IMRAM

Institute of Multidisciplinary Research for Advanced Materials, Tohoku University

東北大学
多元物質科学研究所

LAST UPDATE 2021/05/04

  • 研究者氏名
    Researcher Name

    百生敦 Atsushi MOMOSE
    教授 Professor
  • 所属
    Professional Affiliation

    東北大学多元物質科学研究所
    Institute of Multidisciplinary Research for Advanced Materials, Tohoku University

    量子ビーム計測研究分野
    Quantum Beam Measurements
  • 研究キーワード
    Research Keywords

    X線光学
    X線イメージング
    位相コントラスト
    X線干渉計

    X-ray optics
    X-ray imaging
    Phase contrast
    X-ray interferometer
研究テーマ
Research Subject
X線位相イメージング技術の開発と応用
Development and applications of X-ray phase imaging

研究の背景 Background

X線は光の一種であり、いうまでもなく波の性質を持つ。これをX線撮影に活用することによりX線位相イメージング技術が開花している。軽元素からなる物質(生体軟組織、高分子材料、軽金属材料など)を従来のX線画像(吸収コントラスト)で撮影すると、十分なコントラストが得られないという問題がある。X線位相イメージングでは、吸収より約千倍大きい位相シフト相互作用の画像化でこの問題を克服する。X線CTやX線顕微鏡などの撮影技術において位相イメージング技術の展開を進め、X線イメージングのパラダイムシフトを牽引している。

X-rays are light and have wave nature. X-ray phase imaging has been developed by introducing this nature into X-ray radiography. One suffers from the problem that materials consisting of light elements (biological soft tissues, polymers, light metals, etc.) cannot be imaged with sufficient contrast. X-ray phase imaging overcome this problem by forming image contrast from the phase shift, whose interaction is about a thousand times larger than that of absorption. We are applying X-ray phase imaging to X-ray CT, X-ray microscopy, and others, and is driving a paradigm shift in X-ray radiography.

研究の目標 Outcome

本研究は、X線Talbot干渉計などの透過格子を用いる光学系を用いたX線位相イメージングに関し、X線光学や画像工学などの学理に基づき、X線画像技術のフロンティアを拓くとともに、物質科学、生命科学、工学などの多岐にわたる分野の発展に寄与する応用研究を展開する。実験室X線源を用いた装置開発で、産業界との共同研究も積極的に推進する。

We are aiming to explore the frontier of X-ray phase imaging based on the disciplines of X-ray optics, image engineering and so on, especially by the optics using X-ray transmission gratings (e.g., X-ray Talbot interferometers), and also conduct application researches for materials science, life science, and engineering. We will also actively promote joint research with industry for apparatus development with a laboratory X-ray source.

研究図Research Figure

Fig.1. X-ray Talbot-Lau interferometer (a) with X-ray gratings (b). Result of X-ray phase imaging (c) obtained for a grape (absorption, refraction, scattering).

Fig.2. X-ray phase CT obtained for auditory ossicle of mouse (in collaboration with Prof. K. Matsuo, Keio Univ.).

Fig.3. in situ X-ray phase imaging (scattering image) of polymers under tensile test.

Fig.4. High-energy X-ray phase CT obtained for a tube battery.

文献 / Publications

A. Momose et al., JJAP 42 (2003) L866. A. Momose et al., Nature Medicine 2 (1996) 473-475. A. Momose et al, Phil. Trans. R. Soc. A 372 (2014) 20130023. Y. Kuroda et al., J. Bone Miner. Res. 36 (2021) 1535-1547. K. Kimura et al., SPIE Proc. 118040 (2021) 118400K.

研究者HP