(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を発生するＸ線発生手段と、
前記Ｘ線発生手段から出射されたＸ線を空間的に分割するＸ線分割素子と、
前記Ｘ線分割素子により分割され、被検知物を透過したＸ線を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出されたデータから、前記被検知物によるＸ線の位置ずれ量と、該被検知物のＸ線透過率を算出し、該Ｘ線の位置ずれ量から求めたρｅｔ（ρｅ：電子密度、ｔ：被検知物の厚さ）と、該Ｘ線透過率から求めたμｔ（μ：線吸収係数）から該被検知物の実効原子番号を演算する演算手段とを有し、
前記演算手段において、前記Ｘ線の位置ずれ量は、前記被検知物がない状態で計測したＸ線の検出位置と、該被検知物を透過したＸ線を計測したＸ線の検出位置とを比較することにより得ることを特徴とするＸ線撮像装置。
【請求項２】
前記演算手段は、前記ρｅｔと前記μｔから算出したμ／ρｅに基づき前記実効原子番号を演算することを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮像装置。
【請求項３】
前記Ｘ線発生手段と、前記Ｘ線分割素子と、前記検出手段とを同期させて移動させる可動手段を有することを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮像装置。
【請求項４】
前記演算手段は、前記ρｅｔを画像再構成することにより前記被検知物の電子密度を演算することを特徴とする請求項３に記載のＸ線撮像装置。
【請求項５】
前記画像再構成はフィルタ逆投影法により行うことを特徴とする請求項４に記載のＸ線撮像装置。
【請求項６】
前記演算手段は、前記被検知物と前記検出手段との距離を用いて該被検知物の微分位相像を演算することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のＸ線撮像装置。
【請求項７】
前記演算手段は、前記微分位相像を積分することにより前記被検知物のＸ線位相像を得ることを特徴とする請求項６に記載のＸ線撮像装置。
【請求項８】
前記Ｘ線分割素子は、２次元状に配列された穴を有する素子であることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のＸ線撮像装置。
【請求項９】
前記Ｘ線分割素子は、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｂ、Ｔａ、Ｗの材料から選択されることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のＸ線撮像装置。
【請求項１０】
前記演算手段により演算された前記被検知物の実効原子番号に関する情報を表示する表示手段を更に有することを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載のＸ線撮像装置。
【請求項１１】
前記被検知物を移動する移動手段を有することを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載のＸ線撮像装置。
【請求項１２】
前記Ｘ線発生手段と前記Ｘ線分割素子との間にＸ線を単色化する単色化手段を有することを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載のＸ線撮像装置。
【請求項１３】
Ｘ線発生手段によりＸ線を発生する工程と、
前記Ｘ線をＸ線分割素子により空間的に分割する工程と、
前記Ｘ線分割素子により分割され、被検知物を透過したＸ線を検出手段により検出する工程と、
前記検出手段により検出されたデータから、前記被検知物によるＸ線の位置ずれ量と該被検知物のＸ線透過率を算出し、該Ｘ線の位置ずれ量から求めたρｅｔ（ρｅ：電子密度、ｔ：被検知物の厚さ）と、該Ｘ線透過率から求めたμｔ（μ：線吸収係数）から前記被検知物の実効原子番号を演算する工程とを有し、
前記演算する工程において、前記Ｘ線の位置ずれ量は、前記被検知物がない状態で計測したＸ線の検出位置と、該被検知物を透過したＸ線を計測したＸ線の検出位置とを比較することにより得ることを特徴とするＸ線撮像方法。
【請求項１４】
Ｘ線撮像装置の制御方法であって、
Ｘ線発生手段を制御してＸ線を発生する工程と、
Ｘ線検出手段を制御してＸ線分割素子により分割された後に被検知物を透過したＸ線を検出する工程と、
演算手段を制御して、前記被検知物によるＸ線の位置ずれ量とＸ線透過率を算出する工程と、
前記Ｘ線の位置ずれ量から求めたρｅｔ（ρｅ：電子密度、ｔ：被検知物の厚さ）と、前記Ｘ線透過率から求めたμｔ（μ：線吸収係数）から前記被検知物の実効原子番号を演算する工程とを有し、
前記演算する工程において、前記Ｘ線の位置ずれ量は、前記被検知物がない状態で計測したＸ線の検出位置と、該被検知物を透過したＸ線を計測したＸ線の検出位置とを比較することにより得ることを特徴とするＸ線撮像装置の制御方法。
【請求項１５】
Ｘ線を発生するＸ線発生手段と、該Ｘ線発生手段から出射され、被検知物を透過したＸ線を検出する検出手段と、該検出手段により検出されたデータから、前記被検知物を透過したＸ線の位相φと該被検知物のＸ線透過率を演算する演算手段とを有するＸ線撮像装置において、
前記演算手段は、前記位相φから求めたρｅｔ（ρｅ：電子密度、ｔ：被検知物の厚さ）と、前記Ｘ線透過率から求めたμｔ（μ：線吸収係数）から前記被検知物の実効原子番号を演算することを特徴とするＸ線撮像装置。
【請求項１６】
前記Ｘ線発生手段から出射されたＸ線を空間的に分割するＸ線分割素子を更に有し、
前記Ｘ線分割素子を用いて得たＸ線の位置ずれ量から、前記位相φを得ることを特徴とする請求項１５に記載のＸ線撮像装置。
【請求項１７】
前記Ｘ線発生手段から出射されたＸ線を単色化する単色化手段と、前記被検知物と前記検出手段との間に設けられた分光結晶とを更に有し、
前記分光結晶を用いて得たＸ線屈折角から、前記位相φを得ることを特徴とする請求項１５に記載のＸ線撮像装置。
【請求項１８】
被検知物を透過したＸ線を検出する工程と、該検出する工程により検出されたデータから前記被検知物を透過したＸ線の位相φと該被検知物のＸ線透過率を算出する工程とを有するＸ線撮像方法において、
前記位相φから求めたρｅｔ（ρｅ：電子密度、ｔ：被検知物の厚さ）と、前記Ｘ線透過率から求めたμｔ（μ：線吸収係数）から前記被検知物の実効原子番号を演算する工程を更に有することを特徴とするＸ線撮像方法。
【請求項１９】
前記位相φは、Ｘ線を空間的に分割するＸ線分割素子を用いて得たＸ線の位置ずれ量から求めることを特徴とする請求項１８に記載のＸ線撮像方法。
【請求項２０】
前記位相φは、分光結晶を用いて得たＸ線屈折角から求めることを特徴とする請求項１８に記載のＸ線撮像方法。
【請求項２１】
Ｘ線を発生するＸ線発生手段と、該Ｘ線発生手段から出射され被検知物を透過したＸ線を検出する検出手段と、該検出手段により検出されたデータから前記被検知物を透過したＸ線の位相φと該被検知物のＸ線透過率を演算する演算手段とを有するＸ線装置において、
前記演算手段は、前記位相φから求めたρｅｔ（ρｅ：電子密度、ｔ：被検知物の厚さ）と、前記Ｘ線透過率から求めたμｔ（μ：線吸収係数）から前記被検知物の実効原子番号を演算することを特徴とするＸ線装置。
【請求項２２】
被検知物を透過したＸ線を検出する工程と、該検出する工程により検出されたデータから前記被検知物を透過したＸ線の位相φと該被検知物のＸ線透過率を演算する工程とを有するＸ線装置に用いる演算方法において、
前記演算方法は、前記位相φから求めたρｅｔ（ρｅ：電子密度、ｔ：被検知物の厚さ）と、前記Ｘ線透過率から求めたμｔ（μ：線吸収係数）から前記被検知物の実効原子番号を演算する工程を更に有することを特徴とするＸ線装置に用いる演算方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＸ線を用いた撮像装置、撮像方法、撮像装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線を用いた非破壊検査法は工業利用から医療利用まで幅広い分野で用いられている。Ｘ線は波長が約０．０１〜１００Å（１０−１２〜１０−８ｍ）程度の電磁波であり、このうち波長の短いＸ線（λ＝０．０１〜１Å）を硬Ｘ線、波長の長いＸ線（λ＝１〜１００Å）を軟Ｘ線という。
【０００３】
例えば、Ｘ線による吸収能の違いを用いた吸収コントラスト法ではＸ線の透過能の高さを利用し、鉄鋼材料などの内部亀裂検査や手荷物検査などのセキュリティ分野の用途として実用化されている。
【０００４】
一方、Ｘ線の位相シフトに基づくＸ線位相イメージングでは、Ｘ線吸収コントラストでは不得意な低密度の被検知物に対して有用である。そのため、Ｘ線位相イメージングは高分子材料の相分離構造体のイメージングなどに応用されている。
【０００５】
ところで、粒子線がん治療の治療計画等では、体内での粒子の飛程を求める際に電子密度分布等が必要となる。
【０００６】
そこで、特許文献１では、Ｘ線を用いることにより、電子密度分布と実効原子番号のイメージ像を作成するためのデータ算出方法について記載している。具体的には、特許文献１では、２以上のエネルギーを有する単色Ｘ線を利用し、吸収コントラスト像から電子密度分布や実効原子番号のイメージ像を作成するためのデータを得ている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−０８２６６３号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｄａｐｈｎｅ  Ｆ．Ｊａｃｋｓｏｎ  ａｎｄ  Ｄ．Ｊ．Ｈａｗｋｅｓ，ＰＨＹＳＩＣＳ  ＲＥＰＯＲＴ  ７０，Ｎｏ．３（１９８１）１６９−２３３
【非特許文献２】Ｙ．Ｏｈｎｏ，Ｍ．Ｔｏｒｉｋｏｓｈｉ，Ｔ．Ｔｓｕｎｏｏ，Ｋ．Ｈｙｏｄｏ，Ｎｕｃｌｅａｒ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ＆Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｉｎ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ａ  ５４８（２００５）７２−７７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載された方法では、２つの波長のＸ線を必ず用いなければならず、装置が複雑化するという問題点がある。
【００１０】
また、特許文献１に記載された方法は、吸収コントラスト像のみを利用しているため、軽元素に対しては十分な吸収コントラストが得られず、誤差が生じる可能性がある。
【００１１】
そこで、本発明は、装置を簡便化し、かつ、軽元素に対しても誤差要因の少ない、実効原子番号を演算するＸ線撮像装置、Ｘ線撮像方法、該Ｘ線撮像装置の制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係るＸ線撮像装置は、Ｘ線を発生するＸ線発生手段と、前記Ｘ線発生手段から出射され、被検知物を透過したＸ線を検出する検出手段と、前記検出手段により検出されたデータから、前記被検知物によるＸ線位相量と、該被検知物のＸ線透過率を算出し、該Ｘ線位相量から求めたρｅｔ（ρｅ：電子密度、ｔ：被検知物の厚さ）と、該Ｘ線透過率から求めたμｔ（μ：線吸収係数）から該被検知物の実効原子番号を演算する演算手段とを有することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係るＸ線撮像方法は、被検知物を透過したＸ線を検出する工程と、前記検出する工程により検出されたデータから前記被検知物によるＸ線位相量と該被検知物のＸ線透過率を算出し、該Ｘ線位相量から求めたρｅｔ（ρｅ：電子密度、ｔ：被検知物の厚さ）と、該Ｘ線透過率から求めたμｔ（μ：線吸収係数）から前記被検知物の実効原子番号を演算する工程とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、装置を簡便化し、かつ、軽元素に対しても誤差要因の少ない、実効原子番号を演算するＸ線撮像装置、Ｘ線撮像方法、該Ｘ線撮像装置の制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態１で説明する装置の構成例
【図２】検出されたＸ線の照射位置を示す図
【図３】実施形態１で説明する演算手段における処理フロー図
【図４】実施形態２で説明するＣＴ装置の概略図
【図５】実施形態２で説明する演算手段における処理フロー図
【図６】実施例で説明する装置の構成例
【図７】実施形態３で説明する装置の構成例
【図８】アナライザー結晶を回転させた時のＸ線強度分布の例
【図９】実施形態３で説明する演算手段における処理フロー図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明に係る実施形態では、Ｘ線の吸収と、Ｘ線の位相シフトの両方を利用して、実効原子番号に関する情報を得ることのできるＸ線撮像装置および撮像方法等について説明する。ここで、実効原子番号とは、物質の原子数割合で換算した実効的な原子番号を示す。
【００１７】
（実施形態１）
実施形態１では、Ｘ線位相量とＸ線透過率を利用して実効原子番号分布を得る撮像装置および撮像方法について説明する。
【００１８】
Ｘ線の物質に対する複素屈折率は式（１）で表される。
【００１９】
【数１】
0004512660.tif 000002
【００２０】
式（１）における実部は位相に相当する項であり、虚部は吸収に相当する項である。被検知物によるＸ線の吸収について、被検知物の線吸収係数μと式１の複素屈折率の虚部βは式（２）として定義することができる。
【００２１】
【数２】
0004512660.tif 000003
【００２２】
ここでλはＸ線の波長であり連続Ｘ線を用いる場合は実効波長を意味する。ｔは被検知物の厚さである。
【００２３】
透過Ｘ線の強度をＸ線検出器で測定した場合、被検知物のない場合でのＸ線強度をＩ０、被検知物のある場合のＸ線強度をＩとすると、これらの強度と被検知物の線吸収係数μは式（３）の関係を有する。
【００２４】
【数３】
0004512660.tif 000004
【００２５】
さらに数式（３）における線吸収係数μは式（４）で表すことができる（非特許文献１参照）。
【００２６】
【数４】
0004512660.tif 000005
【００２７】
ここでρは被検知物の密度、ＮＡはアボガドロ数、Ａは原子量、σｅｌは光電子吸収断面積、σｃｏｈは弾性散乱断面積、σｉｎｃｏｈは非弾性散乱断面積である。さらに式（４）における光電子吸収断面積σｅｌは、式（５）として表すことができる。
【００２８】
【数５】
0004512660.tif 000006
【００２９】
ここでＺは被検知物の実効原子番号、αは微細構造定数、ＥはＸ線のエネルギー、φ０はトムソン散乱断面積、ｆは補正項である。また、式（４）における弾性散乱断面積σｃｏｈと、非弾性散乱断面積σｉｎｃｏｈをまとめると式（６）として表すことができる。
【００３０】
【数６】
0004512660.tif 000007
【００３１】
ここでΦＫＮはＮｉｓｈｉｎａ−Ｋｌｅｉｎの式、ｂはパラメータである。このパラメータｂの値は、非特許文献１にあるように通常０．５が使用される。
【００３２】
また、σｃｏｈ（Ｚ’，Ｅ’）は基準原子の弾性散乱断面積、Ｚ’は基準原子の原子番号、Ｅ’は基準原子の基準エネルギーである。この基準原子の基準エネルギーＥ’は、基準原子の原子番号Ｚ’、被検知物の実効原子番号Ｚ、Ｘ線のエネルギーＥを用いて式（７）のように定義することができる。
【００３３】
【数７】
0004512660.tif 000008
【００３４】
非特許文献１が示すように基準原子に関しては酸素が用いられる。
【００３５】
式（４）に式（５）から式（７）を導入して整理すると、非特許文献２に示すように線吸収係数μは式（８）のように示すことができる。
【００３６】
【数８】
0004512660.tif 000009
【００３７】
ここでＦは、光電子吸収断面積に関する項であり、Ｇは散乱断面積に関する項である。
【００３８】
式（８）が示すように、線吸収係数は、被写体の電子密度ρｅと実効原子番号Ｚの関数として解釈することができる。更に、式（８）から、実効原子番号Ｚは式（９）のように示すことができる。
【００３９】
【数９】
0004512660.tif 000010
【００４０】
一方、位相と対応するδは電子密度ρｅと式（１０）に示すように相関がある。
【００４１】
【数１０】
0004512660.tif 000011
【００４２】
ここでｒ０は古典的電子半径である。
【００４３】
式（１０）に示されているように、Ｘ線の位相に関する情報から電子密度を算出することができる。また、式（８）に示されているように、Ｘ線の吸収に関する情報から、電子密度と実効原子番号の両者を算出することができる。そして、これらＸ線の位相に関する情報と吸収に関する情報を同時に測定することによりμ／ρｅの値を得ることができる。このμ／ρｅを用いて式（９）を解く演算処理を行うことにより、被検知物の実効原子番号や電子密度を像として得ることができる。
【００４４】
図１に本実施形態に関する装置構成を示す。Ｘ線発生手段としてのＸ線源１０１から出射するＸ線の光路上には、Ｘ線分割素子１０３と、被検知物１０４と、検出器１０５が配置されている。Ｘ線源１０１から出射されたＸ線は、Ｘ線分割素子１０３によって空間的に分割される。
【００４５】
Ｘ線分割素子１０３は、Ｘ線のシフト方向とシフトした量を一括で撮像するという観点からは２次元状に配列された穴を有する光学素子であることが好ましいが、スリット状の開口部を配列させたものであってもよい。また、Ｘ線分割素子に設けられた穴はＸ線を透過するような形態であれば、光学素子の基板を貫通してなくともよい。このＸ線分割素子１０３を構成する材料は、Ｘ線の吸収率が高いＰｔ、Ａｕ、Ｐｂ、Ｔａ、Ｗなどから選択される。
【００４６】
Ｘ線分割素子１０３により空間的に分割されたＸ線は、被検知物１０４に照射され、屈折および吸収される。屈折されることにより位相が変化したＸ線は検出器１０５によってその位置と強度が検出される。検出器１０５により得たＸ線に関する情報は演算手段１０６により数的処理がなされ、モニタ等の表示手段１０７に出力される。
【００４７】
被検知物１０４としては、人体、人体以外としては無機材料、無機有機複合材料が挙げられる。なお、被検知物１０４を移動する移動手段（不図示）を別途設けてもよい。この移動手段により、被検知物１０４を適宜移動することができるため、被検知物１０４の特定個所についての像を得ることができる。
【００４８】
検出器１０５は、例えばＸ線ＣＣＤカメラや直接変換型Ｘ線２次元検出器などから選択される。
【００４９】
なお、単色Ｘ線を用いる場合には、Ｘ線源１０１とＸ線分割素子１０３の間にモノクロメータやＸ線多層膜ミラーなどの単色化手段１０２を配置してもよい。
【００５０】
図２は、検出器１０５により検出された検出像である。ここでは検出像の水平方向をＸ軸、垂直方向をＹ軸として定義されている。
【００５１】
白丸で記述している検出位置１１０は、被検知物１０４のない状態で測定された検出像である。この検出像はシフト量を算出する際に基準となる情報である。一方、黒丸で記述している検出位置１２０は、被検知物１０４のある状態で測定された検出像である。それぞれの検出位置は各Ｘ線の強度分布の重心から求めることができる。
【００５２】
演算手段１０６により、まずこの検出位置１１０と検出位置１２０とを比較することにより、Ｘ方向の位置ずれ量（ΔＸ）とＹ方向の位置ずれ量（ΔＹ）を得る。このＸ線シフト量としての位置ずれ量（ΔＸ、ΔＹ）と、被検知物１０４と検出器１０５間の距離Ｌから屈折されたそれぞれのＸ線の屈折角Δθｘ、Δθｙは式（１１）により示すことができる。
【００５３】
被検知物１０４のない状態で測定した検出像は予めメモリに格納しておき、測定毎に参照することにより位置ずれ量を算出してもよい。また、距離Ｌは、被検知物１０４のホルダの位置を基準として導いた値を利用してもよいし、屈折角が既知の標準物質の測定から式（１１）を用いて算出された距離Ｌを利用してもよい。
【００５４】
【数１１】
0004512660.tif 000012
【００５５】
Ｘ線分割素子１０３で分割されたそれぞれのＸ線についてＸ線屈折角を求め、以下の式（１２）を用いることにより被検知物の微分位相像を得ることができる。この微分位相像を積分することにより透過Ｘ線の位相φを像として再構成することができる。
【００５６】
【数１２】
0004512660.tif 000013
【００５７】
一方、位相φとδは式（１３）の関係がある。
【００５８】
【数１３】
0004512660.tif 000014
【００５９】
ここでｔはＸ線が透過した被検知物の厚さである。つまり、Ｘ線分割素子１０３で分割されたＸ線の位置変化から透過Ｘ線の位相分布を求め、更に式（１０）と式（１３）から式（１４）を導きだすことができる。
【００６０】
【数１４】
0004512660.tif 000015
【００６１】
以下、図３を用いて本実施形態で採用する実効原子番号分布像の再構成方法について説明する。
【００６２】
まず、被検知物を透過したＸ線からＸ線強度データと位置データを取得する（Ｓ１００）。
【００６３】
被検知物とＸ線分割素子との距離（Ｌ）は既知であるため、位置データからは屈折角（Δθ）を求めることができる。また、屈折角から得た微分位相像から位相φを算出することができ、式（１４）より、被検知物のρｅｔ分布像を得ることができる（Ｓ１０１）。すなわち、Ｘ線位相量からρｅｔを求めることができる。
【００６４】
次に、Ｘ線の被検知物による透過率から式（３）を用いてμｔ分布像を求める（Ｓ１０２）。
【００６５】
これらρｅｔ分布像、μｔ分布像からμ／ρｅ像を求めることができる。μ／ρｅと実効原子番号Ｚの関係は式（９）で表せる。また式（４）を式（１５）に変形することによっても表せる。
【００６６】
【数１５】
0004512660.tif 000016
【００６７】
つまり、仮の実効原子番号Ｚを与えることによって、μ／ρｅの値を計算により算出することができる。μ／ρｅの測定値と、仮の実効原子番号Ｚから求めた計算値に対して繰り返し計算を行うことによって合わせ込むことにより、実効原子番号Ｚの収束値を得る（Ｓ１０３）。この繰り返し計算では、計算の残差が収束条件を満たすか否かを判断基準として演算手段での演算処理を終了させることができる。
【００６８】
このようにして再構成された実効原子番号分布に関する情報としての実効原子番号分布像は表示手段１０７により表示することができる（Ｓ１０４）。なお、表示手段１０７には、実効原子番号分布に関する情報として数値情報等を表示してもよい。また、Ｘ線吸収像、Ｘ線微分位相像、Ｘ線位相像、μ／ρｅ像を表示してもよい。さらに、上記の各手段、各機器を制御する制御手段を設けてもよい。
【００６９】
Ｘ線分割素子１０３がスリット状の開口部を有する場合も上記と同様に測定を行い、スリット方向に対して垂直方向へのＸ線位置データから屈折角（Δθ）を求め、位相φを求めればよい。また、Ｘ線分割素子１０３を光学素子面内で９０°回転させて測定を行うことによりＸ方向、Ｙ方向のデータを取得してから演算してもよい。
【００７０】
本実施形態では、以上のようにＸ線の位相量を利用していることから軽元素に対しても誤差要因の少ないＸ線撮像装置、撮像方法、該撮像装置を制御する方法を提供することができる。また、２つの波長のＸ線を必ずしも用いる必要がないため、装置の簡便化を図ることもできる。
【００７１】
（実施形態２）
実施形態１では被検知物の厚さｔが未知なため、式（１４）に示すように位相φを得ることができたとしても電子密度分布像を直接得ることができない。そこで、実施形態２では、コンピューテッドトモグラフィー（ＣＴ）の原理を用いて、電子密度分布像を直接得る手法について説明する。
【００７２】
図４に本実施形態に関する装置構成を示す。Ｘ線源２０１とＸ線分割素子２０３と２次元Ｘ線検出器２０５は、被検知物２０４のまわりを同期させて移動させる可動手段により、移動可能に構成されている。また、Ｘ線分割素子２０３により空間的に分割されたＸ線は被検知物２０４に照射され、透過Ｘ線は２次元Ｘ線検出器２０５により検出される。このようにして、被検知物２０４の各部分を計測したデータは演算手段２０６により処理され、演算された電子密度分布像は表示手段２０７により表示される。
【００７３】
以下、図５を用いて、本実施形態で採用する電子密度分布の再構成方法について説明する。
【００７４】
まず、被検知物を透過したＸ線からＸ線強度データと位置データを取得する（Ｓ２００）。
【００７５】
被検知物とＸ線分割素子との距離（Ｌ）は既知であるため、位置データからは屈折角（Δθ）を求めることができる。また、屈折角から得た微分位相像から位相φを算出することができ、式（１４）より、被検知物のρｅｔ分布像を得ることができる（Ｓ２０１）。
【００７６】
次に、Ｘ線の被検知物による透過強度変化から式（３）を用いてμｔ分布像を求める（Ｓ２０２）。
【００７７】
ＣＴ装置により得た投影データの全てに対して上記の処理を行い、個々のρｅｔ分布像、μｔ分布像を得る。そして、これらの分布像からコンピューテッドトモグラフィーにおける画像再構成法（たとえばフィルタ逆投影法など）により、ρｅ、μの断層像を得る（Ｓ２０５）。
【００７８】
すなわち、実施形態１では、線吸収係数μと電子密度ρｅの比しか求められなかったが、本実施形態によれば、Ｓ２０５のステップの時点で電子密度ρｅの分布像、線吸収係数μの分布像が得られる。
【００７９】
その後、電子密度ρｅ、線吸収係数μの断層像からμ／ρｅ像を演算し、実施形態１と同様の方法により、実効原子番号Ｚの収束値を得る（Ｓ２０３）。
【００８０】
繰り返し計算では、計算の残差が収束条件を満たすか否かを判断基準として演算手段での演算処理を終了させることができる。
【００８１】
このようにして再構成された実効原子番号分布に関する情報は表示手段１０７により表示することができる（Ｓ２０４）。
【００８２】
なお、実効原子番号分布に関する情報のみならず、Ｘ線吸収像、Ｘ線微分位相像、Ｘ線位相像、電子密度分布像、線吸収係数分布像、μ／ρｅ像を表示手段１０７に表示してもよい。
【００８３】
以上のように、ＣＴ装置を利用することにより、被検知物の物性値である実効原子番号および電子密度の３次元断層像を非破壊的に測定することができる。
【００８４】
（実施形態３）
実施形態３では、実施形態１とは異なった方法で微分位相像と吸収像を取得し、実効原子番号分布を得る方法について述べる。
【００８５】
図７に本実施形態に関する装置構成を示す。Ｘ線源４００から出射した白色Ｘ線４０１は単色化手段としてのモノクロメータ４０２によって単色化され被検知物４０３に入射する。被検知物４０３からの透過Ｘ線はＳｉなどの単結晶材料等を用いた分光結晶としてのアナライザー結晶４０４により回折されて２次元検出器４０５によって検出される。
【００８６】
図８の実線は、被検知物４０３のない状態でアナライザー結晶４０４を、Ｘ線の回折条件を満たす角度周辺で回転させたときの検出器１画素の強度分布（ロッキングカーブ）である。図８の横軸はアナライザー結晶４０４の回転角で、縦軸はＸ線の強度である。
【００８７】
一方、図８の破線は、被検知物４０３がある場合のロッキングカーブである。
【００８８】
被検知物４０３の屈折効果によって、アナライザー結晶４０４へ入射するＸ線の入射角が変わる。すなわち、被検知物４０３があると、Ｘ線強度スペクトルは実線から破線へと変化するため、ピーク位置がシフトするシフト量からＸ線屈折角を求めることができる。
【００８９】
また、実線及び破線の積分強度の差は被検知物４０３によるＸ線の吸収の効果により生じたものである。つまり、アナライザー結晶を微小角づつ回転させて、その像を検出することにより、被検知物４０３がある状態におけるピークのシフト量、積分強度の変化を測定できる。ピークのシフト量からは被検知物４０３の微分位相像、積分強度の変化からは被検知物４０３の吸収像を得ることができる。また、微分位相像を積分することによって位相像を得ることもできる。
【００９０】
このようにして得た位相像からρｅｔ分布像を算出し（Ｓ３０１）、吸収像からμｔ像を算出する（Ｓ３０２）。これらρｅｔ分布像、μｔ分布像からμ／ρｅ像を求めることができる。すなわち、Ｘ線位相量からρｅｔを算出し、Ｘ線透過率からμｔを算出する。
【００９１】
式（９）または式（１５）から仮の実効原子番号Ｚを与えることによって、μ／ρｅの値を計算により算出することができる。μ／ρｅの測定値と、仮の実効原子番号Ｚから求めた計算値に対して繰り返し計算を行うことによって合わせ込むことにより、実効原子番号Ｚの収束値を得る（Ｓ３０３）。
【００９２】
上記のようにして演算手段４０６により再構成された実効原子番号分布像は、表示手段４０７により表示することができる（Ｓ３０４）。また、Ｘ線吸収像、Ｘ線微分位相像、Ｘ線位相像、μ／ρｅ像を表示しても良い。
【実施例】
【００９３】
図６に本実施例の装置構成を示す。
【００９４】
Ｘ線発生手段としてはＸ線源３０１に示すＭｏターゲットの回転対陰極型のＸ線発生装置を用いる。Ｘ線の単色化手段３０２としてはグラファイトモノクロメータやＮｉ／Ｃ多層膜ミラーなどを用い、Ｍｏの特性線のみを抽出する。
【００９５】
単色化手段３０２により単色化されたＸ線はＸ線分割素子３０３により２次元的に分割される。このＸ線分割素子３０３としては、厚さ１００μｍのＰｔに直径５０μｍの穴を１５０μｍピッチで４０×２０個あけたＸ線分割素子３０３を用いる。なお、Ｐｔ以外にも、Ａｕ、Ｐｂ、Ｔａ、Ｗなどの材料を使用することも可能である。
【００９６】
Ｘ線分割素子により分割されたＸ線を被検知物３０４に照射する。被検知物３０４を透過したＸ線は被検知物から２ｍ離れた位置にある検出手段としてのＸ線検出器３０５により分割されたＸ線の位置と強度が検出される。Ｘ線検出器３０５としては、Ｘ線ＣＣＤカメラ等を用いる。
【００９７】
被検知物のない状態で同様の撮影を行ったときの各Ｘ線の位置と強度との変化から演算手段３０６を用いて各位置の式（１１）に示す屈折角および式（３）に示すμｔの値を算出する。屈折角から式（１２）を用い微分位相量を算出し、位相分布像は微分位相量を積分することにより求める。さらに、式（１４）を用いてρｅｔ分布像を求めこれらρｅｔ分布像とμｔ分布像からμ／ρｅ分布像を求める。式（９）や式（１５）から仮の実効原子番号Ｚを与えることによって、μ／ρｅを算出することができる。μ／ρｅの測定値と計算値が得られることから、これらに対して繰り返し計算を行うことによって合わせ込むことにより、実効原子番号分布像を再構成する。
【００９８】
演算手段３０６によって得られた実効原子番号分布像は表示手段３０７としてのＰＣモニタに表示される。また、Ｘ線吸収像、Ｘ線微分位相像、Ｘ線位相像、μ／ρｅ像をＰＣモニタに表示することもできる。
【符号の説明】
【００９９】
１０１  Ｘ線源
１０２  単色化手段
１０３  Ｘ線分割素子
１０４  被検知物
１０５  検出器
１０６  演算手段
１０７  表示手段
１１０  被検知物がない状態でのＸ線の検出器上での照射位置
１２０  被検知物を透過したＸ線の検出器上での照射位置
２０１  Ｘ線源
２０３  Ｘ線分割素子
２０４  被検知物
２０５  ２次元Ｘ線検出器
２０６  演算手段
２０７  表示手段
３０１  Ｘ線源
３０２  モノクロメータ
３０３  Ｘ線分割素子
３０４  被検知物
３０５  Ｘ線検出器
３０６  演算手段
３０７  表示手段
４００  Ｘ線発生手段
４０１  白色Ｘ線
４０２  モノクロメータ
４０３  被検知物
４０４  アナライザー結晶
４０５  ２次元検出器
４０６  演算手段
４０７  表示手段
【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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