JP2018189933A - 格子及びｘ線タルボ撮影装置、格子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】湾曲状態を維持して取り扱いやすさを向上できるとともに、格子の製造に係るコストの上昇を抑えるようにする。【解決手段】格子１２，１４，１５が、撮影有効範囲Ａ内に複数のスリットＳが配列された格子母材２０と、格子母材２０における撮影有効範囲Ａ外に一体的に接合されて、かつ塑性変形領域を持つ塑性変形部材２１と、を備えており、これら格子母材２０と塑性変形部材２１とが略等しい曲率で湾曲形成されている。このような格子１２，１４，１５の製造するに当たっては、格子母材２０の撮影有効範囲Ａ外に塑性変形部材２１を一体的に接合し、その後、格子母材２０と塑性変形部材２１とを同時にプレス成型し、塑性変形部材２１を塑性変形させて、格子母材２０と塑性変形部材２１を略等しい曲率となるように湾曲形成する。【選択図】図４

Description

本発明は、格子及びＸ線タルボ撮影装置、格子の製造方法に関する。

従来、一次元格子を有するタルボ干渉計又はタルボ・ロー干渉計を用いたＸ線撮影装置（以下、Ｘ線タルボ撮影装置という。）が知られている。そして、Ｘ線タルボ撮影装置で撮影されたモアレ画像を画像処理装置によって再構成することで、少なくとも吸収画像、微分位相画像、小角散乱画像の３種類の高精細の再構成画像を得ることができる。
また、従来、Ｘ線タルボ撮影装置による撮影範囲を広げるために格子の面積を大きくしたいという要望があった。ところが、Ｘ線タルボ撮影装置においては、Ｘ線源から照射されたＸ線が、通常、コーンビーム状に拡がるため、格子が平板状に形成されていると、格子の周縁部ではＸ線の透過率が悪化し、いわゆるケラレの問題が生じる。
このような問題を解決するため、格子を、Ｘ線源の一点を中心とし、かつＸ線の入射角度に対応する円弧状に湾曲させた状態とした上で撮影を行う技術が知られている（例えば特許文献１参照。）。

特開２０１６−２２０７８７号公報

ところで、特許文献１に記載の技術においては、格子を保持する格子ホルダーが、それぞれカーブの付いた受け部と押さえ部とを備え、これら受け部と押さえ部との間に、格子と弾性部材とを挟み込むような形で格子を円弧状に湾曲させていた。また、格子は、主にシリコンウエハーのような硬い材料で形成されるため、格子ホルダーによって保持する際の、割れ等の損傷には十分に注意が必要であった。
以上の点に鑑みると、格子ホルダーによって格子を保持するに当たっては、格子の損傷に十分注意を払いながら、弾性部材と共に受け部と押さえ部との間に挟み込ませ、その上で格子を湾曲させなければならず、作業の精密さが求められていた。
しかしながら、このような精密な作業を、格子を格子ホルダーに装着させるたびに行うとなると手間であるため、上述のようなケラレの問題を解消しつつ、格子をもっと取り扱いやすいものにしたいという要望がある。
さらに、格子の材料としてシリコンウエハーを用いる場合は、割れ等の損傷を防ぐために極力薄くして湾曲させやすくすることが求められているが、シリコンウエハーを薄く加工する場合のコストが高いという問題もあった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、湾曲状態を維持して取り扱いやすさを向上できるとともに、格子の製造に係るコストの上昇を抑えることである。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、格子であって、
撮影有効範囲内に複数のスリットが配列された格子母材と、
前記格子母材における撮影有効範囲外に一体的に接合されて、かつ塑性変形領域を持つ塑性変形部材と、を備え、
前記格子母材と前記塑性変形部材は略等しい曲率で湾曲形成されていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の格子において、前記格子母材は、前記複数のスリットが一定の方向に延在して形成された一次元格子であることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の格子において、前記塑性変形部材は、前記格子母材の撮影有効範囲を取り囲むような枠状に形成されていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載の格子において、複数の前記塑性変形部材が、前記格子母材の撮影有効範囲外に接合されており、
前記複数の塑性変形部材は、前記撮影有効範囲を挟み込む位置関係で互いに離間し、かつ湾曲方向に沿って配置されていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の格子において、前記格子母材は、シリコンウエハーで構成されていることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の格子において、前記格子母材は、アルミニウム又は酸化アルミニウムで構成されていることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の格子において、前記格子母材は、ガラスで構成されていることを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれか一項に記載の格子において、前記塑性変形部材は、前記格子母材と同一の材料で構成されていることを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、請求項１〜７のいずれか一項に記載の格子において、前記塑性変形部材は、前記格子母材と異なる材料で構成されていることを特徴とする。

請求項１０に記載の発明は、タルボ干渉計又はタルボ・ロー干渉計を用いたＸ線タルボ撮影装置であって、
請求項１〜９のいずれか一項に記載の格子を備えることを特徴とする。

請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載のＸ線タルボ撮影装置において、前記格子を保持する格子ホルダーを更に備え、
前記格子ホルダーは、前記格子を受ける受け面を有する受け部と、前記格子を前記受け面側に押さえる押さえ面を有する押さえ部と、を含んで構成され、
前記受け面及び前記押さえ面は、Ｘ線の照射角度に対応するように湾曲形成され、
前記格子母材及び前記塑性変形部材の曲率は、前記格子ホルダーにおける前記受け面及び前記押さえ面の曲率よりも小さく設定されていることを特徴とする。

請求項１２に記載の発明は、格子の製造方法であって、
複数のスリットが配列された格子母材の撮影有効範囲外に、塑性変形領域を持つ塑性変形部材を一体的に接合し、
その後、前記格子母材と前記塑性変形部材とを同時にプレス成型し、前記塑性変形部材を塑性変形させて、前記格子母材と前記塑性変形部材を略等しい曲率となるように湾曲形成することを特徴とする。

請求項１３に記載の発明は、請求項１２に記載の格子の製造方法において、前記格子母材と前記塑性変形部材とを常温接合することを特徴とする。

請求項１４に記載の発明は、請求項１３に記載の格子の製造方法において、前記格子母材と前記塑性変形部材とを、表面活性化接合方式又は原子拡散接合方式により常温接合することを特徴とする。

本発明によれば、湾曲状態を維持して取り扱いやすさを向上できるとともに、格子の製造に係るコストの上昇を抑えることができる。

Ｘ線タルボ撮影装置の全体像を表す概略図である。 タルボ干渉計の原理を説明する図である。 線源格子や第１格子、第２格子の概略平面図である。 湾曲形成された格子の一例を説明する斜視図である。 湾曲形成された格子の他の一例を説明する斜視図である。 格子の製造方法を説明する図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。ただし、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の技術的範囲を以下の実施形態および図示例に限定するものではない。

本実施形態では、撮影された被写体Ｈのモアレ画像Ｍｏを読み取ることができるＸ線タルボ撮影装置１と、このＸ線タルボ撮影装置１に用いられる湾曲形成された格子１２，１４，１５と、この格子１２，１４，１５の製造方法について説明する。
なお、Ｘ線タルボ撮影装置１で撮影されたモアレ画像Ｍｏを、図示しない画像処理装置によって再構成することで、少なくとも吸収画像と微分位相画像と小角散乱画像の３種類の再構成画像を含む複数種類の再構成画像を生成することができる。

また、本実施形態におけるＸ線タルボ撮影装置１としては、線源格子（マルチ格子やマルチスリット、Ｇ０格子等ともいう。）１２を備えるタルボ・ロー干渉計を用いたものが採用されている。なお、線源格子１２を備えず、第１格子（Ｇ１格子ともいう。）１４と第２格子（Ｇ２格子ともいう。）１５のみを備えるタルボ干渉計を用いたＸ線タルボ撮影装置を採用することもできる。

［Ｘ線タルボ撮影装置について］
図１は、本実施形態に係るＸ線タルボ撮影装置１の全体像を表す概略図である。本実施形態に係るＸ線タルボ撮影装置１は、Ｘ線発生装置１１と、線源格子１２と、被写体台１３と、第１格子１４と、第２格子１５と、Ｘ線検出器１６と、支柱１７と、基台部１８と、を備えている。

このようなＸ線タルボ撮影装置１によれば、被写体台１３に対して所定位置にある被写体Ｈのモアレ画像Ｍｏを縞走査法の原理に基づく方法で撮影したり、モアレ画像Ｍｏをフーリエ変換法を用いて解析したりすることで、少なくとも３種類の画像を再構成することができる（再構成画像という）。すなわち、モアレ画像Ｍｏにおけるモアレ縞の平均成分を画像化した吸収画像（通常のＸ線の吸収画像と同じ）と、モアレ縞の位相情報を画像化した微分位相画像と、モアレ縞のVisibility（鮮明度）を画像化した小角散乱画像の３種類の画像である。なお、これらの３種類の再構成画像を再合成する等してさらに多くの種類の画像を生成することもできる。

なお、縞走査法とは、複数の格子のうちのひとつを格子のスリット周期の１／Ｍ（Ｍは正の整数、吸収画像はＭ＞２、微分位相画像と小角散乱画像はＭ＞３）ずつスリット周期方向に移動させてＭ回撮影したモアレ画像を用いて再構成を行い、高精細の再構成画像を得る方法である。

また、フーリエ変換法とは、被写体が存在する状態で、Ｘ線タルボ撮影装置でモアレ画像を１枚撮影し、画像処理において、そのモアレ画像をフーリエ変換する等して微分位相画像等の画像を再構成して生成する方法である（例えば、国際公開第１０／０５０４８３号参照。）。

ここで、まず、タルボ干渉計やタルボ・ロー干渉計に共通する原理について、図２を用いて説明する。

なお、図２では、タルボ干渉計の場合が示されているが、タルボ・ロー干渉計の場合も基本的に同様に説明される。また、図２におけるｚ方向が図１のＸ線タルボ撮影装置１における鉛直方向に対応し、図２におけるｘ、ｙ方向が図１のＸ線タルボ撮影装置１における水平方向（前後・左右方向）に対応する。

また、図３に示すように、第１格子１４や第２格子１５は（タルボ・ロー干渉計の場合は線源格子１２も）、Ｘ線の照射方向であるｚ方向と直交するｘ方向に、所定の周期ｄで複数のスリットＳ（ｙ軸方向に長い。）が配列されて形成された一次元格子である。なお、所定の周期ｄは、第１格子１４や第２格子１５、線源格子１２でそれぞれ異なる。
このように複数のスリットＳが形成された箇所を含む一定の範囲が、Ｘ線源１１ａから照射されたＸ線が入射するＸ線入射面となる撮影有効範囲Ａとされている。また、各格子１４，１５（１２）における撮影有効範囲Ａの裏側は、Ｘ線出射面とされている。撮影有効範囲Ａは、Ｘ線の透過する範囲を指すものとし、各格子１４，１５（１２）の表裏に亘って設定されているものとする。
なお、図３においては撮影有効範囲Ａを一点鎖線（図４，図５では実線）で示したが、実際に使用される各格子１４，１５（１２）には、このような撮影有効範囲Ａを示す線がなくてもよいし、あってもよい。
そして、本実施形態においては、これら各格子１４，１５（１２）が、Ｘ線源１１ａの一点を中心とする円弧状に湾曲形成されている。

Ｘ線タルボ撮影装置１は、図示はしないが、各格子１４，１５（１２）を保持する格子ホルダーを備えている。
格子ホルダーは、各格子の位置に対応して配置されており、格子１４，１５（１２）を受ける受け面を有する受け部と、格子１４，１５（１２）を受け面側に押さえる押さえ面を有する押さえ部と、を含んで構成されている。そして、これら受け面及び押さえ面は、Ｘ線の照射角度に対応するように湾曲形成されている。
なお、格子ホルダーは、各格子１４，１５（１２）における撮影有効範囲Ａ外の箇所を保持するように形成されているものとする。

図２に示すように、Ｘ線源１１ａから照射されたＸ線（タルボ・ロー干渉計の場合はＸ線源１１ａから照射されたＸ線が線源格子１２（図２では図示省略）で多光源化されたＸ線）が第１格子１４を透過すると、透過したＸ線がｚ方向に一定の間隔で像を結ぶ。この像を自己像（格子像等ともいう。）といい、このように自己像がｚ方向に一定の間隔をおいて形成される現象をタルボ効果という。

すなわち、タルボ効果とは、図３に示すように一定の周期ｄでスリットＳが設けられた第１格子１４を可干渉性（コヒーレント）の光が透過すると、上記のように光の進行方向に一定の間隔でその自己像を結ぶ現象をいう。

そして、図２に示すように、第１格子１４の自己像が像を結ぶ位置に、第１格子１４と同様にスリットＳが設けられた第２格子１５を配置する。その際、第２格子１５のスリットＳの延在方向（すなわち図２ではｘ軸方向）が、第１格子１４のスリットＳの延在方向に対して略平行になるように配置すると、第２格子１５上でモアレ画像Ｍｏが得られる。

なお、図２では、モアレ画像Ｍｏを第２格子１５上に記載するとモアレ縞とスリットＳとが混在する状態になって分かりにくくなるため、モアレ画像Ｍｏを第２格子１５から離して記載している。しかし、実際には第２格子１５上およびその下流側でモアレ画像Ｍｏが形成される。そして、このモアレ画像Ｍｏが、第２格子１５の直下に配置されるＸ線検出器１６で撮影される。

また、図２に示すように、Ｘ線源１１ａと第１格子１４との間に（すなわち図１の被写体台１３上に）被写体Ｈが存在すると、被写体ＨによってＸ線の位相がずれるため、モアレ画像Ｍｏのモアレ縞が被写体の辺縁を境界に乱れる。一方、図示を省略するが、Ｘ線源１１ａと第１格子１４との間に被写体Ｈが存在しなければ、モアレ縞のみのモアレ画像Ｍｏが現れる。以上がタルボ干渉計やタルボ・ロー干渉計の原理である。

この原理に基づいて、本実施形態に係るＸ線タルボ撮影装置１においても、例えば図１に示すように、第２のカバーユニット１３０内で、第１格子１４の自己像が像を結ぶ位置に第２格子１５が配置されるようになっている。また、前述したように、第２格子１５とＸ線検出器１６とを離すとモアレ画像Ｍｏ（図２参照）がぼやけるため、本実施形態では、Ｘ線検出器１６は第２格子１５の直下に配置されるようになっている。

なお、第２のカバーユニット１３０は、人や物が第１格子１４や第２格子１５、Ｘ線検出器１６等にぶつかったり触れたりしないようにして、Ｘ線検出器１６等を防護するために設けられている。

図示を省略するが、Ｘ線検出器１６は、照射されたＸ線に応じて電気信号を生成する変換素子が二次元状（マトリクス状）に配置され、変換素子により生成された電気信号を画像信号として読み取るように構成されている。そして、本実施形態では、Ｘ線検出器１６は、第２格子１５上に形成されるＸ線の像である上記のモアレ画像Ｍｏを変換素子ごとの画像信号として撮影するようになっている。

そして、本実施形態では、Ｘ線タルボ撮影装置１は、いわゆる縞走査法を用いてモアレ画像Ｍｏを複数枚撮影するようになっている。すなわち、本実施形態に係るＸ線タルボ撮影装置１では、第１格子１４と第２格子１５との相対位置を図１〜図３におけるｘ軸方向（すなわちスリットＳの延在方向（ｙ軸方向）に直交する方向）にずらしながらモアレ画像Ｍｏを複数枚撮影する。

そして、Ｘ線タルボ撮影装置１から複数枚分のモアレ画像Ｍｏの画像信号を受信した図示しない画像処理装置における画像処理で、複数枚のモアレ画像Ｍｏに基づいて、吸収画像や、微分位相画像や、小角散乱画像等を再構成するようになっている。

そのため、本実施形態に係るＸ線タルボ撮影装置１で、縞走査法によりモアレ画像Ｍｏを複数枚撮影するために、第１格子１４をｙ軸方向に所定量ずつ移動させるための図示しない移動装置等が設けられている。なお、第１格子１４を移動させる代わりに第２格子１５を移動させたり、或いは両方とも移動させたりするように構成することも可能である。

また、Ｘ線タルボ撮影装置１で、第１格子１４と第２格子１５との相対位置を固定したままモアレ画像Ｍｏを１枚だけ撮影し、画像処理装置における画像処理で、このモアレ画像Ｍｏをフーリエ変換法等を用いて解析する等して吸収画像や微分位相画像等を再構成するように構成することも可能である。

本実施形態に係るＸ線タルボ撮影装置１における他の部分の構成について説明する。本実施形態では、いわゆる縦型であり、Ｘ線発生装置１１、線源格子１２、被写体台１３、第１格子１４、第２格子１５、Ｘ線検出器１６が、この順序に重力方向であるｚ方向に配置されている。すなわち、本実施形態では、ｚ方向が、Ｘ線発生装置１１からのＸ線の照射方向ということになる。

Ｘ線発生装置１１は、Ｘ線源１１ａとして、例えば医療現場で広く一般に用いられているクーリッジＸ線源や回転陽極Ｘ線源等を備えている。また、それ以外のＸ線源を用いることも可能である。本実施形態のＸ線発生装置１１は、焦点からＸ線をコーンビーム状に照射するようになっている。すなわち、Ｘ線発生装置１１から離れるほどＸ線が広がるように照射される。

そして、本実施形態では、Ｘ線発生装置１１の下方に線源格子１２が設けられている。その際、Ｘ線源１１ａの陽極の回転等により生じるＸ線発生装置１１の振動が線源格子１２に伝わらないようにするために、本実施形態では、線源格子１２は、Ｘ線発生装置１１には取り付けられず、支柱１７に設けられた基台部１８に取り付けられた固定部材１２ａに取り付けられている。

なお、本実施形態では、Ｘ線発生装置１１の振動が支柱１７等のＸ線タルボ撮影装置１の他の部分に伝播しないようにするために（あるいは伝播する振動をより小さくするために）、Ｘ線発生装置１１と支柱１７との間に緩衝部材１７ａが設けられている。

本実施形態では、上記の固定部材１２ａには、線源格子１２のほか、線源格子１２を透過したＸ線の線質を変えるためのろ過フィルター（付加フィルターともいう。）１１２や、照射されるＸ線の照射野を絞るための照射野絞り１１３、Ｘ線を照射する前にＸ線の代わりに可視光を被写体に照射して位置合わせを行うための照射野ランプ１１４等が取り付けられている。

なお、線源格子１２とろ過フィルター１１２と照射野絞り１１３とは、必ずしもこの順番に設けられる必要はない。また、本実施形態では、線源格子１２等の周囲には、それらを保護するための第１のカバーユニット１２０が配置されている。

また、コントローラー１９（図１参照）は、本実施形態では、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入出力インターフェース等がバスに接続されたコンピューターで構成されている。なお、コントローラー１９を、本実施形態のような汎用のコンピューターではなく、専用の制御装置として構成することも可能である。また、コントローラー１９には、操作部を含む入力手段や出力手段、記憶手段、通信手段等の適宜の手段や装置が設けられている。

コントローラー１９は、Ｘ線タルボ撮影装置１に対する全般的な制御を行うようになっている。すなわち、例えば、コントローラー１９は、Ｘ線発生装置１１に接続されており、Ｘ線源１１ａに管電圧や管電流、照射時間等を設定することができるようになっている。また、例えば、コントローラー１９が、Ｘ線検出器１６と画像処理装置等との信号やデータの送受信を中継するように構成することも可能である。

また、Ｘ線タルボ撮影装置１が、本実施形態のように縞走査法によりモアレ画像Ｍｏを複数枚撮影するように構成されている場合には、コントローラー１９が、上記の移動装置を制御して、第１格子１４（或いは第２格子１５或いはその両方）を移動させる所定量を調整したり、格子の移動とＸ線発生装置１１からのＸ線の照射とのタイミングを調整する等の処理を行うように構成される。

また、コントローラー１９には、ＬＡＮ（Local Area Network）等のネットワークを介して画像処理装置が接続されている。
なお、本実施形態では、コントローラー１９と画像処理装置とは別の装置として構成されているが、両者を同じ装置として構成することも可能である。また、Ｘ線発生装置１１を制御する図示しないジェネレーターを、コントローラー１９とは別に設けるように構成することも可能である。すなわち、コントローラー１９、画像処理装置およびＸ線発生装置１１のジェネレーター等のうちのいずれか或いは複数を１つの装置として構成し、或いはそれぞれを別体の装置として構成するかは適宜任意に変更可能である。

また、上述の記憶手段やＲＯＭには、Ｘ線発生装置１１のＸ線源１１ａの管電圧や管電流、照射時間等の設定や、格子の移動とＸ線発生装置１１からのＸ線の照射とのタイミングの調整等を行うために必要な各種データや、各種処理を行うために必要な処理プログラム等が記憶されている。

［格子の構造及び湾曲構造について］
次に、本実施形態に係るＸ線タルボ撮影装置１における各格子（線源格子１２や第１格子１４、第２格子１５）そのものの構成と、各格子を湾曲させるための構成等について詳しく説明する。
なお、図２では、第１格子１４等が平面状であるように記載されているが、本実施形態では、実際には、各格子１２，１４，１５のＸ線入射面のどの部分においてもＸ線入射面の法線方向に入射するようにするために、各格子１２，１４，１５が、Ｘ線源１１ａの一点（すなわちＸ線源１１ａの図示しない焦点或いはＸ線源１１ａの図示しない出射口の位置等）を中心とする円弧状に湾曲されている。
また、円弧状に湾曲形成された格子は、湾曲格子ともいい、図３で示すようなｘ方向中央部（湾曲中心）が最も下方（ｚ方向：Ｘ線照射方向）に落ち込むように湾曲して形成された状態となっている。この場合、ｙ方向における任意の二つの地点の高さ位置（ｚ方向の位置）は同一であり、湾曲格子をｙ方向から見た場合には、湾曲格子の端面が円弧状となって見えることになる。湾曲中心の左右両側は対称的に湾曲しており、端部までの長さが等しい。

線源格子１２、第１格子１４、第２格子１５は、それぞれ湾曲しているため、その曲率に対応して、複数のスリットＳ同士の間隔や、これら複数のスリットＳにおける配列周期ｄが異なる。このように形成されることで、格子の周縁部でのいわゆるケラレの問題が生じにくくなるという利点がある。

以下では、第１格子１４の場合を例示して説明するが、線源格子１２や第２格子１５を湾曲させる場合にも同様に構成される。

第１格子１４は、図４に示すように、撮影有効範囲Ａ内に複数のスリットＳが配列された格子母材２０と、格子母材２０における撮影有効範囲Ａ外に一体的に接合されて、かつ塑性変形領域を持つ塑性変形部材２１と、を備える。格子母材２０と塑性変形部材２１は略等しい曲率で湾曲形成されている。

格子母材２０は、撮影有効範囲Ａ内に複数のスリットＳが配列されて形成された一次元格子である。複数のスリットＳは、上述のようにｙ軸方向（すなわち、湾曲方向と直交する方向）に延在して形成されている。なお、図４中の双方向矢印で示す方向が、上述のｙ軸方向である。
なお、本実施形態における格子母材２０は一次元格子であるとしたが、これに限られるものではなく、図３のｘ軸方向とｙ軸方向に複数のスリットＳが延在する二次元格子タイプであってもよい。

格子母材２０は、本実施形態においては、Ｘ線透過率の高い（Ｘ線吸収率の低い）１枚のシリコンウエハーで構成されているものとする。
ただし、これに限られるものではなく、格子母材２０は、塑性変形領域を持つアルミニウム又は酸化アルミニウム（いわゆるアルミナ）や、Ｘ線透過率の高い（Ｘ線吸収率の低い）ガラスで構成されていてもよい。

塑性変形部材２１は、格子母材２０の撮影有効範囲Ａを取り囲むような枠状に形成されている。すなわち、塑性変形部材２１は、額縁状に形成されており、格子母材２０の四辺に沿った状態で、撮影有効範囲Ａ外に一体的に接合されている。
なお、本実施形態においては、塑性変形部材２１が格子母材２０の下面側（外側の湾曲面）に接合されている。ただし、これに限られるものではなく、上面側（内側の湾曲面）に接合されてもよいし、上下双方の面に接合されてもよい。

塑性変形部材２１は、本実施形態においては、格子母材２０と異なる材料で構成されている。格子母材２０は、上述のようにシリコンウエハーで構成されており、本実施形態における塑性変形部材２１は、塑性変形領域を持つアルミニウムで構成されている。
ただし、これに限られるものではなく、塑性変形部材２１は、格子母材２０と同一の材料で構成されていてもよい。例えば、格子母材２０と塑性変形部材２１の双方を、塑性変形領域を持つアルミニウムや酸化アルミニウムとしてもよい。

格子母材２０及び塑性変形部材２１は一体的に接合されているため、曲率が略等しくなるように設定されているが、特に塑性変形部材２１は塑性変形領域を持つため、湾曲させ過ぎてしまうと戻すことが困難である。そのため、格子母材２０及び塑性変形部材２１の曲率は、格子ホルダーにおける受け面及び押さえ面の曲率よりも若干小さく設定されていることが好ましい。すなわち、第１格子１４を、第１格子１４用の格子ホルダーで保持する時に、最終的な曲率の調整が行われることになる。

本実施形態における格子１２，１４，１５は、図４に示すような額縁状の塑性変形部材２１が備えられたものとしたが、これに限られるものではない。
すなわち、図５に示すように、格子母材２０の撮影有効範囲Ａ外に接合された複数の塑性変形部材３１を備える格子１２，１４，１５を採用してもよい。
複数の塑性変形部材３１は、撮影有効範囲Ａを挟み込む位置関係で互いに離間し、かつ湾曲方向に沿って配置されている。換言すれば、複数の塑性変形部材３１は、格子母材２０の撮影有効範囲Ａを挟んで平行な位置関係にあり、格子母材２０と略等しい曲率で湾曲形成されている。
このような複数の塑性変形部材３１を備えた格子１２，１４，１５であっても、額縁状の塑性変形部材２１を備えた格子１２，１４，１５と同様に取り扱うことができる。そして、額縁状の塑性変形部材２１を備えた格子１２，１４，１５の説明で挙げられた機能や特性、効果等は、複数の塑性変形部材３１を備えた格子１２，１４，１５でも発揮されるものとする。

［格子の製造方法について］
以下では、格子母材２０に対して塑性変形部材２１を接合して湾曲させる格子の製造方法について説明する。なお、格子母材２０に対して複数のスリットＳを形成する方法については、従来公知の技術（例えば、特開２０１５−０２２２０３号公報参照。）を利用して行うものとする。

まず、複数のスリットＳが形成された状態の平板状の格子母材２０の撮影有効範囲Ａ外に、塑性変形領域を持つ額縁状の塑性変形部材２１を一体的に接合する。
材質の異なる格子母材２０と塑性変形部材２１とを一体的に接合する場合は、熱膨張係数が異なっていたり、物質の体積が異なっていたりするため、環境変動の影響を受けにくい常温接合方式が採られる。

常温接合方式としては、例えば、表面活性化接合方式の常温接合や、原子拡散接合方式の常温接合が挙げられる。
表面活性化接合方式とは、物質の接合面を真空中で表面処理し、活性化することによって、接着剤や熱、圧力などを加えずに２つの部材を接合するものであり、格子母材２０と塑性変形部材２１とが材質の異なるものであっても原子レベルで接合することができる。
原子拡散接合方式は、接合面に超高真空中で微細結晶膜を形成し、それらの薄膜を真空中で重ね合わせることで、２つの部材を接合するものであり、格子母材２０と塑性変形部材２１とが材質の異なるものであっても原子レベルで接合することができる。
これらの方式は、格子母材２０の材質や、塑性変形部材２１の材質に合わせて適宜選択されるものとする。
なお、これら常温接合方式を採用しなくても十分な接着力が得られる場合は、接着剤を用いて、格子母材２０と塑性変形部材２１とを一体的に接着接合してもよい。

なお、格子母材２０に採用される材質の温度特性や、塑性変形部材２１に採用される材質の温度特性を十分に把握している場合は、高温での接合方式を採用してもよい。ただし、この場合は、常温に戻った際に所望の湾曲状態が得られるように、常温に戻る際の各材質の収縮を考慮することが望ましい。

格子母材２０と塑性変形部材２１とを一体的に接合した後は、図６に示すように、上下のプレス治具２３，２４を備えたプレス機２２によって、格子母材２０と塑性変形部材２１とを同時にプレス成型する。

格子母材２０と塑性変形部材２１とを同時にプレスした場合、少なくとも塑性変形部材２１は塑性変形領域を持つため、プレス治具２３，２４の加工面２３ａ，２４ａと略等しい曲率で円弧状に湾曲するように塑性変形する。
また、この時、格子母材２０が塑性変形領域を持つ材質でなかった場合でも、格子母材２０と塑性変形部材２１は一体的に接合されているため、塑性変形部材２１が塑性変形するのに合わせて、格子母材２０も略等しい曲率で円弧状に湾曲することになる。ただし、この場合、格子母材２０は、所望の曲率で破断しない程度の厚みに設定されているものとする。

なお、格子母材２０の材質と塑性変形部材２１の材質が異なり、想定される使用環境の温度範囲において格子母材２０よりも、塑性変形部材２１の方が熱による伸びが大きい場合は、製造段階で、塑性変形部材２１の湾曲状態をきつく（曲率を大きく）しておくことが好ましい。

以上のようにして、格子母材２０と塑性変形部材２１とが一体的に接合された格子を円弧状に湾曲させた状態に製造することができる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、撮影有効範囲Ａ内に複数のスリットＳが配列された格子母材２０の撮影有効範囲Ａ外に、塑性変形領域を持つ塑性変形部材２１が一体的に接合され、格子母材２０と塑性変形部材２１は略等しい曲率で湾曲形成されているので、格子母材２０が塑性変形領域を持たなくても、湾曲状態を維持することができる。しかも、塑性変形部材２１が、格子母材２０に対して、副木（いわゆる添え木）のような状態で接合されているため、格子１２，１４，１５の剛性を向上させることができる。そして、湾曲状態を維持した格子１２，１４，１５であれば、格子ホルダーに装着させるたびに精密な作業を行う必要もないので、従来に比して取り扱いやすくなる。
また、格子１２，１４，１５の剛性を向上することができれば、割れ等の損傷が生じにくいため、格子母材２０を必要以上に薄く加工する必要もなく、格子１２，１４，１５の製造に係るコストの上昇を抑えることができる。
そして、このような格子１２，１４，１５を提供することができれば、Ｘ線タルボ撮影装置１による撮影範囲を広げるために格子の面積を大きくすることが可能となる。

また、本実施形態によれば、複数のスリットＳが一定の方向に延在して形成された一次元格子である格子母材２０を採用した場合であっても、湾曲状態を維持して取り扱いやすさを向上できるとともに、格子の製造に係るコストの上昇を抑えることができる。
なお、複数のスリットＳが直交方向（ｘ軸方向とｙ軸方向のそれぞれ）に延在する二次元格子タイプの格子母材が採用された格子（図示せず）であっても、一次元格子タイプの格子母材２０が採用された格子１２，１４，１５と同様の効果を得ることができる。

また、図４に示すような塑性変形部材２１は、格子母材２０の撮影有効範囲Ａを取り囲むような枠状（額縁状）に形成されているので、格子母材２０の周縁部における剛性を向上して、格子母材２０の周縁部を連続的に補強することができる。
図５に示すような複数の塑性変形部材３１を備えた形態によれば、撮影有効範囲Ａを挟み込む位置関係で互いに離間し、かつ湾曲方向に沿って配置されているので、これら複数の塑性変形部材３１によって格子母材２０の剛性を向上しつつ、接合された箇所が部分的である分、格子１２，１４，１５の製造に係るコストの上昇を抑えることができる。

また、本実施形態によれば、格子母材２０がＸ線透過率の高いシリコンウエハーで構成されているので、Ｘ線タルボ撮影装置１の撮影に好適であり、良好な画質の再構成画像の取得に貢献できる。格子母材２０がガラスで構成されている場合も同様の効果を得ることができる。
また、格子母材２０が、塑性変形領域を持つアルミニウム又は酸化アルミニウム（いわゆるアルミナ）で構成されていれば、塑性変形部材２１と共に塑性変形後に、格子１２，１４，１５の湾曲状態を維持できるので、従来に比して取り扱いやすくなる。

塑性変形部材２１が、格子母材２０と異なる材料で構成されていれば、格子母材２０の材質を選ばずに、円弧状に湾曲した格子１２，１４，１５を製造することができるようになる。すなわち、塑性変形部材２１は塑性変形領域を持つ材料で構成されていればよく、格子母材２０の材質はそれ以外のものを利用できるため、格子母材２０と塑性変形部材２１とが様々なパターンに組み合わせられた格子１２，１４，１５を提供することができる。塑性変形部材２１としては、加工性の良い材料で構成されることが好ましい。

一方、塑性変形部材２１が、格子母材２０と同一の材料で構成されている場合は、材質の特性が同一であるため、格子母材２０と塑性変形部材２１とで機能を統一させる場合に有利となる。特に双方が塑性変形領域を持つ部材である場合には、加工性に優れ、格子１２，１４，１５を製造しやすい。また、部材調達の面でも有利であり、格子１２，１４，１５の製造に係るコストの上昇を抑えることができる。

また、格子１２，１４，１５を製造するに当たっては、一体的に接合した格子母材２０と塑性変形部材２１とを同時にプレス成型し、塑性変形部材２１を塑性変形させて、格子母材２０と塑性変形部材２１を略等しい曲率となるように湾曲形成するので、別々にプレス成型するよりも効率良く格子１２，１４，１５を製造することができる。
そして、このように製造された格子１２，１４，１５によれば、格子母材２０が塑性変形領域を持たなくても湾曲状態を維持することができ、剛性も向上させることができ、従来に比して取り扱いやすくなる。さらに、格子１２，１４，１５の製造に係るコストの上昇を抑えることができる。その結果、Ｘ線タルボ撮影装置１による撮影範囲を広げるために格子の面積を大きくすることが可能となる。

また、格子１２，１４，１５を製造するに当たっては、格子母材２０と塑性変形部材２１とを常温接合するので、環境変動の影響を受けにくい。そのため、格子母材２０と塑性変形部材２１との接合時において破断等の損傷が生じることを抑制することができる。

また、格子母材２０と塑性変形部材２１とを常温接合するに当たっては、格子母材２０と塑性変形部材２１とを、表面活性化接合方式又は原子拡散接合方式により常温接合するので、格子母材２０と塑性変形部材２１とが材質の異なるものであっても原子レベルで接合することができる。そのため、接着剤での接着に比して接合強度が高く、耐久性にも優れる。また、接着剤を用いない分、厚みも小さくなるので、格子１２，１４，１５自体の小型化に貢献することができる。

また、以上のような円弧状に湾曲形成された格子１２，１４，１５を備えたＸ線タルボ撮影装置１によれば、格子１２，１４，１５の面積を大きくすることができて、撮影範囲を広げることができる。これによって、いわゆるケラレの問題が生じにくくなるので、良好な画質の再構成画像の取得に貢献できる。すなわち、ケラレが生じることなくＸ線を的確に透過させることができるので、Ｘ線タルボ撮影装置１でモアレ画像Ｍｏを的確に撮影することが可能となり、的確に撮影されたモアレ画像Ｍｏを再構成して複数種類の再構成画像を的確に生成することが可能となる。

また、Ｘ線タルボ撮影装置１は、格子１２，１４，１５を保持する格子ホルダーを更に備え、この格子ホルダーにおける受け部の受け面と、押さえ部の押さえ面とが、Ｘ線の照射角度に対応するように湾曲形成されているので、格子母材２０及び塑性変形部材２１の曲率を、格子ホルダーにおける受け面及び押さえ面の曲率よりも小さく設定すれば、格子１２，１４，１５を、格子ホルダーで保持する時に、最終的な曲率の調整が行われることになる。すなわち、塑性変形部材２１は塑性変形領域を持つため、湾曲させ過ぎてしまうと戻すことが困難であり、製造時には、格子母材２０及び塑性変形部材２１の湾曲度合いを若干緩くして湾曲させ過ぎないように留意し、格子ホルダーに装着する時に、若干緩くした分だけの曲率を調整する。このようにすれば、格子１２，１４，１５を湾曲させ過ぎて使用不可能になるような事態が生じることを防げるので、格子１２，１４，１５の製造に係るコストの上昇を抑えることができる。

１ Ｘ線タルボ撮影装置
１１ Ｘ線発生装置
１２ 線源格子（Ｇ０格子）
１３ 被写体台
１４ 第１格子（Ｇ１格子）
１５ 第２格子（Ｇ２格子）
１６ Ｘ線検出器（ＦＰＤ）
１７ 支柱
１８ 基台部
１９ コントローラー
２０ 格子母材
２１ 塑性変形部材
２２ プレス機
２３ プレス治具
２４ プレス治具
３０ 格子母材
３１ 塑性変形部材

Claims (14)

1. 撮影有効範囲内に複数のスリットが配列された格子母材と、
   前記格子母材における撮影有効範囲外に一体的に接合されて、かつ塑性変形領域を持つ塑性変形部材と、を備え、
   前記格子母材と前記塑性変形部材は略等しい曲率で湾曲形成されていることを特徴とする格子。
2. 前記格子母材は、前記複数のスリットが一定の方向に延在して形成された一次元格子であることを特徴とする請求項１に記載の格子。
3. 前記塑性変形部材は、前記格子母材の撮影有効範囲を取り囲むような枠状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の格子。
4. 複数の前記塑性変形部材が、前記格子母材の撮影有効範囲外に接合されており、
   前記複数の塑性変形部材は、前記撮影有効範囲を挟み込む位置関係で互いに離間し、かつ湾曲方向に沿って配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の格子。
5. 前記格子母材は、シリコンウエハーで構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の格子。
6. 前記格子母材は、アルミニウム又は酸化アルミニウムで構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の格子。
7. 前記格子母材は、ガラスで構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の格子。
8. 前記塑性変形部材は、前記格子母材と同一の材料で構成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の格子。
9. 前記塑性変形部材は、前記格子母材と異なる材料で構成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の格子。
10. タルボ干渉計又はタルボ・ロー干渉計を用いたＸ線タルボ撮影装置であって、
    請求項１〜９のいずれか一項に記載の格子を備えることを特徴とするＸ線タルボ撮影装置。
11. 前記格子を保持する格子ホルダーを更に備え、
    前記格子ホルダーは、前記格子を受ける受け面を有する受け部と、前記格子を前記受け面側に押さえる押さえ面を有する押さえ部と、を含んで構成され、
    前記受け面及び前記押さえ面は、Ｘ線の照射角度に対応するように湾曲形成され、
    前記格子母材及び前記塑性変形部材の曲率は、前記格子ホルダーにおける前記受け面及び前記押さえ面の曲率よりも小さく設定されていることを特徴とする請求項１０に記載のＸ線タルボ撮影装置。
12. 複数のスリットが配列された格子母材の撮影有効範囲外に、塑性変形領域を持つ塑性変形部材を一体的に接合し、
    その後、前記格子母材と前記塑性変形部材とを同時にプレス成型し、前記塑性変形部材を塑性変形させて、前記格子母材と前記塑性変形部材を略等しい曲率となるように湾曲形成することを特徴とする格子の製造方法。
13. 前記格子母材と前記塑性変形部材とを常温接合することを特徴とする請求項１２に記載の格子の製造方法。
14. 前記格子母材と前記塑性変形部材とを、表面活性化接合方式又は原子拡散接合方式により常温接合することを特徴とする請求項１３に記載の格子の製造方法。

Images