(57)【要約】【課題】  高分解能であり、経時的に変化する試料の観察が可能な産業用Ｘ線ＣＴ装置を提供する。【解決手段】  スキャンテーブル６とスキャン機構部７とを備えて産業用Ｘ線ＣＴ装置１を構成する。スキャンテーブル６は、鉛直方向となる回転中心軸１７を有し、試料３を配置するための中空部１６を回転中心軸１７周りに有し、Ｘ線管装置４及びＸ線検出器５を載置するための載置面１５を水平方向に平行に有する。スキャン機構部７は、スキャンテーブル６を回転させるための、駆動モータ、駆動モータの駆動力を伝達する駆動力伝達部材、及び駆動力伝達部材に結合する複合ころ軸受け１９を有する。スキャン機構部７の動作は、計測制御装置１０により制御する。【選択図】    図１
2006023187.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料に向けてＸ線を照射するとともに、前記試料を中心にして回転方向に移動するＸ線管装置と、該Ｘ線管装置及び前記試料を結ぶ線の延長上に位置するＸ線検出器と、前記Ｘ線管装置及び前記Ｘ線検出器の動作を制御してＣＴ計測を行う計測制御装置と、前記Ｘ線検出器により検出したＸ線透過画像データから前記試料の断層画像を再構成する画像処理装置と、該画像処理装置により再構成した前記断層画像を表示する表示装置と、を備える産業用Ｘ線ＣＴ装置において、
鉛直方向となる回転中心軸を有し、前記試料を配置するための中空部を前記回転中心軸周りに有し、前記Ｘ線管装置及び前記Ｘ線検出器を載置するための載置面を水平方向に平行に有するスキャンテーブルと、該スキャンテーブルを回転させるための、駆動モータ、該駆動モータの駆動力を伝達する駆動力伝達部材、及び該駆動力伝達部材に結合する複合ころ軸受けを有するスキャン機構部と、を更に備えて構成するとともに、前記スキャン機構部の動作を前記計測制御装置により制御する
ことを特徴とする産業用Ｘ線ＣＴ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の産業用Ｘ線ＣＴ装置において、
前記計測制御装置にＣＴ計測データ保存のための保存手段を設ける
ことを特徴とする産業用Ｘ線ＣＴ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料を中心にして回転方向に移動しながらＸ線を照射することにより試料の断層画像を得る産業用Ｘ線ＣＴ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
試料を中心にして回転方向に移動しながらＸ線を照射することにより試料の断層画像を得る産業用Ｘ線ＣＴ装置としては、下記特許文献１に開示された装置が知られている。その産業用Ｘ線ＣＴ装置は、移動不能な試料（被検査物）の断層画像を得るための装置であって、Ｘ線管装置と、Ｘ線検出器と、これらＸ線管装置及びＸ線検出器を取り付けるリング状の回転体と、リング状の回転体を支持する円弧状のレールと、リング状の回転体を回転させるために円弧状のレールに取り付けられる駆動モータと、リング状の回転体及び駆動モータの間に介在するギヤと、ＣＴ計測制御装置と、試料の断層画像を再構成する画像処理装置と、再構成した断層画像を表示する表示装置と、を備えて構成されている。リング状の回転体には、移動不能な試料を内部に配置させるための分離部分が形成されている。分離部分は、回転体本体に対して分離自在に取り付けられている。
【特許文献１】特開平９−３０４３０３号公報  （第４−５頁、第１−３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記従来の産業用Ｘ線ＣＴ装置にあっては、Ｘ線管装置及びＸ線検出器を取り付けるリング状の回転体が分離式になっていることから、回転体の回転精度が悪い、すなわち面ぶれが大きくなり易く分解能が低いという問題点を有している。また、リング状の回転体は、円弧状のレールに差し込まれて単純に支持されていることから、この点でも面ぶれが大きくなり易く分解能が低いという問題点を有している。さらに、リング状の回転体は、ギヤによって駆動力の伝達がなされていることから、バックラッシュの影響等があり、この点でも面ぶれが大きくなり易く分解能が低いという問題点を有している。
【０００４】
上記従来の産業用Ｘ線ＣＴ装置は、配管の被破壊検査をすることが目的であり、面ぶれは特に問題となっていなかったが、例えば、メタンハイドレートのような経時的に変化する試料の観察では、その内部変化の分布状態を精度良く観察するために高分解能での観察が必要となるため、面ぶれの影響が結果を大きく左右してしまうことになる。上記従来の産業用Ｘ線ＣＴ装置は、面ぶれが生じてしまうため、高分解能を要求される試料の観察には不適であることが分かる。
【０００５】
尚、メタンハイドレートは、永久凍土の下や海底地盤中に存在することが明らかになっており、その埋蔵量は非常に膨大で、従来の化石燃料に替わる次世代のエネルギー資源として大きな期待が寄せられている。このようなメタンハイドレートを試料として観察できるようにすることは、今後の産業の発展に寄与することはいうまでもない。
【０００６】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、高分解能であり、経時的に変化する試料の観察が可能な産業用Ｘ線ＣＴ装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するためになされた請求項１記載の本発明の産業用Ｘ線ＣＴ装置は、試料に向けてＸ線を照射するとともに、前記試料を中心にして回転方向に移動するＸ線管装置と、該Ｘ線管装置及び前記試料を結ぶ線の延長上に位置するＸ線検出器と、前記Ｘ線管装置及び前記Ｘ線検出器の動作を制御してＣＴ計測を行う計測制御装置と、前記Ｘ線検出器により検出したＸ線透過画像データから前記試料の断層画像を再構成する画像処理装置と、該画像処理装置により再構成した前記断層画像を表示する表示装置と、を備える産業用Ｘ線ＣＴ装置において、鉛直方向となる回転中心軸を有し、前記試料を配置するための中空部を前記回転中心軸周りに有し、前記Ｘ線管装置及び前記Ｘ線検出器を載置するための載置面を水平方向に平行に有するスキャンテーブルと、該スキャンテーブルを回転させるための、駆動モータ、該駆動モータの駆動力を伝達する駆動力伝達部材、及び該駆動力伝達部材に結合する複合ころ軸受けを有するスキャン機構部と、を更に備えて構成するとともに、前記スキャン機構部の動作を前記計測制御装置により制御することを特徴としている。
【０００８】
このような特徴を有する本発明によれば、本発明の産業用Ｘ線ＣＴ装置を作動させると、スキャン機構部の駆動モータの駆動力が複合ころ軸受けに伝達される。そして、これによってＸ線管装置及びＸ線検出器を載置したスキャンテーブルが回転する。スキャンテーブルの回転軸周りには、試料を配置するための中空部が存在することから、Ｘ線管装置及びＸ線検出器は、試料を回転中心にして回転移動する。本発明の産業用Ｘ線ＣＴ装置は、試料を動かさずにＣＴ計測やＸ線透過画像観察を行える装置であり、また、複合ころ軸受けを用いてスキャンテーブルの回転精度を高め、経時的に変化する試料の観察も可能にした装置である。
【０００９】
請求項２記載の本発明の産業用Ｘ線ＣＴ装置は、請求項１に記載の産業用Ｘ線ＣＴ装置において、前記計測制御装置にＣＴ計測データ保存のための保存手段を設けることを特徴としている。
【００１０】
このような特徴を有する本発明によれば、Ｘ線検出器で検出されたＸ線透過画像データが計測制御装置によって画像処理装置に転送される。又は、Ｘ線透過画像データが画像処理装置に転送されずに計測制御装置内に保存される。計測制御装置内にＸ線透過画像データが保存される場合には、ＣＴ計測と計測データの保存に必要な時間だけで連続ＣＴ計測を短時間サイクルで行うことが可能になる。これは、経時的に変化する試料の観察に有用となる。計測制御装置内に保存された計測データは、任意で画像処理装置に転送されて画像再構成演算することが可能である。尚、断層画像を表示する表示装置の替わりに、その表示装置の機能と、画像処理装置により再構成された断層画像データを保存する機能とを有するデータ管理装置を備えれば、再構成演算中においても断層画像データの表示・解析を行うことが可能になる。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載された本発明によれば、高分解能となる産業用Ｘ線ＣＴ装置を提供することができるという効果を奏する。また、経時的に変化する試料を観察することができるという効果を奏する。
【００１２】
請求項２に記載された本発明によれば、連続ＣＴ計測を短時間サイクルで行うことができるという効果を奏する。これにより、経時的に変化する試料の観察を一層し易くすることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の産業用Ｘ線ＣＴ装置の一実施の形態を示す構成図である。また、図２はＣＴ計測方法を示すフローチャート、図３は連続ＣＴ計測後の処理を示すフローチャートである。
【００１４】
図１において、引用符号１は本発明の産業用Ｘ線ＣＴ装置を示している。その本発明の産業用Ｘ線ＣＴ装置１は、鉛直方向に伸びる高圧配管２の中間に着脱自在に取り付けられる試料３のＣＴ計測やＸ線透過画像観察を行うことが特に好適な装置となるように構成されている。すなわち、本発明の産業用Ｘ線ＣＴ装置１は、試料３を動かさずにＣＴ計測やＸ線透過画像観察を行える装置であって、試料３が経時的に変化する場合でも観察をすることができるように構成されている。本発明の産業用Ｘ線ＣＴ装置１は、従来の装置と比べて高分解能となるように構成されている。先ず、本発明の産業用Ｘ線ＣＴ装置１の構成について説明し、次いで作用（ＣＴ計測方法）を説明する。
【００１５】
産業用Ｘ線ＣＴ装置１は、試料３を回転中心にして回転移動するＸ線管装置４及びＸ線検出器５を備えている。また、産業用Ｘ線ＣＴ装置１は、Ｘ線管装置４及びＸ線検出器５を載置するスキャンテーブル６と、そのスキャンテーブル６を駆動するスキャン機構部７とを備えている。さらに、産業用Ｘ線ＣＴ装置１は、Ｘ線制御装置８と、制御回路９と、計測制御装置１０と、画像処理装置１１と、データ管理装置１２と、コマンドプロセッサ１３と、ＨＵＢ１４とを備えている。
【００１６】
Ｘ線管装置４は、試料３にＸ線を照射するために備えられている。Ｘ線管装置４には、高圧発生装置４ａが接続されている。Ｘ線管装置４のＸ線管（図示省略）に供給される管電圧及び管電流は、広範囲に調整することができるように構成されている。Ｘ線管装置４及び高圧発生装置４ａは、Ｘ線制御装置８により制御されている。Ｘ線制御装置８は、計測制御装置１０により制御されている。Ｘ線制御装置８と計測制御装置１０との間には、制御回路９が備えられている。計測制御装置１０は、制御回路９を介してスキャン機構部７も制御するように構成されている。Ｘ線管装置４から試料３に向けて照射されるＸ線は、コーン（円錐）状のＸ線ビームを形成するようになっている。
【００１７】
試料３を透過したＸ線は、Ｘ線管装置４及び試料３を結ぶ線の延長上に位置するＸ線検出器５により検出されるようになっている。Ｘ線検出器５は、試料３のＸ線透過画像データを検出するために備えられている。Ｘ線検出器５には、複数の検出器（図示省略）がマトリックス状に配列されている。Ｘ線検出器５は、Ｘ線管装置４に対して対向するように配置されている。本形態において、Ｘ線検出器５の背後側には、高圧発生装置４ａが配置されている。
【００１８】
スキャンテーブル６は、略円盤状に形成されている。このようなスキャンテーブル６には、Ｘ線管装置４とＸ線検出器５と高圧発生装置４ａとを載置するための載置面１５が形成されている。また、スキャンテーブル６には、試料３を配置するための中空部１６が形成されている。載置面１５は、平坦な面であって、上記鉛直方向に直交する水平面に対して平行となるように形成されている。このような載置面１５には、Ｘ線管装置４とＸ線検出器５と高圧発生装置４ａとが載置されている。具体的に、Ｘ線管装置４は、載置面１５の外周縁部側に載置されている。高圧発生装置４ａは、Ｘ線管装置４の反対の外周縁部側に載置されている。Ｘ線検出器５は、スキャンテーブル６の回転中心軸１７と載置面１５の外周縁部との中間に載置されている。
【００１９】
中空部１６は、スキャンテーブル６における回転中心軸１７の周りに形成されている。また、中空部１６は、スキャンテーブル６を円形状に貫通するように形成されている。このような中空部１６は、試料３や高圧配管２の大きさを配慮して形成されている。尚、スキャンテーブル６は、中空部１６が形成されるものの、中空部１６から外周縁部までは分離部分がないものとする。言い換えれば、試料３を回転中心軸１７に配置するために、スキャンテーブル６を分離可能に形成してないものとする。
【００２０】
スキャン機構部７は、スキャンテーブル６の下側に設置されている。スキャン機構部７は、試料３を中心にしてスキャンテーブル６を回転させる回転機構と、高圧配管２を回避するための中空部１８とを有している。回転機構は、駆動モータ（図示省略）と、その駆動モータの駆動力を伝達する駆動力伝達部材（図示省略）と、駆動力伝達部材に結合する複合ころ軸受け１９とを備えて構成されている。複合ころ軸受け１９は、スキャンテーブル６に対して作用するように取り付けられている。スキャンテーブル６が回転すると、Ｘ線管装置４が試料３を中心にして回転方向に移動するようになっている。スキャンテーブル６は、複合ころ軸受け１９によって面ぶれの発生が極力抑えられている（５０μ以下の面ぶれの精度を実現することが可能）。
【００２１】
スキャン機構部７の中空部１８は、スキャンテーブル６の中空部１６の下側に位置するように形成されている。スキャン機構部７の中空部１８には、本発明の産業用Ｘ線ＣＴ装置１を設置する際に、高圧配管２の下側が差し込まれるようになっている。高圧配管２の下側は、上記鉛直方向に伸びた後、９０°折れ曲がってスキャン機構部７の脚部２０の間を通り抜けるように配管されている。尚、高圧配管２の上側も、上記鉛直方向に伸びた後、９０°折れ曲がって本発明の産業用Ｘ線ＣＴ装置１の上を通り抜けるように配管されている。高圧配管２の中間に取り付けられる試料３は、本形態において、例えばメタンハイドレートのような経時的に変化するものである。
【００２２】
計測制御装置１０には、コマンドプロセッサ１３が接続されている。計測制御装置１０は、コマンドプロセッサ１３を介してＸ線検出器５を制御するように構成されている。また、計測制御装置１０は、コマンドプロセッサ１３を介してＸ線検出器５からの検出信号を取り込めるように構成されている。計測制御装置１０には、大容量記憶装置（保存手段）２１と、操作画面（図示省略）とが設けられている。大容量記憶装置２１及び操作画面に関しては後述する。計測制御装置１０は、計測データの作成、保存、及び転送ができるように構成されている。
【００２３】
計測制御装置１０と画像処理装置１１とデータ管理装置１２との間には、高速データ転送が可能なＨＵＢ１４が接続されている。計測制御装置１０と画像処理装置１１とデータ管理装置１２は、ＨＵＢ１４に接続されてデータの通信が行えるようになっている。ここで、図１中の引用符号２２は通信線を示している。また、２３はコネクタを示している。
【００２４】
画像処理装置１１は、Ｘ線検出器５に投影されたＸ線透過画像データを再構成するための装置として備えられている。画像処理装置１１は、計測制御装置１０から計測データが転送されると、その計測データを三次元画像処理するための画像データを作成するように構成されている。
【００２５】
データ管理装置１２は、画像処理装置１１により再構成されたデータを観察、解析するための装置として備えられている。データ管理装置１２は、表示装置としての機能を有しており、断層画像を表示することができるようになっている。
【００２６】
次に、本発明の産業用Ｘ線ＣＴ装置１によるＣＴ計測方法を上記構成に基づきながら説明する。説明は、図１ないし図３を参照するものとする。
【００２７】
先ず、試料３を高圧配管２の所定位置に固定する。次に、計測制御装置１０の操作画面上にて、Ｘ線条件や計測範囲等の計測条件を設定する。設定終了後、計測制御装置１０の操作画面に基づいてＣＴ計測を開始する。これにより、Ｘ線管装置４から試料３に向けてのＸ線の照射を開始する。Ｘ線の照射開始後、スキャンテーブル６は、試料３を中心にして回転する。この時、スキャンテーブル６は、面ぶれなく回転する。
【００２８】
スキャンテーブル６の回転に関しては、スキャン機構部７の駆動モータの駆動力が複合ころ軸受け１９に伝達され、そして、これによってＸ線管装置４及びＸ線検出器５を載置したスキャンテーブル６が面ぶれなく回転する。スキャンテーブル６の回転中心軸１７周りには、試料３を配置するための中空部１６が存在することから、Ｘ線管装置４及びＸ線検出器５は、試料３を回転中心にして回転移動する。
【００２９】
スキャンテーブル６の回転速度安定後、設定角度におけるＸ線透過画像データをＸ線検出器５により収集し、計測制御装置１０のＲＡＭ（図示省略）内に一時保管する。そして、断層画像作成に必要なデータの収集が終了すると、計測データの保存若しくは計測データの画像処理装置１１への転送を開始する。計測データの保存を行う場合は、計測制御装置１０内のＲＡＭから、計測制御装置１０の大容量記憶装置２１へ保存を行う。尚、保存されたデータは、オフライン時にフィルタ関数等を変更して再度再構成を行うことができる。
【００３０】
大容量記憶装置２１への保存作業終了後、若しくは大容量記憶装置２１への保存を行わなかった場合には、画像処理装置１１への計測データの転送を開始する。画像処理装置１１では転送された計測データの再構成演算を行い、断層画像としてデータ管理装置１２に転送し、データ管理装置１２で保存する。データ管理装置１２では保存した画像に基づいて任意で観察、解析を行う。
【００３１】
尚、連続ＣＴ計測を行う場合には、Ｘ線検出器５により収集したＸ線透過画像データを計測制御装置１０の大容量記憶装置２１に保存し、画像処理装置１１へ計測データの転送を行わないようにする。これにより、ＣＴ計測と計測データの保存時間のみの間隔で連続ＣＴ計測を行うことができる。大容量記憶装置２１に保存した計測データは、連続ＣＴ計測終了後、手動にて画像処理装置１１へ転送する。計測データは、通常ＣＴ計測と同様に、画像処理装置１１で画像再構成演算を行って、データ管理装置１２に保存する。
【００３２】
続いて、図４及び図５を参照しながら図１の産業用Ｘ線ＣＴ装置の、より具体的な構造を説明する。図４は具体的な構造説明図、図５は図４のＡ部拡大図である。
【００３３】
図４及び図５において、引用符号１は産業用Ｘ線ＣＴ装置、２は高圧配管、３は試料、４はＸ線管装置、５はＸ線検出器、６はスキャンテーブル、７はスキャン機構部、１５は載置面、１６は中空部、１７は回転中心軸、１９は複合ころ軸受け、２０は脚部、２４は駆動モータ、２５は駆動用歯車（駆動力伝達部材）を示している。産業用Ｘ線ＣＴ装置１は、図示のような構造となっている。また、軸受けは複合ころ軸受け１９に限らずその精度を維持可能な軸受けであればどのような軸受けでも良い。
【００３４】
以上、図１ないし図５を参照しながら説明してきたように、本発明の産業用Ｘ線ＣＴ装置１は、試料３を動かさずにＣＴ計測やＸ線透過画像観察を行える装置であり、また、複合ころ軸受け１９を用いてスキャンテーブル６の回転精度を高め、経時的に変化する試料３の観察も可能にした装置である。
【００３５】
その他、本発明は本発明の主旨を変えない範囲で種々変更実施可能なことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の産業用Ｘ線ＣＴ装置の一実施の形態を示す構成図である。
【図２】ＣＴ計測方法を示すフローチャートである。
【図３】連続ＣＴ計測後の処理を示すフローチャートである。
【図４】図１の産業用Ｘ線ＣＴ装置の具体的な構造説明図である。
【図５】図４のＡ部拡大図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  産業用Ｘ線ＣＴ装置
２  高圧配管
３  試料
４  Ｘ線管装置
４ａ  高圧発生装置
５  Ｘ線検出器
６  スキャンテーブル
７  スキャン機構部
８  Ｘ線制御装置
９  制御回路
１０  計測制御装置
１１  画像処理装置
１２  データ管理装置
１３  コマンドプロセッサ
１４  ＨＵＢ
１５  載置面
１６  中空部
１７  回転中心軸
１８  中空部
１９  複合ころ軸受け
２０  脚部
２１  大容量記憶装置（保存手段）
２２  通信線
２３  コネクタ
２４  駆動モータ
２５  駆動用歯車（駆動力伝達部材）
【図１】
2006023187.tif 000003
【図２】
2006023187.tif 000004
【図３】
2006023187.tif 000005
【図４】
2006023187.tif 000006
【図５】
2006023187.tif 000007