(57)【要約】【課題】複数の個別格子からなるＸ線吸収格子において、Ｘ線格子全体の組立時に個別格子の位置合わせが簡単に行なわれ得るようにＸ線吸収格子を構成する。【解決手段】Ｘ線吸収格子（１）が放射方向に重ねて配置された少なくとも２つの個別格子（１．１〜１．４）からなり、各個別格子が、格子構造として多数の交互に形成された格子突条部および格子間隙を有する格子面（４）を持っているＸ線吸収格子（１）において、各個別格子（１．１〜１．４）が格子面（４）の外側に外側領域（６）を有し、少なくとも２つの個別格子（１．１〜１．４）の外側領域（６）が、少なくとも２つの個所に、格子構造の製作時に一緒に作成された互いに嵌合する嵌合構造（２，３）を有し、個別格子（１．１〜１．４）の結合時に互いに積み重なっている個別格子（１．１〜１．４）の嵌合構造（２，３）の嵌まり合いによって個別格子の規定された位置合わせが行なわれるように、嵌合構造（２，３）が格子構造に対して相対的に規定された位置を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
位相コントラストコンピュータ断層撮影システムにおいて使用するためにリソグラフィ法によって作成されたＸ線吸収格子（１）であって、Ｘ線吸収格子（１）が放射方向に重ねて配置された少なくとも２つの個別格子（１．１〜１．４）からなり、各個別格子が、格子構造として多数の交互に形成された格子突条部および格子間隙を有する格子面（４）を持っているＸ線吸収格子（１）において、
各個別格子（１．１〜１．４）が格子面（４）の外側に外側領域（６）を有し、
少なくとも２つの個別格子（１．１〜１．４）の外側領域（６）が、少なくとも２つの個所に、格子構造の製作時に一緒に作成された互いに嵌合する嵌合構造（２，３）を有し、
個別格子（１．１〜１．４）の結合時に互いに積み重なっている個別格子（１．１〜１．４）の嵌合構造（２，３）の嵌まり合いによって個別格子の規定された位置合わせが行なわれるように、嵌合構造（２，３）が格子構造に対して相対的に規定された位置を有することを特徴とするＸ線吸収格子。
【請求項２】
少なくとも１つの嵌合構造（２，３）が嵌合凹凸構造を有することを特徴とする請求項１記載のＸ線吸収格子。
【請求項３】
外側領域（６）が格子面（４）の少なくとも２つの側面を取り囲む枠であることを特徴とする請求項１又は２記載のＸ線吸収格子。
【請求項４】
外側領域（６）が格子面（４）の４つの側面を取り囲む枠であることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載のＸ線吸収格子。
【請求項５】
格子面（４）の外側領域（６）が、格子面（４）の周りに分散配置された複数の外側足（７）からなることを特徴とする請求項１又は２記載のＸ線吸収格子。
【請求項６】
個別格子（１．１〜１．４）が互いに接着されていることを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載のＸ線吸収格子。
【請求項７】
少なくとも３つの個別格子（１．１〜１．４）が重ねて配置されていることを特徴とする請求項１乃至６の１つに記載のＸ線吸収格子。
【請求項８】
重ねて配置された全ての個別格子（１．１〜１．４）が格子突条部および格子間隙に関して互いに完全に等しく配置されているように、嵌合構造（２，３）が位置決めされていることを特徴とする請求項１乃至７の１つに記載のＸ線吸収格子。
【請求項９】
重ねて配置された全ての個別格子（１．１〜１．４）が格子突条部および格子間隙に関して格子突条部の長手方向に対して垂直方向に規定されたずれを有するように、嵌合構造（２，３）が位置決めされていることを特徴とする請求項１乃至７の１つに記載のＸ線吸収格子。
【請求項１０】
重ねて配置された個別格子（１．１〜１．４）がそれぞれ異なる格子周期を有することを特徴とする請求項１乃至７の１つに記載のＸ線吸収格子。
【請求項１１】
個別格子（１．１〜１．４）がＬＩＧＡ法によって製作されることを特徴とする請求項１乃至１０の１つに記載のＸ線吸収格子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線位相コントラスト撮像システム、特に位相コントラストコンピュータ断層撮影（ＣＴ）システムにおいて使用するためにリソグラフィ法によって作成されたＸ線吸収格子であって、Ｘ線吸収格子が放射方向に重ねて配置された少なくとも２つの個別格子からなり、各個別格子が多数の交互に形成された格子突条部および格子間隙を有する格子面を持つＸ線吸収格子に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線位相コントラスト撮像法、特に位相コントラストＣＴ法は一般的に公知である（例えば、特許文献１参照）。このＸ線位相コントラスト撮像法のためには多数の多数のＸ線吸収格子が必要とされる。一方では擬似干渉性焦点の発生に必要とされる焦点側格子であり、更に、半波長の周りにおけるＸ線の位相変調のための位相格子、そして少しずつの移動によって位相情報を測定可能な強度信号に変換する検出器側配置の振幅格子が必要である。強度信号はその背後にあるＸ線検出器により検出可能である。
【０００３】
構造上の要求が非常に多いのは、特に検出器側の振幅格子である。例えば、約５０μｍ〜１２０μｍの構造高さが約１μｍの構造幅でできるだけ大面積に実現されるべきである。このようなＸ線格子の製造のためには最大の吸収特性を有する材料が必要であり、例えばこのために格子材料として金の使用が提案される。
【０００４】
基本的には、この種の格子は、例えばＬＩＧＡ法のようなナノ技術の方法によって製造され、このためのコストは格子の構造幅に対する構造高さの比率にともなって著しく上昇する。したがって、唯一の格子の代わりに多数の格子を互いに積み重ね、格子突条部および格子間隙がＸ線方向において重なり合うように位置合わせさせることが既に提案されている（例えば、特許文献２参照）。そのようにすることにより、有利な構造高さと構造幅との比率を持った、例えば４０μｍの突条部高さと１〜２μｍの突条部幅および間隙幅とを持った多数の有利に作成可能な格子により、多数の部分格子による適切な全格子を作成することができる。
【０００５】
先の特許文献２においては、位置合わせのために、格子をビーム経路内において互いに相対的に移動し、場合によっては存在する位置合わせずれによって生じる干渉縞を最小限にすることが提案されている。基本的な予備位置合わせのために、基礎位置合わせがマーカーにて方向付け可能であるように部分格子に幾つかのマーカーを設けることが提案されている。
【０００６】
提案された方法は、確かに基本的には実施可能であるが、しかし、特に２つの格子が相互に位置合わせされるべきであるだけでなく、互いに重ね合わされる多数個の格子、例えば３個または４個の格子が位置合わせされるべきである場合に、この種の方法を作動状態にあるＸ線源において実行することはかなり費用がかかる。
【特許文献１】欧州特許出願公開第１４４７０４６号明細書
【特許文献２】独国特許出願第１０２００６０３７２８１．６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、複数の個別格子からなるＸ線吸収格子を、Ｘ線格子全体の構成時に個別格子の位置合わせが簡単に行なわれ得るように構成することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題は、本発明によれば、位相コントラストコンピュータ断層撮影システムにおいて使用するためにリソグラフィ法によって作成されたＸ線吸収格子であって、Ｘ線吸収格子が放射方向に重ねて配置された少なくとも２つの個別格子からなり、各個別格子が、格子構造として多数の交互に形成された格子突条部および格子間隙を有する格子面を持っているＸ線吸収格子において、
各個別格子が格子面の外側に外側領域を有し、
少なくとも２つの個別格子の外側領域が、少なくとも２つの個所に、格子構造の製作時に一緒に作成された互いに嵌合する嵌合構造を有し、
個別格子の結合時に互いに積み重なっている個別格子の嵌合構造の嵌まり合いによって個別格子の規定された位置合わせが行なわれるように、嵌合構造が格子構造に対して相対的に規定された位置を有することによって解決される。
本発明の実施態様は次の通りである。
・少なくとも１つの嵌合構造が嵌合凹凸構造を有する（請求項２）
・外側領域が格子面の少なくとも２つの側面を取り囲む枠である（請求項３）。
・外側領域が格子面の４つの側面を取り囲む枠である（請求項４）。
・格子面の外側領域が、格子面の周りに分散配置された複数の外側足からなる（請求項５）。
・個別格子が互いに接着されている（請求項６）。
・少なくとも３つの個別格子が重ねて配置されている（請求項７）。
・重ねて配置された全ての個別格子が格子突条部および格子間隙に関して互いに完全に等しく配置されているように、嵌合構造が位置決めされている（請求項８）。
・重ねて配置された全ての個別格子が格子突条部および格子間隙に関して格子突条部の長手方向に対して垂直方向に規定されたずれを有するように、嵌合構造が位置決めされている（請求項９）。
・重ねて配置された個別格子がそれぞれ異なる格子周期を有する（請求項１０）。
・個別格子がＬＩＧＡ法によって製作される（請求項１１）。
【０００９】
本発明者は、製造工程中に個別格子の上面および下面に嵌合構造を適切に配設することによって、嵌合構造が互いに嵌まり合いこれによって格子構造相互の自動的な位置合わせが予め定められた通りに生じ得るように、個別格子を組み立てることが可能であることを認識した。これによって、照射中における格子構造の費用のかかる位置合わせが必要でなくなる。更に、前述の干渉縞による方法と違って、今や製造技術的に既に格子構造相互を任意に相対的に配置することも可能である。例えば、このようにして重ねて配置された部分格子の完全に等しい位置合わせを行なうことができるだけでなく、これらの部分格子を相互に予め規定したとおりにずらして結合することも可能であるので、Ｘ線の斜め入射に対して機能する格子構造も実現される。
【００１０】
この基本思想にしたがって、本発明者は、Ｘ線位相コントラスト撮像システム、とりわけ位相コントラストＣＴシステムにおいて使用するためにリソグラフィ法、とりわけＸ線リソグラフィ法によって作成されたＸ線吸収格子であって、このＸ線吸収格子が放射方向に重ねて配置された少なくとも２つの個別格子からなり、各個別格子が多数の交互に形成された格子突条部および格子間隙（格子溝）を有する格子面を持つＸ線吸収格子を提案する。
【００１１】
本発明による改善点は次にある。すなわち、各個別格子が格子面の外側に領域（外側領域）を有し、少なくとも２つの個別格子の外側領域が、少なくとも２つの個所に、格子構造の製作時に一緒に作成された互いに嵌合する嵌合構造を有する。個別格子の結合時に互いに積み重なっている個別格子の嵌合構造の嵌まり合いによって個別格子の規定された位置合わせが行なわれるように、嵌合構造が格子構造に対して相対的に規定された位置を有する。
【００１２】
したがって、嵌合構造の製作が格子製作工程中に組み込まれるならば、作成された格子に対してこれらの嵌合構造を相対的に非常に正確に位置決めすることができるので、嵌合構造の同時の嵌まり合いによる複数の部分格子の結合によって格子相互の最適な位置合わせが得られる。この位置合わせは任意に選択可能である。一方では格子構造の完全に等しい位置合わせが望まれるが、他方ではＸ線がＸ線吸収格子に対して垂直に入射しない範囲においてＸ線格子が使用される場合には、格子相互のある特定の横方向ずれを発生させることも必要となる。
【００１３】
部分格子相互の相対的な位置合わせを生じる嵌合構造は、例えば嵌合凹凸構造として実施されるとよい。このための例が円筒穴に対する円筒ピン、ｎ角形の穴へのｎ角形のピンなどである。更に、改善された結合のために嵌合構造も側壁が円錐状に延びるとよい。
【００１４】
外側領域は格子面の少なくとも２つの側面を取り囲む枠であってもよい。特に安定な実施態様は、外側領域が格子面の全ての側面、すなわち４つの側面を取り囲む枠である場合にも得られる。
【００１５】
本発明による他の実施態様では、更に格子面の外側領域が、格子面の周りに分散配置された複数の外側足からなることが提案される。これらの外側足に嵌合構造が配設される。
【００１６】
更に、特に有利であるのは、個別格子が確実に一体的構造を形成するために互いに接着されていることである。
【００１７】
更に、少なくとも２つの個別格子の代わりに、少なくとも３つの個別格子が重ねて配置されること、あるいはそれどころか４つの個別格子さえも重ねて配置することが製作コストに関して特に有利である。特に指摘しておくに、斜めに入射するＸ線のためにも使用できるように格子の横方向ずれを実現する構成の場合には、より多数の個別格子を使用するのが有利である。なぜならば、複数の個別格子を複数段に重ねて配置する際に個々の格子の段高さが小さくなるからである。
【００１８】
完全に等しく重ねて配置された格子構造もしくは一様に互いにずらして配置された格子構造を有する部分格子の配置変形のほかに、一方向に個別格子ごとに高まる格子周期を有する複数の個別格子を重ねて配置することも可能である。これにより例えば、平坦な格子によって、放射の扇形の広がりに応じて放射中心から遠い位置から放射中心に向かって格子周期が低下する擬似的に湾曲した格子を摸擬することができる。
【００１９】
更に、具体的に個別格子をいわゆるＬＩＧＡ法（ＬＩＧＡ＝Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｅ，Ｇａｌｖａｎｉｋ  ｕｎｄ  Ａｂｆｏｒｍｕｎｇ、リソグラフィ、電鋳および成形）によって製作することを提案する。この方法は、例えば「Ｌ．Ｈａｈｎ，ｅｔ．ａｌｌ，Ｍｉｃｒｏｓｙａｔｅｍ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  １１（２００５）２４０−２４５，“ＭＯＤＵＬＩＧＡ：Ｔｈｅ  ＬＩＧＡ−ｐｒｏｃｅｓｓ  ａｓ  ａ  ｍｏｄｕｌａｒ  ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｍｅｔｈｏｄ−ｃｕｒｒｅｎｔ  ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ  ｓｔａｔｕｓ  ｉｎ  Ｇｅｒｍａｎｙ”」に記載されている。このＬＩＧＡ法はディープリソグラフィ、電鋳およびマイクロ成形の組み合わせを基礎とする方法を意味する。この方法により、０．２μｍまでの寸法、３ｍｍまでの構造高さおよび５０までのアスペクト比を有するマイクロ構造を、プラスチック、金属およびセラミックスなる材料から製作することができる。このケースでは、主として格子製作については、格子突条部と格子間隙との間におけるできるだけ高い吸収比を達成するために、例えば金の如き金属が使用される。このようなＬＩＧＡ法は次のように進行する。すなわち、先ず１ｍｍの厚みのＸ線感光性または紫外線感光性のプラスチック膜（ＰＭＭＡ）が導電性被膜を有する基板上に形成される。その後、リソグラフィ法による深さ構造化が、高エネルギー放射により、例えば平行シンクロトロン放射により、または少ない要求の場合には単一エネルギーのＵＶ放射により発生される。その後、露出部分が適切な現像液により除去され、そして電気めっき法によって構造間隙内に金属が堆積させられる。この場合に金属としては、特に金が適していると思われる。なぜならば、金は格子突条部と格子間隙との間に高い吸収比を発生させるからである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下において、図を参照しながら有利な実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。図には本発明の理解のために必要な特徴ものが示され、次の参照符号が使用されている。１：Ｘ線吸収格子、１．１〜１．４：個別格子、２：正の嵌合構造（嵌合凸部）、３：負の嵌合構造（嵌合凹部）、４：格子面、５：基板、６：外側領域、７：外側足。
【００２１】
図１は組立前の状態での３つの部分格子からなるＸ線吸収格子を示し、
図２は組立後の状態での３つの部分格子からなるＸ線吸収格子を横断面図にて示し、
図３は図２のＸ線吸収格子を平面図にて示し、
図４は組立前の状態での２つの部分格子からなるＸ線吸収格子を示し、
図５は組立後の状態での２つの部分格子からなるＸ線吸収格子を示し、
図６は図５のＸ線吸収格子を平面図にて示し、
図７は組立前の状態での４つの部分格子からなるＸ線吸収格子を示し、
図８は組立後の状態での図７からのＸ線吸収格子を横断面図にて示し、
図９は図８のＸ線吸収格子を平面図にて示す。
【００２２】
図１には、３つの部分格子１．１，１．２，１．３からなる本発明によるＸ線吸収格子１の第１の実施例が示されている。部分格子は格子の全面にわたって一様に分布した基板５からなり、基板５上には格子突条部とこの格子突条部間に形成された格子間隙（格子溝）とが配置され、格子突条部および格子間隙は一緒に格子面を形成している。基板５は側面に、もはや格子構造が存在しない外側領域６を有している。この外側領域６には、隣接格子の対向する空所（凹部）３に嵌まり込むことができる嵌合要素（凸部）２が配置されている。
【００２３】
部分格子１．１，１．２，１．３が組み立てられると、図２に断面Ａ−Ａで示され、嵌合構造の相互の嵌まり合いに基づいて所望どおりに位置合わせされた個別格子１．１，１．２，１．３を有するＸ線格子１が得られ、更なる調整は省略可能である。
【００２４】
Ｘ線吸収格子１が図３に平面図にて再度示されている。ここでは格子突条部および格子間隙を有し中心に配置された格子面４を認識することができる。４つの側面を取り囲んで外側領域６によって格子面４が包囲されている。外側領域６には同様に嵌合構造２，３が一巡して（又は周回して）環状に配置されている。
【００２５】
図１ないし図３に示されたＸ線吸収格子の場合には、嵌合構造に関して異なった３つの部分格子１．１，１．２，１．３が使用される。図１および図２から分かるように、上側の個別格子１．１は外側領域下面にだけ嵌合構造２を有するのに対して、下側の個別格子１．３は外側領域上面にだけ嵌合空所３を有する。中間の個別格子１．２は外側領域上面に嵌合空所３を持ち、外側領域下面に嵌合構造を持つので、図２に示されているようにこれらの３つの部分格子の組立後には全体のＸ線吸収格子が生じ、このＸ線吸収格子はもはや外側に向けて嵌合構造を持っていない。
【００２６】
図４、図５および図６はＸ線吸収格子の他の実施例を示し、この場合にＸ線吸収格子は２つの個別格子１．１，１．２だけからなる。Ｘ線吸収格子のこの構成では外側領域６が２つの対向する側面にだけ設けられている。更に、外側領域には連続した嵌合構造が示されているのではなく、個々の空所３およびこれらに嵌まり込む突出部２が認識され、これらは、図６から明らかのように、模範的に互いにずらされて配置されている。付加的に嵌合構造は個別格子１．１，１．２の結合が容易であるように軽い円錐形を有する。両外側領域６における複数に分割された嵌合構造に基づいて、一巡する（又は周回する）環状の嵌合構造の場合と同じ効果、すなわち格子が格子線縦方向にも格子線横方向にも確実に結合されてずれが防止されるという効果が達成される。
【００２７】
最後に図７、図８および図９に本発明によるＸ線吸収格子の更に別の実施例が示されている。このＸ線吸収格子は４つの個別格子１．１〜１．４からなる。全ての格子１．１〜１．４は、少なくとも、個々の外側足７から構成された外側領域に関して同一に構成されている。各外側足７には、相互に嵌まり合って個別格子１．１〜１．４の相互の相対的位置決めを保証する正の嵌合構造（嵌合凸部）２および負の嵌合構造（嵌合凹部）３が存在する。
【００２８】
４つの個別格子の組立後に更に外側に向けて存在する嵌合構造によって、例えば検出器との合体組立の際に、検出器組立範囲に適切な対応構造を存在させることによって、これらの嵌合構造を同様に位置決め補助手段として利用することができる。
【００２９】
本発明の上述の特徴が、その都度述べた組み合わせのみならず、本発明の範囲を逸脱することなく他の組み合わせにてまたは単独にて使用可能であることは自明である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】組立前の３つの部分格子からなるＸ線吸収格子を示す断面図
【図２】組立後の３つの部分格子からなるＸ線吸収格子を示す断面図
【図３】図２のＸ線吸収格子の平面図
【図４】組立前の２つの部分格子からなるＸ線吸収格子を示す断面図
【図５】組立後の２つの部分格子からなるＸ線吸収格子を示す断面図
【図６】図５のＸ線吸収格子の平面図
【図７】組立前の４つの部分格子からなるＸ線吸収格子を示す断面図
【図８】組立後の４つの部分格子からなるＸ線吸収格子を示す断面図
【図９】図８のＸ線吸収格子の平面図
【符号の説明】
【００３１】
１              Ｘ線吸収格子
１．１〜１．４  個別格子
２              正の嵌合構造
３              負の嵌合構造
４              格子面
５              基板
６              外側領域
７              外側足
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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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【図８】
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【図９】
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