(57)【要約】【課題】例えば数ＭｅＶ以上の高エネルギーのＸ線であって、かつ異なるエネルギーのＸ線を従来よりも安価に発生させる。【解決手段】Ｘ線源１と、該Ｘ線源１から出射されたＸ線の特定スペクトル成分の透過を阻止することにより異なるスペクトルの検査用Ｘ線を出射するＸ線透過手段とを具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線源と、
該Ｘ線源から出射されたＸ線の特定スペクトル成分の透過を阻止することにより異なるスペクトルを有する複数の検査用Ｘ線を出射するＸ線透過手段と
を具備することを特徴とするＸ線発生装置。
【請求項２】
Ｘ線透過手段は、
Ｘ線が照射される部位に応じて異なるスペクトルを選択的に透過させるフィルタ板と、
該フィルタ板をＸ線の線軸に対して移動させることにより、Ｘ線をフィルタ板の異なる部位に照射させる駆動手段と
からなることを特徴とする請求項１記載のＸ線発生装置。
【請求項３】
駆動手段は、フィルタ板を表面に直交する面内で回転運動させることにより、Ｘ線をフィルタ板の異なる部位に照射させ、
フィルタ板は、回転中心の周りに１あるいは複数形成されると共にＸ線が照射される開口を備えることを特徴とする請求項２記載のＸ線発生装置。
【請求項４】
フィルタ板は、鉛製あるいはタングステン製であることを特徴とする請求項３に記載のＸ線発生装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のＸ線発生装置から出射される検査用Ｘ線を検査対象物に照射して透過画像を生成することを特徴とするＸ線検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線発生装置及びＸ線検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線検査装置には、例えば下記特許文献１に開示されているように、コンテナを検査対象物とするものがある。このようなＸ線検査装置は、人体や手荷物等を検査対象物とするＸ線検査装置とは異なり、高エネルギー（例えば９ＭｅＶ）のＸ線を必要とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２３６５４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、コンテナのような検査対象物に内蔵されている物体の構成物質を識別するためには、高エネルギーかつ異なるエネルギーのＸ線を必要とするが、このようなＸ線を発生させるためのＸ線発生装置は極めて高価である。すなわち、Ｘ線発生装置は、一般に、加速用電圧で加速した電子をターゲットに衝突させることによって発生させるが、異なるエネルギー、かつ、高エネルギーのＸ線を発生させるためには、加速用電圧を高電圧とすると共に当該高電圧を切換える必要があるので、電子の加速系統を２系統設ける必要があり、この結果として単一エネルギーのＸ線を発生させる装置に比較して高価となる。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、以下の点を目的とするものである。
（１）例えば数ＭｅＶ以上の高エネルギーのＸ線であって、かつ異なるエネルギーのＸ線を従来よりも安価に発生させ得るＸ線発生装置を提供する。
（２）このようなＸ線発生装置を用いて物体の構成物質を識別するＸ線検査装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明では、Ｘ線発生装置に係る第１の解決手段として、Ｘ線源と、該Ｘ線源から出射されたＸ線の特定スペクトル成分の透過を阻止することにより異なるスペクトルを有する複数の検査用Ｘ線を出射するＸ線透過手段とを具備する、という手段を採用する。
【０００７】
Ｘ線発生装置に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、Ｘ線透過手段は、Ｘ線が照射される部位に応じて異なるスペクトルを選択的に透過させるフィルタ板と、該フィルタ板をＸ線の線軸に対して移動させることにより、Ｘ線をフィルタ板の異なる部位に照射させる駆動手段とからなる、という手段を採用する。
【０００８】
Ｘ線発生装置に係る第３の解決手段として、上記第２の解決手段において、駆動手段は、フィルタ板を表面に直交する面内で回転運動させることにより、Ｘ線をフィルタ板の異なる部位に照射させ、フィルタ板は、回転中心の周りに１あるいは複数形成されると共にＸ線が照射される開口を備える、という手段を採用する。
【０００９】
Ｘ線発生装置に係る第４の解決手段として、上記第３の解決手段において、フィルタ板は、鉛製あるいはタングステン製である、という手段を採用する。
【００１０】
また、本発明では、Ｘ線検査装置に係る第１の解決手段として、上記第１〜第４のいずれかのＸ線発生装置から出射される検査用Ｘ線を検査対象物に照射して透過画像を生成する、という手段を採用する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るＸ線発生装置によれば、Ｘ線源から出射されたＸ線から所定のスペクトルの透過を阻止することにより異なる複数のスペクトルの検査用Ｘ線を出射するので、従来のように異なるエネルギーの電子線を発生させる装置に比較して装置構成が簡単であり、よって高エネルギーかつ異なるエネルギーのＸ線を安価に発生させることができる。
また、本発明に係るＸ線検査装置によれば、このようなＸ線発生装置を用いて検査対象物の透過画像を取得するので、従来よりも安価な装置構成で、検査対象物の構成物質を識別することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係るＸ線発生装置Ｈの構成を示す模式図であり、（ａ）はＸ線発生装置Ｈを上方から見た平面図、（ｂ）は当該（ａ）においてＸ線発生装置Ｈを右側から見た平面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るＸ線検査装置Ｋの構成を示す模式図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るＸ線検査装置Ｋを用いたコンテナＷ（検査対象物）の検査方法を示すフローチャートである。
【図４】本発明の一実施形態に係るＸ線発生装置Ｈの変形例におけるフィルタ板４Ａ，４Ｂを示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
本実施形態に係るＸ線発生装置Ｈは、図１に示すように、Ｘ線源１、駆動モータ２、回転軸３及びフィルタ板４によって構成されている。これら各構成要素のうち、駆動モータ２、回転軸３及びフィルタ板４は、Ｘ線透過手段を構成している。
【００１４】
Ｘ線発生装置Ｈは、図２に示すＸ線検査装置Ｋに用いられるものであり、外部装置（制御装置６）から入力される制御信号に基づいて、異なる２つのスペクトルを有する２つの検査用Ｘ線を交互に出射する。Ｘ線源１は、制御装置６から入力される制御信号に基づいて、所定の電圧で加速した電子をターゲットに衝突させて所定帯域幅のスペクトルを有するＸ線を発生して走査状に出射する。なお、Ｘ線の走査方向は、図１（ｂ）において検査用Ｘ線を上下方向に延在する線として示しているように、図１（ｂ）における上下方向、つまり図１（ａ）における奥行き方向である。
【００１５】
駆動モータ２は、制御装置６から入力される制御信号に基づいて回転軸３を一定回転数で回転駆動するサーボモータであり、図示するように回転軸３がＸ線の出射方向と平行となるようにＸ線源１に隣接配置されている。回転軸３は、先端部にフィルタ板４が取り付けられた棒状部材である。
【００１６】
フィルタ板４は、Ｘ線源１から入射した所定帯域幅のＸ線に対して特定スペクトル成分の透過を阻止する性質ものであり、この性質によって異なるスペクトルを有する２種類の検査用Ｘ線を選択的に出射する。
【００１７】
より詳しく説明すると、このフィルタ板４は、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、開口部４ａを備えた円形の金属薄板であり、表面が回転軸３と直交するように回転軸３の先端部に設けられている。このフィルタ板４には、図１（ａ）に示すように、Ｘ線源１によって一方の面（図では左側面）に照射されたＸ線が内部を透過することにより他方の面（右側面）から検査用Ｘ線として出射する。このようなフィルタ板４（金属薄板）の材質は、比較的比重が重く、かつ原子番号が大きいもの、例えば鉛、タングステンが好ましいが、これら鉛あるいはタングステンよりも原子番号が小さな鉄あるいはアルミニウムであっても厚さを大きくすることによって適用可能である。
【００１８】
上記開口部４ａは、図１（ｂ）に示すように、回転軸３から一定距離離れ、かつ回転軸３を中心に１８０度に亘る領域に一定幅で設けられている。すなわち、開口部４ａは、回転軸３を中心に全周（３６０度）に亘る領域に存在する円盤状のフィルタ板４において、半周（１８０度）分の領域のみに形成されている。
なお、このような開口部４ａは、Ｘ線の１走査ライン毎に開口部４ａと金属薄板とを交互にＸ線に対峙させなければならないので、コンテナＷの移動速度や回転速度等を考慮して適宜決定する必要がある。
【００１９】
このような開口部４ａを備えるフィルタ板４は、駆動モータ２によって一定の回転数で回転駆動され、また図１（ａ）に示すようにＸ線源１から出射されたＸ線が上記開口部４ａに符合する位置に照射されるので、フィルタ板４の１回転において、半周では自ら（金属薄板）を透過して出射させ、また残りの半周では開口部４ａに照射されたＸ線をそのまま通過させる。
【００２０】
すなわち、Ｘ線は、フィルタ板４の１回転において、半周ではフィルタ板４（金属薄板）を透過することにより第１のスペクトルを有する第１の検査用Ｘ線として出射し、残りの反周では開口部４ａを通過することにより上記第１のスペクトルとは異なる第２のスペクトル（Ｘ線と同じスペクトル）を有する第２の検査用Ｘ線として出射する。これら第１、第２の検査用Ｘ線は、数ＭｅＶ以上（例えば５ＭｅＶと９ＭｅＶ）の高エネルギーである。
【００２１】
なお、このようなフィルタ板４の性質は、開口部４ａにフィルタ板４（金属薄板）の材質とは異なる金属を充填することによっても実現することが可能である。例えば、フィルタ板４を鉛で形成し、開口部４ａに鉄を充填することによっても、異なるスペクトルを有する２種類の検査用Ｘ線を生成することが可能である。
【００２２】
続いて、このようなＸ線発生装置Ｈを備えたＸ線検査装置Ｋの構成について図２を参照して説明する。
【００２３】
Ｘ線検査装置Ｋは、上記Ｘ線発生装置Ｈ、検出器５、制御装置６及び演算装置７から構成されている。このようなＸ線検査装置Ｋは、Ｘ線発生装置ＨがコンテナＷ（検査対象物）に照射する検査用Ｘ線の透過Ｘ線に基づいてコンテナＷ内の透過画像を取得すると共に、当該コンテナＷ内に収容されている物体の構成物質を透過Ｘ線に基づいて判定するものである。
【００２４】
このようなＸ線検査装置Ｋでは、コンテナＷを挟んでＸ線発生装置Ｈと検出器５とが所定距離を隔てて対向配置され、コンテナＷがＸ線発生装置Ｈと検出器５との間を図２の奥行き方向に通過する。Ｘ線発生装置Ｈは、図２に示すように、図２の奥行き方向に通過するコンテナＷに対して、検査用Ｘ線をコンテナＷの上下方向に走査して照射する。
【００２５】
検出器５は、図２に示すように上下方向に複数ラダー状に配置されており、検査用Ｘ線がコンテナＷを透過して得られる透過Ｘ線を検出し、当該透過Ｘ線の検出信号を制御装置６に出力する。すなわち、本Ｘ線検査装置Ｋでは、コンテナＷが図２の奥行き方向に通過する間に、検査用Ｘ線がコンテナＷの側面に走査状に順次照射されると共に、当該検査用Ｘ線がコンテナＷを透過して得られる透過Ｘ線が検出器５で順次検出される。
【００２６】
制御装置６は、このようなＸ線発生装置Ｈと検出器５との協働による撮影の間、Ｘ線発生装置Ｈに制御信号を出力することによってＸ線を走査状に出射させると共にフィルタ板４を一定回転数で回転させ、また検出器５から入力される検出信号を順次取り込んで演算装置７に出力する。演算装置７は、所定の演算プログラムに基づいて検出信号を処理することにより、コンテナＷの内部状態を示す透過画像を生成すると共にコンテナＷ内に収容されている物体の構成物質を判定する。
【００２７】
次に、このように構成されたＸ線発生装置Ｈ及びＸ線検査装置Ｋを用いたＸ線検査方法について、図３に示すフローチャートを参照して詳しく説明する。
【００２８】
Ｘ線検査装置Ｋを用いてコンテナＷを検査する場合、制御装置６は、検査準備としてＸ線を走査状に出射するようにＸ線源１を制御すると共に、フィルタ板４を一定回転数で回転させるように駆動モータ２を制御する（ステップＳ1）。この状態において、検出器５は、第１回目の検出処理として、フィルタ板４（金属薄板）を透過することにより第１のスペクトルを有する第１の検査用Ｘ線と、フィルタ板４の開口部４ａを通過することにより上記第１のスペクトルとは異なる第２のスペクトルを有する第２の検査用Ｘ線とを上下方向の１走査毎に交互に検出する（ステップＳ2）。
【００２９】
演算装置７は、このような第１、第２の検査用Ｘ線の検出信号を評価データＤ1、Ｄ2として内部メモリに記憶させる（ステップＳ3）。すなわち、演算装置７の内部メモリには、第１の検査用Ｘ線に基づく評価データＤ1と、第２の検査用Ｘ線に基づく評価データＤ2とが第１回目の評価データとして個別に記憶される。
【００３０】
このようにして評価データＤ1、Ｄ2の取得が完了すると、Ｘ線発生装置Ｈを評価データＤ1、Ｄ2の取得状態のまま維持する一方、コンテナＷを通過させる。検出器５は、このコンテナＷの通過時に第２回目の検出処理を行う。すなわち、検出器５は、コンテナＷの通過時において、上記第１の検査用Ｘ線がコンテナＷを透過した第１の透過Ｘ線と第２の検査用Ｘ線がコンテナＷを透過した第２の透過Ｘ線とを検査用Ｘ線の１走査毎に交互に検出する（ステップＳ4）。
【００３１】
演算装置７は、このような第１、第２の透過Ｘ線の検出信号を評価データＤ3、Ｄ4として内部メモリに記憶させる（ステップＳ5）。すなわち、演算装置７の内部メモリには、第１の透過Ｘ線に基づくと共にコンテナＷの側面（２次元面）に関する評価データＤ3と、第２の透過Ｘ線に基づくと共にコンテナＷの側面に関する評価データＤ4とが第２回目の評価データとして個別に記憶される。
【００３２】
そして、演算装置７は、例えば評価データＤ4に基づいてコンテナＷの内部状態を示す透過画像（白黒画像）を生成する（ステップＳ6）。また、演算装置７は、例えば各評価データＤ1〜Ｄ4に関する以下の演算式（１）に基づいて特性量Ｐを算出し、特性量Ｐを縦軸とすると共に評価データＤ4を横軸とする評価チャート上に評価量（Ｐ，Ｄ4）をプロットすることによって、コンテナＷ内に収容されている物体の構成物質を判定する（ステップＳ7）。
Ｐ＝（Ｄ1・Ｄ4）／（Ｄ2・Ｄ3）                        （１）
【００３３】
すなわち、評価量（Ｐ，Ｄ4）は、構成物質の種別によって異なる値（ある程度の幅）を持つ。例えばプラスチック、アルミニウム、鉄あるいは鉛は、評価量（Ｐ，Ｄ4）が異なる値を取るので、各種の構成物質の評価量（Ｐ，Ｄ4）が予めプロットされた評価チャート上に、Ｘ線検査装置Ｋで実際に計測された評価量（Ｐ，Ｄ4）を追加プロットすることにより、コンテナＷ内に収容されている物体の構成物質がプラスチック、アルミニウム、鉄あるいは鉛の何れであるのかを判定することが可能である。
【００３４】
演算装置７は、このようにしてコンテナＷ内に収容されている物体の構成物質を判定すると、上記ステップＳ6で生成した透過画像（白黒画像）の各物体を構成物質の種別毎に色分けした透過画像（カラー画像）を最終的な検査画像として生成する（ステップＳ8）。
【００３５】
このような本実施形態によれば、開口部４ａが形成されると共に回転運動するフィルタ板４によってスペクトルが異なる第１、第２の検査用Ｘ線を生成するので、従来のように異なるエネルギーの電子線を発生させる装置に比較して装置構成が簡単であり、よって高エネルギーかつ異なるエネルギーの第１、第２の検査用Ｘ線を安価に発生させることができる。
また、本実施形態によれば、このように安価に発生させた第１、第２の検査用Ｘ線を用いてコンテナＷ内に収容されている物体の構成物質を判定するので、従来よりも安価な装置構成で構成物質を識別することが可能である。
【００３６】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態では、回転軸３を中心に１８０度に亘る領域に開口部４ａが形成されたフィルタ板４を用いたが、本発明はこれに限定されない。例えば図４（ａ）に示すようなフィルタ板４Ａを用いても良い。すなわち、フィルタ板４Ａは、回転軸３を中心に９０度に亘る領域かつ互いに対向して２箇所に開口部４ｂ、４ｃが形成されたものである。
【００３７】
（２）上記実施形態では、スペクトルが異なる第１、第２の検査用Ｘ線に基づいて構成物質を判定したが、本発明はこれに限定されない。例えばスペクトルが異なる３つの検査用Ｘ線に基づいて構成物質を判定することも考えられる。
【００３８】
図４（Ｂ）に示すフィルタ板４Ｂは、スペクトルが異なる３つの検査用Ｘ線を発生させるためのものであり、回転軸３を中心に９０度に亘る領域かつ互いに等角度の３箇所にＸ線透過部位４ｄ、４ｅ、４ｆが形成されたものである。３つのＸ線透過部位４ｄ、４ｅ、４ｆのうち、Ｘ線透過部位４ｄ、４ｅは、異なる金属薄板、つまり阻止するスペクトルが互いに異なる第１、第２フィルタ部位であり、残りのＸ線透過部位４ｆは、開口部（第３フィルタ部位）である。
【００３９】
このようなスペクトルが異なる３つの検査用Ｘ線を用いて構成物質を判定する場合には、Ｘ線が第１フィルタ部位を通過すると共にコンテナＷが存在しない場合の検査用Ｘ線に基づいて評価データＲ1を取得し、Ｘ線が第２フィルタ部位を通過すると共にコンテナＷが存在しない場合の検査用Ｘ線に基づいて評価データＲ2を取得し、Ｘ線が第３フィルタ部位を通過すると共にコンテナＷが存在しない場合の検査用Ｘ線に基づいて評価データＲ3を取得し、続いてＸ線が第１フィルタ部位を通過すると共にコンテナＷが存在する場合の検査用Ｘ線に基づいて評価データＲ4を取得し、Ｘ線が第２フィルタ部位を通過すると共にコンテナＷが存在する場合の検査用Ｘ線に基づいて評価データＲ5を取得し、Ｘ線が第３フィルタ部位を通過すると共にコンテナＷが存在する場合の検査用Ｘ線に基づいて評価データＲ6を取得する。
【００４０】
そして、評価データＲ1〜Ｒ6に関する以下の演算式（２）、（３）に基づいて２つの特性量Ｐ1，Ｐ2を算出し、当該２つの特性量Ｐ1，Ｐ2を縦軸、評価データＲ6を横軸とすると共に、構成物質の種別毎に評価量（Ｐ1，Ｒ6）、（Ｐ2，Ｒ6）が予めプロットされた評価チャート上に２つの評価量（Ｐ1，Ｒ6）、（Ｐ2，Ｒ6）をプロットすることによって、コンテナＷ内に収容されている物体の構成物質を判定する。
Ｐ1＝（Ｒ1・Ｒ6）／（Ｒ3・Ｒ4）                      （２）
Ｐ2＝（Ｒ1・Ｒ6）／（Ｒ3・Ｒ5）                      （３）
なお、検査用Ｘ線のスペクトルは異なる３つ以上でも良い。より多くのスペクトルの検査用Ｘ線を用いることにより、特性点（評価量）の個数が増えるので、より精度高く構成物質を判定することが可能となる。
【符号の説明】
【００４１】
Ｈ…Ｘ線発生装置、Ｋ…Ｘ線検査装置、１…Ｘ線源、２…駆動モータ、３…回転軸、４…フィルタ板、４ａ…開口部、５…検出器、６…制御装置、７…演算装置、Ｗ…コンテナ（検査対象物）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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