(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄積電子エネルギが１ＧｅＶ以下の小型のシンクロトロン放射装置から放射されたシンクロトロン放射光に対してシリコンの（１１１）面を用いることによって１Åを超えて１０Åまでの範囲内にある波長を有する軟Ｘ線に単色化し、その単色化された軟Ｘ線を用いて物体の断層像を撮影することを特徴とする軟Ｘ線断層撮影法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工業材料中の不純物，欠陥，密度などの空間分布を非破壊的に調べるための断層撮影（ＣＴ：コンピュータ・トモグラフィ）法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
主に０．１Åから１Åまでの範囲内の波長を有するＸ線を用いた従来の断層撮影法として、Ｘ線管球からのＸ線を用いるものや、ＳＲ科学技術情報Ｖｏｌ．４，Ｎｏ．１２（１９９４）ｐｐ．１１−１７に紹介されているように放射光から得られた単色Ｘ線を用いるものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来は、前述のように、Ｘ線断層写真法として０．１Å〜１Åの範囲内の比較的短い波長を有するＸ線を用いているので、プラスチックやゴムなどの軽元素材料中の欠陥などを高いコントラストで撮影することができなかった。
【０００４】
このような先行技術における課題に鑑み、本発明は、ゴムやプラスチックなどの軽元素材料中においても不純物，欠陥，密度などの空間分布を非破壊的に調べることができるＸ線断層撮影法を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明による軟Ｘ線断層撮影法においては、蓄積電子エネルギが１ＧｅＶ以下の小型のシンクロトロン放射装置から放射されたシンクロトロン放射光に対してシリコンの（１１１）面を用いることによって１Åを越えて１０Åまでの範囲内にある波長を有する軟Ｘ線に単色化し、その単色化された軟Ｘ線を用いて物体の断層像を撮影することを特徴としている。
【０００８】
本発明による軟Ｘ線断層写真法においては、１Åを超えて１０Åまでの範囲内にある波長を有する軟Ｘ線を用いて断層撮影されるので、プラスチックやゴムなどの軽元素材料内における不純物、欠陥、密度などの空間分布を高いコントラストで非破壊的に検知することができる。
【０００９】
シリコンの（１１１）面を用いることによって、所望の波長を有する軟Ｘ線を抽出することができる。
【００１０】
シンクロトロン放射光は種々の波長を有するＸ線を含む白色Ｘ線であるので、シリコンの（１１１）面を用いることによって所望の波長を有する軟Ｘ線を得ることができる。
【００１１】
１ＧｅＶ以下の蓄積電子エネルギを有する小型のシンクロトロン放射光装置からの放射光は短い波長のＸ線を含まないので、シリコンの（１１１）面を用いて単色化された軟Ｘ線を得る場合に、その単色Ｘ線の波長の整数分の１の波長を有する高次の回折Ｘ線が混入することを防止することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、Ｘ線の波長がＸ線の物質透過率に及ぼす影響を示すグラフである。図１のグラフにおいて、横軸は物質の密度または原子番号を表わし、縦軸はその物質を透過するＸ線についての単位長さあたりの透過率（％）を表わしている。また、曲線１Ａは、０．１Å〜１Åの範囲内の波長λを有するＸ線の透過率の典型例を表わし、曲線１Ｂは１Å〜１０Åの範囲内の波長λを有するＸ線の透過率の典型例を表わしている。
【００１４】
Ｘ線断層写真は、透過物体の断面におけるＸ線透過率の分布を表わすものである。すなわち、Ｘ線透過率の違いが、断面像の濃淡として読取られる。
【００１５】
今、図１に示されているように、互いに密度が少し異なる同じ元素からなる２つの物質ＡとＢがあるとすれば、０．１Å〜１Åの範囲内の波長を有する硬Ｘ線を用いた場合には、符号Ｔ１  で示されているように単位長さあたりのＸ線透過率にほとんど差がないので、物質ＡとＢの判別は極めて困難である。しかし、１Å〜１０Åの範囲内の波長を有する軟Ｘ線を用いれば、符号Ｔ２  で示されているように両物質ＡとＢとの間においてＸ線透過率の差が大きくなるので、それらの物質の判別を容易にすることができる。
【００１６】
このとき、シリコン単結晶などを用いた回折現象を利用して単色化された軟Ｘ線を用いることによって、密度や原子番号の差に基づくコントラスト分解能を高めることができる。
【００１７】
また、シンクロトロン放射光は強度の高い白色Ｘ線を含んでいるので、シンクロトロン放射光から単色化されたＸ線を用いることによって短い時間で断層写真を撮影することができる。
【００１８】
ところで、シンクロトロン放射光は、それを射出するシンクロトロン放射光装置における蓄積電子エネルギによって異なる放射光スペクトル分布を有している。
【００１９】
図２は、シンクロトロン放射光装置の蓄積電子エネルギとシンクロトロン放射光に含まれるＸ線の特性との関係を示すグラフである。図２のグラフにおいて、横軸はシンクロトロン放射光に含まれるＸ線の波長（Å）を表わし、縦軸はそれぞれの波長のＸ線強度（相対値）を表わしている。また、曲線２Ａは１ＧｅＶを越える蓄積電子エネルギを有する中型または大型のシンクロトロン放射光装置からの放射光を表わし、曲線２Ｂは１ＧｅＶ以下の蓄積電子エネルギを有する小型のシンクロトロン放射光装置からの放射光を表わしている。一方、結晶を用いた回折現象によって図２に示されているような白色Ｘ線の単色化を行なう場合、所望の単色波長の１／２，１／３などの高次の波長を有するＸ線が高次反射によって必ず含まれることになる。
【００２０】
たとえば、図２において４Åの波長を有する単色Ｘ線を得ようとする場合、小型のシンクロトロン放射光装置からの放射光内には４Åの１／２または１／３などの波長を有するＸ線は少ししか含まれていないので、４Åの波長を有する軟Ｘ線のみを主に抽出することができるが、中型または大型のシンクロトロン放射光装置からの放射光内には高次反射を生じ得る高い強度の短波長Ｘ線が含まれているので、単色化のための結晶を通過した後においても、従来用いられていた０．１Å〜１Åの範囲内の短い波長を有する硬Ｘ線が含まれることを避けることができない。
【００２１】
したがって、軟Ｘ線断層撮影法には、１ＧｅＶ以下の蓄積電子エネルギを有する小型のシンクロトロン放射光装置を利用することが望ましい。
【００２２】
なお、Ｘ線管球からの白色Ｘ線を単色化して軟Ｘ線断層撮影法に用いることもできる。この場合、Ｘ線管球からは白色Ｘ線の強度はシンクロトロン放射光装置からの白色Ｘ線に比べて強度が低いが、Ｘ線発生装置がコンパクトであるので、軟Ｘ線断層撮影を簡易に行なうことが可能になる。
【００２３】
図３は、本発明による軟Ｘ線断層撮影法の実施例を示している。図３において、シンクロトロン１の電子軌道上に設けられた偏向電磁石２の作用によって、ビームライン３内にシンクロトロン放射光が射出される。シンクロトロン１としては、住友電気工業播磨研究所に設置されている超電導小型ＳＲ装置ＮＩＪＩ−３を用いることができる。ビームライン３内には、あらゆる波長のＸ線を含む白色Ｘ線が導入され、２結晶分光器４によって単色化される。単色化された軟Ｘ線は試料回転装置５内へ導入される。試料回転装置５内には、Ｘ線によって透過されて断層写真を撮影されるべき試料が試料回転機構上に設置されている。試料回転装置５内の試料を透過したＸ線は、軟Ｘ線撮像装置６内へ導かれ、断層写真が撮影される。
【００２４】
図３に示されているような軟Ｘ線断層撮影システムを用いて３Åの波長を有する軟Ｘ線によってポリエチレンの断層像を撮影して再生したところ、１０μｍの直径を有する球状の空孔を観測することができた。なお、従来の硬Ｘ線断層写真法においては、同様の撮影条件において２００μｍ程度の直径を有する大きな空孔しか観測することができない。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように、本発明による軟Ｘ線断層撮影法を用いれば、１Åを越えて１０Åまでの範囲内にある比較的長い波長を有する軟Ｘ線を用いて断層撮影されるので、コントラスト分解能が向上する。したがって、本発明による軟Ｘ線断層撮影法によって、ポリエチレンなどの軽元素材料中の空孔や繊維またはセラミックスやゴム製品中の微小な欠陥や密度の不均一を高い精度で観測することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】異なる密度または原子番号を有する物質を透過するＸ線の単位長さあたりの透過率に及ぼすＸ線の波長の影響を表わしたグラフである。
【図２】シンクロトロン放射光装置の蓄積電子エネルギの相違が放射光に含まれるＸ線の波長と強度に及ぼす影響を示すグラフである。
【図３】本発明による軟Ｘ線断層撮影法を実施するための軟Ｘ線断層撮影システムを概略的に示すブロック図である。
【符号の説明】
１    シンクロトロン
２    偏向電磁石
３    ビームライン
４    ２結晶分光器
５    試料回転装置
６    軟Ｘ線撮像装置
【図１】
0003582166.tif 000002
【図２】
0003582166.tif 000003
【図３】
0003582166.tif 000004