Ｘ線画像撮影装置、Ｘ線イメージインテンシファイア及び画像増強方法
【課題】ノイズイメージを含むことなく、撮影時刻同時性を確保した画像を撮像結果として得ることができるようにする。
【解決手段】ピンホール１１によるＸ線結像系１０を介して入射されたＸ線によるＸ線像を、Ｘ線を電子に変換する透過型光電面２１と、マイクロストリップ線路２２に印加されるゲートパルスによる超高速ゲート機能を有するマイクロチャンネルプレート（ＭＣＰ）２３と、電子を可視光に変換する蛍光面２５とを有するＸ線イメージインテンシファイア２０Ａで増強し、撮像部３０で撮影するＸ線画像撮影装置１００において、透過型光電面をＭＣＰに対して傾斜させて設置し、透過型光電面の入射側と出射側にそれぞれ第１と第２のファイバープレート２６，２７を設ける。この構成により、１方向からのＸ線のみを透過型光電面に入射させることができ、ノイズイメージ（同時性が欠如した画像）による画質劣化のない画像を得ることができる。
【解決手段】ピンホール１１によるＸ線結像系１０を介して入射されたＸ線によるＸ線像を、Ｘ線を電子に変換する透過型光電面２１と、マイクロストリップ線路２２に印加されるゲートパルスによる超高速ゲート機能を有するマイクロチャンネルプレート（ＭＣＰ）２３と、電子を可視光に変換する蛍光面２５とを有するＸ線イメージインテンシファイア２０Ａで増強し、撮像部３０で撮影するＸ線画像撮影装置１００において、透過型光電面をＭＣＰに対して傾斜させて設置し、透過型光電面の入射側と出射側にそれぞれ第１と第２のファイバープレート２６，２７を設ける。この構成により、１方向からのＸ線のみを透過型光電面に入射させることができ、ノイズイメージ（同時性が欠如した画像）による画質劣化のない画像を得ることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入射されたＸ線によるＸ線像を増強して可視光像に変換して撮像するＸ線画像撮影装置、Ｘ線イメージインテンシファイア及び画像増強方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
微弱な生物発光、蛍光、化学発光、燃焼、放電などの高速現象の静止画像を得るためには、撮像デバイスの性能として、高速現象より十分に速いシャッタ速度と、高速シャッタ動作により入射光量が必然的に減少するために非常に高い感度とが必要になる。
【０００３】
この２つの問題を同時に解決する手段として、従来からイメージインテンシファイア（画像増強管）を電気的にスイッチングして必要な時間だけ画像増強管を動作させ、時間的に変化している現象の瞬間画像を増強して読みだすことが行われている。
【０００４】
近年、マイクロチャンネルプレート（ＭＣＰ）を用いた近接型イメージインテンシファイアの技術と高速パルス発生技術の進歩によって１００億分の１秒という高速のシャッタが可能となり、例えばＭＣＰゲート方式のＸ線フレーミングカメラが慣性核融合実験の観測に用いられている。
【０００５】
ＭＣＰを用いたイメージインテンシファイアでは、ＭＣＰのチャンネル内壁での衝突の際に壁面は２次電子を放出するため、入射電子に対して出力電子は数千倍以上に増幅される。また、ＭＣＰは全体で１００万個以上のチャンネルからなり、各チャンネルが画素に相当し、各画素が同時に増幅される。従って、レンズを通してイメージインテンシファイアの光電面上に像を結ばせると、像の明るさに応じた量の光電子が飛び出し、この電子像は平行電界によってＭＣＰ入力面に入射され、ＭＣＰ内部を通過する時にＭＣＰ１枚当たり数千倍に増幅されて蛍光面へ衝突し再び光学像となる。
【０００６】
ＭＣＰゲート方式のＸ線フレーミングカメラは、その原理的な構成を図７及び図８に示すように、Ｘ線像を結像するピンホールによるＸ線結像系５１０と、上記Ｘ線結像系５１０を介して入射されたＸ線によるＸ線像を増強して可視光像に変換するＸ線イメージインテンシファイア部５２０と、上記Ｘ線イメージインテンシファイア部５２０によりＸ線像を変換した可視光像を撮影する可視光撮像系５３０からなる。
【０００７】
上記Ｘ線イメージインテンシファイア部５２０は、入射されたＸ線を電子に変換する光電面５２１と、上記光電面５２１によりＸ線を変換した電子が入射され、入射された電子を倍増して出射するマイクロチャンネルプレート（ＭＣＰ）５２２と、上記マイクロチャンネルプレート５２２から出射された電子が入射され、入射された電子を可視光に変換する蛍光面５２３からなり、上記Ｘ線結像系５１０によりＸ線像が結像される上記ＭＣＰ５２２の入射面に光電面５２１を兼ねたマイクロストリップ線路が形成されている。
【０００８】
上記Ｘ線イメージインテンシファイア部５２０のマイクロストリップ線路に高電圧パルスＶpulseが印加された時にのみ、ＭＣＰ表面で発生した光電子が増幅され、裏面より蛍光面へと放出され、可視光像を形成する。Ｘ線結像系５１０として複数個のピンホール結像系を用い、光電面上に複数の等価な像を配置することによって、異なる時刻の像を一度に取得することができる。
【０００９】
このような構成のＭＣＰゲート方式のＸ線フレーミングカメラ５００では、ＭＣＰ自体に光電面５２１を兼ねたマイクロストリップ線路を作成し、ＭＣＰ自体にシャッタリングパルスを印加して高速パルス駆動することによって時間分解能３０ピコ秒が達成されている（例えば、非特許文献１，２参照）。
【００１０】
しかしながら、数１０ピコ秒まで時間分解能が向上すると記録された画像の各位置での時間情報の同時性が問題になると考えられる。
【００１１】
同時性の欠如とは、図９に示すように、シャッタリングパルスの伝搬速度が有限であるため、シャッタリングされた画像情報が場所により同時刻のものでないことを指している。特にＭＣＰを線路として伝搬するパルスは、真空中よりもかなり遅く、電極長（画像サイズ）が１０ｍｍの場合において７０ピコ秒程度のずれが生じる。時間分解能３０ピコ秒を達成したとしても、画像内で７０ピコ秒のずれが生じているのでは、計測機器としては３０ピコ秒の分解能とは標榜できない。時間分解能の向上だけでなく、空間分解能の向上を目指した線路幅（画像サイズ）の拡大（＝長い線路長）に対しても、同時性の欠如は重要性を有する。最近の報告では、画像サイズが２５ｍｍ×４０ｍｍのＭＣＰでの報告（例えば、非特許文献３参照）があり、この場合２００ピコ秒以上のずれ、すなわち、同時性の欠如が生じている計算になる。
【００１２】
そこで、本件の発明者は、同時性の欠如という概念を導入し、合わせて、同時性の補償を行う手法を先に提案している（例えば、非特許文献４参照）。
【００１３】
すなわち、図１０に示すように、ＭＣＰ５２２の入力面と一体化していた光電面５２１を、ＭＣＰ５２２から分離し、光電面５２１とＭＣＰ５２２の入射面との間の光電子の飛行時間を制御することで、画像の同時性の補償を行い、ＭＣＰ５２２自体で修正する提案を行った。すなわち、光電面５２１とＭＣＰ５２２の入力面間で同時性の補償を行い、ＭＣＰ５２２自体でシャッタリングを行う。飛行時間の制御は、光電面５２１の僅かな勾配を与えることにより実現することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】M.Katayama, at al, Rev. Sci. Instrum. 62, pp.124-129 (1991)
【非特許文献２】D.K.Bradley, at al, Rev. Sci. Instrum. 66, pp.716-718 (1995)
【非特許文献３】T.McCaville, at al, Rev. Sci. Instrum. 76, 103501 (2005)
【非特許文献４】Y.Ito, at al, Proceerings of SPIE Vol. 4948, pp.739-744 (2003)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、光電面５２１に勾配を与えることにより光電面５２１とＭＣＰ５２２の入力面間で同時性の補償を行ようにしたＭＣＰゲート方式のＸ線フレーミングカメラにおいては、図１１に示すように、勾配を与えられた光電面５２１に入射されたＸ線は、全てが上記光電面５２１により光電変換され光電子としてＭＣＰ５２２に入射されるのではなく、入射されたＸ線の一部が上記光電面５２１をそのまま通過してノイズ成分としてＭＣＰ５２２に入射されてしまい、上記ノイズ成分がＭＣＰ５２２において光電変換されてノイズイメージとなって、上記光電面５２１により光電変換され光電子としてＭＣＰ５２２に入射される同時性が補償された画像に混合されることにより、同時性が補償された画像とノイズイメージ（同時性が欠如した画像）の混合画像が撮像結果として得られることが判明した。
【００１６】
上記ノイズイメージ（同時性が欠如した画像）は、上記ＭＣＰゲート方式のＸ線フレーミングカメラにおける撮像結果の画質を劣化させる要因となっている。
【００１７】
そこで、本発明の目的は、上述の如き従来の問題点に鑑み、入射されたＸ線によるＸ線像を増強して可視光像に変換して撮像するに当たり、上述の如きノイズイメージを含むことなく、撮影時刻同時性を確保した画像を撮像結果として得ることができるＸ線画像撮影装置、Ｘ線イメージインテンシファイア及び画像増強方法を提供することにある。
【００１８】
本発明の更に他の目的、本発明によって得られる具体的な利点は、以下に説明される実施の形態の説明から一層明らかにされる。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明では、入射されたＸ線を電子に変換する透過型光電面と、上記透過型光電面によりＸ線を変換した電子が入射され、入射された電子を倍増して出射し、ゲート制御用のゲートパルスが印加されるマイクロストリップ線路による超高速ゲート機能を有するマイクロチャンネルプレートとを、上記マイクロストリップ線路を伝搬するゲートパルスの時間遅れを補償する角度だけ、相対的に傾斜させて設置することにより、上記マイクロチャンネルプレートから出射され電子が入射され、入射された電子を可視光に変換する蛍光面により得られるＸ線像の同時性を確保するに当たり、上記透過型光電面へのＸ線の入射方向を１方向に制限し、上記１方向からのＸ線のみを上記透過型光電面に入射させるコリメータとして機能する第１のファイバプレートを上記透過型光電面の入射側に設けるとともに、上記透過型光電面から出射される電子のみを上記マイクロチャンネルプレートに入射させるコリメータとして機能する第２のファイバプレートが上記透過型光電面の出射側に設けることによって、上記透過型光電面とマイクロチャンネルプレートとを相対的に傾斜させて設置したことにより発生する上記透過型光電面とを通過したＸ線によるノイズイメージを含まないようにする。
【００２０】
すなわち、本発明は、Ｘ線画像撮影装置であって、入射されたＸ線を電子に変換する透過型光電面と、上記透過型光電面によりＸ線を変換した電子が入射され、入射された電子を倍増して出射し、ゲート制御用のゲートパルスが印加されるマイクロストリップ線路による超高速ゲート機能を有するマイクロチャンネルプレートと、上記マイクロチャンネルプレートから出射された電子が入射され、入射された電子を可視光に変換する蛍光面を有し、入射されたＸ線によるＸ線像を増強して可視光像に変換するＸ線イメージインテンシファイア部と、上記Ｘ線イメージインテンシファイア部によりＸ線像を変換した可視光像を撮影する撮影部とを備え、上記Ｘ線イメージインテンシファイア部は、上記マイクロストリップ線路を伝搬するゲートパルスの時間遅れを補償する角度だけ、上記マイクロチャンネルプレートと上記透過型光電面とが相対的に傾斜させて設置され、上記透過型光電面へのＸ線の入射方向を１方向に制限し、上記１方向からのＸ線のみを上記透過型光電面に入射させるコリメータとして機能する第１のファイバプレートが上記透過型光電面の入射側に設けられ、上記透過型光電面から出射される電子のみを上記マイクロチャンネルプレートに入射させるコリメータとして機能する第２のファイバプレートが上記透過型光電面の出射側に設けられていることを特徴とする。
【００２１】
本発明に係るＸ線画像撮影装置において、上記マイクロチャンネルプレートは、例えば、上記透過型光電面と対応する面が接地面とされ、上記蛍光面と対応する面に形成されたマイクロストリップ線路に上記ゲート制御用のゲートパルスが印加される。
【００２２】
また、本発明は、入射されたＸ線を電子に変換する透過型光電面と、上記透過型光電面によりＸ線を変換した電子が入射され、入射された電子を倍増して出射し、ゲート制御用のゲートパルスが印加されるマイクロストリップ線路による超高速ゲート機能を有するマイクロチャンネルプレートと、上記マイクロチャンネルプレートから出射された電子が入射され、入射された電子を可視光に変換する蛍光面を有し、入射されたＸ線によるＸ線像を増強して可視光像に変換するＸ線イメージインテンシファイアであって、上記マイクロストリップ線路を伝搬するゲートパルスの時間遅れを補償する角度だけ、上記マイクロチャンネルプレートと上記透過型光電面とが相対的に傾斜させて設置され、上記透過型光電面へのＸ線の入射方向を１方向に制限し、上記１方向からのＸ線のみを上記透過型光電面に入射させるコリメータとして機能する第１のファイバプレートが上記透過型光電面の入射側に設けられ、上記透過型光電面から出射される電子のみを上記マイクロチャンネルプレートに入射させるコリメータとして機能する第２のファイバプレートが上記透過型光電面の出射側に設けられていることを特徴とする。
【００２３】
本発明に係るＸ線イメージインテンシファイアにおいて、上記マイクロチャンネルプレートは、例えば、上記透過型光電面と対応する面が接地面とされ、上記蛍光面と対応する面に形成されたマイクロストリップ線路に上記ゲート制御用のゲートパルスが印加される。
【００２４】
さらに、本発明は、入射されたＸ線を電子に変換する透過型光電面と、上記透過型光電面によりＸ線を変換した電子が入射され、入射された電子を倍増して出射し、ゲート制御用のゲートパルスが印加されるマイクロストリップ線路による超高速ゲート機能を有するマイクロチャンネルプレートと、上記マイクロチャンネルプレートから出射された電子が入射され、入射された電子を可視光に変換する蛍光面を有し、入射されたＸ線によるＸ線像を増強して可視光像に変換するＸ線イメージインテンシファイアによる画像増強方法であって、上記マイクロストリップ線路を伝搬するゲートパルスの時間遅れを補償する角度だけ、上記マイクロチャンネルプレートと上記透過型光電面とが相対的に傾斜させて設置し、コリメータとして機能する第１のファイバプレートを上記透過型光電面の入射側に設け、上記透過型光電面へのＸ線の入射方向を１方向に制限して、１方向からのＸ線のみを上記透過型光電面に入射させ、コリメータとして機能する第２のファイバプレートを上記透過型光電面の出射側に設け、上記透過型光電面から出射される電子のみを上記マイクロチャンネルプレートに入射させ、上記透過型光電面を通過したＸ線によるノイズイメージを含むことなく、入射されたＸ線による同時性を確保したＸ線像を上記マイクロチャンネルプレートにより増強して上記蛍光面により可視光像に変換することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、透過型光電面に勾配を与えることにより透過型光電面とマイクロチャンネルプレートの入力面間で同時性の補償を行い、マイクロチャンネルプレート自体でシャッタリングを行うことにより、数１０ピコ秒まで時間分解能を向上させるとともに、蛍光面で可視化された画像の各位置での時間情報の同時性を補償することができ、しかも、上記透過型光電面とマイクロチャンネルプレートとを相対的に傾斜させて設置したことにより発生する上記透過型光電面とを通過したＸ線によるノイズイメージを含まないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明を適用したＸ線画像撮影装置の構成例を模式的に示す断面図である。
【図２】マイクロチャンネルプレートの構造を模式的に示す断面図、正面図、１チャンネル分の拡大図である。
【図３】上記Ｘ線画像撮影装置のＸ線イメージインテンシファイア部として用いられるＸ線イメージインテンシファイアの構造を模式的に示す断面図である。
【図４】上記Ｘ線イメージインテンシファイアにおける第１のファイバプレートの機能を模式的に示す断面図である。
【図５】上記Ｘ線イメージインテンシファイアにおける第２のファイバプレートの機能を模式的に示す断面図である。
【図６】本発明を適用したＸ線画像撮影装置の他の構成例を模式的に示す断面図である。
【図７】ＭＣＰゲート方式のＸ線フレーミングカメラの原理的な構成を示す斜視図である。
【図８】上記ＭＣＰゲート方式のＸ線フレーミングカメラの原理的な構成を示す要部断面図である。
【図９】上記ＭＣＰゲート方式のＸ線フレーミングカメラにおいて得られる画像の各位置での時間情報の同時性の欠如を説明するため模式図である。
【図１０】本件発明者が先に提案している上記画像の同時性を補償するための構造を模式的に示す断面図である。
【図１１】図１０に示す構造において、同時性が補償された画像とノイズイメージ（同時性が欠如した画像）の混合画像が撮像結果として得られることを模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は以下の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更可能であることは言うまでもない。
【００２８】
本発明は、例えば図１に示すように、Ｘ線像を結像するピンホール１１によるＸ線結像系１０と、上記Ｘ線結像系１０を介して入射されたＸ線によるＸ線像を増強して可視光像に変換するＸ線イメージインテンシファイア部２０と、上記Ｘ線イメージインテンシファイア部２０によりＸ線像を変換した可視光像を撮影する撮像部３０からなるＸ線画像撮影装置１００に適用される。
【００２９】
上記Ｘ線イメージインテンシファイア部２０は、入射されたＸ線を電子に変換する透過型光電面２１と、上記透過型光電面２１によりＸ線を変換した電子が入射され、入射された電子を倍増して出射し、ゲート制御用のゲートパルスＶpulseが印加されるマイクロストリップ線路２２による超高速ゲート機能を有するマイクロチャンネルプレート（ＭＣＰ）２３と、上記マイクロチャンネルプレート２３から出射された電子が入射され、入射された電子を可視光に変換する蛍光面２５を有し、入射されたＸ線によるＸ線像を増強して可視光像に変換するＸ線イメージインテンシファイア２０Ａからなる。
【００３０】
ここで、マイクロチャンネルプレート（ＭＣＰ）２３は、図２の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に断面図、正面図、を示すように、内壁を２次電子放出材料でコーティングした直径（Ｄ）６〜２５μｍ，長さ（Ｌ）０．２４〜１０ｍｍ程度の非常に細いガラス管（チャンネル）を多数束ね、薄い板状にしたものであって、個々のチャンネルが独立の二次電子増倍管として働き、全体として二次元の電子増倍器、すなわち、イメージインテンシファイアを構成している。ＭＣＰを用いたイメージインテンシファイアでは、ＭＣＰのチャンネル内壁での衝突の際に壁面は２次電子を放出するため、入射電子に対して出力電子は数千倍以上に増幅される。
【００３１】
上記Ｘ線イメージインテンシファイア２０Ａにおいて、上記マイクロチャンネルプレート２３は、図３に示すように、透過型光電面２１には光電面電圧Ｖphoが印加され、蛍光面２５には蛍光面Ｖphが印加された定常状態において、マイクロチャンネルプレート２３に逆バイアス電圧Ｖbiasが印加されることによりシャッタOff状態となっており、上記マイクロチャンネルプレート２３に設けられたマイクロストリップ線路２２にゲート制御用のゲートパルスＶpulseが印加され、上記マイクロストリップ線路２２をゲートパルスＶpulseが伝搬されることにより、シャッタOn状態となる超高速ゲート機能を有するものである。
【００３２】
上記Ｘ線イメージインテンシファイアでは、上記透過型光電面２１と対応する面が接地面２４とされ、上記蛍光面２５と対応する面に形成されたマイクロストリップ線路２２に上記ゲート制御用のゲートパルスＶpulseが印加される。上記マイクロストリップ線路２２は、終端抵抗２２ａにより終端されている。
【００３３】
また、上記Ｘ線イメージインテンシファイア２０Ａは、上記マイクロチャンネルプレート２３から出射され電子が入射され、入射された電子を可視光に変換する蛍光面２５により得られるＸ線像の同時性を確保するために、上記透過型光電面２１とマイクロチャンネルプレート２３とが、上記マイクロストリップ線路２２を伝搬するゲートパルスの時間遅れを補償する角度だけ、相対的に傾斜して設置されている。
【００３４】
上記Ｘ線イメージインテンシファイア２０Ａでは、透過型光電面２１に勾配を与えることにより透過型光電面２１とマイクロチャンネルプレート２３の入力面間で同時性の補償を行い、マイクロチャンネルプレート２３自体でシャッタリングを行うことにより、数１０ピコ秒まで時間分解能を向上させることができる。
【００３５】
そして、このＸ線画像撮影装置１００に備えられたＸ線イメージインテンシファイア２０Ａでは、上記透過型光電面２１の入射側に第１のファイバプレート２６が設けられ、上記透過型光電面２１の出射側に第２のファイバプレート２７が設けられている。
【００３６】
上記第１及び第２のファイバプレート２６、２７は、非常に細いガラス管（チャンネル）を多数束ね、薄い板状にした所謂キャピラリープレートであって、各チャンネルの長手方向からずれた方向から入射されたＸ線はチャンネル内壁を通過することにより減衰してしまい、各チャンネルの長手方向から入射されたＸ線のみを通過させるコリメータとして機能する。
【００３７】
上記第１のファイバプレートは、図４に示すように、上記透過型光電面２１へのＸ線の入射方向を１方向に制限し、上記１方向からのＸ線のみを上記透過型光電面２３に入射させるコリメータとして機能する。
【００３８】
また、上記第２のファイバプレートは、図５に示すように、上記透過型光電面２１から出射される電子のみを上記マイクロチャンネルプレート２３に入射させるコリメータとして機能する。
【００３９】
このように、上記透過型光電面２１へのＸ線の入射方向を１方向に制限し、上記１方向からのＸ線のみを上記透過型光電面２１に入射させるコリメータとして機能する第１のファイバプレート２６を上記透過型光電面２１の入射側に設けるとともに、上記透過型光電面２１から出射される電子のみを上記マイクロチャンネルプレート２３に入射させるコリメータとして機能する第２のファイバプレート２７を上記透過型光電面２１の出射側に設けることによって、上記透過型光電面２１とマイクロチャンネルプレート２３とを相対的に傾斜させて設置したことにより発生する上記透過型光電面２１を通過したＸ線によるノイズイメージを蛍光面２５で可視化される画像に含まないようにすることができる。
【００４０】
このような構成のＸ線イメージインテンシファイア２０Ａでは、透過型光電面２１に勾配を与えることにより透過型光電面２１とマイクロチャンネルプレート２３の入力面間で同時性の補償を行い、マイクロチャンネルプレート２３自体でシャッタリングを行うことにより、数１０ピコ秒まで時間分解能を向上させるとともに、蛍光面２５で可視化された画像の各位置での時間情報の同時性を補償することができ、しかも、上記透過型光電面２１とマイクロチャンネルプレート２３とを相対的に傾斜させて設置したことにより発生する上記透過型光電面２１とを通過したＸ線によるノイズイメージを上記蛍光面２５で可視化される画像に含まないようにすることができる。
【００４１】
すなわち、このＸ線画像撮影装置１００では、入射されたＸ線を電子に変換する透過型光電面２１と、上記透過型光電面２１によりＸ線を変換した電子が入射され、入射された電子を倍増して出射し、ゲート制御用のゲートパルスが印加されるマイクロストリップ線路２２による超高速ゲート機能を有するマイクロチャンネルプレート２３と、上記マイクロチャンネルプレート２３から出射された電子が入射され、入射された電子を可視光に変換する蛍光面２５を有し、入射されたＸ線によるＸ線像を増強して可視光像に変換するＸ線イメージインテンシファイア２０Ａにより構成される上記Ｘ線イメージインテンシファイア部２０において、上記マイクロストリップ線路２２を伝搬するゲートパルスＶpulseの時間遅れを補償する角度だけ、上記マイクロチャンネルプレート２３と上記透過型光電面２１とを相対的に傾斜させて設置し、コリメータとして機能する第１のファイバプレート２６を上記透過型光電面２１の入射側に設け、上記透過型光電面２１へのＸ線の入射方向を１方向に制限して、１方向からのＸ線のみを上記透過型光電面２１に入射させ、コリメータとして機能する第２のファイバプレート２７を上記透過型光電面２１の出射側に設け、上記透過型光電面２１から出射される電子のみを上記マイクロチャンネルプレート２３に入射させ、上記透過型光電面２１を通過したＸ線によるノイズイメージを含むことなく、入射されたＸ線による同時性を確保したＸ線像を上記マイクロチャンネルプレート２３により増強して上記蛍光面により可視光像に変換し、上記Ｘ線イメージインテンシファイア部２０によりＸ線像を変換した可視光像を１フレームの画像６０として撮像部３０により撮影する。
【００４２】
このＸ線画像撮影装置１００における撮像部３０は、ＣＣＤイメージセンサなどの固体撮像素子により可視光像を撮像する固体撮像装置からなる。なお、固体撮像装置に替えて、可視光に感光する光学フィルムにより可視光像を撮影する光学フィルムカメラを用いることもできる。
【００４３】
また、上記Ｘ線画像撮影装置１００は、Ｘ線結像系１０として１個のピンホール結像系を用いて透過型光電面２１上に１つの画像を結像させて撮像するシングルフレーミングカメラとしたが、例えば、図６にＸ線画像撮影装置２００の示すように、Ｘ線結像系１０として複数個のピンホール１１Ａ，１１Ｂを設けたピンホール結像系を用い、それぞれマイクロチャンネルプレートに対して相対的に傾斜させて設置された複数個の透過型光電面２１Ａ，２１Ｂ上に等価な像を配置することによって、異なる時刻の像を一度に取得するマルチフレーミングカメラを構成することにより、フレーム毎にＸ線像の同時性を確保し、しかも、上記透過型光電面２１Ａ，２１Ｂを通過したＸ線によるノイズイメージを含まないようにすることができる。
【００４４】
このＸ線画像撮影装置２００では、複数のピンホール１１Ａ，１１Ｂを設けたピンホール結像系を用いたＸ線結像系１０により結像される各フレームのＸ線像を撮影するに当たり、コリメータとして機能する第１のファイバプレート２６Ａ，２６Ｂを上記透過型光電面２１Ａ，２１Ｂの入射側に設け、上記透過型光電面２１Ａ，２１ＢへのＸ線の入射方向を１方向に制限して、１方向からのＸ線のみを上記透過型光電面に入射させ、コリメータとして機能する第２のファイバプレート２７Ａ，２７Ｂを上記透過型光電面２１Ａ，２１Ｂの出射側に設け、上記透過型光電面２１Ａ，２１Ｂから出射される電子のみを上記マイクロチャンネルプレート２３に入射させ、上記透過型光電面２１Ａ，２１Ｂを通過したＸ線によるノイズイメージを含むことなく、入射されたＸ線による同時性を確保したＸ線像を上記マイクロチャンネルプレート２３により増強して蛍光面２５により可視光像に変換し、上記Ｘ線像を変換した可視光像を各フレームの画像６０Ａ，６０Ｂとして撮像部３０により撮影する。
【００４５】
なお、図６に示したＸ線画像撮影装置２００において、図１に示したＸ線画像撮影装置１００と同一の構成要素については、同一符号を図面中に付してその詳細な説明を省略する。
【符号の説明】
【００４６】
１０ Ｘ線結像系、
１１，１１Ａ，１１Ｂ ピンホール
２０ Ｘ線イメージインテンシファイア部、
２０Ａ Ｘ線イメージインテンシファイア、
２１，２１Ａ，２１Ｂ 透過型光電面
２２ マイクロストリップ線路
２３ マイクロチャンネルプレート
２４ 接地面
２５ 蛍光面
２６，２６Ａ，２６Ｂ 第１のファイバプレート
２７，２７Ａ，２７Ｂ 第２のファイバプレート
３０ 撮像部、
６０，６０Ａ，６０Ｂ 画像
１００，２００ Ｘ線画像撮影装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入射されたＸ線によるＸ線像を増強して可視光像に変換して撮像するＸ線画像撮影装置、Ｘ線イメージインテンシファイア及び画像増強方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
微弱な生物発光、蛍光、化学発光、燃焼、放電などの高速現象の静止画像を得るためには、撮像デバイスの性能として、高速現象より十分に速いシャッタ速度と、高速シャッタ動作により入射光量が必然的に減少するために非常に高い感度とが必要になる。
【０００３】
この２つの問題を同時に解決する手段として、従来からイメージインテンシファイア（画像増強管）を電気的にスイッチングして必要な時間だけ画像増強管を動作させ、時間的に変化している現象の瞬間画像を増強して読みだすことが行われている。
【０００４】
近年、マイクロチャンネルプレート（ＭＣＰ）を用いた近接型イメージインテンシファイアの技術と高速パルス発生技術の進歩によって１００億分の１秒という高速のシャッタが可能となり、例えばＭＣＰゲート方式のＸ線フレーミングカメラが慣性核融合実験の観測に用いられている。
【０００５】
ＭＣＰを用いたイメージインテンシファイアでは、ＭＣＰのチャンネル内壁での衝突の際に壁面は２次電子を放出するため、入射電子に対して出力電子は数千倍以上に増幅される。また、ＭＣＰは全体で１００万個以上のチャンネルからなり、各チャンネルが画素に相当し、各画素が同時に増幅される。従って、レンズを通してイメージインテンシファイアの光電面上に像を結ばせると、像の明るさに応じた量の光電子が飛び出し、この電子像は平行電界によってＭＣＰ入力面に入射され、ＭＣＰ内部を通過する時にＭＣＰ１枚当たり数千倍に増幅されて蛍光面へ衝突し再び光学像となる。
【０００６】
ＭＣＰゲート方式のＸ線フレーミングカメラは、その原理的な構成を図７及び図８に示すように、Ｘ線像を結像するピンホールによるＸ線結像系５１０と、上記Ｘ線結像系５１０を介して入射されたＸ線によるＸ線像を増強して可視光像に変換するＸ線イメージインテンシファイア部５２０と、上記Ｘ線イメージインテンシファイア部５２０によりＸ線像を変換した可視光像を撮影する可視光撮像系５３０からなる。
【０００７】
上記Ｘ線イメージインテンシファイア部５２０は、入射されたＸ線を電子に変換する光電面５２１と、上記光電面５２１によりＸ線を変換した電子が入射され、入射された電子を倍増して出射するマイクロチャンネルプレート（ＭＣＰ）５２２と、上記マイクロチャンネルプレート５２２から出射された電子が入射され、入射された電子を可視光に変換する蛍光面５２３からなり、上記Ｘ線結像系５１０によりＸ線像が結像される上記ＭＣＰ５２２の入射面に光電面５２１を兼ねたマイクロストリップ線路が形成されている。
【０００８】
上記Ｘ線イメージインテンシファイア部５２０のマイクロストリップ線路に高電圧パルスＶpulseが印加された時にのみ、ＭＣＰ表面で発生した光電子が増幅され、裏面より蛍光面へと放出され、可視光像を形成する。Ｘ線結像系５１０として複数個のピンホール結像系を用い、光電面上に複数の等価な像を配置することによって、異なる時刻の像を一度に取得することができる。
【０００９】
このような構成のＭＣＰゲート方式のＸ線フレーミングカメラ５００では、ＭＣＰ自体に光電面５２１を兼ねたマイクロストリップ線路を作成し、ＭＣＰ自体にシャッタリングパルスを印加して高速パルス駆動することによって時間分解能３０ピコ秒が達成されている（例えば、非特許文献１，２参照）。
【００１０】
しかしながら、数１０ピコ秒まで時間分解能が向上すると記録された画像の各位置での時間情報の同時性が問題になると考えられる。
【００１１】
同時性の欠如とは、図９に示すように、シャッタリングパルスの伝搬速度が有限であるため、シャッタリングされた画像情報が場所により同時刻のものでないことを指している。特にＭＣＰを線路として伝搬するパルスは、真空中よりもかなり遅く、電極長（画像サイズ）が１０ｍｍの場合において７０ピコ秒程度のずれが生じる。時間分解能３０ピコ秒を達成したとしても、画像内で７０ピコ秒のずれが生じているのでは、計測機器としては３０ピコ秒の分解能とは標榜できない。時間分解能の向上だけでなく、空間分解能の向上を目指した線路幅（画像サイズ）の拡大（＝長い線路長）に対しても、同時性の欠如は重要性を有する。最近の報告では、画像サイズが２５ｍｍ×４０ｍｍのＭＣＰでの報告（例えば、非特許文献３参照）があり、この場合２００ピコ秒以上のずれ、すなわち、同時性の欠如が生じている計算になる。
【００１２】
そこで、本件の発明者は、同時性の欠如という概念を導入し、合わせて、同時性の補償を行う手法を先に提案している（例えば、非特許文献４参照）。
【００１３】
すなわち、図１０に示すように、ＭＣＰ５２２の入力面と一体化していた光電面５２１を、ＭＣＰ５２２から分離し、光電面５２１とＭＣＰ５２２の入射面との間の光電子の飛行時間を制御することで、画像の同時性の補償を行い、ＭＣＰ５２２自体で修正する提案を行った。すなわち、光電面５２１とＭＣＰ５２２の入力面間で同時性の補償を行い、ＭＣＰ５２２自体でシャッタリングを行う。飛行時間の制御は、光電面５２１の僅かな勾配を与えることにより実現することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】M.Katayama, at al, Rev. Sci. Instrum. 62, pp.124-129 (1991)
【非特許文献２】D.K.Bradley, at al, Rev. Sci. Instrum. 66, pp.716-718 (1995)
【非特許文献３】T.McCaville, at al, Rev. Sci. Instrum. 76, 103501 (2005)
【非特許文献４】Y.Ito, at al, Proceerings of SPIE Vol. 4948, pp.739-744 (2003)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、光電面５２１に勾配を与えることにより光電面５２１とＭＣＰ５２２の入力面間で同時性の補償を行ようにしたＭＣＰゲート方式のＸ線フレーミングカメラにおいては、図１１に示すように、勾配を与えられた光電面５２１に入射されたＸ線は、全てが上記光電面５２１により光電変換され光電子としてＭＣＰ５２２に入射されるのではなく、入射されたＸ線の一部が上記光電面５２１をそのまま通過してノイズ成分としてＭＣＰ５２２に入射されてしまい、上記ノイズ成分がＭＣＰ５２２において光電変換されてノイズイメージとなって、上記光電面５２１により光電変換され光電子としてＭＣＰ５２２に入射される同時性が補償された画像に混合されることにより、同時性が補償された画像とノイズイメージ（同時性が欠如した画像）の混合画像が撮像結果として得られることが判明した。
【００１６】
上記ノイズイメージ（同時性が欠如した画像）は、上記ＭＣＰゲート方式のＸ線フレーミングカメラにおける撮像結果の画質を劣化させる要因となっている。
【００１７】
そこで、本発明の目的は、上述の如き従来の問題点に鑑み、入射されたＸ線によるＸ線像を増強して可視光像に変換して撮像するに当たり、上述の如きノイズイメージを含むことなく、撮影時刻同時性を確保した画像を撮像結果として得ることができるＸ線画像撮影装置、Ｘ線イメージインテンシファイア及び画像増強方法を提供することにある。
【００１８】
本発明の更に他の目的、本発明によって得られる具体的な利点は、以下に説明される実施の形態の説明から一層明らかにされる。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明では、入射されたＸ線を電子に変換する透過型光電面と、上記透過型光電面によりＸ線を変換した電子が入射され、入射された電子を倍増して出射し、ゲート制御用のゲートパルスが印加されるマイクロストリップ線路による超高速ゲート機能を有するマイクロチャンネルプレートとを、上記マイクロストリップ線路を伝搬するゲートパルスの時間遅れを補償する角度だけ、相対的に傾斜させて設置することにより、上記マイクロチャンネルプレートから出射され電子が入射され、入射された電子を可視光に変換する蛍光面により得られるＸ線像の同時性を確保するに当たり、上記透過型光電面へのＸ線の入射方向を１方向に制限し、上記１方向からのＸ線のみを上記透過型光電面に入射させるコリメータとして機能する第１のファイバプレートを上記透過型光電面の入射側に設けるとともに、上記透過型光電面から出射される電子のみを上記マイクロチャンネルプレートに入射させるコリメータとして機能する第２のファイバプレートが上記透過型光電面の出射側に設けることによって、上記透過型光電面とマイクロチャンネルプレートとを相対的に傾斜させて設置したことにより発生する上記透過型光電面とを通過したＸ線によるノイズイメージを含まないようにする。
【００２０】
すなわち、本発明は、Ｘ線画像撮影装置であって、入射されたＸ線を電子に変換する透過型光電面と、上記透過型光電面によりＸ線を変換した電子が入射され、入射された電子を倍増して出射し、ゲート制御用のゲートパルスが印加されるマイクロストリップ線路による超高速ゲート機能を有するマイクロチャンネルプレートと、上記マイクロチャンネルプレートから出射された電子が入射され、入射された電子を可視光に変換する蛍光面を有し、入射されたＸ線によるＸ線像を増強して可視光像に変換するＸ線イメージインテンシファイア部と、上記Ｘ線イメージインテンシファイア部によりＸ線像を変換した可視光像を撮影する撮影部とを備え、上記Ｘ線イメージインテンシファイア部は、上記マイクロストリップ線路を伝搬するゲートパルスの時間遅れを補償する角度だけ、上記マイクロチャンネルプレートと上記透過型光電面とが相対的に傾斜させて設置され、上記透過型光電面へのＸ線の入射方向を１方向に制限し、上記１方向からのＸ線のみを上記透過型光電面に入射させるコリメータとして機能する第１のファイバプレートが上記透過型光電面の入射側に設けられ、上記透過型光電面から出射される電子のみを上記マイクロチャンネルプレートに入射させるコリメータとして機能する第２のファイバプレートが上記透過型光電面の出射側に設けられていることを特徴とする。
【００２１】
本発明に係るＸ線画像撮影装置において、上記マイクロチャンネルプレートは、例えば、上記透過型光電面と対応する面が接地面とされ、上記蛍光面と対応する面に形成されたマイクロストリップ線路に上記ゲート制御用のゲートパルスが印加される。
【００２２】
また、本発明は、入射されたＸ線を電子に変換する透過型光電面と、上記透過型光電面によりＸ線を変換した電子が入射され、入射された電子を倍増して出射し、ゲート制御用のゲートパルスが印加されるマイクロストリップ線路による超高速ゲート機能を有するマイクロチャンネルプレートと、上記マイクロチャンネルプレートから出射された電子が入射され、入射された電子を可視光に変換する蛍光面を有し、入射されたＸ線によるＸ線像を増強して可視光像に変換するＸ線イメージインテンシファイアであって、上記マイクロストリップ線路を伝搬するゲートパルスの時間遅れを補償する角度だけ、上記マイクロチャンネルプレートと上記透過型光電面とが相対的に傾斜させて設置され、上記透過型光電面へのＸ線の入射方向を１方向に制限し、上記１方向からのＸ線のみを上記透過型光電面に入射させるコリメータとして機能する第１のファイバプレートが上記透過型光電面の入射側に設けられ、上記透過型光電面から出射される電子のみを上記マイクロチャンネルプレートに入射させるコリメータとして機能する第２のファイバプレートが上記透過型光電面の出射側に設けられていることを特徴とする。
【００２３】
本発明に係るＸ線イメージインテンシファイアにおいて、上記マイクロチャンネルプレートは、例えば、上記透過型光電面と対応する面が接地面とされ、上記蛍光面と対応する面に形成されたマイクロストリップ線路に上記ゲート制御用のゲートパルスが印加される。
【００２４】
さらに、本発明は、入射されたＸ線を電子に変換する透過型光電面と、上記透過型光電面によりＸ線を変換した電子が入射され、入射された電子を倍増して出射し、ゲート制御用のゲートパルスが印加されるマイクロストリップ線路による超高速ゲート機能を有するマイクロチャンネルプレートと、上記マイクロチャンネルプレートから出射された電子が入射され、入射された電子を可視光に変換する蛍光面を有し、入射されたＸ線によるＸ線像を増強して可視光像に変換するＸ線イメージインテンシファイアによる画像増強方法であって、上記マイクロストリップ線路を伝搬するゲートパルスの時間遅れを補償する角度だけ、上記マイクロチャンネルプレートと上記透過型光電面とが相対的に傾斜させて設置し、コリメータとして機能する第１のファイバプレートを上記透過型光電面の入射側に設け、上記透過型光電面へのＸ線の入射方向を１方向に制限して、１方向からのＸ線のみを上記透過型光電面に入射させ、コリメータとして機能する第２のファイバプレートを上記透過型光電面の出射側に設け、上記透過型光電面から出射される電子のみを上記マイクロチャンネルプレートに入射させ、上記透過型光電面を通過したＸ線によるノイズイメージを含むことなく、入射されたＸ線による同時性を確保したＸ線像を上記マイクロチャンネルプレートにより増強して上記蛍光面により可視光像に変換することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、透過型光電面に勾配を与えることにより透過型光電面とマイクロチャンネルプレートの入力面間で同時性の補償を行い、マイクロチャンネルプレート自体でシャッタリングを行うことにより、数１０ピコ秒まで時間分解能を向上させるとともに、蛍光面で可視化された画像の各位置での時間情報の同時性を補償することができ、しかも、上記透過型光電面とマイクロチャンネルプレートとを相対的に傾斜させて設置したことにより発生する上記透過型光電面とを通過したＸ線によるノイズイメージを含まないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明を適用したＸ線画像撮影装置の構成例を模式的に示す断面図である。
【図２】マイクロチャンネルプレートの構造を模式的に示す断面図、正面図、１チャンネル分の拡大図である。
【図３】上記Ｘ線画像撮影装置のＸ線イメージインテンシファイア部として用いられるＸ線イメージインテンシファイアの構造を模式的に示す断面図である。
【図４】上記Ｘ線イメージインテンシファイアにおける第１のファイバプレートの機能を模式的に示す断面図である。
【図５】上記Ｘ線イメージインテンシファイアにおける第２のファイバプレートの機能を模式的に示す断面図である。
【図６】本発明を適用したＸ線画像撮影装置の他の構成例を模式的に示す断面図である。
【図７】ＭＣＰゲート方式のＸ線フレーミングカメラの原理的な構成を示す斜視図である。
【図８】上記ＭＣＰゲート方式のＸ線フレーミングカメラの原理的な構成を示す要部断面図である。
【図９】上記ＭＣＰゲート方式のＸ線フレーミングカメラにおいて得られる画像の各位置での時間情報の同時性の欠如を説明するため模式図である。
【図１０】本件発明者が先に提案している上記画像の同時性を補償するための構造を模式的に示す断面図である。
【図１１】図１０に示す構造において、同時性が補償された画像とノイズイメージ（同時性が欠如した画像）の混合画像が撮像結果として得られることを模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は以下の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更可能であることは言うまでもない。
【００２８】
本発明は、例えば図１に示すように、Ｘ線像を結像するピンホール１１によるＸ線結像系１０と、上記Ｘ線結像系１０を介して入射されたＸ線によるＸ線像を増強して可視光像に変換するＸ線イメージインテンシファイア部２０と、上記Ｘ線イメージインテンシファイア部２０によりＸ線像を変換した可視光像を撮影する撮像部３０からなるＸ線画像撮影装置１００に適用される。
【００２９】
上記Ｘ線イメージインテンシファイア部２０は、入射されたＸ線を電子に変換する透過型光電面２１と、上記透過型光電面２１によりＸ線を変換した電子が入射され、入射された電子を倍増して出射し、ゲート制御用のゲートパルスＶpulseが印加されるマイクロストリップ線路２２による超高速ゲート機能を有するマイクロチャンネルプレート（ＭＣＰ）２３と、上記マイクロチャンネルプレート２３から出射された電子が入射され、入射された電子を可視光に変換する蛍光面２５を有し、入射されたＸ線によるＸ線像を増強して可視光像に変換するＸ線イメージインテンシファイア２０Ａからなる。
【００３０】
ここで、マイクロチャンネルプレート（ＭＣＰ）２３は、図２の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に断面図、正面図、を示すように、内壁を２次電子放出材料でコーティングした直径（Ｄ）６〜２５μｍ，長さ（Ｌ）０．２４〜１０ｍｍ程度の非常に細いガラス管（チャンネル）を多数束ね、薄い板状にしたものであって、個々のチャンネルが独立の二次電子増倍管として働き、全体として二次元の電子増倍器、すなわち、イメージインテンシファイアを構成している。ＭＣＰを用いたイメージインテンシファイアでは、ＭＣＰのチャンネル内壁での衝突の際に壁面は２次電子を放出するため、入射電子に対して出力電子は数千倍以上に増幅される。
【００３１】
上記Ｘ線イメージインテンシファイア２０Ａにおいて、上記マイクロチャンネルプレート２３は、図３に示すように、透過型光電面２１には光電面電圧Ｖphoが印加され、蛍光面２５には蛍光面Ｖphが印加された定常状態において、マイクロチャンネルプレート２３に逆バイアス電圧Ｖbiasが印加されることによりシャッタOff状態となっており、上記マイクロチャンネルプレート２３に設けられたマイクロストリップ線路２２にゲート制御用のゲートパルスＶpulseが印加され、上記マイクロストリップ線路２２をゲートパルスＶpulseが伝搬されることにより、シャッタOn状態となる超高速ゲート機能を有するものである。
【００３２】
上記Ｘ線イメージインテンシファイアでは、上記透過型光電面２１と対応する面が接地面２４とされ、上記蛍光面２５と対応する面に形成されたマイクロストリップ線路２２に上記ゲート制御用のゲートパルスＶpulseが印加される。上記マイクロストリップ線路２２は、終端抵抗２２ａにより終端されている。
【００３３】
また、上記Ｘ線イメージインテンシファイア２０Ａは、上記マイクロチャンネルプレート２３から出射され電子が入射され、入射された電子を可視光に変換する蛍光面２５により得られるＸ線像の同時性を確保するために、上記透過型光電面２１とマイクロチャンネルプレート２３とが、上記マイクロストリップ線路２２を伝搬するゲートパルスの時間遅れを補償する角度だけ、相対的に傾斜して設置されている。
【００３４】
上記Ｘ線イメージインテンシファイア２０Ａでは、透過型光電面２１に勾配を与えることにより透過型光電面２１とマイクロチャンネルプレート２３の入力面間で同時性の補償を行い、マイクロチャンネルプレート２３自体でシャッタリングを行うことにより、数１０ピコ秒まで時間分解能を向上させることができる。
【００３５】
そして、このＸ線画像撮影装置１００に備えられたＸ線イメージインテンシファイア２０Ａでは、上記透過型光電面２１の入射側に第１のファイバプレート２６が設けられ、上記透過型光電面２１の出射側に第２のファイバプレート２７が設けられている。
【００３６】
上記第１及び第２のファイバプレート２６、２７は、非常に細いガラス管（チャンネル）を多数束ね、薄い板状にした所謂キャピラリープレートであって、各チャンネルの長手方向からずれた方向から入射されたＸ線はチャンネル内壁を通過することにより減衰してしまい、各チャンネルの長手方向から入射されたＸ線のみを通過させるコリメータとして機能する。
【００３７】
上記第１のファイバプレートは、図４に示すように、上記透過型光電面２１へのＸ線の入射方向を１方向に制限し、上記１方向からのＸ線のみを上記透過型光電面２３に入射させるコリメータとして機能する。
【００３８】
また、上記第２のファイバプレートは、図５に示すように、上記透過型光電面２１から出射される電子のみを上記マイクロチャンネルプレート２３に入射させるコリメータとして機能する。
【００３９】
このように、上記透過型光電面２１へのＸ線の入射方向を１方向に制限し、上記１方向からのＸ線のみを上記透過型光電面２１に入射させるコリメータとして機能する第１のファイバプレート２６を上記透過型光電面２１の入射側に設けるとともに、上記透過型光電面２１から出射される電子のみを上記マイクロチャンネルプレート２３に入射させるコリメータとして機能する第２のファイバプレート２７を上記透過型光電面２１の出射側に設けることによって、上記透過型光電面２１とマイクロチャンネルプレート２３とを相対的に傾斜させて設置したことにより発生する上記透過型光電面２１を通過したＸ線によるノイズイメージを蛍光面２５で可視化される画像に含まないようにすることができる。
【００４０】
このような構成のＸ線イメージインテンシファイア２０Ａでは、透過型光電面２１に勾配を与えることにより透過型光電面２１とマイクロチャンネルプレート２３の入力面間で同時性の補償を行い、マイクロチャンネルプレート２３自体でシャッタリングを行うことにより、数１０ピコ秒まで時間分解能を向上させるとともに、蛍光面２５で可視化された画像の各位置での時間情報の同時性を補償することができ、しかも、上記透過型光電面２１とマイクロチャンネルプレート２３とを相対的に傾斜させて設置したことにより発生する上記透過型光電面２１とを通過したＸ線によるノイズイメージを上記蛍光面２５で可視化される画像に含まないようにすることができる。
【００４１】
すなわち、このＸ線画像撮影装置１００では、入射されたＸ線を電子に変換する透過型光電面２１と、上記透過型光電面２１によりＸ線を変換した電子が入射され、入射された電子を倍増して出射し、ゲート制御用のゲートパルスが印加されるマイクロストリップ線路２２による超高速ゲート機能を有するマイクロチャンネルプレート２３と、上記マイクロチャンネルプレート２３から出射された電子が入射され、入射された電子を可視光に変換する蛍光面２５を有し、入射されたＸ線によるＸ線像を増強して可視光像に変換するＸ線イメージインテンシファイア２０Ａにより構成される上記Ｘ線イメージインテンシファイア部２０において、上記マイクロストリップ線路２２を伝搬するゲートパルスＶpulseの時間遅れを補償する角度だけ、上記マイクロチャンネルプレート２３と上記透過型光電面２１とを相対的に傾斜させて設置し、コリメータとして機能する第１のファイバプレート２６を上記透過型光電面２１の入射側に設け、上記透過型光電面２１へのＸ線の入射方向を１方向に制限して、１方向からのＸ線のみを上記透過型光電面２１に入射させ、コリメータとして機能する第２のファイバプレート２７を上記透過型光電面２１の出射側に設け、上記透過型光電面２１から出射される電子のみを上記マイクロチャンネルプレート２３に入射させ、上記透過型光電面２１を通過したＸ線によるノイズイメージを含むことなく、入射されたＸ線による同時性を確保したＸ線像を上記マイクロチャンネルプレート２３により増強して上記蛍光面により可視光像に変換し、上記Ｘ線イメージインテンシファイア部２０によりＸ線像を変換した可視光像を１フレームの画像６０として撮像部３０により撮影する。
【００４２】
このＸ線画像撮影装置１００における撮像部３０は、ＣＣＤイメージセンサなどの固体撮像素子により可視光像を撮像する固体撮像装置からなる。なお、固体撮像装置に替えて、可視光に感光する光学フィルムにより可視光像を撮影する光学フィルムカメラを用いることもできる。
【００４３】
また、上記Ｘ線画像撮影装置１００は、Ｘ線結像系１０として１個のピンホール結像系を用いて透過型光電面２１上に１つの画像を結像させて撮像するシングルフレーミングカメラとしたが、例えば、図６にＸ線画像撮影装置２００の示すように、Ｘ線結像系１０として複数個のピンホール１１Ａ，１１Ｂを設けたピンホール結像系を用い、それぞれマイクロチャンネルプレートに対して相対的に傾斜させて設置された複数個の透過型光電面２１Ａ，２１Ｂ上に等価な像を配置することによって、異なる時刻の像を一度に取得するマルチフレーミングカメラを構成することにより、フレーム毎にＸ線像の同時性を確保し、しかも、上記透過型光電面２１Ａ，２１Ｂを通過したＸ線によるノイズイメージを含まないようにすることができる。
【００４４】
このＸ線画像撮影装置２００では、複数のピンホール１１Ａ，１１Ｂを設けたピンホール結像系を用いたＸ線結像系１０により結像される各フレームのＸ線像を撮影するに当たり、コリメータとして機能する第１のファイバプレート２６Ａ，２６Ｂを上記透過型光電面２１Ａ，２１Ｂの入射側に設け、上記透過型光電面２１Ａ，２１ＢへのＸ線の入射方向を１方向に制限して、１方向からのＸ線のみを上記透過型光電面に入射させ、コリメータとして機能する第２のファイバプレート２７Ａ，２７Ｂを上記透過型光電面２１Ａ，２１Ｂの出射側に設け、上記透過型光電面２１Ａ，２１Ｂから出射される電子のみを上記マイクロチャンネルプレート２３に入射させ、上記透過型光電面２１Ａ，２１Ｂを通過したＸ線によるノイズイメージを含むことなく、入射されたＸ線による同時性を確保したＸ線像を上記マイクロチャンネルプレート２３により増強して蛍光面２５により可視光像に変換し、上記Ｘ線像を変換した可視光像を各フレームの画像６０Ａ，６０Ｂとして撮像部３０により撮影する。
【００４５】
なお、図６に示したＸ線画像撮影装置２００において、図１に示したＸ線画像撮影装置１００と同一の構成要素については、同一符号を図面中に付してその詳細な説明を省略する。
【符号の説明】
【００４６】
１０ Ｘ線結像系、
１１，１１Ａ，１１Ｂ ピンホール
２０ Ｘ線イメージインテンシファイア部、
２０Ａ Ｘ線イメージインテンシファイア、
２１，２１Ａ，２１Ｂ 透過型光電面
２２ マイクロストリップ線路
２３ マイクロチャンネルプレート
２４ 接地面
２５ 蛍光面
２６，２６Ａ，２６Ｂ 第１のファイバプレート
２７，２７Ａ，２７Ｂ 第２のファイバプレート
３０ 撮像部、
６０，６０Ａ，６０Ｂ 画像
１００，２００ Ｘ線画像撮影装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射されたＸ線を電子に変換する透過型光電面と、上記透過型光電面によりＸ線を変換した電子が入射され、入射された電子を倍増して出射し、ゲート制御用のゲートパルスが印加されるマイクロストリップ線路による超高速ゲート機能を有するマイクロチャンネルプレートと、上記マイクロチャンネルプレートから出射された電子が入射され、入射された電子を可視光に変換する蛍光面を有し、入射されたＸ線によるＸ線像を増強して可視光像に変換するＸ線イメージインテンシファイア部と、
上記Ｘ線イメージインテンシファイア部によりＸ線像を変換した可視光像を撮影する撮影部と
を備え、
上記Ｘ線イメージインテンシファイア部は、上記マイクロストリップ線路を伝搬するゲートパルスの時間遅れを補償する角度だけ、上記マイクロチャンネルプレートと上記透過型光電面とが相対的に傾斜させて設置され、上記透過型光電面へのＸ線の入射方向を１方向に制限し、上記１方向からのＸ線のみを上記透過型光電面に入射させるコリメータとして機能する第１のファイバプレートが上記透過型光電面の入射側に設けられ、上記透過型光電面から出射される電子のみを上記マイクロチャンネルプレートに入射させるコリメータとして機能する第２のファイバプレートが上記透過型光電面の出射側に設けられていることを特徴とするＸ線画像撮影装置。
【請求項２】
上記マイクロチャンネルプレートは、上記透過型光電面と対応する面が接地面とされ、上記蛍光面と対応する面に形成されたマイクロストリップ線路に上記ゲート制御用のゲートパルスが印加されることを特徴とする請求項１記載のＸ線画像撮影装置。
【請求項３】
入射されたＸ線を電子に変換する透過型光電面と、上記透過型光電面によりＸ線を変換した電子が入射され、入射された電子を倍増して出射し、ゲート制御用のゲートパルスが印加されるマイクロストリップ線路による超高速ゲート機能を有するマイクロチャンネルプレートと、上記マイクロチャンネルプレートから出射された電子が入射され、入射された電子を可視光に変換する蛍光面を有し、入射されたＸ線によるＸ線像を増強して可視光像に変換するＸ線イメージインテンシファイアであって、
上記マイクロストリップ線路を伝搬するゲートパルスの時間遅れを補償する角度だけ、上記マイクロチャンネルプレートと上記透過型光電面とが相対的に傾斜させて設置され、上記透過型光電面へのＸ線の入射方向を１方向に制限し、上記１方向からのＸ線のみを上記透過型光電面に入射させるコリメータとして機能する第１のファイバプレートが上記透過型光電面の入射側に設けられ、上記透過型光電面から出射される電子のみを上記マイクロチャンネルプレートに入射させるコリメータとして機能する第２のファイバプレートが上記透過型光電面の出射側に設けられていることを特徴とするＸ線イメージインテンシファイア。
【請求項４】
上記マイクロチャンネルプレートは、上記透過型光電面と対応する面が接地面とされ、上記蛍光面と対応する面に形成されたマイクロストリップ線路に上記ゲート制御用のゲートパルスが印加されることを特徴とする請求項３記載のＸ線イメージインテンシファイア。
【請求項５】
入射されたＸ線を電子に変換する透過型光電面と、上記透過型光電面によりＸ線を変換した電子が入射され、入射された電子を倍増して出射し、ゲート制御用のゲートパルスが印加されるマイクロストリップ線路による超高速ゲート機能を有するマイクロチャンネルプレートと、上記マイクロチャンネルプレートから出射された電子が入射され、入射された電子を可視光に変換する蛍光面を有し、入射されたＸ線によるＸ線像を増強して可視光像に変換するＸ線イメージインテンシファイアによる画像増強方法であって、
上記マイクロストリップ線路を伝搬するゲートパルスの時間遅れを補償する角度だけ、上記マイクロチャンネルプレートと上記透過型光電面とを相対的に傾斜させて設置し、
コリメータとして機能する第１のファイバプレートを上記透過型光電面の入射側に設け、上記透過型光電面へのＸ線の入射方向を１方向に制限して、１方向からのＸ線のみを上記透過型光電面に入射させ、
コリメータとして機能する第２のファイバプレートを上記透過型光電面の出射側に設け、上記透過型光電面から出射される電子のみを上記マイクロチャンネルプレートに入射させ、
上記透過型光電面を通過したＸ線によるノイズイメージを含むことなく、入射されたＸ線による同時性を確保したＸ線像を上記マイクロチャンネルプレートにより増強して上記蛍光面により可視光像に変換することを特徴とする画像増強方法。
【請求項１】
入射されたＸ線を電子に変換する透過型光電面と、上記透過型光電面によりＸ線を変換した電子が入射され、入射された電子を倍増して出射し、ゲート制御用のゲートパルスが印加されるマイクロストリップ線路による超高速ゲート機能を有するマイクロチャンネルプレートと、上記マイクロチャンネルプレートから出射された電子が入射され、入射された電子を可視光に変換する蛍光面を有し、入射されたＸ線によるＸ線像を増強して可視光像に変換するＸ線イメージインテンシファイア部と、
上記Ｘ線イメージインテンシファイア部によりＸ線像を変換した可視光像を撮影する撮影部と
を備え、
上記Ｘ線イメージインテンシファイア部は、上記マイクロストリップ線路を伝搬するゲートパルスの時間遅れを補償する角度だけ、上記マイクロチャンネルプレートと上記透過型光電面とが相対的に傾斜させて設置され、上記透過型光電面へのＸ線の入射方向を１方向に制限し、上記１方向からのＸ線のみを上記透過型光電面に入射させるコリメータとして機能する第１のファイバプレートが上記透過型光電面の入射側に設けられ、上記透過型光電面から出射される電子のみを上記マイクロチャンネルプレートに入射させるコリメータとして機能する第２のファイバプレートが上記透過型光電面の出射側に設けられていることを特徴とするＸ線画像撮影装置。
【請求項２】
上記マイクロチャンネルプレートは、上記透過型光電面と対応する面が接地面とされ、上記蛍光面と対応する面に形成されたマイクロストリップ線路に上記ゲート制御用のゲートパルスが印加されることを特徴とする請求項１記載のＸ線画像撮影装置。
【請求項３】
入射されたＸ線を電子に変換する透過型光電面と、上記透過型光電面によりＸ線を変換した電子が入射され、入射された電子を倍増して出射し、ゲート制御用のゲートパルスが印加されるマイクロストリップ線路による超高速ゲート機能を有するマイクロチャンネルプレートと、上記マイクロチャンネルプレートから出射された電子が入射され、入射された電子を可視光に変換する蛍光面を有し、入射されたＸ線によるＸ線像を増強して可視光像に変換するＸ線イメージインテンシファイアであって、
上記マイクロストリップ線路を伝搬するゲートパルスの時間遅れを補償する角度だけ、上記マイクロチャンネルプレートと上記透過型光電面とが相対的に傾斜させて設置され、上記透過型光電面へのＸ線の入射方向を１方向に制限し、上記１方向からのＸ線のみを上記透過型光電面に入射させるコリメータとして機能する第１のファイバプレートが上記透過型光電面の入射側に設けられ、上記透過型光電面から出射される電子のみを上記マイクロチャンネルプレートに入射させるコリメータとして機能する第２のファイバプレートが上記透過型光電面の出射側に設けられていることを特徴とするＸ線イメージインテンシファイア。
【請求項４】
上記マイクロチャンネルプレートは、上記透過型光電面と対応する面が接地面とされ、上記蛍光面と対応する面に形成されたマイクロストリップ線路に上記ゲート制御用のゲートパルスが印加されることを特徴とする請求項３記載のＸ線イメージインテンシファイア。
【請求項５】
入射されたＸ線を電子に変換する透過型光電面と、上記透過型光電面によりＸ線を変換した電子が入射され、入射された電子を倍増して出射し、ゲート制御用のゲートパルスが印加されるマイクロストリップ線路による超高速ゲート機能を有するマイクロチャンネルプレートと、上記マイクロチャンネルプレートから出射された電子が入射され、入射された電子を可視光に変換する蛍光面を有し、入射されたＸ線によるＸ線像を増強して可視光像に変換するＸ線イメージインテンシファイアによる画像増強方法であって、
上記マイクロストリップ線路を伝搬するゲートパルスの時間遅れを補償する角度だけ、上記マイクロチャンネルプレートと上記透過型光電面とを相対的に傾斜させて設置し、
コリメータとして機能する第１のファイバプレートを上記透過型光電面の入射側に設け、上記透過型光電面へのＸ線の入射方向を１方向に制限して、１方向からのＸ線のみを上記透過型光電面に入射させ、
コリメータとして機能する第２のファイバプレートを上記透過型光電面の出射側に設け、上記透過型光電面から出射される電子のみを上記マイクロチャンネルプレートに入射させ、
上記透過型光電面を通過したＸ線によるノイズイメージを含むことなく、入射されたＸ線による同時性を確保したＸ線像を上記マイクロチャンネルプレートにより増強して上記蛍光面により可視光像に変換することを特徴とする画像増強方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−２４９２１３（Ｐ２０１１−２４９２１３Ａ）
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２２８０２（Ｐ２０１０−１２２８０２）
【出願日】平成２２年５月２８日（２０１０．５．２８）
【出願人】（５０４２３７０５０）独立行政法人国立高等専門学校機構 (656)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月２８日（２０１０．５．２８）
【出願人】（５０４２３７０５０）独立行政法人国立高等専門学校機構 (656)
【Ｆターム（参考）】
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