述のものと同じである。検出器マスク整列の場合と同じ原理が当てはまるが、ここでは検出器マスクが検出器ピクセル列の代わりとなり、また、試料マスクが検出器マスクの代わりとなる。今はもう整列された検出器マスクが検出器応答を幾何学的に形づくるが、しかし、その考え方は同一のままであり、我々は、試料前マスクの投射された周期を検出器マスクの周期に一致させければならない。唯一の違いは、検出器マスクの場合、我々は、図４に示すようにピクセル応答プロフィールの「最小値」を探していたことである。対照的に、試料マスクの場合には、試料透過スリットの中心線が、検出器透過スリットの中心線に対して整列した場合、必要な極値は「最大値」である。それに対応して、我々の位相不整合関数はここでは以下のように思われる。
2014521100.tif 000006
（５）
図５に典型的なピクセルプロフィールを示す。
【００５２】
式（５）は関数であり、その算出結果が、測定強度において極値、ここでは最大値となる過渡的な増分のインデックスｉである関数を表わす。
【００５３】
他の点では位相不整合関数は同様に見え、整列ステップは、検出器マスク整列についての段落で略述したものと全く同じである。
【００５４】
試験は、提案された整列アルゴリズムは線形で明白であることを示し、したがって、それは自動的にまたは手動で実施することができる。自動モードにおいてシステムの整列は人間の介在なしで実行される。
【００５５】
そのマスク、または、各マスクが、例えばｙ方向に広がるスリットを有する場合、その方向におけるマスクの正確な整列の必要はない。その代りに、マスクをスリットが広がる方向に直交するｘ方向のピクセルと整列しさえすれば十分である。しかしながら別の配列では、ｘ方向およびｙ方向の両方に広がる開口のアレイを有するマスクを用いてもよく、この場合、この方法はｘ方向およびｙ方向の両方の並進に関してマスクを整列させることを含む。
【００５６】
さらに、多数の可能性のある処理アルゴリズムがあり得る。国際特許第２００８／０２９１０７号パンフレットの方法は位相コントラスト画像形成の方法であり、すなわち、この方法は実際上位相画像（屈折率の実数部）および虚数部の線形結合である画像を提供する。２つの画像を記録することにより、ならびに、適切にそれらをともに加算すること、およびそれらを減算することにより、位相画像および吸収画像を得ることも可能である。
【００５７】
このさらなる詳細は、同一出願人により申請された特許出願公開第１１１２５０６．９号明細書に示される。本出願で教示された整列の方法は、国際公開第２００８／０２９１０７号パンフレットに教示された位相コントラスト画像形成のような位相画像形成とも全く同様に連携できる。
【図１】
2014521100.tif 000007
【図２】
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【図３ａ）】
2014521100.tif 000009
【図３ｂ）】
2014521100.tif 000010
【図３ｃ）】
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【図３ｄ）】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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