(57)【要約】【課題】グリッドのＸ線透過率のバラツキを小さくするとともに、Ｘ線画像撮影用グリッドの製造時に、Ｘ線透過部が倒れてしまうスティッキング現象の発生を防止する。【解決手段】Ｘ線透過性基板２１に、Ｘ線吸収部１９が形成される溝２４を形成する際に、溝２４を隔てているＸ線透過部２６の間を連結する透過部用ブリッジ部２８と、各溝２４の間を連結する連結用溝３０を形成する。連結用溝３０は、溝２４内のメッキ液の流れを改善し、メッキの不均一成長によってＸ線透過部２６が倒れるのを防止する。連結用溝３０に充填されたＸ線吸収材２５は、Ｘ線吸収部１９を補強する吸収部用ブリッジ部２９として機能する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方向に延伸されかつ前記延伸方向に直交する配列方向に沿って交互に配置された複数の放射線吸収部及び放射線透過部を有し、前記放射線透過部を通過した放射線が放射線画像検出器によって検出される放射線画像撮影システムに用いられる放射線画像撮影用グリッドであって、
前記放射線吸収部同士を連結するとともに、前記延伸方向における配列ピッチが前記放射線画像検出器の画素サイズ以下とされた複数の吸収部用ブリッジ部を有することを特徴とする放射線画像撮影用グリッド。
【請求項２】
前記放射線吸収部は、前記配列方向の複数本ごとに前記吸収部用ブリッジ部によって連結されていることを特徴とする請求項１記載の放射線画像撮影用グリッド。
【請求項３】
前記吸収部用ブリッジ部は、千鳥状に配列されていることを特徴とする請求項１または２記載の放射線画像撮影用グリッド。
【請求項４】
前記吸収部用ブリッジ部は、前記配列方向に対して斜めに設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の放射線画像撮影用グリッド。
【請求項５】
前記吸収部用ブリッジ部は、前記配列方向で隣接する吸収部用ブリッジ部間の前記延伸方向の間隔がランダムになるように配置されていることを特徴とする請求項１または２記載の放射線画像撮影用グリッド。
【請求項６】
前記吸収部用ブリッジ部の前記延伸方向の配列ピッチを、ランダムにしたことを特徴とする請求項５記載の放射線画像撮影用グリッド。
【請求項７】
前記吸収部用ブリッジ部の前記延伸方向の配列ピッチを、中心値に対しある範囲で分布する値としたことを特徴とする請求項５記載の放射線画像撮影用グリッド。
【請求項８】
前記吸収部用ブリッジ部の前記延伸方向の配列ピッチを、素数の値としたことを特徴とする請求項５記載の放射線画像撮影用グリッド。
【請求項９】
前記吸収部用ブリッジ部の前記延伸方向の配列ピッチは、前記放射線吸収部の前記配列方向の幅の５倍以上であることを特徴とする請求項１〜８いずれか記載の放射線画像撮影用グリッド。
【請求項１０】
前記吸収部用ブリッジ部の前記放射線画像検出器の１画素内に占める面積の割合は、２０％以下であることを特徴とする請求項１〜９いずれか記載の放射線画像撮影用グリッド。
【請求項１１】
前記吸収部用ブリッジ部は、前記放射線吸収部の間に配置されていることを特徴とする請求項１〜１０いずれか記載の放射線画像撮影用グリッド。
【請求項１２】
前記吸収部用ブリッジ部は、前記放射線吸収部と一体に設けられていることを特徴とする請求項１１記載の放射線画像撮影用グリッド。
【請求項１３】
前記吸収部用ブリッジ部は、放射線の照射方向において、前記放射線吸収部間の全域、入射側、中間部、もしくは出射側のいずれかの位置に設けられていることを特徴とする請求項１２記載の放射線画像撮影用グリッド。
【請求項１４】
前記吸収部用ブリッジ部は、放射線透過性を有するブリッジ部材からなり、前記放射線透過部をまたぐように設けられていることを特徴とする請求項１〜１０いずれか記載の放射線画像撮影用グリッド。
【請求項１５】
放射線透過部同士を連結する透過部用ブリッジ部を備えたことを特徴とする請求項１〜１４いずれか記載の放射線画像撮影用グリッド。
【請求項１６】
放射線を透過する部分と吸収する部分とからなるグリッド構造が周期的に配置され、放射線源から照射された放射線を通過させて第１の周期パターン像を形成する第１のグリッドと、前記第１の周期パターンに対して位相が異なる少なくとも１つの相対位置で前記第１の周期パターン像に強度変調を与える強度変調手段と、前記強度変調手段により前記相対位置で生成された第２の周期パターン像を検出する放射線画像検出器と、前記放射線画像検出器により検出された少なくとも１つの前記第２の周期パターン像に基づいて、位相情報を画像化する演算処理手段と、を備えた放射線画像撮影システムに用いられる放射線画像撮影用グリッドであって、
前記第１のグリッドに用いたことを特徴とする請求項１記載の放射線画像撮影用グリッド。
【請求項１７】
前記強度変調手段は、前記第１の周期パターンを透過する部分と吸収する部分とからなるグリッド構造が周期的に配置された第２のグリッドと、前記第１及び第２のグリッドのいずれか一方を、前記第１及び第２のグリッドのグリッド構造の周期方向に所定のピッチで移動させる走査手段とからなり、前記走査手段により移動される各位置が前記相対位置に対応する請求項１６記載の放射線画像撮影システムであって、
前記第２のグリッドに用いたことを特徴とする請求項１記載の放射線画像撮影用グリッド。
【請求項１８】
前記放射線源と前記第１のグリッドとの間に配置され、前記放射線源から照射された放射線を領域選択的に遮蔽して多数の線光源とする第３のグリッドをを備えた請求項１６または１７記載の放射線画像撮影システムであって、
前記第３グリッドに用いたことを特徴とする請求項１記載の放射線画像撮影用グリッド。
【請求項１９】
放射線透過性基板に、一方向に延伸されかつ前記延伸方向に直交する配列方向に沿って配置された複数の吸収部用溝と、前記吸収部用溝の間を隔てる複数の放射線透過部と、前記放射線透過部同士を連結する複数の透過部用ブリッジ部と、各吸収部用溝の間を連結する連結用溝とを形成する工程と、
前記吸収部用溝及び前記連結用溝内に、電解メッキ法を用いて放射線吸収材を充填し、放射線吸収部及び吸収部用ブリッジ部を形成する工程と、を備えたことを特徴とする放射線画像撮影用グリッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線画像の撮影に用いられるグリッド及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線は、物体に入射したときの相互作用により強度と位相とが変化し、位相変化が強度の変化よりも高い相互作用を示すことが知られている。このＸ線の性質を利用し、被検体によるＸ線の位相変化（角度変化）に基づいて、Ｘ線吸収能が低い被検体から高コントラストの画像（以下、位相コントラスト画像と称する）を得るＸ線位相イメージングの研究が盛んに行われている。
【０００３】
Ｘ線位相イメージングの一種として、タルボ干渉効果を用いたＸ線画像撮影システムが考案されている（例えば、特許文献１、非特許文献１参照）。このＸ線画像撮影システムは、被検体の背後に配置した第１のグリッドと、第１のグリッドの格子ピッチとＸ線波長で決まる特定距離（タルボ干渉距離）だけＸ線の照射方向の下流に配置した第２のグリッドと、その背後に配置したＸ線画像検出器とを有する。第１のグリッドを通過したＸ線は、タルボ干渉効果により第２のグリッドの位置で自己像（縞画像）を形成する。この自己像は、被検体とＸ線との相互作用（位相変化）により変調を受ける。
【０００４】
上記Ｘ線画像撮影システムは、第１のグリッドの自己像と第２のグリッドとの重ね合わせにより強度変調された縞画像の被検体による変化（位相ズレ）から被検体の位相コントラスト画像を取得する。これは縞走査法と称されている。縞走査法では、第１のグリッドに対して第２のグリッドを、第１のグリッドの面にほぼ平行で、かつ第１のグリッドの格子方向（条帯方向）にほぼ垂直な方向に、格子ピッチを等分割した走査ピッチで並進移動（走査）させながら各走査位置で撮影を行い、Ｘ線画像検出器で得られる各画素の画素データの上記走査位置に対する強度変化の位相のズレ量から位相微分像（被検体で屈折したＸ線の角度分布に対応）を取得する。この位相微分像を、上記の縞走査方向に沿って積分することにより被検体の位相コントラスト画像が得られる。この縞走査法は、レーザ光を利用した撮影装置においても用いられている（例えば、非特許文献２参照）。
【０００５】
第１及び第２のグリッドは、Ｘ線の照射方向に直交する方向に延伸されたＸ線吸収部をＸ線照射方向及び延伸方向に直交する方向に所定ピッチで配列した縞状（ストライプ状）の構造を有する。Ｘ線吸収部の幅及び配列ピッチは、Ｘ線焦点から第１のグリッドまでの距離と、第１のグリッドと第２のグリッドとの距離によって決定され、数μｍ〜数十μｍである。また、第２のグリッドの線吸収部は、高いＸ線吸収性を必要とするため、Ｘ線の進行方向の厚みが数十〜数百μｍ程度という高アスペクト比の構造を必要とする。
【０００６】
従来、シリコン基板やレジスト膜等のＸ線透過性基板に高いアスペクト比を有する溝を形成し、このＸ線透過性基板の下面に設けられた導電性薄膜を電極にして、電解メッキにより溝内に金等のＸ線吸収材を充填するＸ線吸収部の製造方法が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００７】
また、縞走査法を用いていないが、十字格子状のＸ線マスクを使用して位相コントラスト画像を撮影する装置が知られている（例えば、特許文献３参照）。この装置は、Ｘ線画像検出器の各画素の縁部を遮蔽する検出器マスクと、この検出器マスクによって遮蔽された縁部にＸ線が照射されるようにＸ線ビームを形成する試料マスクとを備えている。検出器マスク及び試料マスクは、それぞれＸ線吸収性を有する材質によって十字格子状に形成されている。試料マスクによって形成されたＸ線ビームは、被検体を透過する際に僅かに位相が変化し、検出器マスクからずれてＸ線画像検出器に検出されるので、その検出結果に基づいて位相コントラスト画像を検出することができる。
【０００８】
非特許文献３には、Ｘ線吸収部に相当する格子線と、Ｘ線透過部に相当する格子間隙とを周期的に交互に並べたグリッドにおいて、格子構造を安定させるために、隣り合う格子線を接続する梁を、格子間隙の延伸方向に沿って不規則に設けることが開示されている。また、特許文献４には、非特許文献３の梁が不規則に設けられていることにより格子間隙に毛細管力が発生して格子線が湾曲すること、この格子線の湾曲を防ぐために、格子間隙の延伸方向における梁の間隔を所定の幾何学的条件を満たすようにすることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−０３７０２３号公報
【特許文献２】特開２００６−２５９２６４号公報
【特許文献３】特表２０１０−５０２９７７号公報
【特許文献４】米国公開公報２０１０／０２７８２９７号
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】C. David, et al., Applied Physics Letters, Vol.81, No.17, 2002年10月，3287頁
【非特許文献２】Hector Canabal, et al., Applied Optics, Vol.37, No.26, 1998年9月，6227頁
【非特許文献３】"Fabrication of, high aspect ratio submicron gratings by soft X-ray SU-8 lithography" by E. Reznikova et al., in Micro. Syst. Techn. (2008),
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
非特許文献３及び特許文献４には、格子線間を連結する梁の延伸方向におけるピッチと、Ｘ線画像検出器の画素サイズとの関係が明確にされていない。例えば、梁の延伸方向のピッチが画素サイズの延伸方向のサイズよりも大きいとき、Ｘ線画像検出器の各画素に対面する梁の有無により、各画素におけるグリッドのＸ線透過率にバラツキが生じるため、位相コントラスト画像の画質が低下してしまう。
【００１２】
Ｘ線透過性基板にＸ線リソグラフィを用いて溝を形成する場合、現像時の溶液の揺動、乾燥時の水の表面張力等により、溝を構成している隔壁が倒れて隣の隔壁に当接するスティッキングという現象が発生しやすくなる。また、メッキが不均一に成長した場合には、成長の早い部分が隔壁を押して倒してしまうため、同様にスティッキングが発生する。スティッキングが発生するとＸ線吸収部のピッチが不均一になり、グリッドとしての性能が低下してしまう。
【００１３】
上記問題を解決するため、図１４に示すように、Ｘ線透過性基板９０に形成した溝９１内にＸ線吸収材９２を充填してＸ線吸収部９３を形成する際に、溝９１の隔壁となるＸ線透過部９４の間を連結して補強する透過部用ブリッジ部９５を設けることが考えられる。しかし、透過部用ブリッジ部９５を設けると溝９１が途中で分断されるため、電解メッキ時に溝９１内でのメッキ液の流れが滞り、メッキの不均一成長が起こりやすくなってしまう。
【００１４】
特許文献３のように、グリッドをＸ線画像検出器の画素サイズと同じピッチの十字格子状にすることも考えられるが、縞走査法に用いるグリッドは、Ｘ線吸収部の配置ピッチが数μｍ〜数十μｍであるため、画素サイズ（例えば、１５０μｍ角程度）と同じピッチにすることはできない。また、十字格子状のグリッドの配置ピッチが大きすぎると、メッキ液の滞留と、Ｘ線吸収部の強度低下とを解決する効果が得られないことも考えられる。
【００１５】
本発明の目的は、グリッドのＸ線透過率のバラツキを小さくするとともに、グリッド製造時にＸ線透過部が倒れてしまうスティッキング現象の発生を防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するために、本発明の放射線画像撮影用グリッドは、一方向に延伸されかつ延伸方向に直交する配列方向に沿って交互に配置された複数の放射線吸収部及び放射線透過部を有し、放射線透過部を通過した放射線が放射線画像検出器によって検出される放射線画像撮影システムに用いられる放射線画像撮影用グリッドであって、放射線吸収部同士を連結するとともに、延伸方向における配列ピッチが放射線画像検出器の画素サイズ以下とされた複数の吸収部用ブリッジ部を有するものである。
【００１７】
放射線吸収部は、配列方向の複数本ごとに吸収部用ブリッジ部によって連結されていてもよい。
【００１８】
吸収部用ブリッジ部は、千鳥状に配列してもよいし、配列方向に対して斜めに配置してもよい。また、配列方向で隣接する吸収部用ブリッジ部間の延伸方向の間隔が、ランダムになるように配置してもよい。
【００１９】
吸収部用ブリッジ部の延伸方向の配列ピッチは、ランダムにしてもよいし、中心値に対しある範囲で分布する値としてもよい。また、吸収部用ブリッジ部の延伸方向の配列ピッチは、素数の値を用いてもよい。また、吸収部用ブリッジ部の延伸方向の配列ピッチは、放射線吸収部の配列方向の幅の５倍以上であることが好ましい。更に、吸収部用ブリッジ部の１画素内に占める面積の割合は、２０％以下であることが好ましい。
【００２０】
吸収部用ブリッジ部は、放射線吸収部の間に配置させてもよい。この場合、吸収部用ブリッジ部は、放射線吸収部と一体に設けてもよい。また、吸収部用ブリッジ部は、放射線の照射方向において、放射線吸収部間の全域、入射側、中間部、もしくは出射側のいずれかの位置に設けてもよい。また、吸収部用ブリッジ部を、放射線透過性を有するブリッジ部材によって形成し、放射線透過部をまたぐように設けてもよい。
【００２１】
また、本発明の更に別の放射線画像撮影用グリッドは、放射線透過部同士を連結する複数の透過部用ブリッジ部を設けてもよい。
【００２２】
また、放射線を透過する部分と吸収する部分とからなるグリッド構造が周期的に配置され、放射線源から照射された放射線を通過させて第１の周期パターン像を形成する第１のグリッドと、第１の周期パターンに対して位相が異なる少なくとも１つの相対位置で第１の周期パターン像に強度変調を与える強度変調手段と、強度変調手段により相対位置で生成された第２の周期パターン像を検出する放射線画像検出器と、放射線画像検出器により検出された少なくとも１つの第２の周期パターン像に基づいて、位相情報を画像化する演算処理手段と、を備えた放射線画像撮影システムに用いられる放射線画像撮影用グリッドにおいて、上記いずれかの放射線画像撮影用グリッドを、第１のグリッドに用いてもよい。
【００２３】
更に、上記放射線画像撮影システムの強度変調手段が、第１の周期パターンを透過する部分と吸収する部分とからなるグリッド構造が周期的に配置された第２のグリッドと、第１及び第２のグリッドのいずれか一方を、第１及び第２のグリッドのグリッド構造の周期方向に所定のピッチで移動させる走査手段とからなり、走査手段により移動される各位置が相対位置に対応する場合には、上記いずれかの放射線画像撮影用グリッドを第２のグリッドに用いてもよい。
【００２４】
また、上記放射線画像撮影システムが、放射線源と第１のグリッドとの間に、放射線源から照射された放射線を領域選択的に遮蔽して多数の線光源とする第３のグリッドを有している場合には、上記いずれかの放射線画像撮影用グリッドを第３のグリッドに用いてもよい。
【００２５】
本発明の放射線画像撮影用グリッドの製造方法は、放射線透過性基板に、一方向に延伸されかつ延伸方向に直交する配列方向に沿って配置された複数の吸収部用溝と、吸収部用溝の間を隔てる複数の放射線透過部と、放射線透過部同士を連結する複数の透過部用ブリッジ部と、各吸収部用溝の間を連結する連結用溝とを形成する工程と、吸収用溝及び連結用溝内に、電解メッキ法を用いて放射線吸収材を充填し、放射線吸収部及び吸収部用ブリッジ部を形成する工程とを備えたものである。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の放射線画像撮影用グリッドは、放射線吸収部の間を連結する吸収部用ブリッジ部を備えているので、グリッドの強度が向上する。また、吸収部用ブリッジ部の延伸方向における配列ピッチは、放射線画像検出器の１画素のサイズよりも小さいので、吸収部用ブリッジ部による放射線透過率のバラツキは生じない。また、放射線透過部同士を連結する透過部用ブリッジ部を設けたので、グリッドの強度を更に向上させることができる。
【００２７】
本発明のグリッドの製造方法は、放射線透過性基板に放射線吸収部が形成される複数の吸収部用溝を形成する際に、各吸収部用溝の間を隔てる放射線透過部同士を連結する複数の透過部用ブリッジ部を設けているので、放射線透過部が倒れる現象であるスティッキングを防止することができる。また、吸収部用溝を形成する際に、各吸収部用溝の間を連結する連結用溝を設けているので、吸収部用溝内のメッキ液の流れを改善し、メッキの不均一成長による放射線透過部のスティッキングを防止することができる。更に、連結用溝内に充填された放射線吸収材が吸収部用ブリッジ部として機能するので、放射線吸収部の強度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明のＸ線画像撮影システムの構成を示す模式図である。
【図２】第２のグリッドの平面図及び要部断面図である。
【図３】第２のグリッドの構成を示す斜視図である。
【図４】第２のグリッドの製造手順を示す説明図である。
【図５】溝及びブリッジ部が形成されたＸ線透過性基板の平面図及び要部断面図である。
【図６】溝及びブリッジ部が形成されたＸ線透過性基板の斜視図である。
【図７】第２のグリッドから支持基板もしくはＸ線透過性基板を除去した状態を示す断面図である。
【図８】透過部用ブリッジ部と吸収部用ブリッジ部の配置例を示す平面図である。
【図９】透過部用ブリッジ部と吸収部用ブリッジ部の好ましくない配置例を示す平面図である。
【図１０】Ｘ線透過部及びＸ線吸収部を複数本ごとにブリッジ部によって連結したグリッドの例を示す平面図である。
【図１１】Ｘ線吸収部の厚み方向における吸収部用ブリッジ部の配置例を示す平面図である。
【図１２】複数枚の小格子から構成したグリッドを示す平面図である。
【図１３】湾曲されたグリッドを用いているＸ線画像撮影システムの構成を示す模式図である。
【図１４】放射線透過部間に透過部用ブリッジ部を設けたグリッドの例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１に示すように、本発明のＸ線画像撮影システム１０は、Ｘ線照射方向であるｚ方向に沿って配置されたＸ線源１１、線源グリッド１２、第１のグリッド１３、第２のグリッド１４、Ｘ線画像検出器１５を備えている。Ｘ線源１１は、例えば、回転陽極型のＸ線管と、Ｘ線の照射野を制限するコリメータとを有し、被検体Ｈにコーンビーム状のＸ線を放射する。Ｘ線画像検出器１５は、例えば、半導体回路を用いたフラットパネル検出器（ＦＰＤ：Flat Panel Detector）であり、第２のグリッド１４の背後に配置されている。Ｘ線画像検出器１５には、Ｘ線画像検出器１５により検出された画像データから位相コントラスト画像を生成する位相コントラスト画像生成部１６が接続されている。
【００３０】
線源グリッド１２、第１のグリッド１３及び第２のグリッド１４は、Ｘ線を吸収する吸収型格子であり、ｚ方向においてＸ線源１１に対向配置されている。線源グリッド１２と第１のグリッド１３との間には、被検体Ｈが配置可能な間隔が設けられている。また、第１のグリッド１３と第２のグリッド１４との距離は、最小のタルボ干渉距離以下とされている。すなわち、本実施形態のＸ線画像撮影システム１０は、タルボ干渉効果を用いず、Ｘ線を投影することによって位相コントラスト画像を撮影する。
【００３１】
第２のグリッド１４及び走査機構２０は、本発明の強度変調手段を構成する。走査機構２０は、位相コントラスト画像の撮影時に、第２のグリッド１４の格子ピッチを等分割（例えば、５分割）した走査ピッチで、格子ピッチ方向（ｘ方向）に並進移動させる機構である。
【００３２】
第２のグリッド１４を例にして、グリッドの構造を説明する。図２（Ａ）は、第２のグリッド１４をＸ線画像検出器１５の側から見た平面図であり、同図（Ｂ）は同図（Ａ）のＡ−Ａ断面を表している。また、図３は、第２のグリッド１４の斜視図を表している。第２のグリッド１４は、例えばシリコン等のＸ線透過性を有する材質で形成されたＸ線透過性基板２１と、Ｘ線透過性基板２１の一方の面に積層されたシーズ層２２及び支持基板２３から構成されている。シーズ層２２は、第２のグリッド１４の製造時に行なわれる電解メッキの電極として用いられる。支持基板２３は、Ｘ線透過性基板２１を支持して補強するために設けられている。シーズ層２２及び支持基板２３は、Ｘ線透過性を有している。
【００３３】
Ｘ線透過性基板２１には、ｙ方向（延伸方向）に延伸されかつｘ方向（配列方向）に所定ピッチで配列された複数の吸収部用溝（以下、溝と省略する）２４と、この溝２４内に充填されたＸ線吸収材２５とからなるＸ線吸収部１９が設けられている。Ｘ線吸収材２５は、Ｘ線吸収性に優れた金属、例えば金やプラチナ等から構成されている。各Ｘ線吸収部１９を隔てている複数の隔壁は、Ｘ線透過部２６である。
【００３４】
Ｘ線吸収部１９の幅Ｗ２及びピッチＰ２は、線源グリッド１２と第１のグリッド１３との間の距離、第１のグリッド１３と第２のグリッド１４との距離、及び第１のグリッド１３のＸ線吸収部１８のピッチ等によって決まるが、幅Ｗ２はおよそ２〜２０μｍ、ピッチＰ２は４〜４０μｍ程度である。また、Ｘ線吸収部１９のＸ方向の厚みＴ２は、高いＸ線吸収性を得るためには厚いほどよいが、Ｘ線源１１から放射されるコーンビーム状のＸ線のケラレを考慮して、例えば１００〜２００μｍ程度となっている。本実施形態では、例えば、幅Ｗ２が２．５μｍ、ピッチＰ２が５μｍ、厚みＴ２が１００μｍとなっている。
【００３５】
溝２４内には、ｘ方向において隣接するＸ線透過部２６同士を連結して補強する透過部用ブリッジ部２８が設けられている。同様に、ｘ方向において隣接するＸ線吸収部１９の間には、Ｘ線吸収部１９同士を連結して補強する吸収部用ブリッジ部２９が設けられている。透過部用ブリッジ部２８及び吸収部用ブリッジ部２９は、第２のグリッド１４の強度を向上させる効果を有している。また、透過部用ブリッジ部２８は、第２のグリッド１４の製造時にＸ線透過部２６が倒れて隣のＸ線透過部と当接するスティッキングの発生を防止する効果を有している。更に、吸収部用ブリッジ部２９を構成する連結用溝３０は、溝２４間を連結する機能を有しているため、第２のグリッド１４の製造時に行なわれる電解メッキのメッキ液の流れが改善され、メッキ液の滞留によるスティッキングの発生を防止する効果を有している。
【００３６】
透過部用ブリッジ部２８及び吸収部用ブリッジ部２９の幅は、Ｘ線透過部２６の幅と同じか、またはＸ線透過部２６の幅よりも大きくされている。また、透過部用ブリッジ部２８及び吸収部用ブリッジ部２９のｙ方向の配置ピッチＰａ２、Ｐｂ２は、例えば、Ｘ線画像検出器１５のｘ方向及びｙ方向の画素サイズ（例えば、１５０μｍ角）以下となっている。これは、Ｘ線画像検出器１５の各画素に対面する透過部用ブリッジ部２８及び吸収部用ブリッジ部２９の有無により、各画素におけるグリッドのＸ線透過率にバラツキが生じるのを防ぐためである。
【００３７】
また、透過部用ブリッジ部２８及び吸収部用ブリッジ部２９のｙ方向の配置ピッチＰａ２、Ｐｂ２は、より好ましくは、Ｘ線吸収部１９の幅Ｗ２の５倍以上となっている。これは、Ｘ線吸収部１９の形成時にＸ線透過部２６が倒れるスティッキングを防止するととともに、Ｘ線吸収部１９の強度を向上させるためである。更に、Ｘ線画像検出器１５の１画素内に占める吸収部用ブリッジ部２９の面積の割合は、２０％以下とされている。これは、１画素内に占める吸収部用ブリッジ部２９の面積が大きくなりすぎると、Ｘ線透過能が低下するためである。透過部用ブリッジ部２８及び吸収部用ブリッジ部２９の配置は、図２（Ａ）に示すように、例えばｙ方向において千鳥状に配置されている。
【００３８】
次に、第２のグリッド１４を例にして、本発明のグリッドの製造方法について説明する。図４（Ａ）に示すように、第２のグリッド１４を製造する最初の工程では、シリコン製のＸ線透過性基板２１の下面に支持基板２３が接合される。Ｘ線透過性基板２１の厚みは、Ｘ線吸収部１９のＸ線照射方向の厚みに相当し、例えば２０〜１５０μｍである。支持基板２３には、Ｘ線吸収性の低い材料が用いられており、望例えばホウケイ酸ガラス、ソーダライムガラス、石英、アルミナ、ＧａＡｓ、Ｇｅ等が望ましく、更にはＸ線透過性基板２１と同じシリコンが望ましい。ホウケイ酸ガラスとしては、例えばパイレックス（登録商標）ガラス、テンパックス（登録商標）ガラス等を用いることができる。
【００３９】
支持基板２３のＸ線透過性基板２１に接合された面には、導電性を有するシーズ層２２が設けられている。シーズ層２２は、例えば、ＡｕまたはＮｉ、もしくはＡｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｂ、Ｐｄ、Ｐｔ等からなる金属膜、あるいはそれらの合金からなる金属膜から構成するのが好ましい。また、シーズ層２２は、Ｘ線透過性基板２１に設けてもよいし、Ｘ線透過性基板２１と支持基板２３との両方に設けられていてもよい。シーズ層２２及び支持基板２３の厚みは、第２のグリッド１４の強度を確保するため、Ｘ線透過性基板２１よりも厚くなっており、例えば１００〜７００μｍ程度である。
【００４０】
図４（Ｂ）に示すように、次の工程では、一般的なフォトリソグラフィ技術を用いて、Ｘ線透過性基板２１の上にエッチングマスク３２が形成される。エッチングマスク３２は、紙面方向に直線状に延伸され、かつ左右方向に所定ピッチで周期的に配列された縞模様のパターンと、透過部用ブリッジ部２８及び吸収部用ブリッジ部２９の連結用溝３０を形成するためのパターンとを有している。
【００４１】
図４（Ｃ）に示すように、次の工程では、エッチングマスク３２を用いたドライエッチングにより、Ｘ線透過性基板２１に複数の溝２４と、透過部用ブリッジ部２８と、連結用溝３０とが形成される。溝２４は、例えば、幅が数μｍ、深さ１００μｍ程度の高いアスペクト比を必要とするため、溝２４を形成するドライエッチングには、例えば、ボッシュプロセス、クライオプロセス等が用いられる。
【００４２】
図５（Ａ）、（Ｂ）、及び図６に示すように、エッチング後のＸ線透過性基板２１には、複数の溝２４と、透過部用ブリッジ部２８と、連結用溝３０とが形成される。なお、シリコン基板に代えて感光性レジストを使用し、シンクロトロン放射光で露光して溝を形成してもよい。
【００４３】
図４（Ｄ）に示すように、次の工程では、電解メッキにより溝２４及び連結用溝３０内に金などのＸ線吸収材２５が充填される。支持基板２３が接合されているＸ線透過性基板２１は、シーズ層２２に電流端子が接続され、メッキ液中に浸漬される。Ｘ線透過性基板２１と対向させた位置には、もう一方の電極（陽極）が用意され、この問に電流が流されてメッキ液中の金属イオンがパターン加工されたＸ線透過性基板２１へ析出されることにより、溝２４及び連結用溝３０内に金が埋め込まれ、Ｘ線吸収部１９及び吸収部用ブリッジ部２９が形成される。
【００４４】
電解メッキ時には、透過部用ブリッジ部２８がＸ線透過部２６を補強しているので、Ｘ線透過部２６の倒れによるスティッキングの発生が防止される。また、各溝２４の間は連結用溝３０によって連結されているので、溝２４内でのメッキ液の流動性が向上する。これにより、メッキ液の滞留によるメッキの不均一な成長が発生しにくくなり、それを原因とするスティッキングも防止することができる。
【００４５】
Ｘ線吸収部１９の形成後には、第２のグリッド１４のＸ線透過性を向上させるため、図７（Ａ）に示すように、シーズ層２２及び支持基板２３の研磨等を行なうことによって除去してもよい。Ｘ線透過性基板２１だけの構成にした場合でも、透過部用ブリッジ部２８及び吸収部用ブリッジ部２９が設けられているので、第２のグリッド１４の強度を維持することができる。また、同図（Ｂ）に示すように、Ｘ線透過性基板２１をエッチングによって除去してもよい。各Ｘ線吸収部１９は、吸収部用ブリッジ部２９により連結されているので、Ｘ線吸収部１９が倒れるようなことはない。
【００４６】
線源グリッド１２及び第１のグリッド１３は、第２のグリッド１４と同様に、Ｘ線透過性基板及び支持基板から構成されている。線源グリッド１２及び第１のグリッド１３のＸ線透過性基板は、第２のグリッド１４のＸ線透過性基板２１と同様に、ｙ方向に延伸されｘ方向に沿って交互に配列されたＸ線吸収部及びＸ線透過部を備えており、Ｘ線吸収部間を連結する吸収部用ブリッジ部と、Ｘ線透過部間を連結する透過部用ブリッジ部とを備えている。このように、線源グリッド１２及び第１のグリッド１３は、Ｘ線吸収部及びＸ線透過部のｙ方向の幅及びピッチと、ｚ方向の厚さ等が異なる以外は第２のグリッド１４とほぼ同様の構成であるため、詳しい説明は省略する。また、線源グリッド１２及び第１のグリッド１３は、第２のグリッド１４と同様に製造されるため、詳しい説明は省略する。
【００４７】
次に、Ｘ線画像撮影システムの作用について説明する。Ｘ線源１１から放射されたＸ線は、線源グリッド１２のＸ線吸収部１７によって部分的に遮蔽されることにより、ｘ方向に関する実効的な焦点サイズが縮小され、ｘ方向に多数の線光源（分散光源）が形成される。線源グリッド１２により形成された多数の線光源のＸ線は、被検体Ｈを通過することにより位相差が生じ、このＸ線が第１のグリッド１３を通過することにより、被検体Ｈの屈折率と透過光路長とから決定される被検体Ｈの透過位相情報を反映した縞画像が形成される。各線光源の縞画像は、第２のグリッド１４に投影され、第２のグリッド１４位置で一致する（重なり合う）ので、Ｘ線強度を低下させずに、位相コントラスト画像の画質を向上させることができる。
【００４８】
縞画像は、第２のグリッド１４により強度変調され、例えば、縞走査法により検出される。縞走査法とは、第１のグリッド１３に対し第２のグリッド１４を、Ｘ線焦点を中心として格子面に沿った方向に格子ピッチを等分割（例えば、５分割）した走査ピッチでｘ方向に並進移動させながら、Ｘ線源１１から被検体ＨにＸ線を照射して複数回の撮影を行なってＸ線画像検出器１５により検出し、Ｘ線画像検出器１５の各画素の画素データの位相のズレ量（被検体Ｈがある場合とない場合とでの位相のズレ量）から位相微分像（被検体で屈折したＸ線の角度分布に対応）を取得する方法である。この位相微分像を上記の縞走査方向に沿って積分することにより、被検体Ｈの位相コントラスト画像を得ることができる。
【００４９】
以上説明したように、本実施形態のグリッドは、透過部用ブリッジ部２８及び吸収部用ブリッジ部２９を備えているので、第２のグリッド１４の強度が向上している。また、透過部用ブリッジ部２８及び吸収部用ブリッジ部２９のｙ方向のピッチは、Ｘ線画像検出器１５のｘ方向及びｙ方向の画素サイズ（例えば、１５０μｍ角）以下としているので、透過部用ブリッジ部２８及び吸収部用ブリッジ部２９を原因とするＸ線透過率のバラツキは小さい。更に、透過部用ブリッジ部２８及び吸収部用ブリッジ部２９を設けたので、グリッド製造時のＸ線透過部２６のスティッキングを防止することができる。
【００５０】
透過部用ブリッジ部２８及び吸収部用ブリッジ部２９は、図８（Ａ）のグリッド４０に示すように、ｘ方向に平行な直線状に配列してもよいし、同図（Ｂ）のグリッド４１に示すように、ｘ方向に対して斜めに配列してもよい。更には、同図（Ｃ）のグリッド４２に示すように、透過部用ブリッジ部２８及び吸収部用ブリッジ部２９のｙ方向のピッチ及びｘ方向の配置をランダムにしてもよい。また、透過部用ブリッジ部２８及び吸収部用ブリッジ部２９のｙ方向のピッチを一定に維持しながら、ｘ方向で隣接する透過部用ブリッジ部２８間及び吸収部用ブリッジ部２９間のｙ方向の間隔がランダムになるように配置してもよい。
【００５１】
また、透過部用ブリッジ部２８及び吸収部用ブリッジ部２９のｙ方向のピッチを、所定の中心値ａからある範囲ｂ内で分布する値（ａ±ｂ／２）としてもよい。例えば、中心値ａを３０μｍ、範囲ｂを１０μｍとしたとき、ｙ方向のピッチは、２５μｍ〜３５μｍの範囲内となる。また、透過部用ブリッジ部２８及び吸収部用ブリッジ部２９のｙ方向のピッチは、整数の倍数にならない素数としてもよい。この場合、２５μｍ以上で、例えばＸ線画像検出器１５のｘ方向及びｙ方向の画素サイズ（例えば１５０μｍ角）以下の素数を順に、あるいはランダムに用いてもよい。また、例えば「０、１、３、５、７、１１、１３、１７、１９」までの素数を、基準となるピッチの開始値２５μｍに加算し、その加算した値「２５、２６、２８、３０、３２・・・」を順に、あるいはランダムに用いてもよい。
【００５２】
なお、透過部用ブリッジ部２８及び吸収部用ブリッジ部２９によるＸ線吸収能及びＸ線透過能の低下を考慮する場合には、透過部用ブリッジ部２８及び吸収部用ブリッジ部２９はランダムに配置されているのが好ましい。なお、図９に示すグリッド４３のように、透過部用ブリッジ部２８と吸収部用ブリッジ部２９とが突き当たるような配置は、避けるのが好ましい。透過部用ブリッジ部２８と吸収部用ブリッジ部２９とが突き当たると、グリッド４３の補強部材としての機能が発揮できないからである。
【００５３】
上記各実施形態では、端部のＸ線透過部２６以外のＸ線透過部２６及びＸ線吸収部１９に透過部用ブリッジ部２８及び吸収部用ブリッジ部２９を設けたが、Ｘ線透過部２６及びＸ線吸収部１９の強度と、メッキ液の流動性とが維持できるのであれば、透過部用ブリッジ部２８及び吸収部用ブリッジ部２９の数を削減することができる。これによれば、透過部用ブリッジ部２８及び吸収部用ブリッジ部２９によるＸ線吸収能及びＸ線透過能の低下を防止することができる。
【００５４】
例えば、図１０（Ａ）に示すグリッド５０のように、Ｘ線透過部２６及びＸ線吸収部１９の３本に１本の割合で、吸収部用ブリッジ部２９及び透過部用ブリッジ部２８が設けられていないＸ線透過部２６ａ及びＸ線吸収部１９ａを設けてもよい。また、同図（Ｂ）に示すグリッド５１のように、Ｘ線透過部２６及びＸ線吸収部１９の５本に１本の割合で、吸収部用ブリッジ部２９及び透過部用ブリッジ部２８が設けられていないＸ線透過部２６ａ及びＸ線吸収部１９ａを設けてもよい。更に、同図（Ｃ）のグリッド５２に示すように、Ｘ線透過部２６の３本に１本の割合で、吸収部用ブリッジ部２９が設けられていないＸ線透過部２６ａを設けてもよい。これによれば、Ｘ線透過部２６の強度は維持しつつ、吸収部用ブリッジ部２９によるＸ線透過能の低下を防止することができる。なお、Ｘ線透過部２６及びＸ線吸収部１９に対するブリッジ部を設けない割合は、３本または５本に限定されるものではなく、グリッドの性能が向上するように任意に選択可能である。
【００５５】
上記各実施形態では、Ｘ線の照射方向において、吸収部用ブリッジ部２９をＸ線吸収部１９と同じ厚さ、すなわちＸ線吸収部１９間の全域に設けているが、図１１（Ａ）に示すグリッド６０のように、Ｘ線の照射方向の入射側であるＸ線吸収部１９の上部のみが連結されるように吸収部用ブリッジ部６１を設けてもよい。吸収部用ブリッジ部６１は、溝２４の形成時に、吸収部用ブリッジ部６１が形成される連結用溝６２を同時に形成し、この連結用溝６２内に溝２４と同時に金を充填することにより形成することができる。
【００５６】
図１１（Ｂ）に示すグリッド６５のように、Ｘ線の照射方向において、Ｘ線吸収部１９の中間部分を連結する吸収部用ブリッジ部６６を設けてもよい。吸収部用ブリッジ部６６は、エッチングによる溝形成と、電解メッキによる金の充填と、蒸着等によるシリコンの堆積とを組み合わせることによって形成することができる。
【００５７】
図１１（Ｃ）に示すグリッド７０のように、Ｘ線の照射方向の出射側であるＸ線吸収部１９の底部を連結する吸収部用ブリッジ部７１を設けてもよい。吸収部用ブリッジ部７１は、Ｘ線透過性基板２１の底面にエッチングによって吸収部用ブリッジ部７１が形成される連結用溝７２を形成し、Ｘ線透過性基板２１の底面に金の蒸着等によってシーズ層７３を積層することにより形成することができる。その後、Ｘ線透過性基板２１に溝２４を形成し、溝２４内に金を充填してＸ線吸収部１９を形成することにより、シーズ層７３とＸ線吸収部１９が結合してシーズ層７３が吸収部用ブリッジ部７１となる。
【００５８】
図１１（Ｄ）に示すグリッド７５のように、Ｘ線吸収部１９の形成後に、Ｘ線の照射方向の入射側であるＸ線吸収部１９の上部を連結する吸収部用ブリッジ部材７６を設けてもよい。吸収部用ブリッジ部材７６は、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ等のＸ線透過性を有する金属をメッキ、蒸着等により成膜し、ブリッジ部材７６の形状となるようにエッチング等することにより形成することができる。また、透過部用ブリッジ部２８も、吸収部用ブリッジ部２９と同様に、Ｘ線透過部２６間の全域、入射側、中間部、もしくは出射側のいずれかの位置に設けてもよいし、放射線透過性を有するブリッジ部材によって形成し、放射線吸収部をまたぐように設けてもよい。
【００５９】
上述したように、Ｘ線吸収部１９の上部、中間、底部のいずれかのみを吸収部用ブリッジ部、またはブリッジ部材により連結することにより、Ｘ線透過能の低下を防止することができる。また、吸収部用ブリッジ部に使用する金の量を少なくすることができるので、グリッドのコストダウンが可能となる。
【００６０】
本発明より製造可能なグリッドのサイズが小さい場合は、図１２に示すように、サイズの小さな小格子８０を複数枚配列させ、大きな面積のグリッド８１を構成してもよい。また、図１３のＸ線画像撮影システム８５に示すように、Ｘ線吸収部の延伸方向に沿って凹状に湾曲され、コーンビーム状のＸ線のケラレを小さくした収束構造の線源グリッド８６、第１のグリッド８７及び第２のグリッド８８に、本発明のグリッドを適用してもよい。
【００６１】
また、上記実施形態では、一方向に延伸されかつ延伸方向に直交する配列方向に沿って交互に配置されたＸ線吸収部及びＸ線透過部を有する縞状の一次元グリッドを例に説明したが、本発明は、Ｘ線吸収部及びＸ線透過部が２方向に配列された二次元グリッドにも適用が可能である。さらに、上記実施形態では、被検体ＨをＸ線源と第１のグリッドとの間に配置しているが、被検体Ｈを第１のグリッドと第２のグリッドとの間に配置した場合にも同様に位相コントラスト画像の生成が可能である。また、線源グリッドを備えたＸ線画像撮影システムについて説明したが、本発明は、線源グリッドを使用しないＸ線画像撮影システムにも適用可能である。また、上記各実施形態は、矛盾しない範囲で相互に組み合わせることが可能である。
【００６２】
また、上記実施形態では、第１及び第２のグリッド１３、１４を通過したＸ線を線形的に投影するように構成しているが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、グリッドによりＸ線を回折させることにより、いわゆるタルボ干渉効果を生じさせる構成（特許第４４４５３９７号公報、「C.David, et al, Applied Physics Letters, Vol.81, No.17, 2002年10月, 3287頁」等の論文に記載の構成）としてもよい。ただし、この場合には、第１及び第２のグリッド１３，１４の間の距離をタルボ干渉距離に設定する必要がある。また、この場合には、第１のグリッド１３に、位相型グリッドを用いることが可能であり、第１のグリッド１３に代えて用いた位相型グリッドは、タルボ干渉効果により生じる縞画像（自己像）を、第２のグリッド１４に射影する。また、Ｘ線に代えてレーザ光を利用してもよい（「Hector Canabal, et al, Applied Optics, Vol.37, No.26, 1998年9月, 6227頁」等の論文に記載の構成）。
【００６３】
また、上記実施形態では、第２のグリッドにより強度変調された縞画像を縞走査法によって検出して位相コントラスト画像を生成しているが、１回の撮影によって位相コントラスト画像を生成するＸ線画像撮影システムも知られている。例えば、国際公開ＷＯ２０１０／０５０４８３号公報に記載されているＸ線画像撮影システムでは、第１及び第２のグリッドにより生成されたモアレをＸ線画像検出器により検出し、この検出されたモアレの強度分布をフーリエ変換することによって空間周波数スペクトルを取得し、この空間周波数スペクトルからキャリア周波数に対応したスペクトルを分離して逆フーリエ変換を行なうことにより微分位相像を得ている。このようなＸ線画像撮影システムの第１及び第２のグリッドの少なくとも一方に、本発明のグリッドを用いてもよい。
【００６４】
また、１回の撮影により位相コントラスト画像を生成するＸ線画像撮影システムには、強度変調手段として、第２のグリッドの代わりに、Ｘ線を電荷に変換する変換層と、変換層により生成された電荷を収集する電荷収集電極とを備えた直接変換型のＸ線画像検出器を用いたものがある。このＸ線画像撮影システムは、例えば、各画素の電荷収集電極が、第１のグリッドで形成された縞画像の周期パターンとほぼ一致する周期で配列された線状電極を互いに電気的に接続してなる線状電極群が、互いに位相が異なるように配置されたものであり、各線状電極群を個別に制御して電荷を収集することにより、１度の撮影により複数の縞画像を取得し、この複数の縞画像に基づいて位相コントラスト画像を生成している（特開２００９−１３３８２３号公報等に記載の構成）。このようなＸ線画像撮影システムの第１のグリッドに、本発明のグリッドを用いてもよい。
【００６５】
また、１回の撮影により位相コントラスト画像を生成する別のＸ線画像撮影システムとして、第１及び第２のグリッドを、Ｘ線吸収部及びＸ線透過部の延伸方向が相対的に所定の角度だけ傾くように配置し、この傾きにより上記延伸方向に生じるモアレ周期の区間を分割して撮影することにより、第１及び第２のグリッドの相対位置が異なる複数の縞画像を取得し、これらの複数の縞画像から位相コントラスト画像を生成することも可能である。このようなＸ線画像撮影システムの第１及び第２のグリッドの少なくとも一方に、本発明のグリッドを用いてもよい。
【００６６】
また、光読取型のＸ線画像検出器を用いることにより、第２のグリッドを省略したＸ線画像撮影システムが考えられる。このシステムでは、第１のグリッドによって形成された周期パターン像を透過する第１の電極層と、第１の電極層を透過した周期パターン像の照射を受けて電荷を発生する光導電層と、光導電層において発生した電荷を蓄積する電荷蓄積層と、読取光を透過する線状電極が多数配列された第２の電極層とがこの順に積層され、読取光によって走査されることによって各線状電極に対応する画素毎の画像信号が読み出される光読取型のＸ線画像検出器を強度変調手段として用いており、電荷蓄積層を線状電極の配列ピッチよりも細かいピッチで格子状に形成することにより、電荷蓄積層を第２のグリッドとして機能させることができる。このようなＸ線画像撮影システムの第１のグリッドに、本発明のグリッドを用いてもよい。
【００６７】
上記実施形態は、放射線としてＸ線を例に説明したが、α線、β線、γ線、電子線、紫外線などの放射線に用いるグリッドにも適用可能である。また、本発明は、放射線が被検体を透過する際に、被検体によって散乱された放射線を除去する散乱線除去用グリッドにも適用可能である。更に、上記各実施形態は、矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することも可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１０  Ｘ線画像撮影システム
１１  Ｘ線源
１２  線源グリッド
１３  第１のグリッド
１４  第２のグリッド
１５  Ｘ線画像検出器
１７、１８、１９  Ｘ線吸収部
２１  Ｘ線透過性基板
２４  吸収部用溝
２５  Ｘ線吸収材
２６  Ｘ線透過部
２８  透過部用ブリッジ部
２９  吸収部用ブリッジ部
３０  連結用溝
【図１】
2012068225.tif 000003
【図２】
2012068225.tif 000004
【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】
2012068225.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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