(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
位相格子による自己像の周期をＤ１、シンチレータを備えた２次元光学撮像素子の画素ピッチをＤ２＝ｋ＊Ｄ１と定義するとき、前記ｋが１／２＜ｋ≦３／２の範囲であり、
かつ前記自己像に対する前記２次元光学撮像素子の配置関係によりＤ１とＤ２から形成される干渉縞が、Ｄ２の２倍以上１００倍以下の周期を有するように、前記２次元光学撮像素子を配置し、被写体の挿入前後の前記干渉縞の位相変化を取得し、少なくとも被写体の挿入による放射線の位相変化に関する画像を出力させることにより、前記放射線の位相変化を検出することを特徴とする放射線位相変化検出方法。
【請求項２】
前記干渉縞の周期を、前記Ｄ２の１００倍以下の周期を有する干渉縞とするために、前記自己像に対する前記２次元光学撮像素子の配置関係を調整することを特徴とする、請求項１に記載の放射線位相変化検出方法。
【請求項３】
前記配置関係を調整することが、前記自己像に対して垂直に交わる線を回転軸にして、前記自己像に対する前記２次元光学撮像素子の回転角を調整するものであることを特徴とする、請求項２に記載の放射線位相変化検出方法。
【請求項４】
前記シンチレータが、少なくとも１５０μｍの厚さにおいて、１００［ｌｐ／ｍｍ］を解像できるシンチレータである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の放射線位相変化検出方法。
【請求項５】
前記シンチレータが、複数のＧｄＡｌＯ３を有するファイバー構造がＡｌ２Ｏ３を有する材料で取り囲まれてなる共晶相分離シンチレータであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の放射線位相変化検出方法。
【請求項６】
前記シンチレータと前記２次元光学撮像素子との間に、前記自己像の周期Ｄ１の半分以下の周期性を有するファイバーオプティクスプレートがさらに配置されてなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の放射線位相変化検出方法。
【請求項７】
放射線源、位相格子、シンチレータ、及び２次元光学撮像素子を有する放射線撮影装置であって、
前記位相格子による自己像の周期をＤ１、前記シンチレータを備えた前記２次元光学撮像素子の画素ピッチをＤ２＝ｋ＊Ｄ１と定義するとき、前記ｋが１／２＜ｋ≦３／２の範囲であり、
かつ前記自己像に対する前記２次元光学撮像素子の配置関係により形成される干渉縞が、Ｄ２の２倍以上１００倍以下の周期を有するように、前記２次元光学撮像素子を配置し、被写体の挿入前後の前記干渉縞の位相変化を取得し、少なくとも前記被写体による放射線の前記位相変化に関する画像を出力させることにより、前記放射線の前記位相変化を検出することを特徴とする、放射線撮影装置。
【請求項８】
前記放射線源がＸ線源であることを特徴とする、請求項７に記載の放射線撮影装置。
【請求項９】
さらに、線源格子を有し、
前記放射線源、前記線源格子、前記位相格子、前記シンチレータ、及び前記２次元光学撮像素子からなる群から選ばれる少なくとも一つの位置調整及び前記被写体の挿入を行う駆動系、
前記位相変化を抽出し解析するための演算部分、及び
前記位相変化を可視化する画像取得手段、から選ばれる少なくとも一つを有することを特徴とする、請求項７または８に記載の放射線撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は放射線の位相変化を画像化する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の放射線、特にＸ線において、吸収コントラストを画像化する手法とは異なり、位相変化を画像化する手法が軽元素、つまり生体等の軟組織の描出性に優れているために注目されている。
【０００３】
特に、その一つであるＸ線のＴａｌｂｏｔ−Ｌａｕ干渉計を用いた手法は、医療現場や実験室で用いられる一般的なＸ線源を用いることができることから、実用化に向けた研究開発が進められている。従来のＴａｌｂｏｔ−Ｌａｕ干渉計では、位相格子によって形成される数μｍ周期のＴａｌｂｏｔ効果による干渉パターンである自己像の結像位置に吸収格子を配置し、その結果生じる自己像よりも周期が大きいパターンであるモアレ縞を２次元放射線検出器で撮像している。このように、Ｘ線のＴａｌｂｏｔ−Ｌａｕ干渉計を用いた手法において、モアレ縞を撮像する理由は、自己像を直接解像可能な検出器が無いためである。また、この吸収格子は、シリコン等の半導体プロセスと金のメッキ等により作製されるため、非常に高価なものである。そこで、特許文献１には、Ｘ線に対して作用する吸収格子ではなく、Ｘ線を一旦シンチレータで変換した可視光に作用する回折格子を用いてモアレ縞を形成する手段が開示されている。この手段では、金を使用する高価な吸収格子を必要としないというメリットがあり、２次元放射線検出器は、シンチレータ、回折格子、及び撮像素子の３点で構成することができるという特徴を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４７０２４５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、前述の２次元放射線検出器においても、２次元放射線検出器がシンチレータ、回折格子、及び撮像素子の３点で構成されるために、シンチレータと撮像素子以外に、回折格子を別途作製する必要があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の放射線位相変化検出方法は、位相格子による自己像の周期をＤ１、シンチレータを備えた２次元光学撮像素子の画素ピッチをＤ２＝ｋ＊Ｄ１と定義するとき、前記ｋが１／２＜ｋ≦３／２の範囲であり、かつ前記自己像に対する前記２次元光学撮像素子の配置関係によりＤ１とＤ２から形成される干渉縞が、Ｄ２の２倍以上１００倍以下の周期を有するように、前記２次元光学撮像素子を配置し、被写体の挿入前後の前記干渉縞の位相変化を取得し、少なくとも被写体の挿入による放射線の位相変化に関する画像を出力させることにより、前記放射線の位相変化を検出することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の放射線撮影装置は、前記の放射線位相変化検出方法を利用した、放射線撮影装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の放射線位相変化検出方法によれば、従来法で必要とされていた吸収格子や回折格子が不要で、シンチレータと撮像素子のみを有する構成で干渉縞を生じさせ、該干渉縞の位相変化を検出することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の放射線撮影装置の構成を示す図
【図２】従来技術の放射線撮影装置の構成を示す図
【図３】２次元光学撮像素子の拡大図
【図４】本発明の放射線位相変化検出方法で得た干渉縞の画像と、干渉縞のコントラストの開口率依存性を示す図
【図５】共晶相分離シンチレータを説明する図
【図６】共晶相分離シンチレータの周期パターン導波状況を示す画像
【図７】共晶相分離シンチレータで撮像した自己像
【図８】モアレ縞の周期を反映したフーリエ変換像と位相回復像
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面等を用いて本発明を実施するための形態を説明する。
［本発明の構成の説明］
図１に本発明の放射線位相変化検出方法に基づく、放射線撮影装置の構成の一例を、放射線としてＸ線を用いた場合を例に示す。
【００１１】
本発明の放射線撮影装置は、主たる構成として、Ｘ線源１１、線源格子１２、位相格子１３、シンチレータ１５、および２次元光学撮像素子１６を有する。
【００１２】
Ｘ線源１１は、被写体１４の特性等を考慮して、ターゲット材料の異なる管球を選択可能である。例えばターゲット材料としては、Ｃｕ，Ａｇ，Ｍｏ，Ｗなどが挙げられる。焦点サイズの大きな通常のＸ線源１１を用いる場合には、線源のサイズを調節するために線源格子１２を挿入してもよい。線源格子１２としては、特開２０１０−２４９５３３号公報に示されるような線源格子を用いることができる。また、半導体プロセスにより作製できるＳｉ等からなる位相格子１３は、位相格子１３の各スリットで回折した球面波がお互いに干渉することによって、格子面の下流のタルボ長に相当する箇所に自己像を形成させる役割を担う。本発明の放射線位相変化検出方法では、この自己像が被写体１４の挿入前後でどのように変化するかを捉えることにより、その位相変化を検出する。被写体１４の挿入は、位相格子１３とＸ線源１１または線源格子１２との間に挿入しても良いし、位相格子１３とシンチレータ１５との間に挿入しても良い。
【００１３】
図２には、従来技術の放射線位相変化検出方法に基づく、放射線撮影装置の構成の一例を示す。従来技術の放射線位相変化検出方法でも、本発明の放射線位相変化検出方法と同様に、自己像の被写体１４の挿入による変化を捉えることにより、その位相変化を検出する。図２中の放射線撮影装置は、Ｘ線源１１、線源格子１２、位相格子１３、シンチレータ１５、２次元光学撮像素子１６、および吸収格子２１（図２（Ａ））または光学回折格子２２（図２（Ｂ））を有する。吸収格子２１は、位相格子１３と同様に半導体プロセスによりＳｉ等の鋳型を作製し、さらに金などの原子番号の大きい元素を用いたメッキ等による埋め込みを行った、非常にアスペクト比の高いＸ線用の格子である。特に、１０μｍ以下の周期性を有し、かつ１００μｍ以上の厚さが要求されるため、吸収格子２１は、プロセスコストと原料のコストを勘案すると非常に高価な部品である。
【００１４】
従来技術の放射線位相変化検出方法では、１０μｍ以下の周期の自己像を直接解像することができない。そのため、図２（Ａ）に示すように、自己像と吸収格子２１が形成するより大きな周期を有するＸ線の干渉縞をシンチレータ１５で可視光に変換し、２次元光学撮像素子１６で撮影する方法を採っている。また、シンチレータ１５は、Ｘ線を十分吸収し、多くのシンチレーション光を放出するための応答性を考えると、Ｘ線のエネルギーにもよるが、少なくとも１５０μｍ以上の厚みが必要である。
【００１５】
また、図２（Ｂ）にはＸ線に対する吸収格子２１ではなく、Ｘ線の自己像をシンチレータ１５によって可視光に変換した後、光学回折格子２２との間で干渉縞を生成させる放射線位相変化検出方法を示す。図２（Ｂ）に示した放射線位相変化検出方法では、非常に高精細なシンチレータ１５が必要となる。そのため、シンチレータ１５は、厚みが非常に薄い必要があり、図２（Ｂ）に示した放射線位相変化検出方法は、図２（Ａ）に示した放射線位相変化検出方法と比較して、検出感度が非常に低下していると推定される。また、金を用いる必要はないが、光学回折格子の作製も必要である。
【００１６】
これに対して、本発明の放射線位相変化検出方法は、吸収格子２１や、光学回折格子２２が不要である。以下にその理由を示す。
【００１７】
第一の理由は、少なくとも１５０μｍの厚さにおいて、１００［ｌｐ／ｍｍ］（ｌｐ：ｌｉｎｅ  ｐａｉｒ）を解像できるシンチレータ１５を用いるためである。１００［ｌｐ／ｍｍ］とは、１ｍｍあたりに１００本の明暗の線を有する平均構造周期を有するということであり、シンチレータ１５は、１０μｍ以下の周期性を有する光を識別する非常に高い解像度を有している。
【００１８】
第二の理由は、２次元光学撮像素子１６の受光部が、特定の画素ピッチを有しており、自己像との干渉を生じることが可能だからである。したがって、図２（Ｂ）に示した放射線位相変化検出方法のように、光学回折格子２２を挿入することなく干渉縞を生じさせることができ、所望の撮像を行う事が可能となる。本発明において、前記干渉は好適にはモアレ干渉であり、前記干渉縞は好適にはモアレ縞である。
【００１９】
以上の２つの理由から、本発明の放射線位相変化検出方法では、位相格子１３が形成する自己像の周期をＤ１、２次元光学撮像素子１６の画素ピッチをＤ２としたとき、Ｄ２＝ｋ＊Ｄ１と定義すると、ｋが１／２＜ｋ≦３／２の範囲である場合、自己像と２次元光学撮像素子１６の受光部との干渉を生じさせることができる。また、自己像に対する２次元光学撮像素子１６の配置関係を、干渉縞の周期が画素ピッチＤ２の２倍以上１００倍以下となるように、調整することが好ましい。自己像に対する２次元光学撮像素子１６の配置関係の調整としては、例えば、自己像に対する２次元光学撮像素子１６の回転角を調整することが挙げられる。干渉縞の周期が画素ピッチＤ２の１００倍よりも大きい場合、画素ピッチＤ２に対して得られる画像の解像度が低くなり過ぎ、２次元光学撮像素子１６が干渉縞の周期に対して不要に高解像度となる。この場合、本発明の放射線位相変化検出方法により、被写体１４による放射線の位相変化を検出することは可能ではあるが、２次元光学撮像素子１６の各画素に入射する光線本数が非常に少なくなり、統計的なノイズが発生する原因となりうる。そのため、干渉縞の周期が画素ピッチＤ２の２倍以上１００倍以下となるように、２次元光学撮像素子１６の回転角を調整することが好ましい。また、干渉縞の周期は、画素ピッチＤ２の２倍以上２０倍以下であることがより好ましく、画素ピッチＤ２の４倍近傍であることがさらに好ましい。
【００２０】
表１には、自己像の周期が８μｍの場合の干渉縞の周期と画素ピッチＤ２の関係を式１より算出した。画素ピッチＤ２が自己像の周期Ｄ１と近い値であるとき、干渉縞の周期は著しく大きくなる。この場合、式２より算出されるように、２次元光学撮像素子１６の回転角θを調整することで、干渉縞の周期を画素ピッチＤ２の２倍以上１００倍以下へと調整可能である（表１）。例えば、２次元光学撮像素子１６の回転角θを１２°回転させることで、自己像の周期が８μｍであり画素ピッチが８．０１μｍの場合では、干渉縞の周期が画素ピッチＤ２の８００倍から４．７８倍に調整可能となる。２次元光学撮像素子１６は時計回り、反時計回りのどちらに回転させてもよく、また回転角は干渉縞の周期が画素ピッチＤ２の２倍以上１００倍以下となるよう任意に調整することが可能である。さらに、２次元光学撮像素子１６は並進させて調整してもよい。
干渉縞の周期＝Ｄ１×Ｄ２／｜Ｄ１−Ｄ２｜          （１）
干渉縞の周期＝Ｄ＝｛（１／Ｄ１）＋（１／Ｄ２）−（（２／Ｄ１＊Ｄ２）＊ｃｏｓθ）｝＾（−１／２）          （２）
【００２１】
【表１】
0006702788.tif 000002
【００２２】
本発明の放射線位相変化検出方法のＤ２＝ｋ＊Ｄ１の関係において、ｋ≦１／２の場合には、サンプリング定理から、干渉縞の周期ではなく、直接自己像の周期を測定できるが、本発明の放射線位相変化検出方法では干渉縞を形成させることにより、より大きな画素ピッチの素子が利用可能となるメリットが生じる。例えば、比較的大面積の光学撮像素子（ＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサ等）では、画素ピッチが小さいと画素数が増え、読み出しに時間がかかるといった問題や、センサ自体の歩留まりにも影響を与えるといった問題を有する。このため、本発明の放射線位相変化検出方法では、所望の画像解像度の範疇で、限りなく画素ピッチを大きくすることにより、前記の問題を解決できるという効果を奏する。例えば、本発明の放射線位相変化検出方法では、自己像の周期が１０μｍであれば、５μｍ以上の画素ピッチの画素を有する２次元光学撮像素子１６を用いることができる。
【００２３】
一方で、ｋ≦３／２までの画素ピッチでなければ、干渉縞の周期に対する画素ピッチＤ２の比が２倍より小さくなり、干渉縞自体をサンプリングすることができなくなる。そのため、本発明の放射線位相変化検出方法では、自己像の周期が１０μｍであれば、画素ピッチＤ２が１５μｍ以下の画素を有する２次元光学撮像素子１６を用いることができる。
【００２４】
以上のように、放射線としてＸ線を用いた例を示したが、放射線としては、シンチレータ１５を励起し、発光させることができるものであればよい。この様な放射線としては、γ線、中性子線等が挙げられる。
【００２５】
また、用いる２次元光学撮像素子１６において、１画素中に占める開口率、すなわち受光部３２の面積と画素の面積との比率についてはいかなる開口率のものも用いることができるが、該開口率は、干渉縞を撮像した場合の縞のコントラストに反映される。
【００２６】
図３には、画素ピッチ３３を有する２次元光学撮像素子１６を示す。２次元光学撮像素子１６の画素３１の面積をＳ、画素３１中の受光部３２の面積をＰとした時、Ｐ／Ｓで表わされる開口率（ＦＦ：Ｆｉｌｌ  Ｆａｃｔｏｒ）が０．０１〜１．０の範囲であれば、干渉縞の良好なコントラストを得ることができる。例えば、自己像が８μｍの周期を有し、２次元光学撮像素子１６の画素ピッチ３３が７．２μｍの場合に、開口率を変化させ、画像を得た。開口率が０．５６のとき、図４（Ａ）に示す干渉縞の画像が得られ、開口率を変化させた場合には、その画像の断面プロファイルは図４（Ｂ）に示すように変化した。図４（Ｂ）に示されるように、開口率の変化によって干渉縞の振幅（コントラスト）は変化するが、周期性は損なわれないため、開口率は幅広く選択することが可能である。
【００２７】
本発明の放射線位相変化検出方法では、被写体１４の有無による自己像と２次元光学撮像素子１６との間で生じた干渉縞の撮像結果の位相変化を解析する。解析手法はいずれの方法でも良く、好ましくは、位相変化を解析する手法はフーリエ変換法である。フーリエ変換法を用いることで、位相変化は得られた干渉縞の周期相当の解像度で解析することができる。また、複数回の撮像が必要となるが、高い解像度を得ることができる縞走査干渉法により、位相変化を解析しても良い。
【００２８】
本発明の放射線位相変化検出方法では、被写体１４の挿入により自己像と２次元光学撮像素子１６との間で生じた干渉縞の位相変化は、上記解析により画像として取得できる。そのため、本発明の放射線位相変化検出方法では、被写体１４が挿入されていない場合の干渉縞の画像と、被写体１４が挿入されている場合の干渉縞の画像とを比較することにより、放射線の位相変化に起因する自己像の周期Ｄ１の変化による干渉縞のゆがみを画像として出力することで、被写体１４の挿入による放射線の位相変化を検出することができる。
【００２９】
［共晶相分離シンチレータ］
図５に本発明の放射線位相変化検出方法に用いるシンチレータ１５の例を示す。
本発明の放射線位相変化検出方法に用いるシンチレータ１５は、シンチレータとして機能する複数の第一の相５１と、第二の相５２とを有し、同一面上にない二つの面（第一の面と第二の面と呼ぶことがある。）を結ぶ方向に一軸性を有し、その方向に光導波性を有する一軸性共晶相分離シンチレータであることが好ましい。複数の第一の相５１は、第二の相５２に取り囲まれてなる、それぞれ光導波方向５３に沿って一方向性を有する柱状のファイバー構造の相であり、第二の相５２中に、一定の平均構造周期５５で存在する。
【００３０】
なお、第一の面と第二の面は、第一の相５１が延びる方向（光導波方向５３）に対して略垂直（±２０°以内）であることが好ましい。
【００３１】
また、第一の相５１は高屈折率相であり、第二の相５２は低屈折率相である必要がある。さらに、第一の相５１はシンチレータとして機能するので、第一の相５１は放射線の吸収により励起し、発光した光を光ファイバーのように導波することが可能である。
【００３２】
このような共晶相分離シンチレータの第一の相５１と第二の相５２の材料としては、表２のような組み合わせの材料系を用いることが可能である。
【００３３】
【表２】
0006702788.tif 000003
【００３４】
第一の相５１の形状は、図５に示すような円柱状に限られず、断面が楕円形の柱状体や、側面が任意の曲面で構成された柱状体であってもよく、さらには複数の面から構成される断面が多角形である柱状体であってもよい。第一の相５１の柱の径５４は５０ｎｍ以上３０μｍ以下であることが好ましい。すなわち、第一の相５１の断面が円形である場合、その直径が５０ｎｍ以上３０μｍ以下であることが好ましい。また、第一の相５１の断面が楕円形である場合、その長軸および短軸が５０ｎｍ以上３０μｍ以下であることが好ましい。さらに、第一の相５１の断面が多角形である場合、重心とある頂点との距離の２倍の値のうち、最も小さい値と最も大きい値が５０ｎｍ以上３０μｍ以下であることが好ましい。
【００３５】
また、共晶相分離シンチレータ中の第一の相５１の平均構造周期５５は、第一の相５１の断面の重心間の平均距離で表わされ、５００ｎｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。ただし、平均構造周期５５は、自己像の周期Ｄ１の半分よりも小さくなければならない。
【００３６】
第一の相５１は、途切れ、分岐、結合等を有していてもよいが、第一の面と第二の面の間で連続していることが好ましい。
【００３７】
共晶相分離シンチレータの厚み５６は、第一の相５１がシンチレータとして機能するように、吸収する放射線のエネルギーによって適宜選択することができる。本発明の放射線位相変化検出方法に用いる共晶相分離シンチレータの厚み５６としては、好ましくは１０μｍ以上４０ｍｍ以下であり、より好ましくは５０μｍ以上５ｍｍ以下である。
【００３８】
このような構造を有する共晶相分離シンチレータは、例えば、平均構造周期５５が１．６８μｍ、第一の相５１の柱の径５４が平均１．２４μｍのＧｄＡｌＯ３であり、共晶相分離シンチレータの厚み５６が１５０μｍである場合において、８μｍの自己像の周期Ｄ１を十分解像できる性能を有している。図６には、８μｍの周期を有する自己像を模した可視光線を裏面より入射させ、上記の共晶相分離シンチレータで伝送させた透過像を示す。図６より、１０μｍ以下の自己像も第一の相５１それぞれにより伝送されることが確認できる。
【００３９】
従って、共晶相分離シンチレータの構造により自己像に関する情報が著しく変調されることや、回折現象を生じることはなく、自己像が劣化することはない。そのため、自己像の周期Ｄ１と２次元光学撮像素子１６の画素ピッチ３３であるＤ２が本発明の放射線位相変化検出方法の関係性を満たす場合、干渉縞を生じさせるための吸収格子２１や光学回折格子２２が不要な放射線位相変化検出方法を提供できる。
【００４０】
本発明の放射線位相変化検出方法では、２次元光学撮像素子１６の撮像面に、共晶相分離シンチレータの第一の相５１を直接接触させる配置とすることが好ましい。この場合、第一の相５１は２次元光学撮像素子１６の撮像面に張り合わされても良い。２次元光学撮像素子１６は、専用品でも、画素毎にマイクロレンズが設けられているような汎用品でも良い。また、直接張り合わせる場合でも、受光面とシンチレータを直接接触させる必要はなく、各種保護層等が介在してもよい。さらに、共晶相分離シンチレータの第一の相５１を透過した放射線が、２次元光学撮像素子１６に入射して生じるスポットノイズの軽減策を講じるために、共晶相分離シンチレータと２次元光学撮像素子１６との間に、自己像の周期の半分以下の周期性を有する、着目する周期成分に影響を与えないファイバーオプティクスプレート（以下、「ＦＯＰ」ともいう。）を挿入することが好ましい。
【００４１】
［放射線位相変化検出装置］
本発明の放射線撮影装置は、放射線源、位相格子１３、シンチレータ１５、及び２次元光学撮像素子１６を有する。
【００４２】
本発明の位相変化検出方法は、吸収格子２１や光学回折格子２２が不要であるため、本発明の放射線撮影装置には、それらを設ける必要はない。また、本発明の放射線撮影装置には、各部の位置調整用及び被写体１４の挿入を行う駆動系、位相変化を抽出し解析するための演算部分、及び位相変化を可視化する画像取得手段を設けることもできる。放射線としてＸ線を用いる場合は、前述の本発明の放射線位相変化検出方法の構成に示した、Ｘ線源１１、位相格子１３、シンチレータ１５、及び２次元光学撮像素子１６を用いて放射線撮影装置を構成することが可能である。この場合、放射線撮影装置の装置長を２ｍ以下とすることも可能である。
【００４３】
[実施例１]
第一の相５１の材料がＧｄＡｌＯ３であり、第二の相５２の材料がＡｌ２Ｏ３である共晶相分離シンチレータを用い、共晶相分離シンチレータによる自己像に関する情報の著しい変調の有無を確認した。前記共晶相分離シンチレータは、ＧｄサイトにＴｂを添加し、２次元光学撮像素子１６の受光感度の高い緑色の発光を有する共晶相分離シンチレータであり、その厚み５６は１５０μｍ、平均構造周期５５は１．６８μｍ、第一の相の柱の径５４は平均１．２４μｍであった。
【００４４】
Ｘ線光学系は、ターゲットをタングステンとした２８ｋｅＶ、Ａｌフィルター１ｍｍの線質のＸ線源１１に、１２．７５μｍのピッチを有する線源格子１２を挿入して用いた。シリコン製２次元位相格子１３による自己像の周期Ｄ１は８．２４μｍとなった。
【００４５】
以上の条件で、自己像が結像する位置に共晶相分離シンチレータを配置し、レンズで拡大して自己像の直接撮像を約４０秒行った。このとき、線源格子１２から共晶相分離シンチレータまでの距離は１１８５ｍｍであり、レンズ光学系における、１画素あたりの解像度は０．６５μｍである。
【００４６】
上記条件で撮影された、共晶相分離シンチレータの出射面の自己像を図７に示す。図７には、８．２４μｍの周期を有する自己像が明瞭に描出された。このことから、共晶相分離シンチレータにより自己像の周期パターンが変調されていないことが確認できた。
【００４７】
さらに、共晶相分離シンチレータの厚み５６を３００μｍに変更し、４．４μｍの画素ピッチ３３のＣＣＤ（本発明の放射線位相変化検出方法における、Ｄ２＝ｋ＊Ｄ１の式よりｋ＝０．５３４）に張り合わせて撮像した。すると、８．２４μｍの自己像の周期Ｄ１は、約９．４μｍの周期の干渉縞（モアレ縞）として検出された。また、被写体１４として用いた直径４ｍｍのナイロン球挿入前後のモアレ縞の変化は、フーリエ変換法により当該周波数成分の変調として抽出し、解析することができた。
【００４８】
以上から、シンチレータによる自己像の劣化はなく、本発明の放射線位相変化検出方法が、放射線と位相格子１３によって形成される自己像と２次元光学撮像素子１６との干渉により生じた干渉縞の周期における位相変化の検出方法として有効であることを確認した。
【００４９】
[実施例２]
実施例１の共晶相分離シンチレータの厚みを２５０μｍとし、約２．５ｍｍ厚の約３μｍの周期性を有するＦＯＰを共晶相分離シンチレータと２次元光学撮像素子１６との間に挿入し、撮像時間を８秒とした他は、実施例１と同様に干渉縞の撮像を行った。フーリエ変換法により解析を行った結果、ＦＯＰ由来の長周期の回折スポットが見受けられるものの、図８（Ａ）に示すように、自己像の周期Ｄ１は約９．４μｍの周期の干渉縞（モアレ縞）として検出された。
【００５０】
また、直径４ｍｍのナイロン球の挿入前後の位相変化を抽出し、フーリエ変換法により析を行った。その結果、図８（Ｂ）の画像が得られ、本発明の放射線位相変化検出方法において、自己像の周期Ｄ１の半分以下の周期性を有するＦＯＰの挿入は、本発明の放射線位相変化検出方法において、自己像の周期Ｄ１の周期成分に対して問題となるような影響は与えず、かつスポットノイズの軽減効果が確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明の放射性位相変化検出方法は、吸収格子や回折格子が不要であり、そのためコンパクトに放射性位相変化検出装置等を構成する事を可能にするものであり、Ｘ線、γ線、中性子線等において応用可能である。特に、Ｘ線領域では、医療用・産業用、位相変化撮影装置等に用いることが可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１１  Ｘ線源
１２  線源格子
１３  位相格子
１４  被写体
１５  シンチレータ
１６  ２次元光学撮像素子
２１  吸収格子
２２  光学回折格子
３１  画素
３２  受光部
３３  画素ピッチ
５１  第一の相
５２  第二の相
５３  光導波方向
５４  第一の相の柱の径
５５  平均構造周期
５６  共晶相分離シンチレータの厚み
【図１】
0006702788.tif 000004
【図２】
0006702788.tif 000005
【図３】
0006702788.tif 000006
【図４】
0006702788.tif 000007
【図５】
0006702788.tif 000008
【図６】
0006702788.tif 000009
【図７】
0006702788.tif 000010
【図８】
0006702788.tif 000011