JP5611223B2 - 多色分布を持つx線ビームからのマルチビームイメージングを用いる対象の画像の検出システム及び方法 - Google Patents
多色分布を持つx線ビームからのマルチビームイメージングを用いる対象の画像の検出システム及び方法 Download PDFInfo
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Description
この仮特許出願でない出願は、2008年12月1日出願の米国仮特許出願No. 61/200,593の利益を主張し、2007年1月24日出願の米国特許出願No. 11/657,391に関連し、それらの開示は参照することにより全体が本書に援用される。
政府の権利
本書で開示される主題は、米国エネルギー省によって与えられた契約番号DE-AC02-98CH10886により米国政府支援と共になされた。従って、米国政府は本書で開示される主題に対し特定の権利を有する。
技術分野
本書に記述される主題はX線イメージングに関する。特に、本書に記述される主題は、多色エネルギー分布(polychromatic energy distribution)を持つX線ビームからのマルチビームイメージングを用いる対象(object)の画像の検出システム及び方法に関する。
従来のX線撮影は、対象の投影されたX線吸収又は減衰を測定する。対象内の減衰の差異は、画像として表示され得る内蔵された特徴のコントラストを提供する。例えば、一般に癌組織は、周囲の非癌組織より密度が高いために通常のX線撮影に現れる。最も高い吸収コントラストは、吸収が高いX線エネルギーで一般に得られる。従来のX線撮影は、より多くの吸収、従ってより良いコントラストと画像を許容するため、低X線エネルギーを高線量で用いて典型的に行われる。患者の安全性に対する懸念のため、高エネルギーを持つX線の使用は、低線量の使用を一般に要求される。一般に、X線エネルギー準位が増大し、X線線量が減少するにつれて通常のX線撮影画像の質は低下する。
DEIは、従来のX線イメージングの機能を大幅に拡張するX線イメージング技術である。DEI技術は、X線吸収、X線屈折率、超小角散乱線除去(消衰)(scatter rejection (extinction))からコントラストを生成可能なX線画像診断法である。これに対し、従来のX線イメージング技術はX線吸収のみを測定している。DEI吸収イメージ及びピークイメージは、実質的に散乱の減少(scatter degradation)がないことを除けば、従来のX線写真と同じ情報を表示する。DEIは、X線回折のブラッグの法則であるnλ=2dsinθに基づき、小さな角度変化に対して大きな強度変化を提供する完全結晶回折(perfect crystal diffraction)のブラッグピークを利用して角度変化を強度変化に変換する。従って、DEIは軟部組織のイメージングに十分適しており、さらにマンモグラフィーに非常に有望である。
このセクションでは、X線の発生、フォトニクス、及び物質と光子の相互作用の概要を提供する。又、このセクションは、X線吸収、屈折、及び散乱、並びにどのようにそれらがDEI及びDEI画像処理方法に関連するかの物理的なメカニズムを説明する。エネルギー付与(energy deposition)、線量測定、及び関連する放射線被曝の健康への影響の主題についても議論される。
本書に記述される主題の一実施形態に従うDEIシステムは、X線管から放射される特定のX線を排除するための1つのモノクロメータ結晶を含むことができる。図1A〜1Cは、本書に記述される主題の一実施形態に従い、1つのモノクロメータ結晶を含み、対象Oの画像を生成するように動作可能な、一般に100で示されるDEIシステムの概略図、上面斜視図、及び側面-上面(side-top)概略図である。さらに、図1D及び1Eは、本書に記述される主題の一実施形態に従う、動作の異なるモードにおけるDEIシステム100の概略図である。図1A及び1Bに関し、一般に100で示されるDEIシステムは、一般にXBで示される多色X線ビーム、又はX線管XTの点源から異なる方向に扇形に散開する複数のX線ビームを生成するように動作可能なX線管XTを含むことができる。X線ビームXBは異なるエネルギーを持つ光子を含むことができる。一例では、X線管XTは、X線ビームXBを放出可能な点源を有するタングステンX線管である。
本書に記述された主題の別の実施形態に従うイメージングシステムは、複数のX線ビームを使用することができる。システムは、X線管から放射される特定のX線を排除するため、それぞれ1又はそれ以上の結晶から成る2又はそれ以上のモノクロメータを含むことができる。図64及び65は、本書に記述された主題の実施形態に従い、複数のモノクロメータ結晶を含み、対象Oの画像を生成するように動作可能な、一般に200で示されるマルチビームシステムの実施形態の概略図である。上記した1つのモノクロメータシステムと同様、一般に200で示されるイメージングシステムは、一般にXBで示されて多色X線ビームを生成するように動作可能であるか、又はX線管XTの点源から異なる方向に扇形に散開する複数のX線ビームを生成するように動作可能な、X線管XTを含むことができる。一例では、X線管XTは、X線ビームXBを放出可能な点源を有するタングステンX線管である。X線管XTは今まで通り1つの管のソースとすることもできるが、ソースは大きな角度領域に光を放射することができる。
本書に記述された主題に従って不整合結晶構造で構成されたDEIシステムを用いた画像取得は、特定の実験に適したビームエネルギーの選択から始めることができる。一例では、ビームエネルギーは約10keVと約60keVの間の範囲から選択することができる。イメージングのための特定のエネルギーの選択は、所望の波長について適切な角度を計算するためのブラッグの法則を使用することで実現されることができる。一例では、モノクロメータの第1の結晶は、選択されたビームエネルギーを除いて入射X線ビームから全てのエネルギーを除去するため、特定の角度に調整することができる1つの移動軸のみを持つことができる。下記の表1は、18keVと60keVの間で画像を取得するための第1のモノクロメータ結晶の典型的な角度を示す。シリコンについてのこれらの角度は、ブラッグの法則λ=2dsin(θ)を用いて計算され、モノクロメータ結晶MCを横切って回折する時のX線ビームの入射角θ(θ)及び回折角θ(θ)を規定する。検出器は、X線ビームエネルギーを選択するための第1の結晶で使用されるブラッグ角の2倍である、角度2θに配置される。
本書に記述されるX線管を含むDEI及びDEIシステムを構築する前に、試験目的のため、X線源としてシンクロトロンを用いて実験が行われた。最初の実証として、モリブデン及びタングステンベースのX線源をシミュレートし、18keV及び59keVのX線を用いた撮像時間及び流束要件が計算された。さらに、システム構成に関し、画素サイズ及び画素当りの光子数などの幾つかの仮定がなされた。これらの値は必要に応じて増減することができるので、5cmの組織(水)を通過する画素当り1000光子を持つ100ミクロンの画素サイズが、この例で使用される。
DEI及びDEIシステムで使用される結晶光学は、選択性の高い角度ノッチフィルタとして動作し、適切なエネルギー又は角度発散を持っていないX線ビームからの光子を排除する。X線管ベースのソースについて、光子はおおよそ全立体角に放射するよう期待される。流束要件を決定するため、検出器及びX線結晶光学系によって範囲を定められる立体角に基づいて流束を計算する必要がある。任意のX線管は多色エネルギー分布を持つであろうし、結晶系はブラッグの法則によって定義される輝線の1つを選択するであろう。
18keVのSi[333]ダーウィン幅= 2.9×10-6ラジアン、及び
59.3keVのSi[333] ダーウィン幅= 0.83×10-6ラジアン
結晶格子面に平行な方向に移動するX線は、ブラッグ-平行(Bragg-parallel)として知られており、ブラッグ平行方向の角度許容は、結晶ではなく、検出器分解能によって設定される。画像化される対象がX線源から1mにあり、100ミクロンの空間分解能が必要な場合、ブラッグ-平行許容角度は100マイクロラジアンである。100マイクロラジアンブラッグ-平行許容角度について、18keV及び59keVでのステラジアン(steradian)毎に必要な光子の数は次のとおりである。
X線管ベースのソースは、それらのX線スペクトルに特性輝線と制動放射の2つの成分を持つことができる。DEI及びDEIシステムの結晶光学は、管のターゲットの特性輝線を中心としなければならない唯一の非常に狭いエネルギーバンドの選択を許容する。この場合、それぞれのソースからのこれらの輝線の流速を決定するため、モリブデンのKα1(17.478 keV)及びタングステンのKα1(59.319 keV)が使用されることができる。
アナライザーがピーク位置からの値(80%)に離調(detune)されている場合、屈折コントラスト及び幾つかの消衰コントラストを含む1つの露光(exposure)を取得できる。これらの計算は、DEIシステムが1つのモノクロメータ結晶とアナライザー結晶を持つことを前提としている。このシミュレーションの形状(geometry)は、対象がビームを介して走査される線源X線を使用した国立シンクロトロン光源(NSLS)のX15A線源(ブルックヘブン国立研究所、アプトン、ニューヨーク州に位置する)で使用されるものと一致する。高さ10cmで100ミクロンの画素サイズ(0.1mm)の対象について、1000本の走査線が必要となるであろう。
上記したように、シンクロトロンを用いてDEI及びDEIシステム実験が行われた。特に、本書に記述されるようにNSLS X-15AビームラインがDEI及びDEI実験のために利用された。本書に記述される実験のために使用されるシンクロトロンX線源は、DEI又はDEI画像を生成するため、本書に記述される主題に従うX線管を置き換えることができる。
角度変化を強度に変換するアナライザー結晶の使用は、優れたコントラストを可能とするが、この手法の前提は、アナライザー結晶のロッキングカーブ位置が時間とともに一定であるということである。実際にはこれは事実と異なり、このような狭いロッキングカーブ幅は、アナライザーピーク位置での小さな変化でも、取得された画像に重大なエラーをもたらす可能性がある。DEI見かけ吸収及び屈折画像、MIR、並びにMIR-CTなどの処理アルゴリズムのアプリケーションは、高度のシステム安定性を必要とする。不安定性を引き起こす要因を分離するため、乳房組織の吸収、屈折、及び散乱パラメータを決定するという目標を達成することは、NSLS X-15Aビームラインの体系的なエンジニアリング解析を必要とする。
dで置換して並べ替えると、
線膨張率Δd/dで置換すると、次式
前述のように、DEIは、X線吸収、屈折、及び超小角散乱(消衰コントラスト)からコントラストを取得するX線撮影技術である。DEIは、X線吸収と屈折からコントラストを得る類似のX線撮影技術である。従来の平面及びCTの両方のX線撮影システムは、X線が物質を通過する際の減衰に基づいて画像を生成する。X線吸収は電子密度及び平均原子番号に基づくので、対象又は患者における減衰の違いに基づいてコントラストが得られる。X線光子と物質との相互作用は、単に入射ビームから取り除かれる光子の数よりも多くの構造情報を提供することができる。DEIは、X線屈折及び超小角散乱の測定を容易にする、極めて敏感な角度フィルタとして動作するシリコンアナライザー結晶を、X線ビームの経路に組み込んでいる。公称(nominal)吸収コントラストを有する対象は、対象の特性又はその局所環境のいずれかに起因して、高屈折及び超小角散乱コントラストを持つであろう。
1.CDファントム内で完全な境界線が見られる円の体積;
2.CDファントム内で少なくとも半分の境界線が目に見える円の体積;
3.CDファントム内で境界線の任意の部分が目に見える円の体積;
4.MISTYファントム内で観測された線対グループの数;
5.MISTYファントムの石灰化シミュレーションで目に見える星の数;
6.MISTYファントムの石灰化シミュレーションで全ての点が見られる最後のクラスタ番号;
7.MISTYファントムの石灰化シミュレーションで見られる斑点の数;及び
8.MISTYファントムの段状くさびで明確に定義されたセクション(section)の数。
周囲の任意の部分が目に見える円の体積について、2人の助手の間(p値= 0.0185)及び異なるエネルギー準位の間(p値= 0.0176)で有意な差はなかった。しかしながら、結晶反射及びロッキングカーブ位置の両方は、それらの相互作用と同様に、有意である(3つ全てのp値<0.001)。テューキー検定解析は、ブラッグ[333]反射でより多い体積が見られることを示す。X線写真は目に見える体積が最も小さく、-1/2 DW、+1/2 DW及びピークアナライザー結晶位置の間でほとんど違いがない。
線対グループの解析は、ビームエネルギー、結晶反射、及びアナライザーロッキングカーブ位置の主な影響は全てのp値が0.001未満であり有意であることを示す。さらに、結晶反射及びロッキングカーブ位置の間に有意な相互作用(p値<0.001)があるように見える。データは、ピークアナライザー位置での18keV、ブラッグ[333]、又はピーク若しくは+1/2DWアナライザー位置での25keV、ブラッグ[333]の組み合わせが良く機能することを示す。線対領域で最も良い性能は、+1/2DWのロッキングカーブ位置で、30keV、ブラッグ[333]である。
従来のマンモグラフィーと比較した場合、DEI及びMIR技術を使用した乳房イメージング研究は可視化の改善を実証してきた。特に、乳癌線維の基本的なコントラスト機構を解析するDEI技術を用いた研究は、X線の消衰は画像コントラストに大きな役割を果たすことを示す。さらに、乳癌棘状突起の研究は、対応するX線写真と比較してDEIピーク画像で8から33倍の増加を示す。対象の超小角散乱を表す画像の追加により、MIRは、これらの特性のより完全で厳密な評価を可能とする。
DEI構造を試験するため、コンピュータシミュレーションソフトウェアが開発された。開発されたソフトウェアはソース(source)、結晶、対象、及び検出器の特定の配置及び仕様に基づき、患者の線量を計算し、かつDEIシステムを通したX線流束量を監視するために追跡する光学光線を使用する。結晶光学が望ましくない方向に伝わるX線を排除するので、DEIを克服する(hurdle)主な実現可能性は、検出器面に到達するまで存続する十分な数の光子を得ることである。
上述したように、シンクロトロン及びX線管は、本書に記述された主題に従うDEI画像を生成するためのX線源の2つの適したタイプである。比較のため、図60A及び60Bは、本書に記述される主題に従うシンクロトロンベースのシステム及びX線管ベースのシステムによって、同じナイロン線維(fibril)ファントムからそれぞれ生成される画像である。図60Aの画像は60keVでシンクロトロンによって生成されたX線ビームであり、4.0mradの線量で+0.4マイクロラジアンのアナライザーロッキングカーブ位置で取得された。図60Bの画像は、0.4mradの線量でかつ160kV及び6.2mAの管設定で、+0.4マイクロラジアンのアナライザーロッキングカーブ位置で生成された。画像化されたナイロン繊維は560ミクロン(上部繊維)、360ミクロン(中央部繊維)、及び200ミクロン(下部繊維)の直径を有する。ナイロン繊維は非常に吸収が弱く、従ってこれらの画像は、このような吸収が弱い材料を表示するための屈折イメージングを使用する利点の例を示す。特に、例えばこれらの結果は、本書に記述された主題に従い160kVの電圧を用いたX線管で、軟部組織の画像が得られることを示すことに注意することが重要である。
本書に記述された主題に従うシステム及び方法は、種々の医学的応用に適用されることができる。上述のように、本書に記述された主題に従うシステム及び方法は、乳房イメージングに適用されることができる。さらに、例えば本書に記述された主題に従うシステム及び方法は、軟骨イメージング、神経画像、心臓イメージング、血管イメージング(コントラストを有し、又は有さず)、肺疾患(肺)イメージング、骨イメージング、泌尿生殖器イメージング、胃腸イメージング、一般に軟部組織イメージング、造血系イメージング、及び内分泌系イメージングに適用されることができる。画像時間及び線量に加え、高エネルギーX線を使用する大きな進歩は、画像化可能な対象の厚さである。例えば乳房イメージングなどの用途では、記述されたシステムは、臨床的に現実的な撮像時間で完全厚みの乳房組織のイメージングを可能とする。頭部、頸部、四肢、腹部、骨盤などの身体の他の部位について、同じことを言うことができる。X線吸収の制限がなく高エネルギーX線を持つDEIの利用は、X線の透過能を飛躍的に向上させる。軟部組織について、対象に入射するX線光子の少ない部分のみが吸収され、それはX線管から放出されて検出器に到達する光子の効率を大幅に増大させる。
Claims (30)
- 対象の画像を検出するための方法であって:
(a)非シンクロトロンX線源から多色エネルギー分布を持つ第1の発散X線ビームを生成し、;
(b)それぞれ所定のエネルギー準位を有する複数の第2の発散X線ビームが生成されるように、それぞれ1又はそれ以上の結晶を含む複数のモノクロメータを、前記第1の発散X線ビームを直接遮断する複数の所定の位置に配置し、;
(c)対象を通って前記複数の第2のX線ビームを透過させると共に該対象から複数の透過X線ビームを放射させるため、前記複数の第2のX線ビームの経路に前記対象を配置し、;
(d)前記複数の透過X線ビームのそれぞれを、複数のアナライザー結晶のうち対応する1又はそれ以上のアナライザー結晶に入射角で向け、:及び
(e)前記複数のアナライザー結晶から回折される複数のビームから前記対象の画像を検出することを含む方法。 - 前記第1のX線ビームは特性線Kα1及びKα2を含み、かつ複数のモノクロメータを、前記第1のX線ビームを直接遮断する所定の位置に配置することは、特性線Kα1及びKα2を含む狭いエネルギーバンドをそれぞれ有する複数の第2のX線ビームを選択して生成するように複数のモノクロメータを配置することを含む請求項1に記載の方法。
- 前記第1のX線ビームの生成は、X線点源から異なる方向に扇形に散開する複数の第1のX線ビームを生成することを含む請求項1に記載の方法。
- 複数のモノクロメータを配置することは、前記複数のモノクロメータを1つの防振マウント上に配置することを含む請求項1に記載の方法。
- 前記第2のX線ビームの経路に対象を配置することは、第1の円弧状経路を通って前記対象を移動することを含み;及び
前記対象の画像の検出は、前記第2の円弧状経路を通って検出器が移動する角速度が前記第1の円弧状経路を通って前記対象が移動する角速度と実質的に同一となる第2の円弧状経路を通って前記検出器を移動することにより、前記アナライザー結晶から回折された複数のビームを前記検出器で受けることを含む請求項1に記載の方法。 - 対象の画像を検出するためのマルチビーム回折増強イメージングシステムであって:
(a)多色エネルギー分布を持つ第1の発散X線ビームを生成するよう構成される非シンクロトロンX線源;
(b)それぞれ1又はそれ以上の結晶を含み、前記第1のX線ビームを直接遮断すると共に、対象を透過するための所定のエネルギー準位を有する複数の第2の発散X線ビームを生成するよう複数の所定の位置に配置される複数のモノクロメータ;
(c)複数のアナライザー結晶であって、それぞれ前記アナライザー結晶の入射角で透過X線ビームを遮断するよう配置される複数のアナライザー結晶;及び
(d)前記複数のアナライザー結晶から回折される複数のビームから対象の画像を検出するよう構成される画像検出器、
を含むシステム。 - 前記第1のX線ビームは特性線Kα1及びKα2を含み、かつ前記複数のモノクロメータは、特性線Kα1及びKα2を含む狭いエネルギーバンドをそれぞれ有する複数の第2のX線ビームを選択して生成するよう配置される請求項6に記載のシステム。
- 前記X線源は、X線点源から異なる方向に扇形に散開する複数の第1のX線ビームを生成するよう構成される請求項6に記載のシステム。
- 前記複数のモノクロメータは、1つの防振マウント上に配置される請求項6に記載のシステム。
- 画像化される前記対象がその上に配置される走査ステージを含み、前記走査ステージは、第1の円弧状経路を通って前記対象を移動させるように移動可能であり;
第2の円弧状経路を通って前記画像検出器が移動する角速度が前記第1の円弧状経路を通って前記対象が移動する角速度と実質的に同一となるように、前記画像検出器は前記第2の円弧状経路を通って移動可能である請求項6に記載のシステム。 - 対象の画像を検出するための方法であって:
(a)非シンクロトロンX線点源から異なる方向に扇形に散開する複数のX線ビームを生成することにより、多色エネルギー分布を持つ第1の発散X線ビームを生成し、;
(b)それぞれ1又はそれ以上の結晶を含む複数のモノクロメータを、前記第1のX線ビームを遮断すると共に、それぞれ所定のエネルギー準位を有する複数の第2の発散X線ビームが生成される複数の所定の位置に配置し、;
(c)対象を通って前記複数の第2のX線ビームを透過させると共に該対象から複数の透過X線ビームを放射させるため、前記複数の第2のX線ビームの経路に対象を配置し、;
(d)前記複数の透過X線ビームのそれぞれを、複数のアナライザー結晶のうち対応する1又はそれ以上のアナライザー結晶に入射角で向け、:及び
(e)前記複数のアナライザー結晶から回折される複数のビームから前記対象の画像を検出することを含む方法。 - 前記第1のX線ビームは特性線Kα1及びKα2を含み、かつ複数のモノクロメータを所定の位置に配置することは、特性線Kα1及びKα2を含む狭いエネルギーバンドをそれぞれ有する複数の第2のX線ビームを選択して生成するように複数のモノクロメータを配置することを含む請求項11に記載の方法。
- 複数のモノクロメータを配置することは、前記複数のモノクロメータを1つの防振マウント上に配置することを含む請求項11に記載の方法。
- 前記第2の発散X線ビームの経路に対象を配置することは、第1の円弧状経路を通って前記対象を移動することを含み;及び
前記対象の画像の検出は、前記第1の円弧状経路を通って前記対象が移動する角速度と実質的に同一となる角速度で第2の円弧状経路を通って検出器を移動することにより、前記アナライザー結晶から回折された複数のビームを前記検出器で受けることを含む請求項11に記載の方法。 - 対象の画像を検出するためのマルチビーム回折増強イメージングシステムであって:
(a)X線管のX線点源から異なる方向に扇形に散開する複数のX線ビームを生成することにより、多色エネルギー分布を持つ第1の発散X線ビームを生成するよう構成されるX線管;
(b)それぞれ1又はそれ以上の結晶を有する複数のモノクロメータであって、各モノクロメータは、対象を透過するためのそれぞれ所定のエネルギー準位を有する複数の第2の発散X線ビームが生成されるよう、前記第1のX線ビームを遮断する複数の所定の位置に配置され;
(c)複数のアナライザー結晶であって、それぞれ前記アナライザー結晶の入射角で透過X線ビームを遮断するよう配置される複数のアナライザー結晶;及び
(d)前記複数のアナライザー結晶から回折される複数のビームから対象の画像を検出するよう構成される画像検出器、
を含むシステム。 - 前記第1のX線ビームは特性線Kα1及びKα2を含み、かつ前記複数のモノクロメータは、特性線Kα1及びKα2を含む狭いエネルギーバンドをそれぞれ有する複数の第2のX線ビームを選択して生成するよう配置される請求項15に記載のシステム。
- 前記複数のモノクロメータは、1つの防振マウント上に配置される請求項15に記載のシステム。
- 画像化される前記対象がその上に配置される走査ステージを含み、前記走査ステージは、第1の円弧状経路を通って前記対象を移動させるように移動可能であり;
第2の円弧状経路を通って前記画像検出器が移動する角速度が前記第1の円弧状経路を通って前記対象が移動する角速度と実質的に同一となるように、前記画像検出器は前記第2の円弧状経路を通って移動可能である請求項15に記載のシステム。 - 対象の画像を検出するための方法であって:
(a)非シンクロトロンX線源からつ第1のX線ビームを生成し、前記第1のX線ビームは第1及び第2の特性輝線を有し;
(b)前記第1のX線ビームを遮断すると共に、それぞれ前記第1及び第2の特性輝線を有する複数の第2のX線ビームを選択して生成するよう、それぞれ1又はそれ以上の結晶を含む複数のモノクロメータを複数の所定の位置に配置し、;
(c)前記複数の第2のX線ビームのそれぞれの前記第1及び第2の特性輝線のいずれかを選択的に遮断し、かつ前記複数の第2のX線ビームのそれぞれの前記第1及び第2の特性輝線の遮断されていない方を通過させ;
(d)対象を介して前記複数の第2のX線ビームの遮断されていない特性線を透過させ、かつ前記対象から複数の透過X線ビームを放射させるため、前記複数の第2のX線ビームの前記第1及び第2の特性輝線の遮断されていない方の経路に前記対象を配置し、;
(e)前記複数の透過X線ビームのそれぞれを、複数のアナライザー結晶のうち対応する1又はそれ以上のアナライザー結晶に入射角で向け、:及び
(f)前記複数のアナライザー結晶から回折される複数のビームから前記対象の画像を検出することを含む方法。 - 複数のモノクロメータを配置することは、前記複数のモノクロメータを1つの防振マウント上に配置することを含む請求項19に記載の方法。
- 前記第2のX線ビームの前記第1及び第2の特性輝線の遮断されていない方の経路に対象を配置することは、第1の円弧状経路を通って前記対象を移動することを含み;及び
前記対象の画像の検出は、前記第1の円弧状経路を通って前記対象が移動する角速度と実質的に同一となる角速度で第2の円弧状経路を通って検出器が移動することにより、前記アナライザー結晶から回折された複数のビームを前記検出器で受けることを含む請求項19に記載の方法。 - 対象の画像を検出するためのマルチビーム回折増強イメージングシステムであって:
(a)第1及び第2の特性輝線を持つ第1のX線ビームを生成するよう構成される非シンクロトロンX線源;
(b)それぞれ1又はそれ以上の結晶を含み、前記第1のX線ビームを遮断すると共に、それぞれ前記第1及び第2の特性輝線を有する複数の第2のX線ビームを選択して生成するよう、それぞれのモノクロメータが複数の所定の位置に配置される複数のモノクロメータ;
(c)前記複数の第2のX線ビームのそれぞれの前記第1及び第2の特性輝線のいずれかを選択的に遮断し、かつ対象を通して透過させるために前記複数の第2のX線ビームのそれぞれの前記第1及び第2の特性輝線の遮断されていない方を通過させるために調整可能なスリットを有するコリメータ;
(d)複数のアナライザー結晶であって、それぞれ前記アナライザー結晶の入射角で透過X線ビームを遮断するよう配置される複数のアナライザー結晶;及び
(e)前記複数のアナライザー結晶から回折される複数のビームから対象の画像を検出するよう構成される画像検出器、
を含むシステム。 - 前記複数のモノクロメータは、1つの防振マウント上に配置される請求項22に記載のシステム。
- 画像化される前記対象がその上に配置される走査ステージを含み、前記走査ステージは、第1の円弧状経路を通って前記対象を移動させるように移動可能であり;
第2の円弧状経路を通って前記画像検出器が移動する角速度が前記第1の円弧状経路を通って前記対象が移動する角速度と実質的に同一となるように、前記画像検出器は前記第2の円弧状経路を通って移動可能である請求項22に記載のシステム。 - 対象の画像を検出するための方法であって:
(a)非シンクロトロンX線源から第1のX線ビームを生成し、前記第1のX線ビームは第1及び第2の特性輝線を有し;
(b)前記第1のX線ビームを遮断すると共に、それぞれ前記第1及び第2の特性輝線を有する複数の第2のX線ビームを選択して生成するよう、それぞれ1又はそれ以上の結晶を含む複数のモノクロメータを複数の所定の位置に配置し、;
(c)対象を介して前記複数の第2のX線ビームの前記第1及び第2の特性輝線を透過させるため、前記複数の第2のX線ビームの前記第1及び第2の特性輝線の経路に前記対象を配置し、かつ前記対象から複数の透過X線ビームを放射させ;
(d)前記複数の透過X線ビームのそれぞれを、複数のアナライザー結晶のうち対応する1又はそれ以上のアナライザー結晶に入射角で向け、:及び
(e)前記複数のアナライザー結晶から回折される複数のビームから前記対象の画像を検出することを含む方法。 - 複数のモノクロメータを配置することは、前記複数のモノクロメータを1つの防振マウント上に配置することを含む請求項25に記載の方法。
- 前記第2のX線ビームの前記第1及び第2の特性輝線の経路に対象を配置することは、第1の円弧状経路を通って前記対象を移動することを含み;及び
前記対象の画像の検出は、前記第1の円弧状経路を通って前記対象が移動する角速度と実質的に同一となる角速度で第2の円弧状経路を通って検出器が移動することにより、前記アナライザー結晶から回折された複数のビームを前記検出器で受けることを含む請求項25に記載の方法。 - 対象の画像を検出するためのマルチビーム回折増強イメージングシステムであって:
(a)第1及び第2の特性輝線を持つ第1のX線ビームを生成するよう構成される非シンクロトロンX線源;
(b)それぞれ1又はそれ以上の結晶を含み、前記第1のX線ビームを遮断すると共に、それぞれ対象を介して透過するための前記第1及び第2の特性輝線を有する複数の第2のX線ビームを選択して生成するよう、それぞれのモノクロメータが複数の所定の位置に配置される複数のモノクロメータ;
(c)複数のアナライザー結晶であって、それぞれ前記アナライザー結晶の入射角で透過X線ビームを遮断するよう配置される複数のアナライザー結晶;及び
(d)前記複数のアナライザー結晶から回折される複数のビームから対象の画像を検出するよう構成される画像検出器、
を含むシステム。 - 前記複数のモノクロメータは、1つの防振マウント上に配置される請求項28に記載のシステム。
- 画像化される前記対象がその上に配置される走査ステージを含み、前記走査ステージは、第1の円弧状経路を通って前記対象を移動させるように移動可能であり;
第2の円弧状経路を通って前記画像検出器が移動する角速度が前記第1の円弧状経路を通って前記対象が移動する角速度と実質的に同一となるように、前記画像検出器は前記第2の円弧状経路を通って移動可能である請求項28に記載のシステム。
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