JP4608679B2 - Ｘ線タルボ干渉計に用いられる位相型回折格子と振幅型回折格子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、Ｘ線タルボ干渉計に用いられる位相型回折格子と振幅型回折格子の製造方法に関する。

Ｘ線透視装置は例えば医療用画像診断技術に関して広く用いられているが、被写体によるＸ線吸収の大小によって画像のコントラストを形成する原理であるために、血液、血管壁やそのまわりの軟組織についてはＸ線吸収係数が殆ど等しく、十分なコントラストを得難いという問題がある。長い時間を掛けて撮像すればある程度のコントラストを得ることはできるが、Ｘ線の照射線量が増大し、患者の負担を増大させるという問題がある。また、例えば画像中の血管のコントラストを強調するためにヨウ素などの造影物質を注射する方法も考えられるが、これも患者の負担を増大させてしまい、また検査コストも増大してしまう。

一方、例えばＸ線干渉計を利用する手法のように、Ｘ線を波として把握し、被写体中を波が伝わる速さの違いをコントラスト形成に利用する位相コントラスト法も知られている。即ち、被写体を透過することによるＸ線の位相シフトを検出する手法である。この位相コントラスト法は、Ｘ線の吸収に頼る方法に比べて約１０００倍の感度改善が実現でき、付随してＸ線照射量を例えば１／１００〜１／１０００に軽減できるという利点がある。また、空間分解能を向上させるという観点からも、上記の感度の改善は極めて好ましい効果をもたらすといえる。

本願の発明者はＸ線干渉計を利用して画像診断を行うことの有用性を早くから見出しており、例えば特許文献１においては、マッハツェンダー型のＸ線干渉計を構成し、このＸ線ビームパス中に被検査部位を配置し、得られたＸ線干渉図形のモアレ像を解析することで、被写体による位相シフトの分布を示す画像を得ることができると提案している。このような構成によれば、Ｘ線を用いて、血管や血液分布を無造影で、あるいは、重元素を含まない物質注入により容易に可視化できるとする。
特開２００１−２９３４０号公報

ここで近年、高輝度Ｘ線が得られる大規模設備（例えば、わが国のＳＰｒｉｎｇ８等）の利用等、可干渉で高輝度なＸ線を得られる環境が整備されるにつれて、空間的に可干渉な光源と２枚の回折格子を用いて入射波面の勾配を検出する構成のタルボ干渉計をＸ線分野に適用することが研究されている。

このタルボ干渉計は、簡素な光学系で実現できること等、種々の優位性が指摘されるところであるが、このＸ線タルボ干渉計を良好に機能させ得る上記２枚の回折格子を安定的に製造・供給する方法については、加工上の特別な技術が必要になり、未だ確立されていないのが実情である。

課題を解決するための手段及び効果

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。

◆本発明の観点によれば、以下のような、Ｘ線タルボ干渉計に用いられる位相型回折格子と振幅型回折格子の製造方法が提供される。両回折格子とも、金属製の幅２μｍ以上１０μｍ以下のＸ線吸収部を２μｍ以上１０μｍ以下の等間隔で並べた構成とし、Ｘ線吸収部の幅及び間隔は、位相型回折格子と振幅型回折格子とで同一とする。位相型回折格子の厚みを１μｍ以上５μｍ以下に構成し、振幅型回折格子の厚みを２５μｍ以上１００μｍ以下に構成する。振幅型回折格子は、Ｘ線マスクによるＸ線リソグラフィー（ＬＩＧＡ方式）によって樹脂に深い溝を形成し、この形成された溝に電鋳法によって前記Ｘ線吸収部を形成することにより製造される。

これにより、Ｘ線吸収部の幅及び間隔（格子パターン）が位相型回折格子と振幅型回折格子で同一となっているので、Ｘ線タルボ干渉計において、振幅型回折格子の直後で正確なモアレ縞を確実に得ることができる。更に、位相型回折格子においては、それを通過する際の位相シフト量をπ／２（最も高いコントラストのモアレ縞を得るための位相シフト量）とするのに十分な厚みとでき、また、振幅型回折格子では、モアレ縞の可視性が良好な低い透過強度率を実現するのに十分な厚みとできる。従って、鮮明なモアレ縞が得られ、信頼性及び精度の高いＸ線タルボ干渉計を実現できる。また、厚みの大きい（アスペクト比の大きい加工を必要とする）振幅型回折格子においては、いわゆるＬＩＧＡプロセスを用いて十分な精度の加工を行うことができる。

◆また、本発明の観点によれば、以下のような、Ｘ線タルボ干渉計に用いられる位相型回折格子と振幅型回折格子の製造方法が提供される。両回折格子とも、金属製の幅２μｍ以上１０μｍ以下のＸ線吸収部を２μｍ以上１０μｍ以下の等間隔で並べた構成とし、Ｘ線吸収部の幅及び間隔は、位相型回折格子と振幅型回折格子とで同一とする。位相型回折格子の厚みを１μｍ以上５μｍ以下に構成し、振幅型回折格子の厚みを２５μｍ以上１００μｍ以下に構成する。振幅型回折格子は、酸化ケイ素皮膜を施したシリコン層の表面に樹脂層を形成し、光学リソグラフィーマスクを用いて上記樹脂層に対しパターニングを行い、前記樹脂層及び前記酸化ケイ素皮膜を選択的に除去する。上記により選択的に露出された前記シリコン層の表面に対してＩＣＰプラズマエッチングを施すことにより、当該シリコン層に溝を形成する。この形成された溝に電鋳法によって前記Ｘ線吸収部を形成する。

これにより、Ｘ線吸収部の幅及び間隔（格子パターン）が位相型回折格子と振幅型回折格子で同一となっているので、Ｘ線タルボ干渉計において、振幅型回折格子の直後で正確なモアレ縞を確実に得ることができる。更に、位相型回折格子においては、それを通過する際の位相シフト量をπ／２（最も高いコントラストのモアレ縞を得るための位相シフト量）とするのに十分な厚みとでき、また、振幅型回折格子では、モアレ縞の可視性が良好な低い透過強度率を実現するのに十分な厚みとできる。従って、鮮明なモアレ縞が得られ、信頼性及び精度の高いＸ線タルボ干渉計を実現できる。また、厚みの大きい（アスペクト比の大きい加工を必要とする）振幅型回折格子においては、ＩＣＰプラズマエッチング法によって十分な精度の加工を行うことができる。

◆また、前記の振幅型回折格子においては、上記の製造方法で形成されたＸ線吸収部の部分を突出部とする成形型を製造し、この成形型を使用して溝形成体を成形し、この溝形成体に形成された溝に電鋳法によって前記Ｘ線吸収部を形成させることで当該振幅型回折格子を得ることとしても良い。

この場合、互いに同一の形状の溝形成体を容易に多数製造できるので、あとは溝形成体の溝にＸ線吸収部を形成するだけで良く、大量生産によるコストダウンに好適である。

◆なお、前記の振幅型回折格子においては、上記の製造方法を適用して分割格子ブロックを複数製造し、これらを厚み方向に接合することにより当該振幅型回折格子を得ることとしても良い。

これにより、振幅型回折格子の加工を容易とすることができる。即ち、振幅型回折格子のような厚みの大きいものを一体物で構成する場合、Ｘ線吸収部を形成するための深い溝を形成しなければならず、Ｘ線吸収部の幅や間隔を一定に形成するのが加工上の問題から困難になる。この点、上記のようにそれぞれが厚みの小さい分割格子ブロックを複数製造してそれらを接合する方法を採れば、そのような精度上の問題も少なく、幅や間隔が厚み方向にわたって一様な振幅型回折格子を製造することが容易になる。

◆前記の位相型回折格子と振幅型回折格子の製造方法においては、前記Ｘ線吸収部は、白金、金、銀、プラチナのうち選択された一つ又は二つ以上の組み合わせよりなることが好ましい。

これにより、Ｘ線吸収部のＸ線吸収能が優れることとなるから、小さな厚みの回折格子でも良好なタルボ干渉像を得ることができ、回折格子の製造の容易化、タルボ干渉計のコンパクト化に寄与できる。

次に、発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の製造方法に係る回折格子を利用するＸ線タルボ干渉計の概念図である。図２（ａ）はＸ線タルボ干渉計で得られるタルボ干渉像の例を示す図、図２（ｂ）は縞走査法により得られる微分位相像を示す図、図２（ｃ）はＸ線位相型ＣＴの例を示す図である。

先ず、本発明の方法で製造される回折格子が使用されるＸ線タルボ干渉計の光学系について、図１を参照しながら説明する。このＸ線タルボ干渉計では、１枚目の回折格子（位相型回折格子）１１と２枚目の回折格子（振幅型回折格子）１２とを特定の距離だけ離して平行に配置し、観察したい試料１０を位相型回折格子１１の前に配置する。２枚の回折格子１１・１２のそれぞれは、Ｘ線を吸収するｙ方向に細長いＸ線吸収部１１１・１２１を、ｘ方向に周期的に並べて配置した構成となっている。

ここで、回折格子１１・１２の周期が波長に比べて十分に大きいとき、位相型回折格子１１を通過した後の光は、回折角が非常に小さくなるために、回折された多数の光が重なり合って干渉する。そして、各回折光の位相が揃う条件を満たすような距離だけ離れた位置において、位相型回折格子１１の透過直後と同じパターン、即ち自己像が干渉の結果として現れる（タルボ効果）。

次に、試料１０を位相型回折格子１１の前に配置したときの自己像に着目すると、干渉する各回折光は試料１０の内部において僅かに異なる光路を通過しているため、そのときの位相差によって干渉縞の様子が変化する。従って、この変形した自己像の位置に前記の振幅型回折格子１２を重ねることによって、いわゆるモアレ縞の画像（タルボ干渉像）Ｇを取得でき、この画像Ｇにおいては微分位相が等高線のように現れることになる（図２の（ａ）を参照）。なお、図２の（ａ）は、直径１．２ｍｍのプラスチック球を試料１０として採用した際のタルボ干渉像である。

上記のタルボ干渉像Ｇを観察するだけでは上記微分位相を定量的に取得することは困難であるが、縞の位相を人為的に変化させたときの干渉縞の変化を解析することによって、微分位相を決定することができる（縞走査法）。例えば、図１において２枚の回折格子１１・１２の相対位置関係をｘ方向にずらすことでモアレ縞の位相を変化させながら複数のタルボ干渉像Ｇを取得して解析することにより、図２（ｂ）に示すような定量的な微分位相像を得ることができる。また、この画像を単純に積分処理すれば、位相像そのものを得ることもできる。

更に、試料１０に対して多数の投影方向から前記の図２（ｂ）に示すような微分位相像を取得し、これを積分することで位相像とし、多数の投影方向からの位相像を合成することで、図２（ｃ）に示すように、位相型Ｘ線ＣＴ（コンピュータ断層撮影）を行うことも可能である。図２（ｃ）では、試料１０としてのプラスチック球をコンピュータ上で仮想的に１／８だけ切り取った断面が示されており、試料１０としてのプラスチック球の形成時に生じたと思われる内部の泡１０ａの様子も明確に観察することができる。

Ｘ線タルボ干渉計は、図１のように試料１０の後に回折格子１１・１２を２枚配置するだけという簡素な光学系であり、また、結晶のような繊細な光学素子を用いないため、精密な光学素子調整や高い安定性をそれほど必要としないという特徴を有している。また、モアレ縞として強度を検出するので、空間分解能の高い検出器を必ずしも必要としない点でも有利である。更には、タルボ干渉計は原理的に小さな光源を必要とするが単色性はそれほど必要でなく、球面波のような発散光も使用できるので、巨大な設備を必要とする前記シンクロトロン放射光以外のＸ線源を利用できる余地があり、装置の小型化に貢献して病院などでの実用化に道を拓くものとして期待されている。

なお、上記のように有用性が指摘されるＸ線タルボ干渉計であるが、一般にＸ線は物質による吸収が非常に小さく、位相変化もそれほど大きくないため、上記の回折格子１１・１２は、可視光領域のタルボ干渉計のそれよりも製造が困難である。また当然ながら、タルボ干渉計を機能させるには、Ｘ線の可干渉距離よりも回折格子１１・１２の各Ｘ線吸収部１１１・１２１の周期を小さくする必要があり、１０μｍ以下、望ましくは５μｍ程度とする必要がある。

そして、いわゆる分数タルボ効果による自己像は、位相型回折格子１１の位相シフト量がπ／２になるときに、最も高いコントラストが得られるという性質がある。そして、位相シフト量がπ／２を実現するのに必要な位相型回折格子１１の厚さを本願の発明者が試算したところ、波長が０．７Å〜１．１Åの場合で、回折格子１１のＸ線吸収部１１１としてＸ線吸収能の高い金を材料として用いた場合、位相型回折格子１１では１μｍ〜１０μｍとなった。

一方、振幅型回折格子１２については、タルボ干渉計で得られるモアレ縞の可視性の向上という観点からは振幅型回折格子１２の強度透過率を小さくすることが重要であり、例えば強度透過率１％を実現できる程度のＸ線吸収を得られれば理想的である。この点、例えば強度透過率１％を実現するのに必要な振幅型回折格子１２の厚さを本願の発明者が同様に試算したところ、金を材料として用いたとしても、波長が０．７Å〜１．１Åの場合で１０μｍ〜１００μｍの厚みが必要になるとの結果が得られた。

従って、Ｘ線タルボ干渉計を実現するにあたっては、そのような２枚の回折格子１１・１２、特に、極めて大きいアスペクト比（例えば、５以上）が要求される振幅型回折格子１２を製造できるか否かが重要な鍵となっている。

以上の課題を解決すべく、本願の発明者は鋭意研究を重ね、以下に説明するような位相型回折格子１１及び振幅型回折格子１２の製造方法を提案するに至ったものである。以下、それぞれについて詳細に説明する。

先ず、図３を参照して、２つの回折格子１１・１２の具体的な構成を説明する。図３の上側に示す位相型回折格子１１は、例えば厚さ約１５０μｍのガラス基板Ｂの一側の面に一体的に形成されている。この位相型回折格子１１は、ガラス基板Ｂ上に等間隔で多数並べて設けられた細長い前記Ｘ線吸収部１１１からなっている。Ｘ線吸収部１１１のそれぞれは、Ｘ線吸収能に優れた金を素材としており、そのガラス基板Ｂから突出する厚みｔ１（位相型回折格子１１の厚みに相当する）は、何れのＸ線吸収部１１１においても互いに等しくなっており、１μｍ以上５μｍ以下としている。Ｘ線吸収部１１１とＸ線吸収部１１１との間は、単なる空間になっている。

複数のＸ線吸収部１１１の幅ｗ１は互いに等しく構成されており、その幅ｗ１は、２μｍ以上１０μｍ以下とされている。また、Ｘ線吸収部１１１同士の間隔ｇ１も、２μｍ以上１０μｍ以下とされている。

一方、図３の下側に示す振幅型回折格子１２は、前記の位相型回折格子１１を厚み方向（Ｘ線の光軸方向）に引き伸ばしたものに相当する。具体的には、振幅型回折格子１２のそれぞれのＸ線吸収部１２１は、小幅で細長くかつ大きな厚みを有する形状としており、これが幅方向に等間隔で多数並べて設けられている。Ｘ線吸収部１２１のそれぞれは、前記位相型回折格子１１と同様にＸ線吸収能に優れた金を素材としており、その厚みｔ２（振幅型回折格子１２の厚みに相当する）は、２５μｍ以上１００μｍ以下としている。Ｘ線吸収部１２１とＸ線吸収部１２１との間には、樹脂部材１２２がサンドイッチ状に介在されている。言い換えれば、Ｘ線吸収部１２１と樹脂部材１２２とが交互に重ねられて接合された構成となっている。なお、隣り合うＸ線吸収部１２１・１２１の間には、樹脂部材１２２に代えて、酸化ケイ素からなる保持部材１２３が介在されていても良い。

そして、複数のＸ線吸収部１２１は幅ｗ２が互いに等しく構成されており、その幅は、２μｍ以上１０μｍ以下とされている。また、Ｘ線吸収部１２１同士の間隔ｇ２も２μｍ以上１０μｍ以下とされている。更に、両回折格子１１・１２のＸ線吸収部１１１・１２１は、その幅及び間隔が、両回折格子間で互いに等しくなっている（ｗ１＝ｗ２，ｇ１＝ｇ２）。

以上の構成により、格子パターンが位相型回折格子１１と振幅型回折格子１２とで同一となっていることが確保され、図１のＸ線タルボ干渉計において、振幅型回折格子１２の直後の位置で正確なモアレ縞のタルボ干渉像Ｇを確実に得ることができる。更に、位相型回折格子１１においては、それをＸ線が通過する際の位相シフト量をπ／２とするのに十分な厚みとできる。また、振幅型回折格子１２では、モアレ縞の可視性が良好な低い透過強度率を実現するのに十分な厚みとできる。従って、鮮明なモアレ縞が得られ、信頼性及び精度の高いＸ線タルボ干渉計を実現できる。

〔位相型回折格子の製造方法〕
次に、前記位相型回折格子１１の製造方法について、図４を参照して説明する。まず図４（ｐ１）に示すように、前述のガラス基板Ｂの一側の面に感光性樹脂（例えば、ポリビニルアルコール樹脂）３１を塗布する一方、これをパターン露光するための光学リソグラフィーマスク（光学マスク）３４を用意する。この光学マスク３４としては、例えば、適宜のガラス基板３２の一側の面にクロムや酸化クロムによりパターン３３を薄膜状に形成したものを用いることができる。

次に図４（ｐ２）に示すように、光源として紫外線を用い、前記光学マスク３４のパターン３３を、ガラス基板Ｂ上の感光性樹脂３１に対して正確に転写する。そして、（ｐ３）の現像工程で感光性樹脂３１の露光部を選択的に除去し、（ｐ４）の金メッキ工程により、前記感光性樹脂３１が除去された部分にＸ線吸収部１１１を形成する。更に、図４（ｐ５）のように、前述の感光性樹脂３１を除去する。以上の工程により、位相型回折格子１１を製造することができる。

〔振幅型回折格子の製造方法１〕
次に、振幅型回折格子１２の製造方法について、図５を参照して説明する。この方法は、Ｘ線リソグラフィーと電鋳及びモールディングを組み合わせた方法であって、各工程のドイツ語の頭文字（LIthographie, Galvanoformung, Abformung）をとって「ＬＩＧＡ」と称されることがある。厚みの大きい感光性樹脂にＸ線マスクをパターン転写することで、数百μｍのような深さの溝のようなアスペクト比の大きな精密形状を形成するのに好適な方法として知られるものである。

詳細に説明すると、まず図５（ｐ１）に示すように、回折格子を製造するベースとなる基板３５を用意し、その一側の面にＸ線感光性樹脂（例えば、ポリメチルメタクリレート樹脂）３６を、例えばロールコートやスピンコート等を用いて塗布する。

その一方で、これをパターン露光するためのＸ線マスク４７を用意する。このＸ線マスク４７は、適宜の基板４８の一面に金パターン４９を形成し、更に合成樹脂等からなる保護膜５０で覆ったものである。前記金パターン４９は、前述の位相型回折格子１１の格子パターンと同一のパターンとすべく、図４で説明した位相型回折格子１１の製造方法で用いる光学マスク３４をそのまま用いてパターン描画されることが好ましい。

次に図５（ｐ２）に示すように、光源としてＸ線を用い、前記Ｘ線マスク４７の金パターン４９を、基板３５上のＸ線感光性樹脂３６に対して正確に転写する。Ｘ線に晒された部分は、高分子の連鎖が切れて分子量が減少するために現像液に溶解する一方、金パターン４９の部分はそのまま残る。この結果、（ｐ３）の現像工程で金パターン４９に相当する部分以外のＸ線感光性樹脂３６を選択的に除去でき、溝５１を形成することができる。言い換えれば、図３の下側の図で説明した樹脂部材１２２が基板３５上に形成される。その後、図５（ｐ４）で樹脂部材１２２と樹脂部材１２２の間に金メッキによりＸ線吸収部１２１を形成する（電鋳）とともに、（ｐ５）で前述の基板３５を除去する。以上の工程により、振幅型回折格子１２を製造することができる。

以上に示すように、厚みが小さくても良い（アスペクト比が例えば１以下の加工で十分な）位相型回折格子１１においては、図４に示すようなコストや工数の少ない製造方法を採用して製造コストを低減する一方で、厚みの大きな（アスペクト比が例えば５以上の加工が要求される）振幅型回折格子１２においては、いわゆるＬＩＧＡプロセスを用いて、そのようなアスペクト比の大きな加工を十分な精度をもって行うことができる。また、位相型回折格子１１の製造工程で用いた光学マスク３４を使用して振幅型回折格子１２のＸ線マスク４７を形成することから、両回折格子１１・１２の格子パターンの同一性を良好に確保できる。

〔振幅型回折格子の製造方法２〕
なお、振幅型回折格子１２については、上記の方法のほか、図６に示す方法で製造することもできる。この図６の方法について説明すると、まず図６（ｐ１）に示すように、適宜の厚み（例えば、５０μｍ）の板状のシリコン層３８を用意し、その一側の表面に酸化ケイ素皮膜（ＳｉＯ₂皮膜）３９を形成し、更に、酸化ケイ素皮膜３９の上にはポリビニルアルコール樹脂等の感光性樹脂層４０を形成する。一方、シリコン層３８の他側の表面には基板３７を設ける。この基板３７としては、例えばチタンをシリコン層３８の他側の表面に蒸着して形成することが考えられるが、これに限定されず、例えばシリコンで形成されていても良い。

その一方で、上記感光性樹脂層４０をパターン露光するための光学マスク３４を用意する。これは、図４で説明した位相型回折格子１１の製造工程で用いる光学マスク３４をそのまま使用することとする。

次に図６（ｐ２）に示すように、光源として紫外線を用い、前記光学マスク３４のパターン３３を、酸化ケイ素皮膜３９上の感光性樹脂層４０に対して正確に転写する。そして、（ｐ３）の現像工程で、パターン３３以外の感光性樹脂層４０及び酸化ケイ素皮膜３９を選択的に除去する。更に図６（ｐ４）に示すように、今度はこの選択的に残された感光性樹脂層４０及び酸化ケイ素皮膜３９をマスクとして機能させつつ、露出したシリコン膜３８を誘導結合方式（ＩＣＰ）のプラズマエッチング法により選択的にエッチングする。こうして、図３の下側の図で示す保持部材１２３を形成することができる。その後、図６（ｐ５）の工程では、保持部材１２３と保持部材１２３の間に金メッキによりＸ線吸収部１２１を形成する（電鋳法）とともに、前述の基板３７を除去する。以上により、振幅型回折格子１２を製造することができる。

このように、厚みの大きい（アスペクト比の大きい加工を必要とする）振幅型回折格子１２においては、ＩＣＰプラズマエッチング法を用いることによっても、十分な精度の加工を行うことができる。この図６の製造方法においても、位相型回折格子１１の製造工程で用いた光学マスク３４に基づいて振幅型回折格子１２のＩＣＰプラズマエッチングの際のマスク（酸化ケイ素皮膜３９及び感光性樹脂層４０の部分）を形成することから、両回折格子１１・１２の格子パターンの同一性を良好に確保できる。

〔分割型による振幅型回折格子の製造方法〕
なお、前述の製造方法１（図５）又は製造方法２（図６）を適用して、振幅型回折格子そのものではなくその分割体（分割格子ブロック）１２ｓを複数製造し、その複数の分割格子ブロック１２ｓを位置合わせしつつ図７に示すように厚み方向に接合することによって、図３の下側のような厚み方向の大きい振幅型回折格子１２を容易に製造することができる。この方法は、Ｘ線吸収部１２１の厚みｔ２が幅ｗ２あるいは間隔ｇ２に対して極めて大きい振幅型回折格子１２を形成する場合に好適である。即ち、このような厚みｔ２の大きいものを一体物で構成する場合、Ｘ線吸収部１２１・１２１を形成するための極めて深い溝（深さｔ２）を形成しなければならず、Ｘ線吸収部１２１の幅ｗ２や間隔ｇ２を一定に形成するのが加工上の問題から困難になるが、厚みの小さい分割格子ブロック１２ｓを複数製造してそれらを接合する方法を採れば、そのような精度上の問題も少なく、幅ｗ２や間隔ｇ２が厚み方向にわたって一様な振幅型回折格子１２を製造することが容易である。

複数の分割格子ブロック１２ｓの接合方法としては様々に考えられるが、例えば、水素終端で材料表面にＯＨ基処理を施して分子接合することのほか、２００℃に加熱して圧接する方法、接着剤を用いる方法等を代表例として挙げることができる。前述の複数の分割格子ブロック１２ｓにおける溝５１・５２の形成に際しては、全く同一のマスクを用いてパターニングされることが好ましく、もっと言えば、全く同一の方法で製造されることが好ましい。

〔成形型による振幅型回折格子の製造方法〕
更には、図８に示すような成形型４３を用いて、多数の振幅型回折格子１２又は分割格子ブロック１２ｓを容易に製造することもできる。図８（ｐ１）に示す成形型４３は、図５に示す（ｐ４）の段階の基板３５付きの状態から、その基板３５を取り去る代わりに樹脂部材１２２を溶剤等で溶解除去したものである。このように樹脂部材１２２が取り除かれた結果、前述のＸ線吸収部１２１が前記基板３５から櫛歯状に突出する突出部４２となり、成形型４３を製造することができる。

図８の（ｐ１）の工程では、流動状を呈する適宜の合成樹脂（例えば、ポリメチルメタクリレート樹脂）４５を適宜の容器４４へ充填しておき、この樹脂４５に対して前記の成形型４３を、前記突出部４２を下側にして上側から進入させる。そして（ｐ２）に示すように、樹脂４５が硬化する直前に成形型４３を引き上げると、突出部４２に相当する部分に溝５１が形成された、溝形成体５３を製造することができる。その後は図８（ｐ３）に示すように溝５１の部分に金メッキを施して（電鋳法）、樹脂部材１２２の間にＸ線吸収部１２１を形成する。こうして振幅型回折格子１２ないし分割格子ブロック１２ｓが形成される。

この方法は、成形型４３を一度作ってしまえば、互いに同一の形状の溝形成体５３を容易に多数製造できるので、あとは溝形成体５３の溝５１にＸ線吸収部１２１を形成するだけで良く、大量生産によるコストダウンに好適である。また、成形型４３を用いる図８の方法で分割格子ブロック１２ｓを多数製造しておき、これらを図７のように厚み方向に接合する場合でも、各分割格子ブロック１２ｓの寸法（各溝形成体５３の寸法）を正確に同一とできるので、接合後の振幅型回折格子１２の寸法精度も向上させることができる。

〔変形例〕
以上に本発明の回折格子１１・１２の製造方法の好適な複数の例を説明したが、上記の実施形態は例えば以下のように変更することもできる。

本実施形態の回折格子１１・１２において、Ｘ線吸収部１１１・１２１は金で形成することとしたが、金に限定するものでもなく、任意の素材を用いて差し支えない。ただし、Ｘ線吸収能の優れたもの、例えば白金、金、銀、プラチナ等を用いると、厚みの小さい回折格子１１・１２でも同等の性能を実現できる点で好ましい。

本実施形態の製造方法に係るＸ線回折格子１１・１２を用いたＸ線タルボ干渉計は、Ｘ線源としてシンクロトロン放射光を用いることに限らず、他の小型のＸ線源を用いることも可能である。また、Ｘ線タルボ干渉計の用途としては、医用画像診断装置に好適であることは前述したとおりであるが、これは例示であり、そのほかにも、工業用非破壊検査装置、食品検査装置、荷物検査装置、動物実験用撮像装置等、様々な用途に有用である。

本発明の製造方法に係る回折格子を利用するＸ線タルボ干渉計の概念図。 （ａ）はＸ線タルボ干渉計で得られるタルボ干渉像の例を示す図、（ｂ）は縞走査法により得られる微分位相像を示す図、（ｃ）はＸ線位相型ＣＴの例を示す図。 ２枚のＸ線回折格子を示す模式斜視図。 位相型回折格子の製造方法の例を順を追って示す説明図。 振幅型回折格子の製造方法の例を順を追って示す説明図。 振幅型回折格子の製造方法の他の例を順を追って示す説明図。 分割格子ブロックを厚み方向へ接合することで厚みの大きい振幅型回折格子を製造する例を示す説明図。 成形型を使用して振幅型回折格子を製造する例を順を追って示す説明図。

符号の説明

１０ 試料
１１ 位相型回折格子
１１１ Ｘ線吸収部
ｗ１ Ｘ線吸収部の幅
ｇ１ Ｘ線吸収部の間隔
ｔ１ 位相型回折格子の厚み
１２ 振幅型回折格子
１２１ Ｘ線吸収部
ｗ２ Ｘ線吸収部の幅
ｇ２ Ｘ線吸収部の間隔
ｔ２ 振幅型回折格子の厚み
１２２ 樹脂部材
１２３ 保持部材
１２ｓ 分割格子ブロック

Claims (5)

1. Ｘ線タルボ干渉計に用いられる位相型回折格子と振幅型回折格子の製造方法であって、
   両回折格子とも、金属製の幅２μｍ以上１０μｍ以下のＸ線吸収部を２μｍ以上１０μｍ以下の等間隔で並べた構成とし、Ｘ線吸収部の幅及び間隔は、位相型回折格子と振幅型回折格子とで同一とし、
   位相型回折格子の厚みを１μｍ以上５μｍ以下に構成し、
   振幅型回折格子の厚みを２５μｍ以上１００μｍ以下に構成し、
   振幅型回折格子は、
   Ｘ線マスクによるＸ線リソグラフィー（ＬＩＧＡ方式）によって樹脂に深い溝を形成し、
   この形成された溝に電鋳法によって前記Ｘ線吸収部を形成することにより製造されることを特徴とする、位相型回折格子と振幅型回折格子の製造方法。
2. Ｘ線タルボ干渉計に用いられる位相型回折格子と振幅型回折格子の製造方法であって、
   両回折格子とも、金属製の幅２μｍ以上１０μｍ以下のＸ線吸収部を２μｍ以上１０μｍ以下の等間隔で並べた構成とし、Ｘ線吸収部の幅及び間隔は、位相型回折格子と振幅型回折格子とで同一とし、
   位相型回折格子の厚みを１μｍ以上５μｍ以下に構成し、
   振幅型回折格子の厚みを２５μｍ以上１００μｍ以下に構成し、
   振幅型回折格子は、
   酸化ケイ素皮膜を施したシリコン層の表面に樹脂層を形成し、光学リソグラフィーマスクを用いて上記樹脂層に対しパターニングを行い、前記樹脂層及び前記酸化ケイ素皮膜を選択的に除去し、
   上記により選択的に露出された前記シリコン層の表面に対してＩＣＰプラズマエッチングを施すことにより、当該シリコン層に溝を形成し、
   この形成された溝に電鋳法によって前記Ｘ線吸収部を形成することにより製造されることを特徴とする、位相型回折格子と振幅型回折格子の製造方法。
3. Ｘ線タルボ干渉計に用いられる位相型回折格子と振幅型回折格子の製造方法であって、
   前記振幅型回折格子は、
   請求項１又は請求項２に記載の振幅型回折格子の製造方法で形成されたＸ線吸収部の部分を突出部とする成形型を製造し、
   この成形型を使用して溝形成体を成形し、
   この溝形成体に形成された溝に電鋳法によって前記Ｘ線吸収部を形成させることで得ることを特徴とする、
   位相型回折格子と振幅型回折格子の製造方法。
4. Ｘ線タルボ干渉計に用いられる位相型回折格子と振幅型回折格子の製造方法であって、
   前記振幅型回折格子は、
   請求項１から請求項３までの何れか一項に記載の方法のうち振幅型回折格子を製造する方法により分割格子ブロックを製造し、
   この製造された複数の分割格子ブロックを厚み方向に接合することにより得ることを特徴とする、位相型回折格子と振幅型回折格子の製造方法。
5. 請求項１から請求項４までの何れか一項に記載の位相型回折格子と振幅型回折格子の製造方法であって、前記Ｘ線吸収部は、白金、金、銀、プラチナのうち選択された一つ又は二つ以上の組み合わせよりなることを特徴とする、位相型回折格子と振幅型回折格子の製造方法。