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WO2015029144A1 - Ｘ線撮像装置およびｘ線撮像方法 - Google Patents

Ｘ線撮像装置およびｘ線撮像方法 Download PDF

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WO2015029144A1
WO2015029144A1 PCT/JP2013/072912 JP2013072912W WO2015029144A1 WO 2015029144 A1 WO2015029144 A1 WO 2015029144A1 JP 2013072912 W JP2013072912 W JP 2013072912W WO 2015029144 A1 WO2015029144 A1 WO 2015029144A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
ray
subject
irradiated
ray imaging
imaging apparatus
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2013/072912
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
明男 米山
和浩 上田
英 南部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to PCT/JP2013/072912 priority Critical patent/WO2015029144A1/ja
Publication of WO2015029144A1 publication Critical patent/WO2015029144A1/ja
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Ceased legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/02—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
    • G01N23/04—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/22—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material
    • G01N23/223—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material by irradiating the sample with X-rays or gamma-rays and by measuring X-ray fluorescence
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/72—Investigating presence of flaws

Definitions

  • the present invention relates to an X-ray imaging apparatus and an X-ray imaging method, and to an X-ray imaging apparatus and an X-ray imaging method for capturing an image of a subject.
  • An X-ray imaging method using an X-ray microscope as an X-ray imaging apparatus as a method for observing the inside of a subject microscopically in a non-destructive manner.
  • An X-ray imaging method using an X-ray microscope scans, that is, scans, an X-ray beam emitted from an X-ray source and collected by a condensing optical element such as a total reflection mirror or a zone plate on the surface of a subject.
  • a condensing optical element such as a total reflection mirror or a zone plate on the surface of a subject.
  • images indicating various states such as the density distribution of the subject are captured, that is, acquired.
  • An X-ray imaging method using such an X-ray microscope is described in Non-Patent Document 1, for example.
  • the intensity of transmitted X-rays transmitted through the subject mainly depends on the density of the subject. Therefore, by detecting the intensity of transmitted X-rays that have passed through the subject, it is possible to measure the position at which the surface of the subject is irradiated with X-rays, that is, the density of the subject at the irradiation position. Further, fluorescent X-rays having energy corresponding to each element contained in the subject are generated from the subject irradiated with X-rays. Therefore, the type of each element contained in the subject at the irradiation position is detected by detecting the intensity of the fluorescent X-ray corresponding to each element obtained by separating the energy of the fluorescent X-ray generated from the subject using, for example, a semiconductor detector. And the content can be measured.
  • the irradiation position at which the surface of the subject is irradiated with X-rays is adjusted as follows.
  • a standard sample such as a slit or knife edge is attached to a sample stage of an X-ray microscope, and X-rays detected when the standard sample is scanned from a state where the position of the standard sample is positioned around the X-ray irradiation position.
  • the X-ray irradiation position is confirmed on the basis of the fluctuation in intensity.
  • the holder holding the standard sample is removed from the sample stage of the X-ray microscope and attached to the sample stage of an optical microscope using, for example, visible light provided separately from the X-ray microscope.
  • the position of the standard sample is adjusted by the sample stage of the optical microscope so that the center of the visual field in the optical microscope coincides with the X-ray irradiation position.
  • the standard sample is removed from the holder, and the subject is held by the holder in place of the standard sample.
  • the position of the subject is adjusted by an alignment mechanism provided in the holder so that the center of the visual field in the optical microscope matches the position to be observed among the subjects.
  • the holder holding the object is removed from the sample stage of the optical microscope and attached to the sample stage of the X-ray microscope.
  • the focused X-ray is irradiated as an X-ray beam to the position to be observed in the subject.
  • the removal and attachment of the holder for holding the subject are repeated a plurality of times between the optical microscope using visible light and the X-ray microscope. For this reason, the alignment accuracy when adjusting the X-ray irradiation position cannot be improved more than the dimensional error caused by the alignment accuracy during machining, that is, a dimensional error of about several tens of ⁇ m.
  • a three-dimensional shape such as a concavo-convex shape is formed on the surface of the subject, it may be possible to compensate for the above dimensional error by aligning using the three-dimensional shape.
  • An object of the present invention is to provide a technique capable of easily specifying an irradiation position where a subject is irradiated with X-rays in an X-ray imaging apparatus.
  • An X-ray imaging apparatus emits an X-ray source from an X-ray source to an X-ray source that emits a first X-ray, a positioning unit that positions a subject, and a subject that is positioned by the positioning unit A condensing unit that condenses and irradiates the first X-ray.
  • the X-ray imaging apparatus also includes a first detection unit that detects a second X-ray transmitted through the subject by the first X-ray irradiated to the subject, and second X-ray intensity data detected by the first detection unit. And a processing unit for performing a calculation process and acquiring a first image of the subject.
  • the X-ray imaging apparatus includes a thermography that measures the first temperature distribution on the surface of the subject when the subject is irradiated with the first X-ray.
  • the first X-ray emitted from the X-ray source is condensed and irradiated on the object positioned by the positioning unit.
  • the first X-ray irradiated to the subject detects the second X-ray transmitted through the subject by the first detection unit, and the second detection unit detects the third X-ray generated from the subject irradiated with the first X-ray.
  • a calculation process is performed on the intensity data of the second X-ray detected by the first detector to obtain a first image of the subject, and the intensity data of the third X-ray detected by the second detector
  • An arithmetic process is performed to obtain a second image of the subject.
  • the first temperature distribution on the surface of the subject when the subject is irradiated with the first X-ray is measured by thermography.
  • the irradiation position where the subject is irradiated with the X-ray can be easily specified.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating an example of a configuration of an X-ray imaging apparatus according to a first embodiment.
  • 1 is a block diagram illustrating an example of a configuration of an X-ray imaging apparatus according to a first embodiment. It is a front view which shows the structure of an example of a zone plate. It is a perspective view which shows the structure of an example of a zone plate.
  • 2 is a plan view schematically showing a subject rotation positioning mechanism in the X-ray imaging apparatus of Embodiment 1.
  • FIG. 2 is a side view schematically showing a subject rotation positioning mechanism in the X-ray imaging apparatus of Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 3 is a flowchart showing a part of the X-ray imaging process of the first embodiment.
  • FIG. 6 is a perspective view illustrating an example of a configuration of an X-ray imaging apparatus according to Embodiment 2.
  • FIG. 6 is a perspective view showing a configuration of an example of an absorption plate in the X-ray imaging apparatus of Embodiment 2.
  • FIG. 10 is a flowchart showing a part of the X-ray imaging process of the second embodiment. It is a figure which shows typically the example which displayed the operation screen for setting the upper limit of the temperature of a to-be-photographed object on the display apparatus.
  • FIG. 10 is a flowchart showing a part of the X-ray imaging process of the fourth embodiment.
  • FIG. 10 is a plan view schematically showing a subject rotation positioning mechanism in the X-ray imaging apparatus of Embodiment 4.
  • the constituent elements are not necessarily indispensable unless otherwise specified and apparently essential in principle. Needless to say.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an example of the configuration of the X-ray imaging apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of the configuration of the X-ray imaging apparatus according to the first embodiment.
  • the control unit 8, the processing unit 9, and the display device 10 are not shown.
  • 1 shows an example in which a mirror group composed of total reflection mirrors is used as the condensing optical element 2
  • FIG. 2 shows an example in which a zone plate is used as the condensing optical element 2. .
  • the X-ray imaging apparatus of the first embodiment includes an X-ray source 1, a condensing optical element 2, a subject holder 4 that holds a subject 3, a subject rotation positioning mechanism 5, and a first X It includes a line detector 6, a second X-ray detector 7, a control unit 8, a processing unit 9, a display device 10, and a thermography 11.
  • X-ray source 1 emits X-rays 12. Although it does not specifically limit as the X-ray source 1, for example, a synchrotron radiation light source or an undulator radiation light source can be used. At this time, as the X-rays 12 emitted from the X-ray source 1, for example, X-rays emitted from a synchrotron radiation source or an undulator radiation source are monochromatic to a wavelength of, for example, 0.1 nm by a monochromator Can be used.
  • the condensing optical element 2 is a condensing unit that condenses the X-ray 12 emitted from the X-ray source 1 and irradiates it as an X-ray beam.
  • the condensing optical element 2 is a total reflection mirror that collects light by totally reflecting the X-rays 12, that is, a total reflection mirror.
  • the total reflection mirrors 2a and 2b two elliptical cylindrical mirrors that respectively perform condensing by total reflection in two directions intersecting each other in a plane perpendicular to the optical path of the X-ray 12, that is, in the vertical direction and the horizontal direction, respectively. Can be used. That is, the X-ray 12 can be condensed at one point by total reflection in two directions intersecting each other in a plane perpendicular to the optical path of the X-ray 12.
  • a diffractive optical element that condenses light by diffracting X-rays 12 can be used as the condensing optical element 2.
  • a zone plate 2c can be used as the diffractive optical element.
  • a Fresnel zone plate can be preferably used.
  • FIG. 3 is a front view showing an example of the configuration of the zone plate
  • FIG. 4 is a perspective view showing an example of the configuration of the zone plate.
  • FIG. 3 is a diagram viewed from a direction parallel to the central axis 2f.
  • the zone plate 2c has a plurality of non-transmissive portions 2d that cannot transmit X-rays and a plurality of transmissive portions 2e that can transmit X-rays with a center axis 2f as a center. They are arranged concentrically alternately in the direction.
  • the zone plate 2c functions as a diffraction grating for the X-rays 12 that pass through the transmissive portion 2e by setting the width in the radial direction of each of the plurality of transmissive portions 2e to, for example, the width of about the wavelength of X-rays.
  • the X-rays 12 that are transmitted through the transmission part 2e of the zone plate 2c are diffracted, so that the X-rays 12 are condensed.
  • a zone plate 2c a plurality of non-transparent portions 2d that cannot transmit X-rays are embedded in a plate that transmits X-rays, or the surface of a plate that can transmit X-rays has X-rays. Can be used in which a plurality of non-transmissive portions 2d that cannot transmit light are formed.
  • the X-ray 12 can be condensed at one point by diffracting in two directions intersecting each other in a plane perpendicular to the optical path of the X-ray 12. Therefore, instead of the zone plate, the X-ray 12 can be condensed by the condensing optical element 2 formed by combining two diffractive optical elements, for example.
  • the advantages of using a diffractive optical element made of, for example, a zone plate 2c as the condensing optical element 2 will be considered.
  • adjusting the position of the zone plate 2c is easier than adjusting the positions of the total reflection mirrors 2a and 2b.
  • the zone plate 2c in principle, the use efficiency of X-rays is low and the loss of X-rays is large compared to the case where total reflection mirrors 2a and 2b are used.
  • the condensing optical element 2 it is preferable to select the optimum type of the condensing optical element 2 according to the type of the subject 3.
  • the subject 3 when the subject 3 is made of a material that is highly likely to be denatured even when the intensity of irradiated X-rays is small, such as a biological sample, it is preferable to use the zone plate 2 c as the condensing optical element 2.
  • the subject 3 when the subject 3 is made of a material that is less likely to be denatured even when the intensity of the irradiated X-ray is high, such as a metal material, it is preferable to use the total reflection mirrors 2 a and 2 b as the condensing optical element 2. .
  • the condensing optical element 2 is attached to the condensing optical element positioning mechanism 2g driven by a stepping motor, for example.
  • the condensing optical element positioning mechanism 2g can adjust the incident angle and irradiation position of the X-ray 12 with respect to the subject 3 by adjusting the position and angle of the condensing optical element 2.
  • the beam diameter of the X-ray beam (hereinafter also simply referred to as “beam”) at the irradiation position where the surface of the subject 3 is irradiated with the X-rays 12 can be adjusted to be minimum.
  • the subject 3 irradiated with the X-ray 12 is held by the subject holder 4.
  • the subject holder 4 is detachably attached to the subject rotation positioning mechanism 5, and the irradiation position where the subject 3 is irradiated with the X-rays 12 is adjusted by the subject rotation positioning mechanism 5 described below. That is, the subject rotation positioning mechanism 5 is a positioning unit that positions the subject 3.
  • FIGS. 5 and 6 are a plan view and a side view, respectively, schematically showing a subject rotation positioning mechanism in the X-ray imaging apparatus of the first embodiment.
  • the subject holder 4 (see FIG. 2) is not shown.
  • the subject rotation positioning mechanism 5 includes a rotation stage 5a, an XY stage 5b, and a Z stage 5c as stages for positioning the position of the subject 3 in each direction.
  • the XY stage 5b includes an X stage 5d and a Y stage 5e.
  • the rotary stage 5a is defined by, for example, an X-axis direction and a Y-axis direction orthogonal to the X-axis direction, and is, for example, a center parallel to the Z-axis direction orthogonal to the XY plane in the XY plane that is a horizontal plane.
  • the subject 3, the XY stage 5b, and the Z stage 5c held by the subject holder 4 are rotated about the axis CA.
  • the X stage 5d scans, that is, moves the subject 3, the Y stage 5e, and the Z stage 5c held in the subject holder 4 (see FIG. 2) in the X ′ direction, for example.
  • the Y stage 5e scans, that is, moves, the subject 3 and the Z stage 5c held by the subject holder 4 (see FIG. 2) in the Y ′ direction.
  • the Z stage 5c scans, that is, moves the subject 3 held by the subject holder 4 (see FIG. 2) in the Z-axis direction.
  • FIG. 5 and 6 show an example in which the XY stage 5b is disposed closer to the subject 3 than the rotating stage 5a.
  • the X-axis direction is a direction orthogonal to the direction in which the X-ray 12 is incident in the XY plane, and the Y-axis direction is parallel to the direction in which the X-ray 12 is incident.
  • the X ′ direction which is the scanning direction of the X stage 5d
  • the Y ′ direction is assumed to be a direction parallel to the Y-axis direction.
  • the Y-axis direction only needs to intersect the X-axis direction, and does not necessarily have to be orthogonal to the X-axis direction. Further, the central axis CA and the Z-axis direction need only intersect the XY plane, and do not necessarily have to be orthogonal to the XY plane.
  • a stage driven by a stepping motor or a stage driven by a piezoelectric element can be used as each stage constituting such a subject rotation positioning mechanism 5.
  • the driving time for accelerating / decelerating the stage is as long as about 0.1 to 1 s
  • the driving range is as large as about several mm or more. This is suitable for imaging a large subject 3.
  • the driving range is as small as several hundred ⁇ m
  • the driving time for accelerating and decelerating the stage is as extremely short as about 10 ms. 3 is suitable for imaging at high speed.
  • the subject rotation positioning mechanism 5 is a combination of a stage driven by a stepping motor and a stage driven by a piezoelectric element. Also good. In this case, the subject 3 can be roughly moved to the measurement start point by the stage driven by the stepping motor, and then the measurement can be performed while moving the subject 3 at a high speed by the stage driven by the piezoelectric element.
  • the first X-ray detector 6 is a first detection unit that detects transmitted X-rays 13 transmitted through the subject 3 by the X-rays 12 irradiated to the subject 3.
  • the intensity of the transmitted X-ray 13 that has passed through the subject 3 mainly depends on the density of the subject 3. Therefore, by detecting the intensity of the transmitted X-ray 13 that has passed through the subject 3 by the first X-ray detector 6, the position at which the surface of the subject 3 is irradiated with the X-ray 12, that is, the density distribution of the subject 3 at the irradiation position. An image can be taken, ie acquired.
  • an ion chamber, a PIN photodiode, or a scintillation counter can be used as the first X-ray detector 6, as the first X-ray detector 6, an ion chamber, a PIN photodiode, or a scintillation counter can be used. These have different sensitivity regions, and are suitable for detecting X-rays with higher intensity in the order of ion chamber, PIN photodiode, and scintillation counter. Therefore, as the first X-ray detector 6, an ion chamber, a PIN photodiode, or a scintillation counter can be used properly according to the intensity of the X-ray 12.
  • the second X-ray detector 7 is a second detector that detects fluorescent X-rays 14 generated from the subject 3 irradiated with the X-rays 12.
  • a fluorescent X-ray 14 having energy corresponding to each element contained in the subject 3 is generated from the subject 3 irradiated with the X-ray 12. Therefore, the type and content of each element contained in the subject 3 at the irradiation position is detected by detecting the intensity of the fluorescent X-ray corresponding to each element obtained by separating the energy of the fluorescent X-ray 14 generated from the subject 3. Can be measured.
  • the second X-ray detector 7 for detecting the fluorescent X-ray 14 a semiconductor detector or the like can be used.
  • spectral data indicating the wavelength dependency of the intensity is acquired and stored.
  • the energy corresponding to the element, that is, the intensity of the fluorescent X-ray with the wavelength can be extracted after the measurement, so that a distribution image of the element is taken. That is, can be obtained.
  • the second X-ray detector 7 may detect X-rays generated from the subject 3 irradiated with the X-rays 12 and other than the fluorescent X-rays 14.
  • the X-ray imaging apparatus may have only one of the first X-ray detector 6 and the second X-ray detector 7.
  • the control unit 8 controls operations of the subject rotation positioning mechanism 5, the first X-ray detector 6, the second X-ray detector 7, the processing unit 9, the display device 10, and the thermography 11. Details of the control by the control unit 8 will be described later in the description of the X-ray imaging method.
  • the processing unit 9 performs an arithmetic process on the intensity data of the transmitted X-ray 13 detected by the first X-ray detector 6 to capture, that is, acquire an image as a projection image of the subject 3. Further, the processing unit 9 performs an arithmetic process on the X-ray intensity data detected by the second X-ray detector 7 to capture, that is, acquire an image as a projection image of the subject 3. As described above, when the X-ray intensity data detected by the second X-ray detector 7 is, for example, the intensity data of the fluorescent X-ray 14, the distribution image of the element contained in the subject 3 can be captured. .
  • thermography 11 is attached to the subject 3 on the side where the X-ray 12 is irradiated, that is, the incident side, and measures the temperature distribution on the surface of the subject 3 when the subject 3 is irradiated with the X-ray 12.
  • the principle of temperature distribution measurement by the thermography 11 will be described.
  • W (Wm ⁇ 2 ) is the infrared radiation energy
  • ⁇ (Wm ⁇ 2 K ⁇ 4 ) is the Stefan-Boltzmann constant
  • T (K) is the temperature of the substance. Therefore, the temperature of the substance can be detected from the measurement of infrared radiation energy.
  • the subject 3 By irradiating the subject 3 with the X-ray 12, the subject 3 receives the energy of the X-ray 12 and the temperature of the subject 3 rises.
  • the diameter of the collected X-ray 12 as an X-ray beam is d ( ⁇ m)
  • the energy of the X-ray 12 is E (J)
  • the intensity of the irradiated X-ray 12 is I (number s ⁇ 1 )
  • the diameter d of the X-ray 12 as an X-ray beam is 5 ⁇ m
  • the energy E of the X-ray 12 is 10 keV, that is, 1.60 ⁇ 10 ⁇ 15 J
  • the intensity I of the irradiated X-ray 12 is 1.0 ⁇ 10 10 pieces.
  • the transmittance e is 99.95%, so the energy Ei received by the subject 3 per second is 8 ⁇ 10 ⁇ 9 Js ⁇ 1 .
  • the volume of the portion of the subject 3 to which the X-ray 12 is irradiated as an X-ray beam is 1.25 ⁇ 10 ⁇ 18 m 3 , and the density of the subject 3 is 1 gcm ⁇ 3.
  • thermography 11 the temperature resolution of general thermography is tens of mK or less. Therefore, according to the thermography 11, the temperature rise on the surface of the subject 3 due to the irradiation of the X-rays 12 can be easily detected.
  • thermography 11 a microbolometer type thermography using a germanium lens capable of microscopically observing a minute region can be preferably used as the thermography 11.
  • the spatial resolution is about the wavelength ⁇ of infrared rays, which is the diffraction limit.
  • the wavelength ⁇ of infrared rays used in thermography is about 10 ⁇ m. For this reason, it becomes possible to confirm the irradiation position directly on the spot with a positional accuracy of about 10 ⁇ m without being affected by mechanical reproducibility. That is, a spatial resolution of about 10 ⁇ m can be easily achieved.
  • the display device 10 displays the image of the subject 3 imaged by the processing unit 9 and the temperature distribution of the surface of the subject 3 measured by the thermography 11.
  • the X-ray 12 emitted from the X-ray source 1 is condensed by the condensing optical element 2 and positioned by the subject rotation positioning mechanism 5 while being held by the subject holder 4.
  • the object 3 is irradiated.
  • the transmitted X-rays 13 in which the X-rays 12 irradiated to the subject 3 are transmitted through the subject 3 are detected by the first X-ray detector 6.
  • the fluorescent X-rays 14 generated from the subject 3 irradiated with the X-rays 12 are detected by the second X-ray detector 7.
  • the processing unit 9 performs an arithmetic process on the intensity data obtained by repeatedly detecting the transmitted X-rays 13 by the first X-ray detector 6 while changing the irradiation position, and represents, for example, the density distribution of the subject 3.
  • An image is captured, that is, acquired.
  • the processing unit 9 performs an arithmetic process on the intensity data obtained by repeatedly detecting the fluorescent X-rays 14 by the second X-ray detector 7 while changing the irradiation position, and is contained in, for example, the subject 3.
  • An image representing the distribution of the content of each element is captured, that is, acquired.
  • Each image captured by the processing unit 9 is displayed by the display device 10.
  • thermography 11 the temperature distribution on the surface of the subject 3 when the subject 3 is irradiated with the X-rays 12 is measured by the thermography 11.
  • an X-ray imaging apparatus having only one of the first X-ray detector 6 and the second X-ray detector 7 may be used as the X-ray imaging apparatus (the same applies to the following embodiments).
  • FIG. 7 is a flowchart showing a part of the X-ray imaging process of the first embodiment.
  • various images of the subject 3 are processed in the following procedure under the control of the control unit 8 (see FIG. 2). Get by. That is, the control unit 8 controls the operation of each part of the X-ray imaging apparatus so that various images of the subject 3 are acquired according to the following procedure.
  • step S11 the knife edge is held by the subject holder 4 (step S11 in FIG. 7). And the position and angle of the condensing optical element 2 are adjusted, and a condensing state is adjusted (step S12 of FIG. 7).
  • step S11 the subject holder 4 holds the knife edge, and the subject holder 4 holding the knife edge is placed on the subject rotation positioning mechanism 5.
  • step S12 the incident angle and irradiation position of the X-ray 12 with respect to the subject 3 are adjusted by adjusting the position and angle of the condensing optical element 2 by the condensing optical element positioning mechanism 2g, as shown in FIG. Then, adjustment is made so that the beam diameter of the X-ray beam at the irradiation position where the surface of the subject 3 is irradiated with the X-ray 12 is minimized.
  • step S11 and step S12 for example, a knife edge using sharp teeth or the like is used instead of the subject 3.
  • the knife edge is scanned from a state where the knife edge is located around the beam, and the beam is gradually blocked.
  • the cross-sectional shape of the beam can be accurately calculated.
  • the cross-sectional shape of the beam is calculated based on the difference in the X-ray intensity detected by the first X-ray detector 6 with respect to a certain reference intensity.
  • step S13 the subject 3 is held by the subject holder 4 (step S13 in FIG. 7).
  • the subject holder 4 holding the subject 3 is placed on the subject rotation positioning mechanism 5 in place of another subject holder 4 holding the knife edge. That is, the object to be held held by the subject holder 4 is exchanged from the knife edge to the subject 3.
  • step S14 the position of the subject 3 is positioned by the subject rotation positioning mechanism 5 (step S14 in FIG. 7).
  • the subject 3 is irradiated with X-rays (step S15 in FIG. 7).
  • step S15 the X-ray 12 emitted from the X-ray source 1 is condensed by the condensing optical element 2 and irradiated onto the subject 3 positioned by the subject rotation positioning mechanism 5.
  • step S14 temperature distribution measurement is performed by the thermography 11, the irradiation position is confirmed (step S16 described later), and then the subject 3 is further moved to the measurement start position (described later). Step S17). For this reason, the X-ray irradiation position when the subject 3 is positioned in step S14 is different from the irradiation position when the intensity of the transmitted X-ray 13 is actually measured in step S18 described later. Good.
  • thermography 11 measures the temperature distribution on the surface of the subject 3 when the subject 3 is irradiated with the X-rays 12. Then, based on the measured temperature distribution of the surface of the subject 3, the irradiation position where the subject 3 is irradiated with the X-rays 12 is specified.
  • a position where a temperature higher than the ambient temperature is measured is specified as an actual X-ray irradiation position.
  • FIG. 8 is a diagram schematically showing an example in which the measurement result of the temperature distribution on the surface of the subject is displayed as an image on the display device.
  • the temperature distribution D1 of the surface of the subject 3 before the step S15 that is, before the subject 3 is irradiated with the X-rays 12, that is, before the X-ray irradiation, is thermographic. 11 is measured.
  • Step S15 to start irradiating the subject 3 with the X-rays 12
  • Step S16 while the subject 3 is irradiated with the X-rays 12, that is, the surface of the subject 3 being irradiated with X-rays
  • the temperature distribution D2 is measured by the thermography 11.
  • the temperature distribution D1 before X-ray irradiation and the temperature distribution D2 during X-ray irradiation are displayed side by side on the display device 10.
  • the actual irradiation position can be specified with high accuracy. Therefore, it can be accurately confirmed whether or not the actual irradiation position matches the desired irradiation position. Specifically, it can be accurately confirmed whether or not the difference value between the actual irradiation position and the desired irradiation position is larger than a preset setting value.
  • a difference value between the temperature at each position in the temperature distribution on the surface of the subject 3 before X-ray irradiation and the temperature at each position in the temperature distribution on the surface of the subject 3 during X-ray irradiation is calculated.
  • the distribution may be displayed.
  • the difference between the temperature before X-ray irradiation and the temperature during X-ray irradiation is easily understood. Therefore, it can be accurately confirmed whether or not the actual irradiation position matches the desired irradiation position. Specifically, it can be accurately confirmed whether or not the difference value between the actual irradiation position and the desired irradiation position is larger than a preset setting value.
  • the difference value between the actual irradiation position and the desired irradiation position is larger than a preset setting value
  • the difference value between the actual irradiation position and the desired irradiation position is equal to or less than the preset setting value. Then, the position of the subject 3 is again positioned by the subject rotation positioning mechanism 5.
  • step S17 the subject 3 is moved by the subject rotation positioning mechanism 5 so that the X-ray 12 is irradiated to the measurement start position where the measurement of the intensity of the transmitted X-ray 13 is started, for example.
  • step S18 the intensities of the transmitted X-ray 13 and the fluorescent X-ray 14 are measured while scanning the subject 3 (step S18 in FIG. 7).
  • the subject 3 positioned by the subject rotation positioning mechanism 5 is irradiated with the X-ray 12 emitted from the X-ray source 1 by being condensed by the condensing optical element 2.
  • the transmitted X-rays 13 transmitted through the subject 3 by the X-rays 12 irradiated to the subject 3 at each irradiation position are detected by the first X-ray detector 6, and the intensity of the transmitted X-rays 13 at each irradiation position is measured.
  • the fluorescent X-rays 14 generated from the subject 3 irradiated with the X-rays 12 at each irradiation position are detected by the second X-ray detector 7, and the intensity of the fluorescent X-rays 14 at each irradiation position is measured.
  • the intensity measurement of the transmitted X-ray 13 and the intensity measurement of the fluorescent X-ray 14 are repeated while scanning the object 3 by the object rotation positioning mechanism 5.
  • the intensity of the fluorescent X-ray 14 the intensity of the fluorescent X-ray corresponding to each element obtained by separating the energy of the fluorescent X-ray detected by the second X-ray detector 7 may be measured.
  • step S19 an image of the subject 3 is acquired and displayed based on the measured intensity data (step S19 in FIG. 7).
  • step S19 calculation processing is performed on the intensity data of the transmitted X-ray 13 at each irradiation position measured in step S18, that is, the intensity data of the transmitted X-ray 13 at each irradiation position detected by the first X-ray detector 6.
  • step S19 calculation is performed on the intensity data of the fluorescent X-rays 14 at each irradiation position measured in step S18, that is, the intensity data of the fluorescent X-rays 14 at each irradiation position detected by the second X-ray detector 7.
  • Processing is performed to acquire an image of the subject 3.
  • each image of the subject 3 acquired by the processing unit 9 is displayed by the display device 10.
  • step S19 when measuring the intensity
  • a distribution image indicating the distribution of elements contained in the subject 3 is acquired by performing arithmetic processing.
  • step S18 only one of the intensity measurement of the transmitted X-ray 13 and the intensity measurement of the fluorescent X-ray 14 may be performed.
  • step S19 an image of the subject 3 may be acquired based on only one of the intensity data of the transmitted X-ray 13 and the intensity data of the fluorescent X-ray 14.
  • step S18 when only the intensity measurement of the transmitted X-ray 13 is performed, an X-ray imaging apparatus that has the first X-ray detector 6 but does not have the second X-ray detector 7 is used as the X-ray imaging apparatus. May be.
  • an X-ray imaging apparatus that does not have the first X-ray detector 6 but has the second X-ray detector 7 is used as the X-ray imaging apparatus. May be.
  • the X-ray imaging method of Comparative Example 1 can be performed by, for example, an X-ray imaging apparatus obtained by removing the thermography 11 (see FIGS. 1 and 2) from the X-ray imaging apparatus of Embodiment 1.
  • the irradiation position at which the surface of the subject is irradiated with X-rays cannot be specified visually. Accordingly, the irradiation position at which the surface of the subject is irradiated with X-rays is adjusted as follows.
  • a standard sample such as a slit or knife edge is held by a holder corresponding to the subject holder 4 (see FIGS. 1 and 2), for example.
  • a holder holding the standard sample is mounted on a sample stage corresponding to, for example, the subject rotation positioning mechanism 5 (see FIGS. 1 and 2) of the X-ray imaging apparatus, and the standard sample held by the holder is the X-ray.
  • the position of the standard sample is positioned by the sample stage so as to be positioned around the irradiation position.
  • the X-ray irradiation position is confirmed based on the fluctuation in the X-ray intensity detected when the standard sample is scanned from the state where the position of the standard sample is positioned around the X-ray irradiation position.
  • the holder holding the standard sample is removed from the sample stage of the X-ray imaging apparatus and attached to the sample stage of an optical microscope using, for example, visible light provided separately from the X-ray imaging apparatus.
  • the position of the standard sample is adjusted by the sample stage of the optical microscope so that the center of the visual field in the optical microscope coincides with the X-ray irradiation position.
  • the standard sample is removed from the holder, and the subject is held by the holder in place of the standard sample.
  • the position of the subject is adjusted by an alignment mechanism provided in the holder so that the center of the visual field in the optical microscope matches the position to be observed among the subjects.
  • the holder holding the subject is removed from the sample stage of the optical microscope and attached to the sample stage of the X-ray imaging apparatus.
  • the condensed X-ray is irradiated as an X-ray beam to the position to be observed in the subject. That is, the X-ray irradiation position is adjusted.
  • the holder for holding the subject is removed and attached a plurality of times between the optical microscope using visible light and the X-ray imaging apparatus. For this reason, the alignment accuracy when adjusting the X-ray irradiation position cannot be improved more than the dimensional error caused by the alignment accuracy during machining, that is, a dimensional error of about several tens of ⁇ m.
  • the X-ray imaging apparatus includes a thermography in addition to an X-ray source, a condensing optical element, a subject rotation positioning mechanism, an X-ray detector, a control unit, and a processing unit.
  • Thermography measures the temperature distribution on the surface of a subject when irradiated with X-rays. Based on the temperature distribution of the surface of the subject measured by thermography, for example, a position where a temperature higher than the ambient temperature is measured is specified as an actual irradiation position. By specifying the X-ray irradiation position in this way, it is possible to confirm whether or not the actual irradiation position matches the desired irradiation position.
  • the X-ray irradiation position can be easily specified. Therefore, as in the X-ray imaging method of Comparative Example 1, the X-ray is such that the holder for holding the subject is removed and attached a plurality of times between the optical microscope using visible light and the X-ray imaging apparatus. There is no need to adjust the irradiation position. Therefore, the alignment accuracy when adjusting the X-ray irradiation position can be improved more than the dimensional error caused by the alignment accuracy during machining, that is, a dimensional error of about several tens of ⁇ m.
  • thermography is used to specify the irradiation position.
  • thermography is used to prevent damage to the subject.
  • FIG. 9 is a perspective view illustrating an example of the configuration of the X-ray imaging apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 10 is a perspective view illustrating a configuration of an example of an absorption plate in the X-ray imaging apparatus according to the second embodiment.
  • the X-ray imaging apparatus according to the second embodiment has the same intensity as that of each part constituting the X-ray imaging apparatus according to the first embodiment, and the intensity of X-rays irradiated to the subject 3.
  • a strength adjusting unit 15 for adjusting The strength adjusting unit 15 includes, for example, an absorption plate 15a and a positioning mechanism 15b.
  • the absorbing plate 15a absorbs a part of the X-ray 12 irradiated to the absorbing plate 15a, thereby attenuating, that is, reducing the intensity of the X-ray 12 emitted from the X-ray source 1.
  • the absorption plate 15 a includes, for example, a base 16, an opening 17 formed in the base 16, and a plurality of X-ray absorption factors, that is, attenuation factors (in the example shown in FIG. 10). Three) attenuation portions 18.
  • the absorption plate 15 a includes three attenuation units 18 a, 18 b, and 18 c as the attenuation unit 18.
  • Each of the attenuation portions 18a, 18b and 18c is made of an aluminum (Al) plate having a thickness different from each other, for example, 10 ⁇ m, 20 ⁇ m and 30 ⁇ m.
  • Al aluminum
  • the intensity of the X-ray 12 can be adjusted step by step to four different intensities.
  • the positioning mechanism 15b positions the absorption plate 15a.
  • the absorbing plate 15a is attached to a positioning mechanism 15b driven by, for example, a stepping motor.
  • the positioning mechanism 15b adjusts the position of the absorption plate 15a so that, for example, the opening 17 and any of the attenuation portions 18a, 18b, and 18c are arranged on the optical path of the X-ray 12.
  • strength of the X-ray 12 irradiated to the surface of the to-be-photographed object 3 can be adjusted in steps, for example to four types of different intensity
  • the thickness of the aluminum plate constituting the attenuation portion 18c formed on the absorption plate 15a is further increased to be a shielding portion that shields the X-rays 12, and the X-ray 12 emitted from the X-ray source 1 is shielded.
  • the irradiation of the X-ray 12 to the subject 3 can be stopped.
  • control unit 8 performs the intensity in addition to the operations of the subject rotation positioning mechanism 5, the first X-ray detector 6, the second X-ray detector 7, the processing unit 9, the display device 10, and the thermography 11.
  • the operation of the adjusting unit 15 is controlled.
  • FIG. 11 is a flowchart showing a part of the X-ray imaging process of the second embodiment.
  • various images of the subject 3 are processed by the following procedure under the control of the control unit 8 (see FIG. 9). Get by. That is, the control unit 8 controls the operation of each part of the X-ray imaging apparatus so that various images of the subject 3 are acquired according to the following procedure.
  • the X-ray imaging method of the second embodiment is the same as the X-ray imaging method of the first embodiment described with reference to FIG. 7 except that step S16 is not performed and the temperature distribution is measured by the thermography 11 in step S18.
  • step S16 is not performed and the temperature distribution is measured by the thermography 11 in step S18.
  • thermography 11 measures the temperature distribution on the surface of the subject 3 during X-ray irradiation. Then, based on the measured temperature distribution, the subject 3 is prevented from being damaged.
  • step S18 the control unit 8 determines whether or not the maximum temperature in the temperature distribution on the surface of the subject 3 during X-ray irradiation is equal to or lower than a predetermined upper limit temperature, that is, an upper limit value.
  • the control unit 8 does not issue a warning when it is determined that the maximum temperature is equal to or lower than the upper limit temperature, but issues a warning when it is determined that the maximum temperature exceeds the upper limit temperature.
  • the control unit 8 does not stop irradiation of the subject 3 with the X-ray 12 but determines that the maximum temperature exceeds the upper limit temperature.
  • step S18 the control unit 8 does not decrease the intensity of the X-ray 12 irradiated to the subject 3, but the maximum temperature exceeds the upper limit temperature. Is determined, the intensity of the X-ray 12 irradiated to the subject 3 is reduced.
  • FIG. 12 is a diagram schematically showing an example in which an operation screen for setting the upper limit value of the temperature of the subject is displayed on the display device.
  • a biological sample, an organic material, a metal material, or any other material can be selected as the material of the subject 3, and an upper limit temperature corresponding to each material can be set individually. Can do.
  • a recommended temperature is set as the upper limit temperature according to the material of the subject 3.
  • an upper limit temperature set to 42 ° C. for example, can be used as the upper limit temperature of the biological sample.
  • an upper limit temperature set to, for example, 80 ° C. can be used as the upper limit temperature of the organic material.
  • an upper limit temperature set to 120 ° C. for example, can be used as the upper limit temperature of the metal material.
  • a treatment when the maximum temperature in the temperature distribution on the surface of the subject exceeds a predetermined upper limit temperature that is, as a process when the temperature is abnormal, for example, whether the measurement is stopped (measurement is stopped). It is possible to select whether to reduce the intensity of the X-ray (intensity decrease) or only issue a warning (warning only).
  • any one of the attenuation portions 18a, 18b, and 18c formed on the absorbing plate 15a by the operator's operation, that is, manually (see FIG. 9) is moved on the optical path of the X-ray 12 by moving the absorption plate 15a by the positioning mechanism 15b. Thereby, the intensity
  • the shielding portion shields the X-rays 12 emitted from the X-ray source 1, and this shielding portion is
  • the absorbing plate 15a is moved by the positioning mechanism 15b so as to be arranged on the optical path of the X-ray 12. As a result, the X-ray irradiation to the subject 3 is stopped and the measurement is stopped.
  • a shielding unit that shields the X-ray 12 emitted from the X-ray source 1 is arranged on the optical path of the X-ray 12.
  • the absorbing plate 15a (see FIG. 10) is moved by the positioning mechanism 15b (see FIG. 9).
  • the irradiation of the X-ray 12 to the subject 3 is automatically stopped, and the measurement of the intensity of the transmitted X-ray 13 and the fluorescent X-ray 14 is automatically stopped.
  • the attenuation unit 18 when “strength reduction” is selected, when the maximum temperature exceeds the upper limit temperature, for example, the attenuation unit 18 (see FIG. 10) having a larger thickness is arranged on the optical path of the X-ray 12.
  • the absorbing plate 15a (see FIG. 10) is moved by the positioning mechanism 15b (see FIG. 9).
  • the intensity adjusting unit 15 automatically reduces the intensity of the X-ray 12 irradiated to the subject 3.
  • “Reduced strength (1/5)” is displayed. This is because the absorbing plate 15a is moved by the positioning mechanism 15b when the maximum temperature exceeds the upper limit temperature. This means that the intensity of X-rays is reduced to 1/5.
  • the upper limit temperature is set to a temperature close to the lower limit temperature at which the subject 3 is damaged
  • the maximum temperature in the temperature distribution on the surface of the subject 3 exceeds the upper limit temperature.
  • the subject 3 is damaged.
  • the temperature distribution on the surface of the subject 3 irradiated with the X-rays 12 is measured by the thermography 11, and the presence or absence of damage to the subject 3 is determined based on the measured temperature distribution. That is, when it is determined that the maximum temperature in the measured temperature distribution is equal to or lower than the upper limit temperature, it is determined that the subject 3 is not damaged, but the maximum temperature in the measured temperature distribution exceeds the upper limit temperature. If it is determined that the subject 3 is damaged, it is determined that the subject 3 is damaged. Thereby, the damage which generate
  • the intensity of the condensed X-ray is extremely large.
  • Degeneration such as discoloration and other damage may occur on the subject.
  • an irreversible change generated in the subject is detected by an optical microscope for monitoring using visible light installed around the subject. It will be.
  • the intensity of the irradiated X-ray is extremely high, for example, even if a measure such as reducing the intensity of the irradiated X-ray is taken after a slight discoloration is detected, heat is already generated inside the subject. There is a problem that the subject has been damaged, such as degeneration due to the like.
  • the X-ray imaging apparatus includes a thermography and intensity adjustment unit in addition to an X-ray source, a condensing optical element, a subject rotation positioning mechanism, an X-ray detector, a control unit, and a processing unit.
  • Thermography measures the temperature distribution on the surface of a subject when the subject is irradiated with X-rays.
  • the control unit issues a warning, stops the measurement, or irradiates the subject. Reduce the intensity of X-rays.
  • it is possible to take measures such as reducing the intensity of the irradiated X-ray before the subject is damaged. This can prevent the subject from being damaged.
  • thermography is used to specify the irradiation position
  • thermography is used to prevent the object from being damaged
  • thermography is used to specify the irradiation position and prevent damage to the subject.
  • the configuration of the X-ray imaging apparatus according to the third embodiment can be made the same as the configuration of the X-ray imaging apparatus according to the second embodiment described with reference to FIG.
  • the X-ray imaging method of the third embodiment can be the same as the X-ray imaging method of the first embodiment described with reference to FIG. 7 except for step S18 in FIG. Also in the third embodiment, as in the second embodiment, the control unit 8 (see FIG. 9) allows each part of the X-ray imaging apparatus to acquire various images of the subject 3. Control the behavior.
  • step S18 in FIG. 7 the same process as step S18 in FIG. 7 is performed to measure the intensity of the transmitted X-ray 13 and the intensity of the fluorescent X-ray 14, and the subject 3 is irradiated with the X-ray 12.
  • the temperature distribution on the surface of the subject 3 is measured by the thermography 11, and damage to the subject 3 is prevented based on the measured temperature distribution.
  • a method for preventing the subject 3 from being damaged can be the same as the X-ray imaging method according to the second embodiment described with reference to FIGS. 11 and 12.
  • the temperature distribution of the surface of the subject 3 irradiated with the X-rays 12 is measured by the thermography 11, and the subject 3 is measured based on the measured temperature distribution. The presence or absence of damage can also be determined.
  • the X-ray imaging apparatus of the third embodiment has a thermography in addition to the X-ray source, the focusing optical element, the subject rotation positioning mechanism, the X-ray detector, the control unit, and the processing unit. It has the same characteristics as those of the line imaging apparatus.
  • the thermography measures the temperature distribution on the surface of the subject when the X-ray is irradiated. As a result, the X-ray irradiation position can be easily specified, so that the alignment accuracy when adjusting the X-ray irradiation position can be improved. It has the same effect as the effect.
  • the X-ray imaging apparatus of the third embodiment has an intensity adjustment unit in addition to the same parts as the parts constituting the X-ray imaging apparatus of the first embodiment, and the X-ray imaging of the second embodiment.
  • the control unit issues a warning when it is determined that the maximum temperature in the temperature distribution of the surface of the subject measured by thermography exceeds the upper limit temperature. Alternatively, the measurement is stopped, or the intensity of X-rays irradiated on the subject is reduced.
  • the X-ray imaging apparatus of the third embodiment has the characteristics of the X-ray imaging apparatus of the first embodiment and the characteristics of the X-ray imaging apparatus of the second embodiment, and the X-ray of the first embodiment. It has the effect of the imaging device and the effect of the X-ray imaging device of the second embodiment.
  • the X-ray imaging method using the X-ray imaging apparatus of Embodiment 1 acquires an image as a projection image of a subject.
  • the X-ray imaging method using the X-ray imaging apparatus according to the fourth embodiment acquires a stereoscopic image including a cross-sectional image of a subject parallel to the optical path of the X-ray.
  • the configuration of the X-ray imaging apparatus according to the fourth embodiment can be the same as the configuration of the X-ray imaging apparatus according to the first embodiment described with reference to FIGS. 1 and 2, and the description thereof is omitted.
  • FIG. 13 is a flowchart showing a part of the X-ray imaging process of the fourth embodiment.
  • various images of the subject 3 are processed in the following procedure under the control of the control unit 8 (see FIG. 2). Get by. That is, the control unit 8 controls the operation of each part of the X-ray imaging apparatus so that various images of the subject 3 are acquired according to the following procedure.
  • the X-ray imaging method of the fourth embodiment is the same as the steps S11 to S18 of the X-ray imaging method of the first embodiment described with reference to FIG. The following steps S21 to S24 are included.
  • Steps S11 to S18 can be performed in the same manner as steps S11 to S18 in FIG. Among these, in step S18, as in step S18 of FIG. 7, the intensity of the transmitted X-ray 13 and the intensity of the fluorescent X-ray 14 are measured at each irradiation position while scanning the subject 3.
  • step S21 the subject 3 is rotated by an angle ⁇ (step S21).
  • the object holder 4 (see FIG. 2) is held around the central axis CA parallel to the Z-axis direction orthogonal to the XY plane.
  • the subject 3, the XY stage 5b, and the Z stage 5c are rotationally moved by an angle ⁇ by the rotary stage 5a.
  • step S22 it is determined whether or not the angle ⁇ of the rotary stage 5a, that is, the rotation angle ⁇ is larger than a preset upper limit angle ⁇ 1, that is, an upper limit value ⁇ 1 (step S22).
  • step S22 when it is determined in step S22 that the rotation angle ⁇ of the rotary stage 5a is not larger than the upper limit angle ⁇ 1, the process proceeds to step S23.
  • step S23 the scanning conditions of the X stage 5d and the Y stage 5e at the rotation angle ⁇ , that is, the scanning range are reset.
  • FIG. 14 is a plan view schematically showing a subject rotation positioning mechanism in the X-ray imaging apparatus of the fourth embodiment.
  • FIG. 14 shows a case where the rotation angle ⁇ is ⁇ . Further, in FIG. 14, as in FIG. 5, illustration of the subject holder 4 is omitted.
  • the X-axis direction is a direction orthogonal to the direction in which the X-ray 12 is incident
  • the Y-axis direction is the direction in which the X-ray 12 is incident. It is assumed that the direction is parallel to the direction.
  • the X ′ direction which is the scanning direction of the X stage 5d
  • the Y ′ direction is assumed to be a direction parallel to the Y-axis direction.
  • the maximum value of the scanning range X ′ ( ⁇ ) and the maximum value of the scanning range Y ′ ( ⁇ ) are both equal. Let XYmax.
  • each of the scanning range X ′ (0) and the scanning range Y ′ (0) is represented by the following formula (4) and the following formula (5).
  • X ′ (0) XYmax Formula (4)
  • the scanning of the subject 3 is performed by the X stage 5d and the Z stage 5c, but is not performed by the Y stage 5e.
  • each of the scanning range X ′ ( ⁇ ) and the scanning range Y ′ ( ⁇ ) is represented by the following formula (6) and the following formula (7).
  • X ′ ( ⁇ ) XYmax ⁇ cos ⁇ Formula (6)
  • the scanning of the subject 3 is performed by the X stage 5d, the Y stage 5e, and the Z stage 5c.
  • the scanning position of the Y stage 5e is moved according to the scanning position of the X stage 5d, that is, in conjunction with the scanning position.
  • the scanning range in the X-axis direction which is the direction orthogonal to the direction in which the X-ray 12 enters, is made the same in the XY plane regardless of the rotation angle ⁇ . can do.
  • the maximum value XYmax is equal to the length of the X stage 5d in the X ′ direction and the length of the Y stage 5e in the Y ′ direction.
  • the maximum value XYmax may not be equal to the length of the X stage 5d in the X ′ direction, and may not be equal to the length of the Y stage 5e in the Y ′ direction.
  • Step S23 the subject 3 is again moved to the measurement start position (Step S17), and the intensity of the transmitted X-ray and the intensity of the fluorescent X-ray are measured at each irradiation position while scanning the subject 3. (Step S18).
  • Step S18 the subject 3 is again rotated by the angle ⁇ (Step S21), and it is determined whether or not the rotation angle ⁇ of the rotary stage 5a is larger than a preset upper limit angle ⁇ 1 (Step S21). S22). Furthermore, when it is determined in step S22 that the rotation angle ⁇ of the rotary stage 5a is not larger than the upper limit angle ⁇ 1, the process proceeds to step S23 again.
  • step S23, step S17, step S18, step S21 and step S22 are repeated until it is determined in step S22 that the rotation angle ⁇ of the rotary stage 5a is larger than the upper limit angle ⁇ 1. That is, the subject 3 is rotated to a plurality of rotational positions by the rotary stage 5a around the central axis CA intersecting the optical path of the X-ray 12 irradiated to the subject 3, and step S18 is performed at each of the plurality of rotational positions. Then, the transmitted X-ray 13 is detected by the first X-ray detector 6, and the fluorescent X-ray 14 is detected by the second X-ray detector 7.
  • step S24 a cross-sectional image of the subject 3 is acquired and displayed as an image of the subject 3 based on the intensity data measured by repeating step S18.
  • step S24 at each of the plurality of rotational positions, step S18 is performed to perform calculation processing on the intensity data of the transmitted X-rays 13 detected by the first X-ray detector 6 to obtain a three-dimensional image, that is, a three-dimensional image. An image is reconstructed and a cross-sectional image of the subject 3 is acquired. Further, in step S24, at each of the plurality of rotational positions, step S18 is performed to perform calculation processing on the intensity data of the fluorescent X-rays 14 detected by the second X-ray detector 7, thereby obtaining a three-dimensional image, that is, A stereoscopic image is reconstructed, and a cross-sectional image of the subject 3 is acquired. Then, each cross-sectional image of the subject 3 acquired by the processing unit 9 is displayed by the display device 10.
  • the filter function is convolved with the value obtained by taking the logarithm of the intensity data of the transmitted X-ray 13. Further, a filtered back projection method that performs back projection can be used. Note that when the noise in the intensity data, that is, the intensity of the noise signal is large, the influence of the noise signal can be removed by using a filter that suppresses high-frequency components.
  • the logarithm of the intensity data of the fluorescent X-rays 14 is not taken, but directly on the intensity data of the fluorescent X-rays 14.
  • a method of convolving the filter function and performing back projection can be used.
  • the subject 3 self-absorbs the fluorescent X-rays, so that the subject 3 is generated from a portion where the distance from the second X-ray detector 7 is relatively large.
  • the intensity of the fluorescent X-ray 14 may be weakened.
  • the intensity of fluorescent X-rays 14 generated from a portion of the subject 3 that is relatively far from the second X-ray detector 7 is multiplied by a coefficient for correcting self-absorption.
  • step S16 after performing step S23, before performing step S17 again, step S16 can be performed and an irradiation position can also be confirmed by the thermography 11.
  • FIG. Whenever the rotation angle is changed, it is extremely difficult to remove the holder from the sample stage of the X-ray imaging apparatus and adjust the irradiation position as in Comparative Example 1 described in the first embodiment.
  • step S16 after performing step S23 and before performing step S17 again, it is possible to confirm whether or not the actual irradiation position matches the desired irradiation position. It can be acquired with higher accuracy.
  • step S18 only one of the intensity measurement of the transmitted X-ray 13 and the intensity measurement of the fluorescent X-ray 14 may be performed in step S18.
  • step S24 a cross-sectional image of the subject 3 may be acquired based on only one of the intensity data of the transmitted X-ray 13 and the intensity data of the fluorescent X-ray 14.
  • step S18 when only the intensity measurement of the transmitted X-ray 13 is performed, an X-ray imaging apparatus that has the first X-ray detector 6 but does not have the second X-ray detector 7 is used as the X-ray imaging apparatus. May be.
  • an X-ray imaging apparatus that does not have the first X-ray detector 6 but has the second X-ray detector 7 is used as the X-ray imaging apparatus. May be.
  • the X-ray imaging apparatus of the fourth embodiment has a thermography in addition to an X-ray source, a condensing optical element, a subject rotation positioning mechanism, an X-ray detector, a control unit, and a processing unit.
  • Thermography measures the temperature distribution on the surface of a subject when irradiated with X-rays. Based on the temperature distribution of the surface of the subject measured by thermography, for example, a position where a temperature higher than the ambient temperature is measured is specified as an actual irradiation position. By specifying the X-ray irradiation position in this way, it is possible to confirm whether or not the actual irradiation position matches the desired irradiation position.
  • the subject is rotated, and transmitted X-rays measured at each of a plurality of rotational positions or X-rays generated from the subject are detected. Intensity data is measured, and a cross-sectional image of the subject is formed based on the measured intensity data.
  • the irradiation position may be further shifted from the desired irradiation position when the rotation angle is changed, and the cross-sectional image of the subject cannot be obtained with high accuracy.
  • the X-ray imaging method using the X-ray imaging apparatus of the fourth embodiment it is possible to easily confirm whether or not the actual irradiation position matches the desired irradiation position before measurement. Therefore, the actual irradiation position can be easily adjusted so as to coincide with the desired irradiation position. Therefore, the subject can be rotated, and a cross-sectional image of the subject can be accurately acquired based on transmission X-rays measured at each of a plurality of rotational positions or X-ray intensity data generated from the subject.
  • thermography 11 provided in the X-ray imaging apparatus illustrated in FIG. 2 is used to specify the irradiation position.
  • thermography 11 and the intensity adjusting unit 15 provided in the X-ray imaging apparatus shown in FIG. it can.
  • thermography can be used to specify the irradiation position and prevent damage to the subject.
  • the present invention is effective when applied to an X-ray imaging apparatus and an X-ray imaging method.

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Abstract

　Ｘ線撮像装置は、Ｘ線（１２）を放射するＸ線源（１）と、被写体回転位置決め機構（５）により位置決めされた被写体（３）に、Ｘ線源（１）から放射されたＸ線（１２）を集光して照射する集光光学素子（２）とを有する。また、Ｘ線撮像装置は、被写体（３）に照射されたＸ線（１２）が被写体（３）を透過した透過Ｘ線（１３）を検出する第１Ｘ線検出器（６）と、第１Ｘ線検出器（６）により検出された透過Ｘ線（１３）の強度データに対して演算処理を行って被写体（３）の画像を取得する処理部（９）とを有する。さらに、Ｘ線撮像装置は、被写体（３）にＸ線（１２）が照射される際の被写体（３）の表面の温度分布を測定するサーモグラフィ（１１）を有する。

Description

Ｘ線撮像装置およびＸ線撮像方法
　本発明はＸ線撮像装置およびＸ線撮像方法に関し、被写体の画像を撮像するＸ線撮像装置およびＸ線撮像方法に関する。
　被写体の内部を顕微的に非破壊で観察する方法として、Ｘ線顕微鏡をＸ線撮像装置として用いたＸ線撮像方法がある。Ｘ線顕微鏡を用いたＸ線撮像方法は、Ｘ線源から放射され、全反射ミラーまたはゾーンプレート等の集光光学素子により集光されたＸ線ビームを、被写体の表面上で走査、すなわちスキャンして照射することで、被写体の密度分布など各種の状態を示す画像を撮像、すなわち取得するものである。このようなＸ線顕微鏡を用いたＸ線撮像方法は、例えば非特許文献１に記載されている。
　例えば被写体を透過した透過Ｘ線の強度は、主として被写体の密度に依存する。したがって、被写体を透過した透過Ｘ線の強度を検出することで、被写体の表面にＸ線が照射された位置、すなわち照射位置における被写体の密度を測定することができる。また、Ｘ線が照射された被写体からは、被写体に含有されている各元素に応じたエネルギーを有する蛍光Ｘ線が発生する。したがって、被写体から発生した蛍光Ｘ線を例えば半導体検出器などによりエネルギー分別して得られる各元素に応じた蛍光Ｘ線の強度を検出することで、照射位置で被写体に含有されている各元素の種類および含有量を測定することができる。
　このようなＸ線顕微鏡を用いたＸ線撮像方法では、被写体の表面にＸ線が照射される照射位置を目視により特定することはできない。したがって、被写体の表面にＸ線が照射される照射位置は、以下のように調整される。
　まず、スリットまたはナイフエッジなどの標準試料をＸ線顕微鏡の試料ステージに取り付け、標準試料の位置がＸ線の照射位置の周辺に位置決めされた状態から標準試料を走査したときに検出されたＸ線の強度の変動に基づいて、Ｘ線の照射位置を確認する。次いで、標準試料を保持しているホルダをＸ線顕微鏡の試料ステージから取り外し、Ｘ線顕微鏡とは別に設けられた例えば可視光を用いた光学顕微鏡の試料ステージに取り付ける。次いで、光学顕微鏡により標準試料を観察しながら、光学顕微鏡における視野中心とＸ線の照射位置とが一致するように、標準試料の位置を光学顕微鏡の試料ステージにより調整する。
　次いで、標準試料をホルダから取り外し、標準試料に代え、被写体をホルダにより保持する。次いで、光学顕微鏡により被写体を観察しながら、光学顕微鏡における視野中心と被写体のうち観察したい位置とが一致するように、被写体の位置をホルダに設けられた位置合わせ機構により調整する。次いで、被写体を保持しているホルダを、光学顕微鏡の試料ステージから取り外し、Ｘ線顕微鏡の試料ステージに取り付ける。
　以上の手順により、被写体のうち観察したい位置に、集光されたＸ線がＸ線ビームとして照射されるようになる。
Y. Hirai et al., "The design and performance of beamline BL16XU at SPring-8", Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A, Volume 521, Pages 538-548 (2004)
　上記した照射位置の調整方法では、可視光を用いた光学顕微鏡とＸ線顕微鏡との間で、被写体を保持するホルダの取り外しと取り付けを複数回繰り返すことになる。このため、Ｘ線の照射位置を調整する際の位置合わせ精度は、機械加工の際の位置合わせ精度に起因する寸法誤差、すなわち数十μｍ程度の寸法誤差よりも向上させることができない。被写体の表面に、例えば凹凸形状などの立体形状が形成されている場合には、その立体形状を用いて位置合わせすることで、上記の寸法誤差を補償することも考えられる。しかし、被写体の表面に立体形状が形成されておらず、被写体の表面が平面である場合には、上記の寸法誤差を容易に補償することができない。また、上記寸法誤差を補償することが可能であったとしても、被写体を交換する都度このような寸法誤差の補償の工程を行う必要があるため、例えばＸ線撮像装置における被写体の測定を自動化することが困難になる、等の問題がある。
　本発明の目的は、Ｘ線撮像装置において、被写体にＸ線が照射された照射位置を容易に特定することができる技術を提供することにある。
　本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
　本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
　代表的な実施の形態によるＸ線撮像装置は、第１Ｘ線を放射するＸ線源と、被写体の位置を位置決めする位置決め部と、位置決め部により位置決めされた被写体に、Ｘ線源から放射された第１Ｘ線を集光して照射する集光部とを有する。また、当該Ｘ線撮像装置は、被写体に照射された第１Ｘ線が被写体を透過した第２Ｘ線を検出する第１検出部と、第１検出部により検出された第２Ｘ線の強度データに対して演算処理を行って被写体の第１画像を取得する処理部とを有する。さらに、当該Ｘ線撮像装置は、被写体に第１Ｘ線が照射される際の被写体の表面の第１温度分布を測定するサーモグラフィを有する。
　また、代表的な実施の形態によるＸ線撮像方法では、位置決め部により位置決めされた被写体に、Ｘ線源から放射された第１Ｘ線を集光部により集光して照射する。次いで、被写体に照射された第１Ｘ線が被写体を透過した第２Ｘ線を第１検出部により検出し、第１Ｘ線が照射された被写体から発生した第３Ｘ線を第２検出部により検出する。次いで、第１検出部により検出された第２Ｘ線の強度データに対して演算処理を行って被写体の第１画像を取得し、第２検出部により検出された第３Ｘ線の強度データに対して演算処理を行って被写体の第２画像を取得する。そして、被写体に第１Ｘ線が照射される際の被写体の表面の第１温度分布をサーモグラフィにより測定する。
　本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
　代表的な実施の形態によれば、Ｘ線撮像装置において、被写体にＸ線が照射された照射位置を容易に特定することができる。
実施の形態１のＸ線撮像装置の構成の一例を示す斜視図である。 実施の形態１のＸ線撮像装置の構成の一例を示すブロック図である。 ゾーンプレートの一例の構成を示す正面図である。 ゾーンプレートの一例の構成を示す斜視図である。 実施の形態１のＸ線撮像装置における被写体回転位置決め機構を模式的に示す平面図である。 実施の形態１のＸ線撮像装置における被写体回転位置決め機構を模式的に示す側面図である。 実施の形態１のＸ線撮像工程の一部を示すフロー図である。 被写体の表面の温度分布の測定結果を表示装置に画像として表示した例を模式的に示す図である。 実施の形態２のＸ線撮像装置の構成の一例を示す斜視図である。 実施の形態２のＸ線撮像装置における吸収板の一例の構成を示す斜視図である。 実施の形態２のＸ線撮像工程の一部を示すフロー図である。 被写体の温度の上限値を設定するための操作画面を表示装置に表示した例を模式的に示す図である。 実施の形態４のＸ線撮像工程の一部を示すフロー図である。 実施の形態４のＸ線撮像装置における被写体回転位置決め機構を模式的に示す平面図である。
　以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。
　また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。
　さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことはいうまでもない。
　同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
　以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。
　また、実施の形態で用いる図面においては、正面図または斜視図であっても図面を見易くするためにハッチングを付す場合もある。
　（実施の形態１）
　＜Ｘ線撮像装置の構成＞
　初めに、実施の形態１のＸ線撮像装置の構成について、説明する。本実施の形態１では、Ｘ線撮像装置をＸ線顕微鏡に適用した場合について説明する（以下の各実施の形態においても同様）。
　図１は、実施の形態１のＸ線撮像装置の構成の一例を示す斜視図である。図２は、実施の形態１のＸ線撮像装置の構成の一例を示すブロック図である。なお、図１では、制御部８、処理部９および表示装置１０（図２参照）の図示を省略している。また、図１では、集光光学素子２として、全反射ミラーで構成されたミラー群が用いられた例を示し、図２では、集光光学素子２として、ゾーンプレートが用いられた例を示す。
　図１および図２に示すように、本実施の形態１のＸ線撮像装置は、Ｘ線源１、集光光学素子２、被写体３を保持する被写体ホルダ４、被写体回転位置決め機構５、第１Ｘ線検出器６、第２Ｘ線検出器７、制御部８、処理部９、表示装置１０およびサーモグラフィ１１を有する。
　Ｘ線源１は、Ｘ線１２を放射する。Ｘ線源１として、特に限定されないが、例えばシンクロトロン放射光源またはアンジュレータ放射光源を用いることができる。そして、このとき、Ｘ線源１から放射されたＸ線１２として、例えばシンクロトロン放射光源またはアンジュレータ放射光源から放射されたＸ線が、単色器により例えば０．１ｎｍの波長に単色化されたものを用いることができる。
　集光光学素子２は、Ｘ線源１から放射されたＸ線１２を集光してＸ線ビームとして照射する集光部である。
　図１に示すように、集光光学素子２として、金などでコーティングした全反射ミラー２ａおよび２ｂにより構成されたミラー群を用いることができる。このとき、集光光学素子２は、Ｘ線１２を全反射することで集光する全反射ミラー、すなわち全反射鏡である。
　全反射ミラー２ａおよび２ｂとして、Ｘ線１２の光路に垂直な面内で互いに交差する２つの方向、すなわち縦方向および横方向の各々の方向において全反射による集光をそれぞれ担う２つの楕円筒ミラーを用いることができる。すなわち、Ｘ線１２の光路に垂直な面内で互いに交差する２つの方向に全反射することにより、Ｘ線１２を１点に集光することができる。
　一方、図２に示すように、集光光学素子２として、Ｘ線１２を回折することで集光する回折光学素子を用いることができる。回折光学素子として、例えば、ゾーンプレート２ｃを用いることができる。ゾーンプレート２ｃとして、好適には、フレネルゾーンプレートを用いることができる。
　図３は、ゾーンプレートの一例の構成を示す正面図であり、図４は、ゾーンプレートの一例の構成を示す斜視図である。図３は、中心軸２ｆに平行な方向から視た図である。
　図３および図４に示すように、ゾーンプレート２ｃは、Ｘ線が透過できない複数の非透過部２ｄと、Ｘ線が透過可能な複数の透過部２ｅとが、中心軸２ｆを中心として、径方向に交互に同心円状に配置されたものである。複数の透過部２ｅの各々の径方向の幅を例えばＸ線の波長程度の幅とすることで、ゾーンプレート２ｃは、透過部２ｅを透過するＸ線１２に対して回折格子として機能する。したがって、ゾーンプレート２ｃの透過部２ｅを透過するＸ線１２が回折されることで、Ｘ線１２が集光される。このようなゾーンプレート２ｃとして、Ｘ線が透過可能なプレート内に、Ｘ線が透過できない複数の非透過部２ｄが埋め込まれたもの、または、Ｘ線が透過可能なプレートの表面に、Ｘ線が透過できない複数の非透過部２ｄが形成されたもの、を用いることができる。
　なお、Ｘ線１２の光路に垂直な面内で互いに交差する２つの方向に回折することによりＸ線１２を１点に集光することもできる。したがって、ゾーンプレートに代え、例えば２つの回折光学素子を組み合わせてなる集光光学素子２により、Ｘ線１２を集光することができる。
　集光光学素子２として、全反射ミラー２ａおよび２ｂを用いる場合の利点について考える。この場合、全反射ミラー２ａおよび２ｂの位置および角度を調整する調整機構が複雑になるものの、全反射ミラー２ａおよび２ｂによるＸ線の反射率が高いために、Ｘ線の損失を少なくすることができる、すなわちＸ線の利用効率を向上させることができる。
　一方、集光光学素子２として、例えばゾーンプレート２ｃからなる回折光学素子を用いる場合の利点について考える。この場合、ゾーンプレート２ｃの位置を調整することは、全反射ミラー２ａおよび２ｂの位置を調整することに比べ、容易である。ただし、ゾーンプレート２ｃを用いる場合、全反射ミラー２ａおよび２ｂを用いる場合に比べ、原理的に、Ｘ線の利用効率が低く、Ｘ線の損失が大きい。
　したがって、被写体３の種類によって最適な集光光学素子２の種類を選択することが好ましい。例えば、被写体３が、例えば生体試料など、照射されるＸ線の強度が小さくても変性するおそれが大きい材質からなるときは、集光光学素子２としてゾーンプレート２ｃを用いることが好ましい。一方、被写体３が、例えば金属材料など、照射されるＸ線の強度が大きくても変性するおそれが小さい材質からなるときは、集光光学素子２として全反射ミラー２ａおよび２ｂを用いることが好ましい。
　なお、図２に示すように、集光光学素子２は、例えばステッピングモータにより駆動される集光光学素子位置決め機構２ｇに取り付けられている。集光光学素子位置決め機構２ｇは、集光光学素子２の位置および角度を調整することで、被写体３に対するＸ線１２の入射角および照射位置を調整することができる。これにより、被写体３の表面にＸ線１２が照射される照射位置におけるＸ線ビーム（以下、単に「ビーム」とも称する。）のビーム径が最小となるように調整することができる。
　Ｘ線１２が照射される被写体３は、被写体ホルダ４により保持される。被写体ホルダ４は被写体回転位置決め機構５に着脱可能に設けられており、以下に説明する被写体回転位置決め機構５により、被写体３にＸ線１２が照射される照射位置の調整が行われる。すなわち、被写体回転位置決め機構５は、被写体３の位置を位置決めする位置決め部である。
　図５および図６は、それぞれ実施の形態１のＸ線撮像装置における被写体回転位置決め機構を模式的に示す平面図および側面図である。なお、図５および図６では、被写体ホルダ４（図２参照）の図示を省略している。
　被写体回転位置決め機構５は、被写体３の各方向における位置を位置決めするステージとして、回転ステージ５ａ、Ｘ－Ｙステージ５ｂおよびＺステージ５ｃを有する。Ｘ－Ｙステージ５ｂは、Ｘステージ５ｄおよびＹステージ５ｅを含む。
　回転ステージ５ａは、例えばＸ軸方向と、Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向とにより規定され、例えば水平面であるＸ－Ｙ平面内で、Ｘ－Ｙ平面に直交するＺ軸方向に平行な中心軸ＣＡを中心として、例えば被写体ホルダ４（図２参照）に保持された被写体３、Ｘ－Ｙステージ５ｂおよびＺステージ５ｃを、回転移動させる。Ｘステージ５ｄは、例えば被写体ホルダ４（図２参照）に保持された被写体３、Ｙステージ５ｅおよびＺステージ５ｃを、Ｘ´方向に走査、すなわち移動させる。Ｙステージ５ｅは、例えば被写体ホルダ４（図２参照）に保持された被写体３およびＺステージ５ｃを、Ｙ´方向に走査、すなわち移動させる。Ｚステージ５ｃは、例えば被写体ホルダ４（図２参照）に保持された被写体３を、Ｚ軸方向に走査、すなわち移動させる。
　なお、図５および図６では、Ｘ－Ｙステージ５ｂが回転ステージ５ａより被写体３に近い位置に配置されている例を示している。
　図５および図６に示す例では、Ｘ－Ｙ平面内で、Ｘ軸方向は、Ｘ線１２が入射する方向に直交する方向であり、Ｙ軸方向は、Ｘ線１２が入射する方向に平行な方向であるとする。そして、回転ステージ５ａの回転角度θがθ＝０°であるときに、Ｘステージ５ｄの走査方向であるＸ´方向は、Ｘ軸方向に平行な方向であり、Ｙステージ５ｅの走査方向であるＹ´方向は、Ｙ軸方向に平行な方向であるとする。
　なお、Ｙ軸方向は、Ｘ軸方向に交差すればよく、必ずしもＸ軸方向に直交しなくてもよい。また、中心軸ＣＡおよびＺ軸方向は、Ｘ－Ｙ平面に交差すればよく、必ずしもＸ－Ｙ平面に直交しなくてもよい。
　このような被写体回転位置決め機構５を構成する各ステージとして、ステッピングモータにより駆動されるステージ、または、圧電素子により駆動されるステージを用いることができる。
　被写体回転位置決め機構５として、ステッピングモータにより駆動されるステージを用いる場合、ステージを加減速駆動するための駆動時間が、０．１～１ｓ程度と長いものの、駆動範囲が数ｍｍ程度以上と大きいため、大きな被写体３を撮像する場合に適している。
　一方、被写体回転位置決め機構５として、圧電素子により駆動されるステージを用いる場合、駆動範囲が数百μｍ程度と小さいものの、ステージを加減速駆動するための駆動時間が１０ｍｓ程度と極めて短いため、被写体３を高速で撮像する場合に適している。
　また、被写体３が大きく、かつ、撮像範囲が数百μｍ以内の場合、被写体回転位置決め機構５として、ステッピングモータにより駆動されるステージ、および、圧電素子により駆動されるステージの両者を組み合わせて用いてもよい。この場合、ステッピングモータで駆動されるステージにより、被写体３を測定開始点まで粗く移動し、その後、圧電素子で駆動されるステージにより、被写体３を高速で移動させながら測定を行うことができる。
　第１Ｘ線検出器６は、被写体３に照射されたＸ線１２が被写体３を透過した透過Ｘ線１３を検出する第１検出部である。被写体３を透過した透過Ｘ線１３の強度は、主として被写体３の密度に依存する。したがって、被写体３を透過した透過Ｘ線１３の強度を第１Ｘ線検出器６により検出することで、被写体３の表面にＸ線１２が照射された位置、すなわち照射位置における被写体３の密度の分布画像を撮像、すなわち取得することができる。
　第１Ｘ線検出器６として、イオンチャンバー、ＰＩＮフォトダイオードまたはシンチレーションカウンターを用いることができる。これらは感度領域が異なっており、イオンチャンバー、ＰＩＮフォトダイオード、シンチレーションカウンターの順で、より強度が大きいＸ線の検出に適している。したがって、第１Ｘ線検出器６として、Ｘ線１２の強度に応じて、イオンチャンバー、ＰＩＮフォトダイオードまたはシンチレーションカウンターを使い分けることができる。
　第２Ｘ線検出器７は、Ｘ線１２が照射された被写体３から発生した蛍光Ｘ線１４を検出する第２検出部である。Ｘ線１２が照射された被写体３からは、被写体３に含有されている各元素に応じたエネルギーを有する蛍光Ｘ線１４が発生する。したがって、被写体３から発生した蛍光Ｘ線１４をエネルギー分別して得られる各元素に応じた蛍光Ｘ線の強度を検出することで、照射位置で被写体３に含有されている各元素の種類および含有量を測定することができる。
　蛍光Ｘ線１４を検出する第２Ｘ線検出器７としては、半導体検出器などを用いることができる。また、好適には、測定位置、すなわちＸ線の照射位置が変更される都度、強度の波長依存性を示すスペクトルデータを取得して保存するようにする。これにより、被写体３が未知の元素を含有する被写体であっても、測定後にその元素に応じたエネルギー、すなわち波長の蛍光Ｘ線の強度を抽出することができるので、その元素の分布画像を撮像、すなわち取得することができる。
　なお、第２Ｘ線検出器７として、Ｘ線１２が照射された被写体３から発生したＸ線であって、蛍光Ｘ線１４以外のものを検出するものであってもよい。また、Ｘ線撮像装置として、第１Ｘ線検出器６および第２Ｘ線検出器７のうち一方のみを有するものであってもよい。
　制御部８は、被写体回転位置決め機構５、第１Ｘ線検出器６、第２Ｘ線検出器７、処理部９、表示装置１０およびサーモグラフィ１１の動作を制御する。制御部８による制御の詳細については、Ｘ線撮像方法の説明において、後述する。
　処理部９は、第１Ｘ線検出器６により検出された透過Ｘ線１３の強度データに対して演算処理を行って、被写体３の投影像としての画像を撮像、すなわち取得する。また、処理部９は、第２Ｘ線検出器７により検出されたＸ線の強度データに対して演算処理を行って、被写体３の投影像としての画像を撮像、すなわち取得する。前述したように、第２Ｘ線検出器７により検出されたＸ線の強度データが、例えば蛍光Ｘ線１４の強度データであるときは、被写体３が含有する元素の分布画像を撮像することができる。
　サーモグラフィ１１は、被写体３に対してＸ線１２が照射される側、すなわち入射側に取り付けられており、被写体３にＸ線１２が照射される際の被写体３の表面の温度分布を測定する。以下、サーモグラフィ１１による温度分布測定の原理について説明する。
　サーモグラフィ１１は、被写体３から放射される赤外線の放射エネルギーの分布を測定することで、被写体３の表面の温度分布を測定する。赤外線は全ての物質から放射されており、物質の表面温度と赤外線の放射エネルギーとの間には「ステファン・ボルツマンの法則」と呼ばれる下記式（１）
　　Ｗ＝σＴ４　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　式（１）
が成立する。ここで、Ｗ（Ｗｍ－２）は赤外線の放射エネルギーであり、σ（Ｗｍ－２Ｋ－４）はステファン・ボルツマン定数であり、Ｔ（Ｋ）は物質の温度である。したがって、赤外線の放射エネルギーの測定から物質の温度を検出することができる。
　Ｘ線１２が被写体３に照射されることで、被写体３はＸ線１２のエネルギーを受け取り、被写体３の温度が上昇することになる。集光されたＸ線１２のＸ線ビームとしての直径をｄ（μｍ）、Ｘ線１２のエネルギーをＥ（Ｊ）、照射されるＸ線１２の強度をＩ（個ｓ－１）、厚さｄ（μｍ）の被写体３のＸ線１２の透過率をｅとした場合、被写体３が１秒間に受け取るエネルギーＥｉ（Ｊｓ－１）は、
　　Ｅｉ＝ＥＩ（１－ｅ）　　　　　　　　　　　　　　　　式（２）
となる。
　Ｘ線１２のＸ線ビームとしての直径ｄを５μｍ、Ｘ線１２のエネルギーＥを１０ｋｅＶすなわち１．６０×１０－１５Ｊとし、照射されるＸ線１２の強度Ｉを１．０×１０１０個／秒とする。このような条件の下で、被写体３として生体軟部組織を想定した場合、透過率eは９９．９５％であるので、被写体３が１秒間に受け取るエネルギーＥｉは８×１０－９Ｊｓ－１となる。被写体３のうちＸ線１２がＸ線ビームとして照射される部分の体積は１．２５×１０－１８ｍ３であり、被写体３の密度を１ｇｃｍ－３とすると、被写体３のうちＸ線１２がＸ線ビームとして照射される部分の質量は１．２５×１０－１０ｇとなる。比熱は３．８Ｊｇ－１Ｋ－１程度であるため、熱の拡散を無視したときの１秒当たりの温度上昇ΔＴ（Ｋｓ－１）は、下記式（３）
　　ΔＴ＝８×１０－９／１．２５×１０－１０／３．８　　　　式（３）
から、１７Ｋ（１７℃）となる。
　一方、一般的なサーモグラフィの温度分解能は数十ｍＫ以下である。したがって、サーモグラフィ１１によれば、Ｘ線１２の照射による被写体３の表面での温度上昇を容易に検出することができる。
　本実施の形態１では、好適には、サーモグラフィ１１として、微小領域を顕微的に観察することが可能なゲルマニウムレンズを用いたマイクロボロメータ型のサーモグラフィを用いることができる。このような顕微的な観察が可能なレンズを用いたサーモグラフィを用いる場合、空間分解能は、回折限界である赤外線の波長λ程度となる。サーモグラフィで利用している赤外線の波長λは、１０μｍ程度である。このため、機械的な再現性などに左右されることなく、１０μｍ程度の位置精度で照射位置を直接的にその場で確認することが可能になる。すなわち、１０μｍ程度の空間分解能を容易に達成することができる。
　表示装置１０は、処理部９により撮像された被写体３の画像、および、サーモグラフィ１１により測定された被写体３の表面の温度分布を表示する。
　このようなＸ線撮像装置では、Ｘ線源１から放射されたＸ線１２は、集光光学素子２によって集光され、被写体ホルダ４に保持された状態で被写体回転位置決め機構５により位置決めされている被写体３に照射される。被写体３に照射されたＸ線１２が被写体３を透過した透過Ｘ線１３は、第１Ｘ線検出器６により検出される。また、Ｘ線１２が照射された被写体３から発生した蛍光Ｘ線１４は、第２Ｘ線検出器７により検出される。
　処理部９は、照射位置を変更しながら第１Ｘ線検出器６による透過Ｘ線１３の検出を繰り返して取得された強度データに対して演算処理を行って、例えば被写体３の密度の分布を表す画像を撮像、すなわち取得する。また、処理部９は、照射位置を変更しながら第２Ｘ線検出器７による蛍光Ｘ線１４の検出を繰り返して取得された強度データに対して演算処理を行って、例えば被写体３に含有されている各元素の含有量の分布を表す画像を撮像、すなわち取得する。処理部９により撮像された各画像は、表示装置１０により表示される。
　また、被写体３にＸ線１２が照射される際の被写体３の表面の温度分布は、サーモグラフィ１１により測定される。
　なお、Ｘ線撮像装置として、第１Ｘ線検出器６および第２Ｘ線検出器７のうち一方のみを有するＸ線撮像装置を用いてもよい（以下の実施の形態でも同様）。
　＜Ｘ線撮像方法＞
　次に、実施の形態１のＸ線撮像装置を用いたＸ線撮像方法について説明する。図７は、実施の形態１のＸ線撮像工程の一部を示すフロー図である。
　図７に示すように、本実施の形態１のＸ線撮像装置を用いたＸ線撮像方法では、制御部８（図２参照）の制御により、被写体３についての各種の画像を、以下の手順により取得する。すなわち、制御部８は、以下の手順により被写体３についての各種の画像の取得が行われるように、Ｘ線撮像装置の各部分の動作を制御する。
　初めに、被写体ホルダ４によりナイフエッジを保持する（図７のステップＳ１１）。そして、集光光学素子２の位置および角度を調整し、集光状態を調整する（図７のステップＳ１２）。ステップＳ１１では、被写体ホルダ４によりナイフエッジを保持し、ナイフエッジを保持している被写体ホルダ４を、被写体回転位置決め機構５上に設置する。また、ステップＳ１２では、図２に示すように、集光光学素子位置決め機構２ｇにより集光光学素子２の位置および角度を調整することで、被写体３に対するＸ線１２の入射角および照射位置を調整し、被写体３の表面にＸ線１２が照射される照射位置におけるＸ線ビームのビーム径が最小となるように調整する。
　ここで、ステップＳ１２においてビーム径が最小となるように正確に調整するために、ステップＳ１１およびステップＳ１２では、被写体３に代え、例えば鋭利な歯等を用いたナイフエッジを用いる。この場合、ナイフエッジがビームの周辺に位置する状態からナイフエッジを走査してビームを徐々に遮り、そのときに例えば第１Ｘ線検出器６により検出されたＸ線の強度の変動に基づいて、ビームの断面形状を正確に算出することができる。なお、一般には、第１Ｘ線検出器６により検出されたＸ線の強度の、ある基準強度に対する差分の変動に基づいて、ビームの断面形状を算出する。
　次いで、被写体ホルダ４により被写体３を保持する（図７のステップＳ１３）。このステップＳ１３では、被写体３を保持している被写体ホルダ４を、ナイフエッジを保持している別の被写体ホルダ４に代えて、被写体回転位置決め機構５上に設置する。すなわち、被写体ホルダ４により保持される被保持物を、ナイフエッジから被写体３に交換する。
　次いで、被写体回転位置決め機構５により被写体３の位置を位置決めする（図７のステップＳ１４）。そして、被写体３にＸ線を照射する（図７のステップＳ１５）。このステップＳ１５では、被写体回転位置決め機構５により位置決めされた被写体３に、Ｘ線源１から放射されたＸ線１２を集光光学素子２により集光して照射する。
　図７に示す例では、ステップＳ１４の後、サーモグラフィ１１による温度分布測定を行って、照射位置を確認し（後述するステップＳ１６）、その後さらに測定開始位置に被写体３を移動することになる（後述するステップＳ１７）。そのため、ステップＳ１４で被写体３が位置決めされたときのＸ線の照射位置は、後述するステップＳ１８で実際に透過Ｘ線１３の強度の測定を行う際の照射位置とは異なる照射位置であってもよい。
　次いで、サーモグラフィ１１により照射位置を確認する（図７のステップＳ１６）。このステップＳ１６では、被写体３にＸ線１２が照射される際の被写体３の表面の温度分布をサーモグラフィ１１により測定する。そして、測定された被写体３の表面の温度分布に基づいて、被写体３にＸ線１２が照射された照射位置を特定する。
　具体的には、測定された被写体３の表面の温度分布において、例えば周囲の温度よりも高い温度が測定された位置を実際のＸ線の照射位置として特定する。このようにしてＸ線の照射位置を特定することで、実際の照射位置が所望の照射位置と一致しているか否かを確認することができる。
　図８は、被写体の表面の温度分布の測定結果を表示装置に画像として表示した例を模式的に示す図である。
　ステップＳ１４を行って、被写体３の位置を位置決めした後、ステップＳ１５を行う前、すなわち被写体３にＸ線１２が照射される前、すなわちＸ線照射前の被写体３の表面の温度分布Ｄ１をサーモグラフィ１１により測定しておく。次いで、ステップＳ１５を行って被写体３へのＸ線１２の照射を開始した後、ステップＳ１６を行って、被写体３にＸ線１２が照射されている間、すなわちＸ線照射中の被写体３の表面の温度分布Ｄ２をサーモグラフィ１１により測定する。そして、図８に示すように、Ｘ線照射前の温度分布Ｄ１、および、Ｘ線照射中の温度分布Ｄ２を、表示装置１０に並べて表示する。
　これにより、Ｘ線照射中の温度分布Ｄ２と、Ｘ線照射前の温度分布Ｄ１との差が分かりやすくなるため、Ｘ線照射前に比べてＸ線照射中に温度が上昇した領域Ｒ１、すなわち実際の照射位置を精度よく特定することができる。そのため、実際の照射位置が所望の照射位置と一致しているか否かを、精度よく確認することができる。具体的には、実際の照射位置と所望の照射位置との差分値が予め設定された設定値よりも大きいか否かを、精度よく確認することができる。
　あるいは、Ｘ線照射前の被写体３の表面の温度分布における各位置の温度と、Ｘ線照射中の被写体３の表面の温度分布における各位置の温度との差分値を計算し、その差分値の分布を表示するようにしてもよい。この場合も、図８に示した例と同様に、Ｘ線照射前の温度と、Ｘ線照射中の温度との差が分かりやすくなる。そのため、実際の照射位置が所望の照射位置と一致しているか否かを、精度よく確認することができる。具体的には、実際の照射位置と所望の照射位置との差分値が予め設定された設定値よりも大きいか否かを、精度よく確認することができる。
　なお、実際の照射位置と所望の照射位置との差分値が予め設定された設定値よりも大きい場合には、実際の照射位置と所望の照射位置との差分値が予め設定された設定値以下になるように、被写体３の位置を被写体回転位置決め機構５により再度位置決めする。
　次いで、測定開始位置に被写体３を移動する（図７のステップＳ１７）。このステップＳ１７では、例えば透過Ｘ線１３の強度の測定を開始する測定開始位置に、Ｘ線１２が照射されるように、被写体回転位置決め機構５により、被写体３を移動する。
　次いで、被写体３を走査しながら透過Ｘ線１３および蛍光Ｘ線１４の強度を測定する（図７のステップＳ１８）。このステップＳ１８では、被写体回転位置決め機構５により位置決めされた被写体３に、Ｘ線源１から放射されたＸ線１２を集光光学素子２により集光して照射する。そして、各照射位置で被写体３に照射されたＸ線１２が被写体３を透過した透過Ｘ線１３を第１Ｘ線検出器６により検出し、各照射位置における透過Ｘ線１３の強度を測定する。また、各照射位置でＸ線１２が照射された被写体３から発生した蛍光Ｘ線１４を第２Ｘ線検出器７により検出し、各照射位置における蛍光Ｘ線１４の強度を測定する。そして、被写体回転位置決め機構５により被写体３を走査しながら、上記透過Ｘ線１３の強度測定、および、上記蛍光Ｘ線１４の強度測定を繰り返す。
　なお、蛍光Ｘ線１４の強度として、第２Ｘ線検出器７により検出された蛍光Ｘ線をエネルギー分別して得られる各元素に応じた蛍光Ｘ線の強度を測定するようにしてもよい。
　次いで、測定された強度データに基づいて、被写体３の画像を取得して表示する（図７のステップＳ１９）。このステップＳ１９では、ステップＳ１８で測定された各照射位置における透過Ｘ線１３の強度データ、すなわち第１Ｘ線検出器６により検出された各照射位置における透過Ｘ線１３の強度データに対して演算処理を行って、被写体３の画像を取得する。また、ステップＳ１９では、ステップＳ１８で測定された各照射位置における蛍光Ｘ線１４の強度データ、すなわち第２Ｘ線検出器７により検出された各照射位置における蛍光Ｘ線１４の強度データに対して演算処理を行って、被写体３の画像を取得する。そして、処理部９により取得された被写体３の各画像を、表示装置１０により表示する。
　なお、前述したように各元素に応じた蛍光Ｘ線の強度を測定するときは、ステップＳ１９では、ステップＳ１８で測定された各照射位置における各元素に応じた蛍光Ｘ線の強度データに対して演算処理を行って、被写体３に含有されている元素の分布を示す分布画像を取得することになる。
　なお、ステップＳ１８において、透過Ｘ線１３の強度測定、および、蛍光Ｘ線１４の強度測定の一方のみを行ってもよい。また、ステップＳ１９において、透過Ｘ線１３の強度データ、および、蛍光Ｘ線１４の強度データのうち一方のみに基づいて、被写体３の画像を取得してもよい。また、ステップＳ１８において、透過Ｘ線１３の強度測定のみを行うときは、Ｘ線撮像装置として、第１Ｘ線検出器６を有するが、第２Ｘ線検出器７を有しないＸ線撮像装置を用いてもよい。さらに、ステップＳ１８において、蛍光Ｘ線１４の強度測定のみを行うときは、Ｘ線撮像装置として、第１Ｘ線検出器６を有しないが、第２Ｘ線検出器７を有するＸ線撮像装置を用いてもよい。
　＜比較例１のＸ線撮像方法＞
　次に、比較例１のＸ線撮像方法について説明する。比較例１のＸ線撮像方法は、例えば実施の形態１のＸ線撮像装置からサーモグラフィ１１（図１および図２参照）を除いたＸ線撮像装置により行うことができる。このような比較例１のＸ線撮像方法では、被写体の表面にＸ線が照射される照射位置を目視により特定することはできない。したがって、被写体の表面にＸ線が照射される照射位置は、以下のように調整される。
　まず、スリットまたはナイフエッジなどの標準試料を、例えば被写体ホルダ４（図１および図２参照）に相当するホルダにより保持する。そして、標準試料を保持しているホルダを、例えばＸ線撮像装置の被写体回転位置決め機構５（図１および図２参照）に相当する試料ステージ上に取り付け、ホルダにより保持された標準試料がＸ線の照射位置の周辺に位置するように、標準試料の位置を試料ステージにより位置決めする。次いで、標準試料の位置がＸ線の照射位置の周辺に位置決めされた状態から標準試料を走査したときに検出されたＸ線の強度の変動に基づいて、Ｘ線の照射位置を確認する。
　次いで、標準試料を保持しているホルダをＸ線撮像装置の試料ステージから取り外し、Ｘ線撮像装置とは別に設けられた例えば可視光を用いた光学顕微鏡の試料ステージに取り付ける。次いで、光学顕微鏡により標準試料を観察しながら、光学顕微鏡における視野中心とＸ線の照射位置とが一致するように、標準試料の位置を光学顕微鏡の試料ステージにより調整する。
　次いで、標準試料をホルダから取り外し、標準試料に代え、被写体をホルダにより保持する。次いで、光学顕微鏡により被写体を観察しながら、光学顕微鏡における視野中心と被写体のうち観察したい位置とが一致するように、被写体の位置をホルダに設けられた位置合わせ機構により調整する。次いで、被写体を保持しているホルダを、光学顕微鏡の試料ステージから取り外し、Ｘ線撮像装置の試料ステージに取り付ける。
　以上の手順により、被写体のうち観察したい位置に、集光されたＸ線がＸ線ビームとして照射される。すなわちＸ線の照射位置が調整される。
　しかし、上記した照射位置の調整方法では、可視光を用いた光学顕微鏡とＸ線撮像装置との間で、被写体を保持するホルダの取り外しと取り付けとを複数回行うことになる。このため、Ｘ線の照射位置を調整する際の位置合わせ精度は、機械加工の際の位置合わせ精度に起因する寸法誤差、すなわち数十μｍ程度の寸法誤差よりも向上させることができない。
　被写体の表面に、例えば凹凸形状などの立体形状が形成されている場合には、その立体形状を用いて位置合わせすることで、上記の寸法誤差を補償することも考えられる。しかし、被写体の表面に立体形状が形成されておらず、被写体の表面が平面である場合には、上記の寸法誤差を容易に補償することができない。また、上記寸法誤差を補償することが可能であったとしても、被写体を交換する都度このような寸法誤差の補償の工程を行う必要があるため、例えばＸ線撮像装置における被写体の測定を自動化することが困難になる、等の問題がある。
　＜本実施の形態の主要な特徴と効果＞
　本実施の形態１のＸ線撮像装置は、Ｘ線源、集光光学素子、被写体回転位置決め機構、Ｘ線検出器、制御部および処理部に加え、サーモグラフィを有する。サーモグラフィは、Ｘ線が照射される際の被写体の表面の温度分布を測定する。サーモグラフィにより測定された被写体の表面の温度分布に基づいて、例えば周囲の温度よりも高い温度が測定された位置を実際の照射位置として特定する。このようにしてＸ線の照射位置を特定することで、実際の照射位置が所望の照射位置と一致しているか否かを確認することができる。
　本実施の形態１のＸ線撮像装置を用いたＸ線撮像方法によれば、Ｘ線の照射位置を容易に特定することができる。そのため、比較例１のＸ線撮像方法のように、可視光を用いた光学顕微鏡とＸ線撮像装置との間で、被写体を保持するホルダの取り外しと取り付けとを複数回行うような、Ｘ線の照射位置の調整を行う必要がない。したがって、Ｘ線の照射位置を調整する際の位置合わせ精度を、機械加工の際の位置合わせ精度に起因する寸法誤差、すなわち数十μｍ程度の寸法誤差よりも向上させることができる。また、被写体の表面に立体形状が形成されておらず、被写体の表面が平面である場合でも、機械加工の際の位置合わせ精度に起因する寸法誤差により位置合わせ精度が低下するおそれがない。さらに、例えばＸ線撮像装置における被写体の測定を自動化することが容易になる。
　（実施の形態２）
　実施の形態１では、照射位置を特定するためにサーモグラフィを用いた。それに対して、実施の形態２では、被写体の損傷を防止するためにサーモグラフィを用いる。
　＜Ｘ線撮像装置の構成＞
　図９は、実施の形態２のＸ線撮像装置の構成の一例を示す斜視図である。図１０は、実施の形態２のＸ線撮像装置における吸収板の一例の構成を示す斜視図である。
　図９に示すように、本実施の形態２のＸ線撮像装置は、実施の形態１のＸ線撮像装置を構成する各部分と同様の部分に加え、被写体３に照射されるＸ線の強度を調整する強度調整部１５を有する。強度調整部１５は、例えば吸収板１５ａと、位置決め機構１５ｂとを含む。
　吸収板１５ａは、吸収板１５ａに照射されたＸ線１２の一部を吸収することで、Ｘ線源１から放射されたＸ線１２の強度を減衰、すなわち低下させる。図１０に示すように、吸収板１５ａは、例えば基体１６と、基体１６に形成された開口部１７と、互いにそれぞれ異なるＸ線の吸収率、すなわち減衰率を有する複数（図１０に示す例では３つ）の減衰部１８とを有する。図１０に示す例では、吸収板１５ａは、減衰部１８として、３つの減衰部１８ａ、１８ｂおよび１８ｃを有する。減衰部１８ａ、１８ｂおよび１８ｃの各々は、互いに異なる例えば１０μｍ、２０μｍおよび３０μｍのそれぞれの厚さを有するアルミニウム（Ａｌ）板からなる。このような吸収板１５ａを用いる場合には、Ｘ線１２の強度を、異なる４種類の強度に段階的に調整することができる。
　位置決め機構１５ｂは、吸収板１５ａの位置を位置決めする。吸収板１５ａは、例えばステッピングモータにより駆動される位置決め機構１５ｂに取り付けられている。位置決め機構１５ｂは、例えば開口部１７、ならびに、減衰部１８ａ、１８ｂおよび１８ｃのいずれかがＸ線１２の光路上に配置されるように、吸収板１５ａの位置を調整する。これにより、被写体３の表面に照射されるＸ線１２の強度を、例えば異なる４種類の強度に段階的に調整することができる。
　なお、例えば吸収板１５ａに形成された減衰部１８ｃを構成するアルミニウム板の厚さをさらに大きくしてＸ線１２を遮蔽する遮蔽部とし、Ｘ線源１から放射されたＸ線１２を遮蔽部により遮蔽することで、被写体３へのＸ線１２の照射を停止させることもできる。
　また、本実施の形態２では、制御部８は、被写体回転位置決め機構５、第１Ｘ線検出器６、第２Ｘ線検出器７、処理部９、表示装置１０およびサーモグラフィ１１の動作に加え、強度調整部１５の動作を制御することになる。
　＜Ｘ線撮像方法＞
　次に、本実施の形態２のＸ線撮像装置を用いたＸ線撮像方法について説明する。図１１は、実施の形態２のＸ線撮像工程の一部を示すフロー図である。
　図１１に示すように、本実施の形態２のＸ線撮像装置を用いたＸ線撮像方法では、制御部８（図９参照）の制御により、被写体３についての各種の画像を、以下の手順により取得する。すなわち、制御部８は、以下の手順により被写体３についての各種の画像の取得が行われるように、Ｘ線撮像装置の各部分の動作を制御する。
　本実施の形態２のＸ線撮像方法は、図７を用いて説明した実施の形態１のＸ線撮像方法において、ステップＳ１６を行わず、ステップＳ１８においてサーモグラフィ１１により温度分布を測定する点を除いて、図７を用いて説明した実施の形態１のＸ線撮像方法と同様にすることができる。
　本実施の形態２では、図７のステップＳ１５と同様の工程を行った後、図７のステップＳ１６と同様の工程を行わず、図７のステップＳ１７と同様の工程を行う。次いで、図７のステップＳ１８と同様の工程を行って、透過Ｘ線１３の強度、および、蛍光Ｘ線１４の強度を測定する際に、被写体３にＸ線１２が照射されている間、すなわちＸ線照射中の被写体３の表面の温度分布をサーモグラフィ１１により測定する。そして、測定された温度分布に基づいて、被写体３の損傷を防止する。
　具体的には、制御部８は、ステップＳ１８において、Ｘ線照射中の被写体３の表面の温度分布における最高温度が予め定められた上限温度、すなわち上限値以下であるか否かを判定する。そして、制御部８は、最高温度が上限温度以下であると判定された場合、警告を発しないが、最高温度が上限温度を超えていると判定された場合、警告を発する。または、制御部８は、ステップＳ１８において、最高温度が上限温度以下であると判定された場合、被写体３へのＸ線１２の照射を停止させないが、最高温度が上限温度を超えていると判定された場合、被写体３へのＸ線１２の照射を停止させる。あるいは、制御部８は、ステップＳ１８において、最高温度が上限温度以下であると判定された場合、被写体３に照射されるＸ線１２の強度を低下させないが、最高温度が上限温度を超えていると判定された場合、被写体３に照射されるＸ線１２の強度を低下させる。
　図１２は、被写体の温度の上限値を設定するための操作画面を表示装置に表示した例を模式的に示す図である。
　図１２の左側に示すように、被写体３の材質として、例えば生体試料、有機材料、金属材料およびその他のいずれかを選択することができ、それぞれの材質に応じた上限温度を個別に設定することができる。また、図１２に示す例では、被写体３の材質に応じて上限温度として推奨される温度が設定されている。被写体３の材質が、例えば生体軟部試料からなる生体試料である場合には、生体試料の上限温度として例えば４２℃に設定された上限温度を用いることができる。また、被写体３の材質が、例えば有機ポリマーからなる有機材料である場合には、有機材料の上限温度として例えば８０℃に設定された上限温度を用いることができる。さらに、被写体３の材質が、金属材料である場合には、金属材料の上限温度として例えば１２０℃に設定された上限温度を用いることができる。
　図１２の右側に示すように、被写体の表面の温度分布における最高温度が予め定められた上限温度を超えたときの処置、すなわち温度異常時の処理として、例えば測定を中止するか（測定中止）、Ｘ線の強度を低下させるか（強度低下）、または、警告を発するだけか（警告のみ）を選択することができる。
　例えば「警告のみ」を選択した場合、最高温度が上限温度を超えたときに、作業者の操作により、すなわち手動により、吸収板１５ａに形成された減衰部１８ａ、１８ｂおよび１８ｃのいずれか（図９参照）がＸ線１２の光路上に配置されるように、吸収板１５ａを位置決め機構１５ｂにより移動させる。これにより、被写体３に照射されるＸ線の強度を低下させる。あるいは、例えば吸収板１５ａに形成された減衰部１８ｃを構成するアルミニウム板の厚さをさらに大きくすることにより、Ｘ線源１から放射されたＸ線１２を遮蔽する遮蔽部とし、この遮蔽部がＸ線１２の光路上に配置されるように、吸収板１５ａを位置決め機構１５ｂにより移動させる。これにより、被写体３へのＸ線の照射を停止させて測定を中止する。
　一方、例えば「測定中止」を選択した場合、最高温度が上限温度を超えたときに、例えばＸ線源１から放射されたＸ線１２を遮蔽する遮蔽部がＸ線１２の光路上に配置されるように、吸収板１５ａ（図１０参照）を位置決め機構１５ｂ（図９参照）により移動させる。これにより、被写体３へのＸ線１２の照射が自動的に停止され、透過Ｘ線１３および蛍光Ｘ線１４の強度の測定が自動的に中止される。
　また、例えば「強度低下」を選択した場合、最高温度が上限温度を超えたときに、例えばより大きな厚さを有する減衰部１８（図１０参照）がＸ線１２の光路上に配置されるように、吸収板１５ａ（図１０参照）を位置決め機構１５ｂ（図９参照）により移動させる。これにより、被写体３に照射されるＸ線１２の強度を強度調整部１５により自動的に低下させることになる。さらに、図１２に示す例では、「強度低下（１／５）」と表示されているが、これは、最高温度が上限温度を超えたときに、吸収板１５ａを位置決め機構１５ｂにより移動させることで、Ｘ線の強度を１／５に低下させることを意味する。
　なお、例えば被写体３の材質が均一であり、上限温度を被写体３に損傷が発生する下限温度に近い温度に設定した場合には、被写体３の表面の温度分布における最高温度が上限温度を超えたとき、被写体３に損傷が発生していることになる。このような場合、Ｘ線１２が照射された被写体３の表面の温度分布をサーモグラフィ１１により測定し、測定された温度分布に基づいて、被写体３の損傷の有無を判定することになる。すなわち、測定された温度分布における最高温度が上限温度以下であると判定された場合、被写体３は損傷を受けていないと判定するが、測定された温度分布における最高温度が上限温度を超えていると判定された場合、被写体３は損傷を受けていると判定する。これにより、Ｘ線の照射により発生した損傷を容易に検出することができる。
　＜比較例１のＸ線撮像方法＞
　ここで、実施の形態１で説明した比較例１のＸ線撮像方法について、再び説明する。
　Ｘ線源として放射光など強力な光源を用いた場合には、集光されたＸ線の強度が極めて大きく、このような極めて大きな強度のＸ線を長時間照射することで、熱による変形または変色等の変性その他の損傷が被写体に発生することがある。実施の形態１で比較例１として説明したＸ線撮像方法では、このような被写体に発生した不可逆な変化は、被写体の周辺に設置された可視光を用いたモニタ用の光学顕微鏡などにより検知することになる。
　しかし、照射されるＸ線の強度が極めて大きい場合、例えば僅かな変色が検知された後に、例えば照射されるＸ線の強度を低下させるなどの対策を行ったとしても、既に被写体の内部で熱等によって変性が発生するなど、被写体に損傷が発生してしまっているという問題がある。
　＜本実施の形態の主要な特徴と効果＞
　本実施の形態２のＸ線撮像装置は、Ｘ線源、集光光学素子、被写体回転位置決め機構、Ｘ線検出器、制御部および処理部に加え、サーモグラフィおよび強度調整部を有する。サーモグラフィは、被写体にＸ線が照射される際の被写体の表面の温度分布を測定する。制御部は、サーモグラフィにより測定された被写体の表面の温度分布における最高温度が上限温度を超えていると判定された場合、警告を発するか、または、測定を中止するか、もしくは、被写体に照射されるＸ線の強度を低下させる。これにより、照射されるＸ線の強度が極めて大きい場合でも、被写体に損傷が発生する前に、例えば照射されるＸ線の強度を低下させるなどの対策を行うことができるので、Ｘ線の照射により被写体に損傷が発生することを防止することができる。
　（実施の形態３）
　実施の形態１では、照射位置を特定するためにサーモグラフィを用い、実施の形態２では、被写体の損傷を防止するためにサーモグラフィを用いた。それに対して、実施の形態３では、照射位置を特定し、かつ、被写体の損傷を防止するためにサーモグラフィを用いる。
　＜Ｘ線撮像装置の構成＞
　本実施の形態３のＸ線撮像装置の構成は、図９を用いて説明した実施の形態２のＸ線撮像装置の構成と同様にすることができ、その説明を省略する。
　＜Ｘ線撮像方法＞
　次に、実施の形態３のＸ線撮像装置を用いたＸ線撮像方法について説明する。
　本実施の形態３のＸ線撮像方法は、図７のステップＳ１８を除いて、図７を用いて説明した実施の形態１のＸ線撮像方法と同様にすることができる。また、本実施の形態３でも、実施の形態２と同様に、制御部８（図９参照）は、被写体３についての各種の画像の取得が行われるように、Ｘ線撮像装置の各部分の動作を制御する。
　本実施の形態３では、図７のステップＳ１８と同様の工程を行って、透過Ｘ線１３の強度、および、蛍光Ｘ線１４の強度を測定する際に、被写体３にＸ線１２が照射されている間の被写体３の表面の温度分布をサーモグラフィ１１により測定し、測定された温度分布に基づいて、被写体３の損傷を防止する。具体的に被写体３の損傷を防止する方法は、図１１および図１２を用いて説明した実施の形態２のＸ線撮像方法と同様にすることができる。
　なお、本実施の形態３では、実施の形態２と同様に、Ｘ線１２が照射された被写体３の表面の温度分布をサーモグラフィ１１により測定し、測定された温度分布に基づいて、被写体３の損傷の有無を判定することもできる。
　＜本実施の形態の主要な特徴と効果＞
　本実施の形態３のＸ線撮像装置は、Ｘ線源、集光光学素子、被写体回転位置決め機構、Ｘ線検出器、制御部および処理部に加え、サーモグラフィを有し、実施の形態１のＸ線撮像装置の特徴と同様の特徴を有する。本実施の形態３でも、実施の形態１と同様に、サーモグラフィは、Ｘ線が照射される際の被写体の表面の温度分布を測定する。これにより、Ｘ線の照射位置を容易に特定することができるので、Ｘ線の照射位置を調整する際の位置合わせ精度を、向上させることができるなど、実施の形態１のＸ線撮像装置の効果と同様の効果を有する。
　一方、本実施の形態３のＸ線撮像装置は、実施の形態１のＸ線撮像装置を構成する各部分と同様の部分に加え、強度調整部を有し、実施の形態２のＸ線撮像装置の特徴と同様の特徴を有する。本実施の形態３でも、実施の形態２と同様に、制御部は、サーモグラフィにより測定された被写体の表面の温度分布における最高温度が上限温度を超えていると判定された場合、警告を発するか、または、測定を中止するか、もしくは、被写体に照射されるＸ線の強度を低下させる。これにより、被写体に損傷が発生する前に、例えば照射されるＸ線の強度を低下させるなどの対策を行うことができるなど、実施の形態２のＸ線撮像装置の効果と同様の効果を有する。
　すなわち、本実施の形態３のＸ線撮像装置は、実施の形態１のＸ線撮像装置の特徴、および、実施の形態２のＸ線撮像装置の特徴を有し、実施の形態１のＸ線撮像装置の効果、および、実施の形態２のＸ線撮像装置の効果を有する。
　（実施の形態４）
　実施の形態１のＸ線撮像装置を用いたＸ線撮像方法は、被写体の投影像としての画像を取得するものであった。それに対して、実施の形態４のＸ線撮像装置を用いたＸ線撮像方法は、被写体の、Ｘ線の光路に平行な断面画像を含め、立体画像を取得するものである。
　＜Ｘ線撮像装置の構成＞
　本実施の形態４のＸ線撮像装置の構成は、図１および図２を用いて説明した実施の形態１のＸ線撮像装置の構成と同様にすることができ、その説明を省略する。
　＜Ｘ線撮像方法＞
　次に、本実施の形態４のＸ線撮像装置を用いたＸ線撮像方法について説明する。図１３は、実施の形態４のＸ線撮像工程の一部を示すフロー図である。
　図１３に示すように、本実施の形態４のＸ線撮像装置を用いたＸ線撮像方法では、制御部８（図２参照）の制御により、被写体３についての各種の画像を、以下の手順により取得する。すなわち、制御部８は、以下の手順により被写体３についての各種の画像の取得が行われるように、Ｘ線撮像装置の各部分の動作を制御する。
　図１３に示すように、本実施の形態４のＸ線撮像方法は、図７を用いて説明した実施の形態１のＸ線撮像方法のステップＳ１１～ステップＳ１８の各工程と同様の工程に加え、以下のステップＳ２１～ステップＳ２４の工程を有する。
　ステップＳ１１～ステップＳ１８の各工程は、図７のステップＳ１１～ステップＳ１８のそれぞれと同様にすることができる。このうち、ステップＳ１８では、図７のステップＳ１８と同様に、被写体３を走査しながら、各照射位置において、透過Ｘ線１３の強度、および、蛍光Ｘ線１４の強度を測定する。
　次いで、被写体３を角度Δθだけ回転させる（ステップＳ２１）。このステップＳ２１では、図５および図６に示したように、例えばＸ－Ｙ平面に直交するＺ軸方向に平行な中心軸ＣＡを中心として、例えば被写体ホルダ４（図２参照）に保持された被写体３、Ｘ－Ｙステージ５ｂおよびＺステージ５ｃを、回転ステージ５ａにより角度Δθだけ回転移動させる。
　次いで、回転ステージ５ａの角度θ、すなわち回転角度θが予め設定された上限角度θ１、すなわち上限値θ１よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２２）。
　ここで、ステップＳ２２において回転ステージ５ａの回転角度θが上限角度θ１より大きくないと判定された場合、ステップＳ２３に進む。このステップＳ２３では、その回転角度θにおけるＸステージ５ｄおよびＹステージ５ｅの走査条件、すなわち走査範囲を再設定する。
　図１４は、実施の形態４のＸ線撮像装置における被写体回転位置決め機構を模式的に示す平面図である。なお、図１４では、回転角度θがθである場合を示している。また、図１４では、図５と同様に、被写体ホルダ４の図示を省略している。
　図５および図６に示したように、Ｘ－Ｙステージ５ｂが回転ステージ５ａより被写体３に近い位置に配置されている場合を考える。この場合、以下に説明するように、中心軸ＣＡを中心として回転ステージ５ａにより被写体３を角度Δθだけ回転させる都度、Ｘステージ５ｄにおける走査範囲Ｘ´（θ）と、Ｙステージ５ｅにおける走査範囲Ｙ´（θ）とを再設定する必要がある。
　図５、図６および図１４に示す例では、Ｘ－Ｙ平面内で、Ｘ軸方向は、Ｘ線１２が入射する方向に直交する方向であり、Ｙ軸方向は、Ｘ線１２が入射する方向に平行な方向であるとする。そして、回転ステージ５ａの回転角度θがθ＝０°であるときに、Ｘステージ５ｄの走査方向であるＸ´方向は、Ｘ軸方向に平行な方向であり、Ｙステージ５ｅの走査方向であるＹ´方向は、Ｙ軸方向に平行な方向であるとする。また、図５、図６および図１４に示す例では、走査範囲Ｘ´（θ）の最大値、および、走査範囲Ｙ´（θ）の最大値は、ともに等しいものとし、これらの最大値をＸＹｍａｘとする。
　図５に示したように、回転ステージ５ａの回転角度θがθ＝０°である場合を考える。このとき、走査範囲Ｘ´（０）および走査範囲Ｙ´（０）の各々は、下記式（４）および下記式（５）
　　Ｘ´（０）＝ＸＹｍａｘ　　　　　　　　　　　　　　　式（４）
　　Ｙ´（０）＝０　　　　　　　　　　　　　　　　　　　式（５）
のそれぞれにより設定することができる。そして、被写体３の走査は、Ｘステージ５ｄおよびＺステージ５ｃにより行われるが、Ｙステージ５ｅによっては行われない。
　一方、図１４に示すように、回転ステージ５ａの回転角度θがθ＝θである場合を考える。このとき、走査範囲Ｘ´（θ）および走査範囲Ｙ´（θ）の各々は、下記式（６）および下記式（７）
　　Ｘ´（θ）＝ＸＹｍａｘ×ｃｏｓθ　　　　　　　　　　式（６）
　　Ｙ´（θ）＝ＸＹｍａｘ×ｓｉｎθ　　　　　　　　　　式（７）
のそれぞれにより設定することができる。そして、被写体３の走査は、Ｘステージ５ｄおよびＹステージ５ｅならびにＺステージ５ｃにより行われる。また、Ｙステージ５ｅの走査位置は、Ｘステージ５ｄの走査位置に応じて、すなわち連動させて移動させる。このように各ステージの位置を制御することにより、回転角度θがいかなる角度でも、Ｘ－Ｙ面内で、Ｘ線１２が入射する方向に直交する方向であるＸ軸方向の走査範囲を同一にすることができる。
　なお、図５、図６および図１４では、最大値ＸＹｍａｘが、Ｘステージ５ｄのＸ´方向の長さ、および、Ｙステージ５ｅのＹ´方向の長さに等しい例を示している。しかし、最大値ＸＹｍａｘは、Ｘステージ５ｄのＸ´方向の長さに等しくなくてもよく、Ｙステージ５ｅのＹ´方向の長さに等しくなくてもよい。
　ステップＳ２３を行った後、再び、測定開始位置に被写体３を移動し（ステップＳ１７）、被写体３を走査しながら、各照射位置において、透過Ｘ線の強度、および、蛍光Ｘ線の強度を測定する（ステップＳ１８）。そして、ステップＳ１８を行った後、再び、被写体３を角度Δθだけ回転させ（ステップＳ２１）、回転ステージ５ａの回転角度θが予め設定された上限角度θ１よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２２）。さらに、ステップＳ２２において回転ステージ５ａの回転角度θが上限角度θ１より大きくないと判定された場合、再び、ステップＳ２３に進む。
　このようにして、ステップＳ２２において回転ステージ５ａの回転角度θが上限角度θ１より大きいと判定されるまでは、ステップＳ２３、ステップＳ１７、ステップＳ１８、ステップＳ２１およびステップＳ２２を繰り返すことになる。すなわち、被写体３に照射されるＸ線１２の光路に交差する中心軸ＣＡを中心として、被写体３を、回転ステージ５ａにより複数の回転位置へ回転させ、複数の回転位置の各々で、ステップＳ１８を行って、透過Ｘ線１３を第１Ｘ線検出器６により検出し、蛍光Ｘ線１４を第２Ｘ線検出器７により検出する。
　一方、ステップＳ２２において回転ステージ５ａの回転角度θが上限角度θ１より大きいと判定された場合、ステップＳ２４に進む。ステップＳ２４では、ステップＳ１８を繰り返して測定された強度データに基づいて、被写体３の画像として、被写体３の断面画像を取得して表示する。
　このステップＳ２４では、複数の回転位置の各々で、ステップＳ１８を行って第１Ｘ線検出器６により検出された透過Ｘ線１３の強度データに対して演算処理を行って、３次元画像、すなわち立体画像の再構成を行い、被写体３の断面画像を取得する。また、ステップＳ２４では、複数の回転位置の各々で、ステップＳ１８を行って第２Ｘ線検出器７により検出された蛍光Ｘ線１４の強度データに対して演算処理を行って、３次元画像、すなわち立体画像の再構成を行い、被写体３の断面画像を取得する。そして、処理部９により取得された被写体３の各断面画像を、表示装置１０により表示する。
　透過Ｘ線１３の強度データに対して上記したような３次元画像の再構成を行う場合には、透過Ｘ線１３の強度データの対数をとって得られた値にフィルター関数をコンボリューションし、さらに逆投影を行うフィルタードバックプロジェクション法を用いることができる。なお、強度データにおける雑音、すなわちノイズ信号の強度が大きい場合には、高周波の成分を抑制させるフィルターを用いることで、ノイズ信号の影響を除去することができる。
　一方、蛍光Ｘ線１４の強度データに対して上記したような３次元画像の再構成を行う場合には、蛍光Ｘ線１４の強度データの対数をとらず、蛍光Ｘ線１４の強度データに直接フィルター関数をコンボリューションし、逆投影を行う方法を用いることができる。ここで、蛍光Ｘ線１４のエネルギーが小さい場合には、被写体３が蛍光Ｘ線を自己吸収することにより、被写体３のうち、第２Ｘ線検出器７からの距離が相対的に大きな部分から発生した蛍光Ｘ線１４の強度が弱くなることがある。このような場合には、サイノグラム上で、被写体３のうち、第２Ｘ線検出器７からの距離が相対的に大きな部分から発生した蛍光Ｘ線１４の強度に、自己吸収を補正する係数を乗じて大きくすることで、蛍光Ｘ線の強度が弱くなることによる影響を、低減することができる。
　なお、本実施の形態４では、ステップＳ２３を行った後、再びステップＳ１７を行う前に、ステップＳ１６を行って、再びサーモグラフィ１１により照射位置を確認することもできる。回転角度を変更する都度、実施の形態１で説明した比較例１のように、ホルダをＸ線撮像装置の試料ステージから取り外して照射位置を調整することは、極めて困難である。一方、ステップＳ２３を行った後、再びステップＳ１７を行う前に、ステップＳ１６を行うことで、実際の照射位置が所望の照射位置と一致しているか否かを確認することができ、断面画像をより精度よく取得することができる。
　また、実施の形態１と同様に、ステップＳ１８において、透過Ｘ線１３の強度測定、および、蛍光Ｘ線１４の強度測定の一方のみを行ってもよい。また、ステップＳ２４において、透過Ｘ線１３の強度データ、および、蛍光Ｘ線１４の強度データのうち一方のみに基づいて、被写体３の断面画像を取得してもよい。また、ステップＳ１８において、透過Ｘ線１３の強度測定のみを行うときは、Ｘ線撮像装置として、第１Ｘ線検出器６を有するが、第２Ｘ線検出器７を有しないＸ線撮像装置を用いてもよい。さらに、ステップＳ１８において、蛍光Ｘ線１４の強度測定のみを行うときは、Ｘ線撮像装置として、第１Ｘ線検出器６を有しないが、第２Ｘ線検出器７を有するＸ線撮像装置を用いてもよい。
　＜本実施の形態の主要な特徴と効果＞
　本実施の形態４のＸ線撮像装置は、Ｘ線源、集光光学素子、被写体回転位置決め機構、Ｘ線検出器、制御部および処理部に加え、サーモグラフィを有する。サーモグラフィは、Ｘ線が照射される際の被写体の表面の温度分布を測定する。サーモグラフィにより測定された被写体の表面の温度分布に基づいて、例えば周囲の温度よりも高い温度が測定された位置を実際の照射位置として特定する。このようにしてＸ線の照射位置を特定することで、実際の照射位置が所望の照射位置と一致しているか否かを確認することができる。
　また、本実施の形態４のＸ線撮像装置を用いたＸ線撮像方法によれば、被写体を回転させ、複数の回転位置の各々で測定された透過Ｘ線または被写体から発生されたＸ線の強度データを測定し、測定された強度データに基づいて、被写体の断面画像を形成する。
　実際の照射位置が所望の照射位置とずれている場合、回転角度が変更されたときに照射位置が所望の照射位置とさらにずれるおそれがあり、被写体の断面画像を精度よく取得することができない。
　一方、本実施の形態４のＸ線撮像装置を用いたＸ線撮像方法によれば、測定前に、実際の照射位置が所望の照射位置と一致しているか否かを容易に確認することができるので、実際の照射位置が所望の照射位置に一致するように容易に調整することができる。したがって、被写体を回転させ、複数の回転位置の各々で測定された透過Ｘ線または被写体から発生されたＸ線の強度データに基づいて、被写体の断面画像を精度よく取得することができる。
　なお、本実施の形態４では、実施の形態１と同様に、照射位置を特定するために、図２に示したＸ線撮像装置に備えられたサーモグラフィ１１を用いる例について説明した。しかし、本実施の形態４でも、実施の形態２と同様に、被写体の損傷を防止するために、図９に示したＸ線撮像装置に備えられたサーモグラフィ１１および強度調整部１５を用いることもできる。さらに、実施の形態３と同様に、照射位置を特定し、かつ、被写体の損傷を防止するためにサーモグラフィを用いることもできる。
　以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
　本発明は、Ｘ線撮像装置およびＸ線撮像方法に適用して有効である。
　１　Ｘ線源
　２　集光光学素子
　２ａ、２ｂ　全反射ミラー
　２ｃ　ゾーンプレート
　２ｄ　非透過部
　２ｅ　透過部
　２ｆ　中心軸
　２ｇ　集光光学素子位置決め機構
　３　被写体
　４　被写体ホルダ
　５　被写体回転位置決め機構
　５ａ　回転ステージ
　５ｂ　Ｘ－Ｙステージ
　５ｃ　Ｚステージ
　５ｄ　Ｘステージ
　５ｅ　Ｙステージ
　６　第１Ｘ線検出器
　７　第２Ｘ線検出器
　８　制御部
　９　処理部
１０　表示装置
１１　サーモグラフィ
１２　Ｘ線
１３　透過Ｘ線
１４　蛍光Ｘ線
１５　強度調整部
１５ａ　吸収板
１５ｂ　位置決め機構
１６　基体
１７　開口部
１８、１８ａ～１８ｃ　減衰部
ＣＡ　中心軸
Ｄ１、Ｄ２　温度分布
Ｒ１　領域
 

Claims (15)

  1. 　第１Ｘ線を放射するＸ線源と、
    　被写体の位置を位置決めする位置決め部と、
    　前記位置決め部により位置決めされた前記被写体に、前記Ｘ線源から放射された前記第１Ｘ線を集光して照射する集光部と、
    　前記被写体に照射された前記第１Ｘ線が前記被写体を透過した第２Ｘ線を検出する第１検出部と、
    　前記第１検出部により検出された前記第２Ｘ線の強度データに対して演算処理を行って前記被写体の第１画像を取得する処理部と、
    　前記被写体に前記第１Ｘ線が照射される際の前記被写体の表面の第１温度分布を測定するサーモグラフィと、
    　を有する、Ｘ線撮像装置。
  2. 　請求項１記載のＸ線撮像装置において、
    　前記第１Ｘ線が照射された前記被写体から発生した第３Ｘ線を検出する第２検出部を有し、
    　前記処理部は、前記第２検出部により検出された前記第３Ｘ線の強度データに対して演算処理を行って前記被写体の第２画像を取得する、Ｘ線撮像装置。
  3. 　請求項１記載のＸ線撮像装置において、
    　前記サーモグラフィの動作を制御する制御部を有し、
    　前記制御部は、
    　前記第１Ｘ線が照射された前記被写体の表面の前記第１温度分布を前記サーモグラフィにより測定し、
    　測定された前記第１温度分布に基づいて、前記被写体に前記第１Ｘ線が照射された照射位置を特定する、Ｘ線撮像装置。
  4. 　請求項３記載のＸ線撮像装置において、
    　前記制御部は、
    　前記被写体に前記第１Ｘ線が照射される前の前記被写体の表面の第２温度分布を前記サーモグラフィにより測定し、
    　測定された前記第１温度分布、および、測定された前記第２温度分布に基づいて、前記被写体に前記第１Ｘ線が照射された前記照射位置を特定する、Ｘ線撮像装置。
  5. 　請求項１記載のＸ線撮像装置において、
    　前記被写体に照射される前記第１Ｘ線の強度を調整する強度調整部と、
    　前記サーモグラフィおよび前記強度調整部の動作を制御する制御部と、
    　を有し、
    　前記制御部は、
    　前記第１Ｘ線が照射された前記被写体の表面の前記第１温度分布を前記サーモグラフィにより測定し、
    　測定された前記第１温度分布における第１最高温度が、予め定められた第１上限値以下であるか否かを判定し、
    　前記第１最高温度が前記第１上限値以下であると判定された場合、前記被写体に照射される前記第１Ｘ線の強度を前記強度調整部により低下させず、前記第１最高温度が前記第１上限値を超えていると判定された場合、前記被写体に照射される前記第１Ｘ線の強度を前記強度調整部により低下させる、Ｘ線撮像装置。
  6. 　請求項１記載のＸ線撮像装置において、
    　前記サーモグラフィの動作を制御する制御部を有し、
    　前記制御部は、
    　前記第１Ｘ線が照射された前記被写体の表面の前記第１温度分布を前記サーモグラフィにより測定し、
    　測定された前記第１温度分布に基づいて、前記被写体の損傷の有無を判定する、Ｘ線撮像装置。
  7. 　請求項１記載のＸ線撮像装置において、
    　前記位置決め部および前記第１検出部の動作を制御する制御部を有し、
    　前記位置決め部は、前記被写体に照射される前記第１Ｘ線の光路に交差する第１軸を中心として前記被写体を回転させ、
    　前記制御部は、
    　前記被写体を前記位置決め部により複数の回転位置へ回転させ、前記複数の回転位置の各々で、前記第２Ｘ線を前記第１検出部により検出し、
    　前記複数の回転位置の各々で前記第１検出部により検出された前記第２Ｘ線の強度データに対して演算処理を行って、前記第１画像として、前記被写体の第１断面画像を取得する、Ｘ線撮像装置。
  8. 　請求項１記載のＸ線撮像装置において、
    　前記集光部は、前記第１Ｘ線を回折することで集光する回折光学素子である、Ｘ線撮像装置。
  9. 　請求項８記載のＸ線撮像装置において、
    　前記回折光学素子は、ゾーンプレートである、Ｘ線撮像装置。
  10. 　請求項１記載のＸ線撮像装置において、
    　前記集光部は、前記第１Ｘ線を全反射することで集光する全反射鏡である、Ｘ線撮像装置。
  11. 　第１Ｘ線を放射するＸ線源と、
    　被写体の位置を位置決めする位置決め部と、
    　前記位置決め部により位置決めされた前記被写体に、前記Ｘ線源から放射された前記第１Ｘ線を集光して照射する集光部と、
    　前記第１Ｘ線が照射された前記被写体から発生した第２Ｘ線を検出する第１検出部と、
    　前記第１検出部により検出された前記第２Ｘ線の強度データに対して演算処理を行って前記被写体の第１画像を取得する処理部と、
    　前記被写体に前記第１Ｘ線が照射される際の前記被写体の表面の第１温度分布を測定するサーモグラフィと、
    　を有する、Ｘ線撮像装置。
  12. 　（ａ）位置決め部により位置決めされた被写体に、Ｘ線源から放射された第１Ｘ線を集光部により集光して照射する工程、
    　（ｂ）前記被写体に照射された前記第１Ｘ線が前記被写体を透過した第２Ｘ線を第１検出部により検出する工程、
    　（ｃ）前記第１Ｘ線が照射された前記被写体から発生した第３Ｘ線を第２検出部により検出する工程、
    　（ｄ）前記第１検出部により検出された前記第２Ｘ線の強度データに対して演算処理を行って前記被写体の第１画像を取得する工程、
    　（ｅ）前記第２検出部により検出された前記第３Ｘ線の強度データに対して演算処理を行って前記被写体の第２画像を取得する工程、
    　（ｆ）前記被写体に前記第１Ｘ線が照射される際の前記被写体の表面の第１温度分布をサーモグラフィにより測定する工程、
    　を有する、Ｘ線撮像方法。
  13. 　請求項１２記載のＸ線撮像方法において、
    　前記（ｆ）工程では、前記第１Ｘ線が照射された前記被写体の表面の前記第１温度分布を前記サーモグラフィにより測定し、
    　さらに、
    　（ｇ）測定された前記第１温度分布に基づいて、前記被写体に前記第１Ｘ線が照射された照射位置を特定する工程、
    　を有する、Ｘ線撮像方法。
  14. 　請求項１２記載のＸ線撮像方法において、
    　前記（ｆ）工程では、前記第１Ｘ線が照射された前記被写体の表面の前記第１温度分布を前記サーモグラフィにより測定し、
    　さらに、
    　（ｈ）測定された前記第１温度分布における第１最高温度が、予め定められた第１上限値以下であるか否かを判定する工程、
    　を有し、
    　前記（ｈ）工程では、前記第１最高温度が前記第１上限値以下であると判定された場合、前記被写体に照射される前記第１Ｘ線の強度を低下させず、前記第１最高温度が前記第１上限値を超えていると判定された場合、前記被写体に照射される前記第１Ｘ線の強度を低下させる、Ｘ線撮像方法。
  15. 　請求項１２記載のＸ線撮像方法において、
    　（ｉ）前記被写体に照射される前記第１Ｘ線の光路に交差する第１軸を中心として、前記被写体を、前記位置決め部により複数の回転位置へ回転させ、前記複数の回転位置の各々で、前記（ｂ）工程および前記（ｃ）工程を行う工程、
    　を有し、
    　前記（ｄ）工程では、前記（ｉ）工程の後、前記複数の回転位置の各々で前記第１検出部により検出された前記第２Ｘ線の強度データに対して演算処理を行って、前記第１画像として、前記被写体の第１断面画像を取得し、
    　前記（ｅ）工程では、前記（ｉ）工程の後、前記複数の回転位置の各々で前記第２検出部により検出された前記第３Ｘ線の強度データに対して演算処理を行って、前記第２画像として、前記被写体の第２断面画像を取得する、Ｘ線撮像方法。
     
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