JP5646906B2 - Ｘ線装置およびｘ線測定方法 - Google Patents
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Description
本発明は、Ｘ線を用いた撮像装置およびＸ線撮像方法に関する。
放射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。
例えば、Ｘ線は波長が約１ｐｍ〜１０ｎｍ（１０-12〜１０-8ｍ）程度の電磁波であり、このうち波長の短いＸ線（約２ｋｅＶ〜）を硬Ｘ線、波長の長いＸ線（約０．１ｋｅＶ〜約２ｋｅＶ）を軟Ｘ線という。
例えば、被検知物にＸ線を透過させた時の透過率の違いを用いた吸収コントラスト法で得られる吸収像は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。
一方、Ｘ線の吸収によるコントラストがつきにくい密度差の小さい物質で構成されている被検知物に対しては、被検知物によるＸ線の位相変化を検出するＸ線位相イメージングが有効である。例えば、高分子材料の相分離構造体のイメージングや医療応用が検討されている。
例えば、Ｘ線は波長が約１ｐｍ〜１０ｎｍ（１０-12〜１０-8ｍ）程度の電磁波であり、このうち波長の短いＸ線（約２ｋｅＶ〜）を硬Ｘ線、波長の長いＸ線（約０．１ｋｅＶ〜約２ｋｅＶ）を軟Ｘ線という。
例えば、被検知物にＸ線を透過させた時の透過率の違いを用いた吸収コントラスト法で得られる吸収像は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。
一方、Ｘ線の吸収によるコントラストがつきにくい密度差の小さい物質で構成されている被検知物に対しては、被検知物によるＸ線の位相変化を検出するＸ線位相イメージングが有効である。例えば、高分子材料の相分離構造体のイメージングや医療応用が検討されている。
各種Ｘ線位相イメージングにおいて、特許文献１が示すＸ線の被検知物による位相変化による屈折効果を利用した方法は、非常に簡便で効果的な方法である。具体的には、微小焦点のＸ線源を用い、被検知物と検出器の距離を離すことによってＸ線の被検知物による屈折効果から被検知物の輪郭が強調されて検出されることを利用している。
また、この方法は屈折効果を利用するため、多くのＸ線位相イメージング手法の場合と異なりシンクロトロン放射光のような干渉性の高いＸ線を必ずしも必要としないといった特徴がある。
一方、特許文献２では、検出器の画素のエッヂ部分にＸ線を遮蔽するマスクを設置した撮像装置が開示されている。
被検知物がない状態において、遮蔽マスクの一部にＸ線が照射するようにセッティングを行えば、被検知物による屈折効果により生じたＸ線の位置変化が強度変化として検知することができる。
また、この方法は屈折効果を利用するため、多くのＸ線位相イメージング手法の場合と異なりシンクロトロン放射光のような干渉性の高いＸ線を必ずしも必要としないといった特徴がある。
一方、特許文献２では、検出器の画素のエッヂ部分にＸ線を遮蔽するマスクを設置した撮像装置が開示されている。
被検知物がない状態において、遮蔽マスクの一部にＸ線が照射するようにセッティングを行えば、被検知物による屈折効果により生じたＸ線の位置変化が強度変化として検知することができる。
しかしながら、特許文献１や特許文献２の従来例ものにおいては、Ｘ線の被検知物による吸収情報（Ｘ線の透過率像）と位相情報（Ｘ線微分位相像やＸ線位相シフト像）とが混在している。
そのため、上記従来例のものにおいては、これらの吸収情報と位相情報を分離して独立に取得することができないといった課題を有している。
そのため、上記従来例のものにおいては、これらの吸収情報と位相情報を分離して独立に取得することができないといった課題を有している。
本発明は、上記課題に鑑み、Ｘ線の被検知物による吸収情報（Ｘ線の透過率像）と位相情報（Ｘ線微分位相像やＸ線位相シフト像）とを、分離して独立した情報として取得することが可能となるＸ線装置およびＸ線測定方法を提供することを目的とする。
本発明は、次のように構成したＸ線装置およびＸ線測定方法を提供するものである。
本発明のＸ線装置は、被検知物の位相情報を取得するＸ線装置であって、
Ｘ線発生手段から発生したＸ線を空間的に分割する分割素子と、
前記分割素子により分割され、前記被検知物を透過したＸ線の強度を検出する検出手段と、
前記検出手段による検出結果に基づいて、前記位相情報を演算する演算手段と、を有し、
前記分割素子は、前記Ｘ線を分割することにより前記検出手段において２以上の幅を有するＸ線を照射する構成を備え、
前記検出手段は、前記被検知物を透過したＸ線の、前記検出手段におけるＸ方向への位置変化量を、Ｘ線の強度変化量として検出し、
前記演算手段は、前記検出手段における前記Ｘ方向へのＸ線の位置変化量とＸ線の強度変化量との相関関係が前記２以上の幅を有するＸ線間で異なることに基づいて前記位相情報を演算することを特徴とする。
本発明のＸ線装置は、被検知物の位相情報を取得するＸ線装置であって、
Ｘ線発生手段から発生したＸ線を空間的に分割する分割素子と、
前記分割素子により分割され、前記被検知物を透過したＸ線の強度を検出する検出手段と、
前記検出手段による検出結果に基づいて、前記位相情報を演算する演算手段と、を有し、
前記分割素子は、前記Ｘ線を分割することにより前記検出手段において２以上の幅を有するＸ線を照射する構成を備え、
前記検出手段は、前記被検知物を透過したＸ線の、前記検出手段におけるＸ方向への位置変化量を、Ｘ線の強度変化量として検出し、
前記演算手段は、前記検出手段における前記Ｘ方向へのＸ線の位置変化量とＸ線の強度変化量との相関関係が前記２以上の幅を有するＸ線間で異なることに基づいて前記位相情報を演算することを特徴とする。
本発明によれば、Ｘ線の被検知物による吸収情報（Ｘ線の透過率像）と位相情報（Ｘ線微分位相像やＸ線位相シフト像）とを、分離して独立した情報として取得することが可能となるＸ線装置およびＸ線測定方法を提供することができる。
本発明の実施形態では、Ｘ線の被検知物による位相変化を利用したＸ線装置において、Ｘ線の被検知物による吸収情報と位相情報とを、分離して独立した情報として取得できるＸ線装置およびＸ線測定方法について説明する。
本発明の実施形態のＸ線の被検知物による吸収情報（Ｘ線の透過率像）と位相情報（Ｘ線微分位相像やＸ線位相シフト像）を取得するＸ線装置は、つぎの構成を備える。
Ｘ線を発生するＸ線発生手段と、該Ｘ線発生手段から発生したＸ線を空間的に分割する分割素子を備え、この分割素子は、Ｘ線を分割することにより検出手段において２以上の幅を有するＸ線を照射することが可能に構成されている。
このような分割素子を備えることにより、検出手段におけるＸ線の位置変化量とＸ線の強度変化量との相関関係が前記２以上の幅を有するＸ線間で異なることに基づいて、つぎのように吸収情報と位相情報を独立して取得することが可能に構成されている。
すなわち、上記分割素子により分割され前記被検知物を透過したＸ線の位相変化によるＸ線の位置変化量をＸ線の強度変化量に換えて、Ｘ線の強度を検出する検出手段を備える。
さらに、検出手段から得られたＸ線の強度から被検知物の吸収情報であるＸ線透過率像と、位相情報であるＸ線微分位相像またはＸ線位相シフト像を演算する演算手段を備える。
そして、この演算手段は、上記検出手段におけるＸ線の位置変化量とＸ線の強度変化量との相関関係が前記２以上の幅を有するＸ線間で異なることに基づいて演算することが可能に構成されている。
本発明の実施形態のＸ線の被検知物による吸収情報（Ｘ線の透過率像）と位相情報（Ｘ線微分位相像やＸ線位相シフト像）を取得するＸ線装置は、つぎの構成を備える。
Ｘ線を発生するＸ線発生手段と、該Ｘ線発生手段から発生したＸ線を空間的に分割する分割素子を備え、この分割素子は、Ｘ線を分割することにより検出手段において２以上の幅を有するＸ線を照射することが可能に構成されている。
このような分割素子を備えることにより、検出手段におけるＸ線の位置変化量とＸ線の強度変化量との相関関係が前記２以上の幅を有するＸ線間で異なることに基づいて、つぎのように吸収情報と位相情報を独立して取得することが可能に構成されている。
すなわち、上記分割素子により分割され前記被検知物を透過したＸ線の位相変化によるＸ線の位置変化量をＸ線の強度変化量に換えて、Ｘ線の強度を検出する検出手段を備える。
さらに、検出手段から得られたＸ線の強度から被検知物の吸収情報であるＸ線透過率像と、位相情報であるＸ線微分位相像またはＸ線位相シフト像を演算する演算手段を備える。
そして、この演算手段は、上記検出手段におけるＸ線の位置変化量とＸ線の強度変化量との相関関係が前記２以上の幅を有するＸ線間で異なることに基づいて演算することが可能に構成されている。
また、上記検出手段によりＸ線の強度を検出するに際しては、具体的には、被検知物によるＸ線の屈折効果によるＸ線の検出器上での入射位置変化量を、Ｘ線強度変化量に変換するＸ線光学素子を用いて検出する。
ここで、Ｘ線の検出器上での入射位置変化量をＸ線強度変化量に変換するＸ線光学素子とは、つぎのような素子のことを言う。
すなわち、Ｘ線の入射位置に応じて、Ｘ線の吸収量（透過量）が連続的に変化する素子や、Ｘ線の入射位置に応じて、Ｘ線に感度を有するシンチレータの発光量が連続的に変化する素子のことを言う。
あるいは、Ｘ線の入射位置に応じて、Ｘ線の遮蔽面積が連続的に変化する素子や、Ｘ線の入射位置に応じて、Ｘ線に感度を有するシンチレータで発光した光の吸収量（透過量）が連続的に変化する素子のことを言う。
さらにまた、Ｘ線の入射位置に応じて、シンチレータで発光した光の遮蔽面積が連続的に変化する素子、またはＸ線の入射位置に応じて、シンチレータで発光した光の透過率が連続的に変化する素子のことを言う。
ここで、Ｘ線の検出器上での入射位置変化量をＸ線強度変化量に変換するＸ線光学素子とは、つぎのような素子のことを言う。
すなわち、Ｘ線の入射位置に応じて、Ｘ線の吸収量（透過量）が連続的に変化する素子や、Ｘ線の入射位置に応じて、Ｘ線に感度を有するシンチレータの発光量が連続的に変化する素子のことを言う。
あるいは、Ｘ線の入射位置に応じて、Ｘ線の遮蔽面積が連続的に変化する素子や、Ｘ線の入射位置に応じて、Ｘ線に感度を有するシンチレータで発光した光の吸収量（透過量）が連続的に変化する素子のことを言う。
さらにまた、Ｘ線の入射位置に応じて、シンチレータで発光した光の遮蔽面積が連続的に変化する素子、またはＸ線の入射位置に応じて、シンチレータで発光した光の透過率が連続的に変化する素子のことを言う。
Ｘ線の入射位置に応じて、Ｘ線の吸収量（透過量）が連続的に変化する素子や、シンチレータで発光した光の発光量が連続的に変化する素子は、連続的または段階的に吸収体もしくはシンチレータの形状を変化させることにより構成することができる。
また、単位体積当たりのＸ線の吸収量（透過量）を連続的または段階的に変化させることにより構成することもできる。
なお、本明細書では、「連続的」との用語は「段階的」の概念を含むものとして取り扱うこともある。
また、Ｘ線の入射位置に応じて、Ｘ線の遮蔽面積が連続的に変化する素子や、シンチレータで発光した光の遮蔽面積が連続的に変化する素子は、Ｘ線またはシンチレータで発光した光に対するマスク等の遮光素子を用いることにより構成することができる。
また、シンチレータで発光した光の吸収量（透過量）を連続的または段階的に変化させる素子は、基板上に金属膜の厚さを連続的に変えながら形成した減光素子等を用いることにより構成することができる。
また、単位体積当たりのＸ線の吸収量（透過量）を連続的または段階的に変化させることにより構成することもできる。
なお、本明細書では、「連続的」との用語は「段階的」の概念を含むものとして取り扱うこともある。
また、Ｘ線の入射位置に応じて、Ｘ線の遮蔽面積が連続的に変化する素子や、シンチレータで発光した光の遮蔽面積が連続的に変化する素子は、Ｘ線またはシンチレータで発光した光に対するマスク等の遮光素子を用いることにより構成することができる。
また、シンチレータで発光した光の吸収量（透過量）を連続的または段階的に変化させる素子は、基板上に金属膜の厚さを連続的に変えながら形成した減光素子等を用いることにより構成することができる。
また、このＸ線光学素子に対して入射するＸ線を空間的に分割するＸ線分割素子を用いるが、Ｘ線分割素子で分割されたＸ線は検出器上において、２つ以上の幅を持つようにする。
例えば、Ｘ線分割素子がスリットを並べた構造になっていて、２種類の幅のスリットが交互に並んだ構造になっていることにより構成することができる。
このような素子を用いることにより、Ｘ線の位置変化量とＸ線の強度変化量との相関関係が２以上の幅を有するＸ線間で異なることに基づき吸収情報と位相情報を独立に得ることができる。以下、具体的に説明する。
例えば、Ｘ線分割素子がスリットを並べた構造になっていて、２種類の幅のスリットが交互に並んだ構造になっていることにより構成することができる。
このような素子を用いることにより、Ｘ線の位置変化量とＸ線の強度変化量との相関関係が２以上の幅を有するＸ線間で異なることに基づき吸収情報と位相情報を独立に得ることができる。以下、具体的に説明する。
（実施形態１）
実施形態１では、Ｘ線光学素子にＸ線の入射位置に応じて、Ｘ線の吸収量（透過量）が連続的に変化する素子を用いて、吸収情報と位相情報を独立に得ることができるＸ線装置について、図１を用いて説明する。
本実施形態のＸ線装置は、図１に示すように、Ｘ線発生源としてのＸ線源１０１から発生するＸ線の光路上に、分割素子１０３と、被検知物１０４と、Ｘ線光学素子１０５と、検出手段１０６とが配置された構成を備える。
なお、分割素子１０３と、被検知物１０４と、Ｘ線光学素子１０５を移動させるステッピングモータ等を用いた移動手段１０９、１１０、１１１を別途設けても良い。
被検知物１０４は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。
Ｘ線源１０１から発生されたＸ線は分割素子１０３により空間的に分割される。すなわち、分割素子１０３は、特許文献２に記載されている複数のアパーチャを有するサンプルマスクとして機能するものであって、この分割素子１０３を透過したＸ線はＸ線の束となる。
分割素子１０３は、ラインアンドスペースによるスリットアレイ形状を備えたものであっても、２次元的に配列された穴を有しているものであっても良い。
実施形態１では、Ｘ線光学素子にＸ線の入射位置に応じて、Ｘ線の吸収量（透過量）が連続的に変化する素子を用いて、吸収情報と位相情報を独立に得ることができるＸ線装置について、図１を用いて説明する。
本実施形態のＸ線装置は、図１に示すように、Ｘ線発生源としてのＸ線源１０１から発生するＸ線の光路上に、分割素子１０３と、被検知物１０４と、Ｘ線光学素子１０５と、検出手段１０６とが配置された構成を備える。
なお、分割素子１０３と、被検知物１０４と、Ｘ線光学素子１０５を移動させるステッピングモータ等を用いた移動手段１０９、１１０、１１１を別途設けても良い。
被検知物１０４は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。
Ｘ線源１０１から発生されたＸ線は分割素子１０３により空間的に分割される。すなわち、分割素子１０３は、特許文献２に記載されている複数のアパーチャを有するサンプルマスクとして機能するものであって、この分割素子１０３を透過したＸ線はＸ線の束となる。
分割素子１０３は、ラインアンドスペースによるスリットアレイ形状を備えたものであっても、２次元的に配列された穴を有しているものであっても良い。
分割素子１０３の模式図を図２に示す。
分割素子は、２種類以上のスリット幅を周期的に有するラインアンドスペースのスリットアレイで構成することができる。
具体的には、分割素子１０３は基板２０１と２種類の幅の異なるスリット２０２、２０３が交互に並んだ構造とすることができる。
基板２０１に設けられたスリット２０２、２０３は、Ｘ線を透過する形態であれば、光学素子の基板を貫通しなくとも良い。
基板２０１を構成する材料としてはＸ線の吸収能が高いＰｔ、Ａｕ、Ｐｂ、Ｔａ、Ｗなどから選択される。
分割素子１０３により分割されたＸ線の検出手段１０６位置でのラインアンドスペースの周期は検出手段１０６の画素サイズ以上である。
すなわち、検出手段を構成する画素の大きさは、検出手段１０６の位置におけるＸ線の空間的な周期以下である。
分割素子１０３により空間的に分割されたシート状のＸ線は、被検知物１０４によって吸収されると共に位相が変化し、その結果、屈折する。
屈折したそれぞれのＸ線はＸ線光学素子１０５に入射する。Ｘ線光学素子１０５を透過したＸ線は検出手段１０６によりそれぞれのＸ線の強度を検出する。
検出手段１０６により得たＸ線に関する情報は演算手段１０７により数的処理がなされ、モニタ等の表示手段１０８に出力される。
分割素子は、２種類以上のスリット幅を周期的に有するラインアンドスペースのスリットアレイで構成することができる。
具体的には、分割素子１０３は基板２０１と２種類の幅の異なるスリット２０２、２０３が交互に並んだ構造とすることができる。
基板２０１に設けられたスリット２０２、２０３は、Ｘ線を透過する形態であれば、光学素子の基板を貫通しなくとも良い。
基板２０１を構成する材料としてはＸ線の吸収能が高いＰｔ、Ａｕ、Ｐｂ、Ｔａ、Ｗなどから選択される。
分割素子１０３により分割されたＸ線の検出手段１０６位置でのラインアンドスペースの周期は検出手段１０６の画素サイズ以上である。
すなわち、検出手段を構成する画素の大きさは、検出手段１０６の位置におけるＸ線の空間的な周期以下である。
分割素子１０３により空間的に分割されたシート状のＸ線は、被検知物１０４によって吸収されると共に位相が変化し、その結果、屈折する。
屈折したそれぞれのＸ線はＸ線光学素子１０５に入射する。Ｘ線光学素子１０５を透過したＸ線は検出手段１０６によりそれぞれのＸ線の強度を検出する。
検出手段１０６により得たＸ線に関する情報は演算手段１０７により数的処理がなされ、モニタ等の表示手段１０８に出力される。
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。
検出手段１０６は、例えばＸ線フラットパネル検出器、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。
検出手段１０６はＸ線光学素子１０５と近接していてもよいし、一定の間隔を隔てて配置してもよい。また、Ｘ線光学素子１０５を検出手段１０６の中に組み込んでも良い。
なお、単色Ｘ線を用いる場合には、Ｘ線源１０１と分割素子１０３の間にスリットと組み合わせたモノクロメータや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。また、被検知物１０４からの散乱Ｘ線による像の不明瞭化を軽減するために、Ｘ線光学素子１０５と検出器１０６の間、または被検知物１０４とＸ線光学素子１０５との間にレントゲン撮影に用いられるグリッドを配置しても良い。
検出手段１０６は、例えばＸ線フラットパネル検出器、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。
検出手段１０６はＸ線光学素子１０５と近接していてもよいし、一定の間隔を隔てて配置してもよい。また、Ｘ線光学素子１０５を検出手段１０６の中に組み込んでも良い。
なお、単色Ｘ線を用いる場合には、Ｘ線源１０１と分割素子１０３の間にスリットと組み合わせたモノクロメータや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。また、被検知物１０４からの散乱Ｘ線による像の不明瞭化を軽減するために、Ｘ線光学素子１０５と検出器１０６の間、または被検知物１０４とＸ線光学素子１０５との間にレントゲン撮影に用いられるグリッドを配置しても良い。
図３に、図１のＸ線光学素子１０５の一部分について説明するＸ線光学素子３０３の模式図を示す。
基準Ｘ線３０１は、被検知物１０４の存在しない状態での分割されたＸ線を示している。
Ｘ線３０２は被検知物１０４の存在によって屈折したＸ線を示している。これら基準Ｘ線３０１とＸ線３０２のＸ線光学素子３０３上でのＸ方向（Ｘ線の入射方向に対して垂直方向）の移動量はｄである。
Ｘ線の物質による屈折角は極めて小さいためｄはμｍオーダーの移動量しかない。
Ｘ線光学素子３０３はＸ方向に厚みが変化している三角柱形状が配列した構造を有している。
このように構成することにより、Ｘ方向にＸ線光学素子３０３内における透過Ｘ線の光路長が変化する。すなわち、Ｘ線光学素子３０３は、Ｘ線の入射位置によりＸ線の吸収量（透過量）が変化する吸収能勾配を有している。
なお、Ｘ線光学素子３０３は、板状の部材を加工することにより構成してもよい。
基準Ｘ線３０１は、被検知物１０４の存在しない状態での分割されたＸ線を示している。
Ｘ線３０２は被検知物１０４の存在によって屈折したＸ線を示している。これら基準Ｘ線３０１とＸ線３０２のＸ線光学素子３０３上でのＸ方向（Ｘ線の入射方向に対して垂直方向）の移動量はｄである。
Ｘ線の物質による屈折角は極めて小さいためｄはμｍオーダーの移動量しかない。
Ｘ線光学素子３０３はＸ方向に厚みが変化している三角柱形状が配列した構造を有している。
このように構成することにより、Ｘ方向にＸ線光学素子３０３内における透過Ｘ線の光路長が変化する。すなわち、Ｘ線光学素子３０３は、Ｘ線の入射位置によりＸ線の吸収量（透過量）が変化する吸収能勾配を有している。
なお、Ｘ線光学素子３０３は、板状の部材を加工することにより構成してもよい。
図４に、分割素子１０３による異なる幅のＸ線におけるＸ線光学素子透過後の、Ｘ線強度比と移動量の関係を示した図を示す。
図４には、被検知物１０４が無い状態でＸ線光学素子３０３に対し分割素子１０３によって異なる２つの幅のＸ線が照射された場合において、基準位置からの移動量に対する基準Ｘ線３０１とＸ線３０２との強度比を、異なる２種類の幅のＸ線に対してプロットしたものが示されている。
図４から明らかなように、Ｘ線の移動量が極めて微小な領域において両者は直線的な関係を示す。
２種類の幅を有する、それぞれのＸ線の移動量ｄに対する基準Ｘ線３０１の強度Ｉ１、Ｉ２と、Ｘ線３０２の強度Ｉ１’、Ｉ２’との関係は、つぎの式（１）であらわすことができる。
図４には、被検知物１０４が無い状態でＸ線光学素子３０３に対し分割素子１０３によって異なる２つの幅のＸ線が照射された場合において、基準位置からの移動量に対する基準Ｘ線３０１とＸ線３０２との強度比を、異なる２種類の幅のＸ線に対してプロットしたものが示されている。
図４から明らかなように、Ｘ線の移動量が極めて微小な領域において両者は直線的な関係を示す。
２種類の幅を有する、それぞれのＸ線の移動量ｄに対する基準Ｘ線３０１の強度Ｉ１、Ｉ２と、Ｘ線３０２の強度Ｉ１’、Ｉ２’との関係は、つぎの式（１）であらわすことができる。
ａ1、ａ2、ｂ1、ｂ2、は定数であり、図４のデータをフィッティングすることによって得ることができる。被検知物１０４を測定する場合は、Ｘ線の透過率Ａを考慮すると、つぎの式（２）を導くことができる。
隣り合うＸ線光学素子１０５を透過したＸ線が被検知物１０４のほぼ同じ位置の情報であるという仮定から、式（２）の２つの方程式を解くことによりＸ線の移動量ｄと被検知物１０４に対するＸ線の透過率Ａを求めることができる。
この場合、Ｘ線光学素子１０５の隣り合う２つの素子つまり２つの領域におけるＸ線強度の情報を用いて透過率Ａ、Ｘ線位置移動量ｄを得るため、空間分解能は１／２になる。
そこで、空間分解能の低減を改善するために上記測定に加えて被検知物１０４もしくは分割素子１０３をＸ方向に被検知物１０４の既に測定した位置に対して別の幅のＸ線を用いて測定できる長さ分移動させ測定することができる。
これにより、空間分解能を落とさずに情報を得ることができる。
この分割素子１０３を用いることにより、Ｘ線の吸収情報及び位相情報を独立した情報として得ることができる。
また、Ｘ線光学素子１０５により検出手段１０６の画素サイズ以下のＸ線位置変化量を検出できるため、被検知物−検出器間距離を短くすることができ、装置の小型化を達成できる。
この場合、Ｘ線光学素子１０５の隣り合う２つの素子つまり２つの領域におけるＸ線強度の情報を用いて透過率Ａ、Ｘ線位置移動量ｄを得るため、空間分解能は１／２になる。
そこで、空間分解能の低減を改善するために上記測定に加えて被検知物１０４もしくは分割素子１０３をＸ方向に被検知物１０４の既に測定した位置に対して別の幅のＸ線を用いて測定できる長さ分移動させ測定することができる。
これにより、空間分解能を落とさずに情報を得ることができる。
この分割素子１０３を用いることにより、Ｘ線の吸収情報及び位相情報を独立した情報として得ることができる。
また、Ｘ線光学素子１０５により検出手段１０６の画素サイズ以下のＸ線位置変化量を検出できるため、被検知物−検出器間距離を短くすることができ、装置の小型化を達成できる。
演算手段１０７のフロー図を図５に示す。まずＸ線光学素子１０５を透過した各Ｘ線の強度情報を取得する（Ｓ１００）。
次に、各Ｘ線の強度情報からＸ線透過率Ａ、基準Ｘ線３０１に対する位置変化量ｄを算出する（Ｓ１０１）。
位置変化量ｄと被検知物１０４−Ｘ線光学素子１０５間の距離Ｚを用いて、各Ｘ線の屈折角（Δθ）は、つぎの式（３）で表される。
次に、各Ｘ線の強度情報からＸ線透過率Ａ、基準Ｘ線３０１に対する位置変化量ｄを算出する（Ｓ１０１）。
位置変化量ｄと被検知物１０４−Ｘ線光学素子１０５間の距離Ｚを用いて、各Ｘ線の屈折角（Δθ）は、つぎの式（３）で表される。
式（３）を用いて各Ｘ線の屈折角（Δθ）を算出する（Ｓ１０２）。
屈折角（Δθ）と微分位相（ｄφ／ｄｘ）とは式（４）の関係がある。
屈折角（Δθ）と微分位相（ｄφ／ｄｘ）とは式（４）の関係がある。
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。この式（４）を用いて各Ｘ線の微分位相（ｄφ／ｄｘ）を算出する（Ｓ１０３）。
次に、得られた各微分位相（ｄφ／ｄｘ）をＸ方向に積分することによって位相（φ）を算出する（Ｓ１０４）。
この様に算出された微分位相（ｄφ／ｄｘ）および位相（φ）は表示手段１０８によって表示することができる（Ｓ１０５）。
このような構成により、検出手段１０６の１画素内の微小なＸ線の位置変化を検出できるため、被検知物１０４と検出手段１０６の距離を長く取る必要性がなく装置の小型化ができる。そして、被検知物によるＸ線の透過率像、Ｘ線微分位相像またはＸ線位相シフト像を分離して得ることができる。
次に、得られた各微分位相（ｄφ／ｄｘ）をＸ方向に積分することによって位相（φ）を算出する（Ｓ１０４）。
この様に算出された微分位相（ｄφ／ｄｘ）および位相（φ）は表示手段１０８によって表示することができる（Ｓ１０５）。
このような構成により、検出手段１０６の１画素内の微小なＸ線の位置変化を検出できるため、被検知物１０４と検出手段１０６の距離を長く取る必要性がなく装置の小型化ができる。そして、被検知物によるＸ線の透過率像、Ｘ線微分位相像またはＸ線位相シフト像を分離して得ることができる。
なお、被検知物１０４と検出手段１０６の距離を長くする構成を選択すれば、より微小な屈折によるＸ線位置変化を測定することが出来る。
以上の構成によれば、位相変化の検出にＸ線の屈折効果を利用するため干渉性の高いＸ線を必ずしも用いる必要がなく、吸収像、Ｘ線微分位相像またはＸ線位相シフト像を得ることができる。
なお、上記ではＸ線微分位相像またはＸ線位相シフト像を得ているが、吸収情報から得た透過率像やＸ線の位置変化量、屈折角を表示手段１０８に表示してもよい。
以上の構成によれば、位相変化の検出にＸ線の屈折効果を利用するため干渉性の高いＸ線を必ずしも用いる必要がなく、吸収像、Ｘ線微分位相像またはＸ線位相シフト像を得ることができる。
なお、上記ではＸ線微分位相像またはＸ線位相シフト像を得ているが、吸収情報から得た透過率像やＸ線の位置変化量、屈折角を表示手段１０８に表示してもよい。
（実施形態２）
実施形態２では、実施形態１のＸ線光学素子の代わりに発光量勾配を有する蛍光体を複数配列した蛍光体アレイをＸ線光学素子として用いた場合のＸ線装置について説明する。
本実施形態では、Ｘ線光学素子１０５と検出手段１０６が接した構造の説明になっているが、分離したものでも構わない。
ここで、発光量勾配を有する蛍光体とは、Ｘ線の入射位置により、蛍光の発光量が変化する蛍光体のことをいう。
この蛍光体は、形状を連続的に変化させるか、または、単位体積あたりの発光量を連続的に変化させることにより構成することができる。
なお、本明細書では、「連続的」との用語は「段階的」の概念を含むものとして取り扱う。例えば、ステップ状に発光量が変化している形態も本発明に含まれる。
装置構成は実施形態１と同じである。分割素子１０３により２つの幅を持つ周期的に分割されたＸ線は被検知物１０４に照射され、透過Ｘ線はＸ線光学素子１０５に入射する。Ｘ線光学素子１０５の一部分の模式図を図６に示す。
実施形態２では、実施形態１のＸ線光学素子の代わりに発光量勾配を有する蛍光体を複数配列した蛍光体アレイをＸ線光学素子として用いた場合のＸ線装置について説明する。
本実施形態では、Ｘ線光学素子１０５と検出手段１０６が接した構造の説明になっているが、分離したものでも構わない。
ここで、発光量勾配を有する蛍光体とは、Ｘ線の入射位置により、蛍光の発光量が変化する蛍光体のことをいう。
この蛍光体は、形状を連続的に変化させるか、または、単位体積あたりの発光量を連続的に変化させることにより構成することができる。
なお、本明細書では、「連続的」との用語は「段階的」の概念を含むものとして取り扱う。例えば、ステップ状に発光量が変化している形態も本発明に含まれる。
装置構成は実施形態１と同じである。分割素子１０３により２つの幅を持つ周期的に分割されたＸ線は被検知物１０４に照射され、透過Ｘ線はＸ線光学素子１０５に入射する。Ｘ線光学素子１０５の一部分の模式図を図６に示す。
基準Ｘ線６０１は被検知物１０４存在しない状態での分割されたＸ線を示している。Ｘ線６０２は被検知物１０４の存在によって屈折したＸ線を示している。６０３は発光量勾配を有する蛍光体アレイである。
蛍光体アレイ６０３はＸ線照射によって蛍光を発光する材料で構成され、且つ素子内で図６に示したＸ方向に連続的に形状が異なるため、その結果、蛍光の発光量分布を付与していることになる。
例えば、上記蛍光体アレイ６０３の材料としては、例えば一般にＸ線用のシンチレーターとして使用されているつぎのものから選択することができる。
すなわち、ＮａＩ（Ｔｌドープ）、ＣｓＩ（Ｔｌドープ）ＣｓＩ（Ｎａドープ）、ＣｓＩ（ドープなし）、ＬＳＯ（Ｃｅドープ）、ＹＡＰ（Ｃｅドープ）、ＧＳＯ（Ｃｅドープ）などから選択することができる。
蛍光体アレイ６０３はＸ線照射によって蛍光を発光する材料で構成され、且つ素子内で図６に示したＸ方向に連続的に形状が異なるため、その結果、蛍光の発光量分布を付与していることになる。
例えば、上記蛍光体アレイ６０３の材料としては、例えば一般にＸ線用のシンチレーターとして使用されているつぎのものから選択することができる。
すなわち、ＮａＩ（Ｔｌドープ）、ＣｓＩ（Ｔｌドープ）ＣｓＩ（Ｎａドープ）、ＣｓＩ（ドープなし）、ＬＳＯ（Ｃｅドープ）、ＹＡＰ（Ｃｅドープ）、ＧＳＯ（Ｃｅドープ）などから選択することができる。
検出手段１０６には可視光用のＣＣＤやＣＯＭＳセンサを用いることができる。
このようなＸ線光学素子１０５に対して幅が異なるＸ線が入射すると、実施形態１で示した場合と同じように、その幅に応じて基準Ｘ線６０１が入射する位置からのＸ線の移動量に対する蛍光体アレイ６０３の発光量変化比が異なる。
事前に被検知物１０４のない状態で、分割素子１０３を移動させながら発光量のデータを取ることにより、移動量と発光量変化比に対して関数でフィッティングする。
これにより、実施形態１と同様の演算手段１０７を用いて、各Ｘ線による発光情報からＸ線透過率Ａ、基準Ｘ線６０１に対する位置変化量ｄを算出し、微分位相量を算出する。
微分位相量をＸ方向に積分することによって、位相を算出することができる。
この場合、Ｘ線光学素子１０５の隣り合う２つの素子つまり２つの領域におけるＸ線強度の情報を用いて透過率Ａ、Ｘ線位置移動量ｄを得るため、空間分解能は１／２になる。
このようなＸ線光学素子１０５に対して幅が異なるＸ線が入射すると、実施形態１で示した場合と同じように、その幅に応じて基準Ｘ線６０１が入射する位置からのＸ線の移動量に対する蛍光体アレイ６０３の発光量変化比が異なる。
事前に被検知物１０４のない状態で、分割素子１０３を移動させながら発光量のデータを取ることにより、移動量と発光量変化比に対して関数でフィッティングする。
これにより、実施形態１と同様の演算手段１０７を用いて、各Ｘ線による発光情報からＸ線透過率Ａ、基準Ｘ線６０１に対する位置変化量ｄを算出し、微分位相量を算出する。
微分位相量をＸ方向に積分することによって、位相を算出することができる。
この場合、Ｘ線光学素子１０５の隣り合う２つの素子つまり２つの領域におけるＸ線強度の情報を用いて透過率Ａ、Ｘ線位置移動量ｄを得るため、空間分解能は１／２になる。
そこで、空間分解能の低減を改善するために上記測定に加えて被検知物１０４もしくは分割素子１０３をＸ方向に被検知物１０４の既に測定した位置に対して別の幅のＸ線を用いて測定できる長さ分移動させ測定することができる。
これにより、空間分解能を落とさずに情報を得ることができる。
このような構成により、検出手段１０６の１画素内の微小なＸ線の位置変化を検出できるため、被検知物１０４と検出手段１０６の距離を長く取る必要性がなく装置の小型化ができる。
そして、被検知物によるＸ線の透過率像、Ｘ線微分位相像またはＸ線位相シフト像を分離して得ることができる。
これにより、空間分解能を落とさずに情報を得ることができる。
このような構成により、検出手段１０６の１画素内の微小なＸ線の位置変化を検出できるため、被検知物１０４と検出手段１０６の距離を長く取る必要性がなく装置の小型化ができる。
そして、被検知物によるＸ線の透過率像、Ｘ線微分位相像またはＸ線位相シフト像を分離して得ることができる。
なお、被検知物１０４と検出手段１０６の距離を長くする構成を選択すれば、より微小な屈折によるＸ線位置変化を測定することが出来る。
以上の構成によれば、位相変化の検出にＸ線の屈折効果を利用するため干渉性の高いＸ線を必ずしも用いる必要がなく、吸収像、Ｘ線微分位相像またはＸ線位相シフト像を得ることができる。
なお、上記ではＸ線微分位相像またはＸ線位相シフト像を得ているが、吸収情報から得た透過率像やＸ線の位置変化量、屈折角を表示手段１０８に表示してもよい。
以上の構成によれば、位相変化の検出にＸ線の屈折効果を利用するため干渉性の高いＸ線を必ずしも用いる必要がなく、吸収像、Ｘ線微分位相像またはＸ線位相シフト像を得ることができる。
なお、上記ではＸ線微分位相像またはＸ線位相シフト像を得ているが、吸収情報から得た透過率像やＸ線の位置変化量、屈折角を表示手段１０８に表示してもよい。
（実施形態３）
実施形態３では、実施形態１のＸ線光学素子１０５の代わりにＸ線の一部分を遮蔽するための遮蔽体を複数配列した遮蔽体アレイをＸ線光学素子として用いた場合のＸ線装置について説明する。
本実施形態ではＸ線光学素子１０５と検出手段１０６が接した構造の説明になっているが、分離したものでも構わない。
図７にＸ線光学素子１０５の一部分の模式図を示す。
２つの幅を持つ基準Ｘ線７０１、７０２は、被検知物１０４のない部分での分割されたＸ線を示している。そして、画素７０５の中央部を通るように入射されており、Ｘ線７０６、７０７は被検知物１０４によって屈折し、画素７０５の中央部からずれた位置に入射したＸ線を示している。
遮蔽体７０４によって基準Ｘ線７０１、７０２、Ｘ線７０６、７０７の一部分を遮蔽している。
遮蔽体７０４の形状からＸ線７０６、７０７が基準Ｘ線７０１、７０２の位置である中央部に対してＸ方向に移動するとＸ線７０６、７０７の遮蔽面積が連続的に変化するため、その強度変化から移動量を得ることができる。
実施形態３では、実施形態１のＸ線光学素子１０５の代わりにＸ線の一部分を遮蔽するための遮蔽体を複数配列した遮蔽体アレイをＸ線光学素子として用いた場合のＸ線装置について説明する。
本実施形態ではＸ線光学素子１０５と検出手段１０６が接した構造の説明になっているが、分離したものでも構わない。
図７にＸ線光学素子１０５の一部分の模式図を示す。
２つの幅を持つ基準Ｘ線７０１、７０２は、被検知物１０４のない部分での分割されたＸ線を示している。そして、画素７０５の中央部を通るように入射されており、Ｘ線７０６、７０７は被検知物１０４によって屈折し、画素７０５の中央部からずれた位置に入射したＸ線を示している。
遮蔽体７０４によって基準Ｘ線７０１、７０２、Ｘ線７０６、７０７の一部分を遮蔽している。
遮蔽体７０４の形状からＸ線７０６、７０７が基準Ｘ線７０１、７０２の位置である中央部に対してＸ方向に移動するとＸ線７０６、７０７の遮蔽面積が連続的に変化するため、その強度変化から移動量を得ることができる。
実施形態１と同様に、２つの幅を持つＸ線の移動量に対する強度変化比は２つの傾きを持つ直線的な変化を示す。そのため実施形態１と同様の演算手段１０７を用いる。
これにより、各Ｘ線による強度情報からＸ線透過率Ａ、基準Ｘ線７０１、７０２に対する位置変化量ｄを算出し、微分位相を算出する。
微分位相をＸ方向に積分することによって、位相を算出することができる。この場合、Ｘ線光学素子１０５の隣り合う２つの素子、つまり２つの領域におけるＸ線強度の情報を用いて透過率Ａ、Ｘ線位置移動量ｄを得るため、空間分解能は１／２になる。
これにより、各Ｘ線による強度情報からＸ線透過率Ａ、基準Ｘ線７０１、７０２に対する位置変化量ｄを算出し、微分位相を算出する。
微分位相をＸ方向に積分することによって、位相を算出することができる。この場合、Ｘ線光学素子１０５の隣り合う２つの素子、つまり２つの領域におけるＸ線強度の情報を用いて透過率Ａ、Ｘ線位置移動量ｄを得るため、空間分解能は１／２になる。
そこで、空間分解能の低減を改善するために上記測定に加えて被検知物１０４もしくは分割素子１０３をＸ方向に被検知物１０４の既に測定した位置に対して別の幅のＸ線を用いて測定できる長さ分移動させ測定することができる。
これにより、空間分解能を落とさずに情報を得ることができる。
このような構成により、検出手段１０６の１画素内の微小なＸ線の位置変化を検出できるため、被検知物１０４と検出手段１０６の距離を長く取る必要性がなく装置の小型化ができる。
そして、被検知物によるＸ線の透過率像、Ｘ線微分位相像またはＸ線位相シフト像を分離して得ることができる。
これにより、空間分解能を落とさずに情報を得ることができる。
このような構成により、検出手段１０６の１画素内の微小なＸ線の位置変化を検出できるため、被検知物１０４と検出手段１０６の距離を長く取る必要性がなく装置の小型化ができる。
そして、被検知物によるＸ線の透過率像、Ｘ線微分位相像またはＸ線位相シフト像を分離して得ることができる。
なお、被検知物１０４と検出手段１０６の距離を長くする構成を選択すれば、より微小な屈折によるＸ線位置変化を測定することが出来る。
以上の構成によれば、位相変化の検出にＸ線の屈折効果を利用するため干渉性の高いＸ線を必ずしも用いる必要がなく、吸収像、Ｘ線微分位相像またはＸ線位相シフト像を得ることができる。
なお、上記ではＸ線微分位相像またはＸ線位相シフト像を得ているが、吸収情報から得た透過率像やＸ線の位置変化量、屈折角を表示手段１０８に表示してもよい。
以上の構成によれば、位相変化の検出にＸ線の屈折効果を利用するため干渉性の高いＸ線を必ずしも用いる必要がなく、吸収像、Ｘ線微分位相像またはＸ線位相シフト像を得ることができる。
なお、上記ではＸ線微分位相像またはＸ線位相シフト像を得ているが、吸収情報から得た透過率像やＸ線の位置変化量、屈折角を表示手段１０８に表示してもよい。
（実施形態４）
実施形態４では、実施形態１のＸ線光学素子１０５の代わりに蛍光体でＸ線を可視光に変化した後にＸ線の移動を検出される可視光の強度変化に変換するために可視光の一部分を遮光するための光学素子について説明する。
また、位置変化に対して連続的に可視光の透過率が変化する光学素子を用いた場合のＸ線装置について説明する。
本実施形態では、Ｘ線光学素子１０５と検出手段１０６が接した構造の説明になっているが、分離したものでも構わない。
まず、減光するための光学素子について図８を用いて、本実施形態におけるＸ線光学素子１０５および検出手段１０６について説明する。
図１におけるＸ線光学素子１０５および検出手段１０６は、本実施例ではシンチレータ８０６、光学素子８０３、光検出器８０５によって構成されている。光検出器８０５が２次元的に配列されているためそれぞれの光検出器８０５が検出画像の画素に相当する。シンチレータ８０６は、Ｘ線に対して感度を有しておればよく、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）などが用いられる。
また、光検出器８０５はシンチレータの発光波長領域で感度を有しておればよく、ＣＣＤやＣＭＯＳなどが用いられる。
なお、シンチレータ８０６と光学素子８０３と光検出器８０５は図８のように一体的に形成されていてもよく、離間して配置しても良い。
実施形態４では、実施形態１のＸ線光学素子１０５の代わりに蛍光体でＸ線を可視光に変化した後にＸ線の移動を検出される可視光の強度変化に変換するために可視光の一部分を遮光するための光学素子について説明する。
また、位置変化に対して連続的に可視光の透過率が変化する光学素子を用いた場合のＸ線装置について説明する。
本実施形態では、Ｘ線光学素子１０５と検出手段１０６が接した構造の説明になっているが、分離したものでも構わない。
まず、減光するための光学素子について図８を用いて、本実施形態におけるＸ線光学素子１０５および検出手段１０６について説明する。
図１におけるＸ線光学素子１０５および検出手段１０６は、本実施例ではシンチレータ８０６、光学素子８０３、光検出器８０５によって構成されている。光検出器８０５が２次元的に配列されているためそれぞれの光検出器８０５が検出画像の画素に相当する。シンチレータ８０６は、Ｘ線に対して感度を有しておればよく、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）などが用いられる。
また、光検出器８０５はシンチレータの発光波長領域で感度を有しておればよく、ＣＣＤやＣＭＯＳなどが用いられる。
なお、シンチレータ８０６と光学素子８０３と光検出器８０５は図８のように一体的に形成されていてもよく、離間して配置しても良い。
図８において、基準Ｘ線８０１は被検知物１０４のない状態での分割されたＸ線を示し、Ｘ線８０２は被検知物１０４によって屈折したＸ線を示している。
この基準Ｘ線８０１は光検出器８０５の画素の中央部を通るようにセッティングしておくことが好ましい。光学素子８０３は光学フィルタ８０４が複数設けられた構成になっている。光学フィルタ８０４はＸ方向（入射するＸ線に対して垂直方向）に対して連続的に光透過率が変化するフィルタである。
光学フィルタ８０４は、光透過性のある基板上に連続的に膜厚を変えて金属を積層させたものなどが用いられる。なお、「連続的」との用語は、「段階的（ステップ状）」の概念を含む。
この基準Ｘ線８０１は光検出器８０５の画素の中央部を通るようにセッティングしておくことが好ましい。光学素子８０３は光学フィルタ８０４が複数設けられた構成になっている。光学フィルタ８０４はＸ方向（入射するＸ線に対して垂直方向）に対して連続的に光透過率が変化するフィルタである。
光学フィルタ８０４は、光透過性のある基板上に連続的に膜厚を変えて金属を積層させたものなどが用いられる。なお、「連続的」との用語は、「段階的（ステップ状）」の概念を含む。
このような構成によれば、Ｘ線８０２が基準Ｘ線８０１に対してＸ方向に移動すると、光検出器８０５で検出される強度が変化する。
このため、検出強度から被検知物１０４による基準Ｘ線８０１からの位置変化量ｄを得ることができる。
同様に遮光体を光学素子として用いた場合を図９に示す。
図９は、Ｘ線光学素子１０５と検出手段１０６をＸ線の入射方向から見た図である。
まず、Ｘ線は遮光体９０４上に設置されたシンチレータ９０３によって可視光に変換される。
シンチレータ９０３は、Ｘ線に対して感度であればよく、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）などが用いられる。
２つの幅を持つ基準Ｘ線がシンチレータによって可視光に変換された基準光９０１、９０２は、画素９０５の中央部を通るように入射されている。
そして、光９０６、９０７はＸ線が被検知物１０４によって屈折し、画素９０５の中央部からずれた位置のシンチレータ部に入射した可視光に変換された光を示している。
遮光体９０４によって基準光９０１、９０２、光９０６、９０７の一部分は遮光されている。
遮光体９０４の形状から光９０６、９０７が基準光９０１、９０２の位置である中央部に対してＸ方向に移動すると光９０６、９０７の遮光面積が連続的に変化するため、その強度変化から移動量を得ることができる。
このため、検出強度から被検知物１０４による基準Ｘ線８０１からの位置変化量ｄを得ることができる。
同様に遮光体を光学素子として用いた場合を図９に示す。
図９は、Ｘ線光学素子１０５と検出手段１０６をＸ線の入射方向から見た図である。
まず、Ｘ線は遮光体９０４上に設置されたシンチレータ９０３によって可視光に変換される。
シンチレータ９０３は、Ｘ線に対して感度であればよく、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）などが用いられる。
２つの幅を持つ基準Ｘ線がシンチレータによって可視光に変換された基準光９０１、９０２は、画素９０５の中央部を通るように入射されている。
そして、光９０６、９０７はＸ線が被検知物１０４によって屈折し、画素９０５の中央部からずれた位置のシンチレータ部に入射した可視光に変換された光を示している。
遮光体９０４によって基準光９０１、９０２、光９０６、９０７の一部分は遮光されている。
遮光体９０４の形状から光９０６、９０７が基準光９０１、９０２の位置である中央部に対してＸ方向に移動すると光９０６、９０７の遮光面積が連続的に変化するため、その強度変化から移動量を得ることができる。
減光する方法および遮光する方法を実現するＸ線光学素子１０５は、分割素子１０３によって分割された２つの幅を持つＸ線に対して、その移動量に対する検出強度変化比は異なる２つの傾きを持つ直線的な変化を示す。
そのため、実施形態１と同様の演算手段１０７を用いることにより、各Ｘ線による強度情報からＸ線透過率Ａ、位置変化量ｄを算出し、微分位相を算出する。微分位相をＸ方向に積分することによって、位相を算出することができる。
この場合、Ｘ線光学素子１０５の隣り合う２つの素子つまり２つの領域におけるＸ線強度の情報を用いて透過率Ａ、Ｘ線位置移動量ｄを得るため、空間分解能は１／２になる。
そのため、実施形態１と同様の演算手段１０７を用いることにより、各Ｘ線による強度情報からＸ線透過率Ａ、位置変化量ｄを算出し、微分位相を算出する。微分位相をＸ方向に積分することによって、位相を算出することができる。
この場合、Ｘ線光学素子１０５の隣り合う２つの素子つまり２つの領域におけるＸ線強度の情報を用いて透過率Ａ、Ｘ線位置移動量ｄを得るため、空間分解能は１／２になる。
そこで、空間分解能の低減を改善するために上記測定に加えて被検知物１０４もしくは分割素子１０３をＸ方向に被検知物１０４の既に測定した位置に対して別の幅のＸ線を用いて測定できる長さ分移動させ測定することができる。
これにより、空間分解能を落とさずに情報を得ることができる。
このような構成により、検出手段１０６の１画素内の微小なＸ線の位置変化を検出できるため、被検知物１０４と検出手段１０６の距離を長く取る必要性がなく装置の小型化ができる。そして、被検知物によるＸ線の透過率像、Ｘ線微分位相像またはＸ線位相シフト像を分離して得ることができる。
これにより、空間分解能を落とさずに情報を得ることができる。
このような構成により、検出手段１０６の１画素内の微小なＸ線の位置変化を検出できるため、被検知物１０４と検出手段１０６の距離を長く取る必要性がなく装置の小型化ができる。そして、被検知物によるＸ線の透過率像、Ｘ線微分位相像またはＸ線位相シフト像を分離して得ることができる。
なお、被検知物１０４と検出手段１０６の距離を長くする構成を選択すれば、より微小な屈折によるＸ線位置変化を測定することが出来る。
以上の構成によれば、位相変化の検出にＸ線の屈折効果を利用するため干渉性の高いＸ線を必ずしも用いる必要がなく、吸収像、Ｘ線微分位相像またはＸ線位相シフト像を得ることができる。
なお、上記ではＸ線微分位相像またはＸ線位相シフト像を得ているが、吸収情報から得た透過率像やＸ線の位置変化量、屈折角を表示手段１０８に表示してもよい。
以上の構成によれば、位相変化の検出にＸ線の屈折効果を利用するため干渉性の高いＸ線を必ずしも用いる必要がなく、吸収像、Ｘ線微分位相像またはＸ線位相シフト像を得ることができる。
なお、上記ではＸ線微分位相像またはＸ線位相シフト像を得ているが、吸収情報から得た透過率像やＸ線の位置変化量、屈折角を表示手段１０８に表示してもよい。
本発明の実施例におけるＸ線装置およびＸ線測定方法を、図１０を用いて説明する。
Ｘ線発生手段としてはＸ線源１００１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線源から１００ｃｍ離れた位置に配置した分割素子１００３により空間的に分割される。この分割素子１００３としては、厚さ１００μｍのタングステン（Ｗ）にスリット幅５０μｍと３０μｍを交互に並べたものを用いた。
スリット周期は１００μｍである。
なお、Ｗ以外にも、Ａｕ、Ｐｂ、Ｔａ、Ｐｔなどの材料を使用することも可能である。
分割素子１００３により分割されたＸ線を被検知物１００４に照射する。被検知物１００４を透過したＸ線はＸ線光学素子１００５に入射する。なお分割素子１００３、被検知物１００４、Ｘ線光学素子１００５にはそれぞれステッピングモータによる移動手段１００９、１０１０、１０１１が設けられている。
Ｘ線光学素子１００５はＮｉの三角柱を厚さ１ｍｍのカーボン基板上に並べた構造をもち底辺の長さは１５０μｍで高さは７５μｍである。
Ｘ線発生手段としてはＸ線源１００１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線源から１００ｃｍ離れた位置に配置した分割素子１００３により空間的に分割される。この分割素子１００３としては、厚さ１００μｍのタングステン（Ｗ）にスリット幅５０μｍと３０μｍを交互に並べたものを用いた。
スリット周期は１００μｍである。
なお、Ｗ以外にも、Ａｕ、Ｐｂ、Ｔａ、Ｐｔなどの材料を使用することも可能である。
分割素子１００３により分割されたＸ線を被検知物１００４に照射する。被検知物１００４を透過したＸ線はＸ線光学素子１００５に入射する。なお分割素子１００３、被検知物１００４、Ｘ線光学素子１００５にはそれぞれステッピングモータによる移動手段１００９、１０１０、１０１１が設けられている。
Ｘ線光学素子１００５はＮｉの三角柱を厚さ１ｍｍのカーボン基板上に並べた構造をもち底辺の長さは１５０μｍで高さは７５μｍである。
Ｘ線光学素子１００５を透過したＸ線はＸ線検出器１００６上で２００μｍ周期に投影されるようにＸ線検出器１００６を配置しＸ線強度を検出する。
その後、分割素子１００５を三角柱の周期方向に移動手段１００９を用いて１００μｍ動かした後に同様の測定を行う。
Ｘ線検出器１００６は画素サイズ５０μｍ×５０μｍのフラットパネル検出器を用い、三角柱の周期方向４画素のＸ線強度値を足し合わせて１つのＸ線光学素子に対するＸ線強度とした。
事前に、被検知物１００４のない状態での分割素子１００３を一方向に移動させながらＸ線強度データを取得することにより、分割素子１００３によって分割されたそれぞれのＸ線のＸ線光学素子に対する位置変化量とＸ線強度変化率の関係に関するデータを取得した。
これらのデータを関数でフィッティングしたものを、演算手段１００７で用いて各Ｘ線の被検知物１００４でのＸ線透過率（Ａ）と、位置変化量（ｄ）を算出し、式（３）を用いて屈折角（Δθ）を算出する。
屈折角（Δθ）から式（４）を用いて微分位相を算出し、各Ｘ線から求めた微分位相を空間的に積分することによりＸ線位相シフト像を求める。微分位相の計算において波長はＭｏの特性Ｘ線である０．７１Åを用いた。
演算手段１００７によって得られたＸ線透過率像、Ｘ線微分位相像、Ｘ線位相シフト像は表示手段１００８としてのＰＣモニタに表示される。
その後、分割素子１００５を三角柱の周期方向に移動手段１００９を用いて１００μｍ動かした後に同様の測定を行う。
Ｘ線検出器１００６は画素サイズ５０μｍ×５０μｍのフラットパネル検出器を用い、三角柱の周期方向４画素のＸ線強度値を足し合わせて１つのＸ線光学素子に対するＸ線強度とした。
事前に、被検知物１００４のない状態での分割素子１００３を一方向に移動させながらＸ線強度データを取得することにより、分割素子１００３によって分割されたそれぞれのＸ線のＸ線光学素子に対する位置変化量とＸ線強度変化率の関係に関するデータを取得した。
これらのデータを関数でフィッティングしたものを、演算手段１００７で用いて各Ｘ線の被検知物１００４でのＸ線透過率（Ａ）と、位置変化量（ｄ）を算出し、式（３）を用いて屈折角（Δθ）を算出する。
屈折角（Δθ）から式（４）を用いて微分位相を算出し、各Ｘ線から求めた微分位相を空間的に積分することによりＸ線位相シフト像を求める。微分位相の計算において波長はＭｏの特性Ｘ線である０．７１Åを用いた。
演算手段１００７によって得られたＸ線透過率像、Ｘ線微分位相像、Ｘ線位相シフト像は表示手段１００８としてのＰＣモニタに表示される。
１０１：Ｘ線源
１０２：単色化手段
１０３：分割素子
１０４：被検知物
１０５：Ｘ線光学素子
１０６：検出手段
１０７：演算手段
１０８：表示手段
１０９：移動手段
１１０：移動手段
１１１：移動手段
１０２：単色化手段
１０３：分割素子
１０４：被検知物
１０５：Ｘ線光学素子
１０６：検出手段
１０７：演算手段
１０８：表示手段
１０９：移動手段
１１０：移動手段
１１１：移動手段
Claims (14)
- 被検知物の位相情報を取得するＸ線装置であって、
Ｘ線発生手段から発生したＸ線を空間的に分割する分割素子と、
前記分割素子により分割され、前記被検知物を透過したＸ線の強度を検出する検出手段と、
前記検出手段による検出結果に基づいて、前記位相情報を演算する演算手段と、を有し、
前記分割素子は、前記Ｘ線を分割することにより前記検出手段において２以上の幅を有するＸ線を照射する構成を備え、
前記検出手段は、前記被検知物を透過したＸ線の、前記検出手段におけるＸ方向への位置変化量を、Ｘ線の強度変化量として検出し、
前記演算手段は、前記検出手段における前記Ｘ方向へのＸ線の位置変化量とＸ線の強度変化量との相対的関係が前記２以上の幅を有するＸ線間で異なることに基づいて前記位相情報を演算することを特徴とするＸ線装置。 - 前記分割素子は、２種類以上のスリット幅のスリットが前記Ｘ方向に周期的に配列したラインアンドスペースのスリットアレイで構成されていることを特徴とする請求項１に記載のＸ線装置。
- 前記ラインアンドスペースのスリットアレイは、スリット幅の異なる２つのスリットが前記Ｘ方向に交互に配列して構成されていることを特徴とする請求項２に記載のＸ線装置。
- 前記分割素子と前記検出手段との間にＸ線光学素子を有し、
前記Ｘ線光学素子は、前記Ｘ方向への前記位置変化量を、Ｘ線の強度変化量に換える素子で構成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のＸ線装置。 - 前記Ｘ線光学素子を構成する素子が、Ｘ線を吸収または透過する複数の部材が前記Ｘ方向に複数配列された構成を備え、
前記部材が前記Ｘ方向に厚みが変化している三角柱形状に形成され、Ｘ線の入射位置によりＸ線の吸収量または透過量が変化する吸収能勾配を有していることを特徴とする請求項４に記載のＸ線装置。 - 前記Ｘ線光学素子を構成する素子が、Ｘ線に感度を有する蛍光体が前記Ｘ方向に複数配列された構成を備え、
前記蛍光体がＸ線の入射位置により発光量が変化する発光量勾配を有することを特徴とする請求項４に記載のＸ線装置。 - 前記Ｘ線光学素子を構成する素子が、Ｘ線の一部分を遮蔽するための遮蔽体が前記Ｘ方向に複数配列された構成を備え、
前記遮蔽体はＸ線の入射位置により遮蔽面積が変化する構造を有することを特徴とする請求項４に記載のＸ線装置。 - 前記Ｘ線光学素子を構成する素子が、光学フィルタが前記Ｘ方向に複数配列された構成を備え、
前記光学フィルタがＸ線の入射位置により光透過率が変化する構造を有することを特徴とする請求項４に記載のＸ線装置。 - 前記演算手段は、前記被検知物の吸収情報を演算することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のＸ線装置。
- 前記演算手段は、
前記吸収情報としてＸ線透過率像を、
前記位相情報としてＸ線微分位相像またはＸ線位相シフト像の少なくともいずれかを、演算することを特徴とする請求項９に記載のＸ線装置。 - 前記相関関係は、Ｘ線の位置変化量とＸ線の強度変化量との比であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のＸ線装置。
- 前記被検知物と前記分割素子とを、前記幅の異なる２つ以上のＸ線が配列した方向に対して相対移動させる手段を有し、前記被検知物における、前記幅の異なる２つ以上のＸ線のうち、いずれかの幅のＸ線が照射された位置に対して、照射したＸ線と異なる幅のＸ線を照射することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のＸ線装置。
- 前記検出手段は、前記Ｘ線の強度を検出する画素を複数有し、
複数の前記画素が前記Ｘ方向に配列されていることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のＸ線装置。 - 被検知物の位相情報を取得するＸ線測定方法であって、
Ｘ線発生手段が発生したＸ線を２以上の幅を有するＸ線に分割する工程と、
前記被検知物を透過した、前記２以上の幅を有するＸ線の強度を検出することで、Ｘ方向への位置変化量をＸ線の強度変化量として検出する工程と、
前記検出する工程において検出された、前記２以上の幅を有するＸ線の強度を用いて前記Ｘ方向へのＸ線の位置変化量とＸ線の強度変化量との相関関係が前記２以上の幅を有するＸ線間で異なることに基づき、前記被検知物の位相情報を演算する工程と、
を有することを特徴とするＸ線測定方法。
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