격자 간섭계를 이용한 시료 회전 기반 이방성 구조의 방향성 암시야 영상의 기초 실험 연구

Fundamental Experimental Study on Directional Dark-Field Imaging of Anisotropic Structures Based on Sample Rotation Using a Grating Interferometer

본 연구에서는 격자 기반 엑스선 영상 기술에서 제공하는 세 가지 대비 채널(투과, 위상, 소각 산란) 중 하나인 암시야 영상을, 실험실용 엑스선원을 이용하여 실험적으로 구현하고 분석하였다. 본 연구에 사용된 간섭계는 1차원 선형 격자로 구성되어 있어, 시료와 격자의 상대적인 방향에 따라 민감도가 달라지는 특성을 보인다. 이에 따라 단일 방향 격자 시스템과 시료의 제어된 회전을 결합한 개념 검증 실험(Proof-of-Concept)을 수행하였다. 암시야 신호의 각도 의존성은 코사인 피팅을 통해 정량화되어, 분해능 미만 구조의 이방성과 선호 배향을 추정할 수 있게 한다. 결과는 실험실 기반 격자 간섭계가 기존 투과 영상에서 분해되지 않는 미세 구조의 배향을 민감하게 측정할 수 있음을 보여준다. 본 연구는 향후 보다 정량적인 분석으로의 확장을 위한 기초 자료를 제공하며, 기존의 투과 영상으로는 명확한 대비 확보가 어려운 산업, 의료, 고고학 분야 시료에 격자기반 엑스선 영상 기술을 적용할 수 있는 가능성을 제시한다.

In this study, we experimentally demonstrate directional X-ray dark-field imaging using a laboratory grating interferometer. Dark-field contrast, one of the three contrast channels—transmission, phase, and small-angle scattering—available in grating-based X-ray imaging, is exploited to probe the anisotropic microstructure of a carbon-fiber specimen. A one-dimen-sional grating setup is combined with controlled sample rotation to encode small-angle scattering along multiple directions. The angular dependence of the dark-field signal is quantified by cosine fitting, enabling estimation of the anisotropy and preferred orientation of sub-resolution structures. The results show that a laboratory-based grating interferometer can sensitively measure the orientation of fine structures that are not resolved in conventional transmission images. As a preliminary study, this work provides a basis for more quantitative investigations and suggests the feasibility of applying laboratory grating-based dark-field imaging to industrial, medical, and archaeological specimens for which conventional absorption contrast is insufficient.