(57)【要約】【課題】容器に密閉された状態で一対の対象物の摩耗状態そのものや、一対の対象物の放射線源の位置等の放射線源の放射状況を直接的に検出することができなかった。【解決手段】放射線源を有する対象物を周期運動させる運動段階と、運動段階において対象物が１周期以上周期運動している間に、対象物からの放射線量を検出する検出段階と、検出段階で検出された放射線量の時間的変化に基づいて、放射線源の放射状況を再構成する再構成段階とを備える放射線検出方法が提供される。【選択図】図１
2015158460.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線源を有する対象物を周期運動させる運動段階と、
前記運動段階において前記対象物が１周期以上周期運動している間に、前記対象物からの放射線量を検出する検出段階と、
前記検出段階で検出された前記放射線量の時間的変化に基づいて、前記放射線源の放射状況を再構成する再構成段階と
を備える放射線検出方法。
【請求項２】
前記周期運動の周期および回転数の少なくとも一方を取得する取得段階をさらに備え、
前記再構成段階において、前記取得段階により取得された前記周期運動の前記周期および前記回転数の前記少なくとも一方と、前記検出段階で検出された前記放射線量の前記時間的変化との同期性から、前記放射線源の放射状況を再構成する請求項１に記載の放射線検出方法。
【請求項３】
前記取得段階において、前記周期運動の位相をさらに取得し、
前記再構成段階において、前記取得段階により取得された前記周期運動の前記位相にさらに基づいて前記放射線源の放射状況を再構成する請求項２に記載の放射線検出方法。
【請求項４】
前記再構成段階において、 前記検出段階で検出された前記放射線量の時間的変化に基づいて、前記周期運動の周期および回転数の少なくとも一方を算出する請求項１に記載の放射線検出方法。
【請求項５】
前記検出段階において、検出位置を前記対象物に対して前記周期運動の面内の一方向に走査しつつ前記放射線量を検出する請求項１から４のいずれか１項に記載の放射線検出方法。
【請求項６】
前記検出段階は、前記放射線源からの陽電子消滅により互いに反対方向に放出される２つのγ線を検出する請求項１から５のいずれか１項に記載の放射線検出方法。
【請求項７】
前記運動段階において、前記放射線源は前記周期運動中に他の対象物と接触および離間を繰り返す位置に配され、
前記再構成段階において、 前記検出段階で検出された前記放射線量の時間的変化に基づいて、前記対象物の摩耗状態を特定する請求項１から６のいずれか１項に記載の放射線検出方法。
【請求項８】
放射線源を有する対象物を周期運動させる駆動部と、
前記対象物が１周期以上周期運動している間に、前記対象物からの放射線量を検出する検出部と、
前記検出部で検出された前記放射線量の時間的変化に基づいて、前記放射線源の放射状況を再構成する再構成部と
を備える放射線検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線検出方法および放射線検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
互いに接触する一対の対象物に放射性同位体を打ち込んで、当該放射性同位体の放射性崩壊によるγ線を検出することにより、対象物の摩耗を検出する検出方法がある（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１  特開２０１０−２３６４３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記検出方法では、容器中にある一対の対象物に容器外部から潤滑剤を循環させ、対象物から分離して潤滑剤に流れ込んだ放射性同位体のγ線量を検出しているので、潤滑剤の循環系がない場合は適用できない。また一対の対象物の摩耗状態そのものや、一対の対象物上の放射線源の位置や分布形状等の放射線源の放射状況を直接的に検出することができなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様においては、放射線源を有する対象物を周期運動させる運動段階と、運動段階において対象物が１周期以上周期運動している間に、対象物からの放射線量を検出する検出段階と、検出段階で検出された放射線量の時間的変化に基づいて、放射線源の放射状況を再構成する再構成段階とを備える放射線検出方法が提供される。
【０００５】
本発明の第２の態様においては、放射線源を有する対象物を周期運動させる駆動部と、対象物が１周期以上周期運動している間に、対象物からの放射線量を検出する検出部と、検出部で検出された放射線量の時間的変化に基づいて、放射線源の放射状況を再構成する再構成部とを備える放射線検出装置が提供される。
【０００６】
なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本実施形態にかかる放射線検出装置１００の概略を示す平面図である。
【図２】打込装置１２０の構成を示す模式図である。
【図３】放射線検出装置１００の一部を示す概略図である。
【図４】図３における検出部１６０と１６２からの同時検出率の時間的変化を示す概念図である。
【図５】図３における検出部１６４による検出率の時間的変化を示す概念図である。
【図６】検出部１６０、１６２による同時検出、および、検出部１６４による検出率の時間的変化をフーリエ変換して周波数空間で表した概略図である。
【図７】検出部１６０、１６２を移動したときに得られるサイノグラムを概略的に示す。
【図８】放射線検出装置１００を摩耗試験に応用した例の概略図を示す。
【図９】図８の状態を検出した場合のサイノグラムを概略的に示す。
【図１０】放射線検出装置１００を摩耗試験に応用した他の例の概略図を示す。
【図１１】図１０の状態を検出した場合のサイノグラムを概略的に示す。
【図１２】放射線検出装置１００で用いられる対象物５０の他の例の概略図を示す。
【図１３】放射線検出装置１００で対象物５０を検出したサイノグラムを概略的に示す。
【図１４】図５における検出部１６４による検出率で、点状線源の場合と分布した線源による場合の時間的変化を示す概念図である。
【図１５】図１４における検出部１６４による、点状線源の場合と分布した線源の場合の検出率の時間的変化をフーリエ変換して周波数空間で表した概略図である。
【図１６】実施例１において得られたサイノグラムである。
【図１７】図１６のサイノグラムを用いて放射線源１２の放射状況を２次元的に再構成した結果である。大きい円は直径１４ｃｍのターンテーブル、小さい円は２個の線源の位置を示す。
【図１８】実施例２で放射線源１２として使用した面線源の強度分布をイメージングプレートで測定した結果である。図中の長方形は長さ１０ｃｍ、幅６ｃｍのアルミ板の外周で、円はその中心にあけられた直径３．２ｃｍの孔である。
【図１９】図１８の強度分布をもつ面線源で得られたサイノグラムである。
【図２０】図１９のサイノグラムを用いて放射線源１２の放射状況を２次元的に再構成した結果である。図中の大きい円は直径１４ｃｍのターンテーブル、長方形と小さい円は図１８に示した面線源の外周と孔である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【０００９】
図１は、本実施形態にかかる放射線検出装置１００の概略を示す平面図である。放射線検出装置１００は、放射線源をもつ対象物１０を周期運動させつつ当該対象物１０からの放射線量を検出することにより、対象物１０中の放射線源の放射状況を再構築する。放射線の例として、放射線源から放出された陽電子が電子と対消滅する場合に、互いに反対方向に放射される２個の５１１ｋｅＶのγ線光子を用いる。陽電子を放出する放射線源の一例は、２２Ｎａである。
【００１０】
放射線検出装置１００は、対象物１０を回転する回転駆動部１５０と、γ線の入射方向が互いに向かい合った一対の検出部１６０、１６２と、当該検出部１６０、１６２を支持するアーム１８２と、アーム１８２を往復駆動する往復駆動部１８０と、往復駆動部１８０を制御する制御部１９０と、アーム１８２の位置を測定する位置測定部１８４と、検出部からの電気信号を処理して放射線源の放射状況を再構成する再構成部１７０と、回転駆動部１５０に固定されたモニター用の検出部１６４を有する。ここで、回転運動は周期運動の一例である。また、対象物１０として円盤状の部材が例示されている。
【００１１】
回転駆動部１５０は、対象物１０を制御部１９０からの指示に基づいて一方向に回転する。回転駆動部１５０は対象物１０が１回転して位相角が所定の値になるたびに電気的に検出する機構を持つ。たとえば、標識１５４が対象物１０と同期して回転して、それが１周するごとに固定されたピックアップ１５６が認識すれば、当該認識の数と回転数とが対応付けられる。なお、標識１５４は対象物１０に直接設けられてもよい。なお、対象物１０はγ線光子が十分透過できる程度の厚さをもつ容器１５２に密閉されていてもよい。
【００１２】
一対の検出部１６０、１６２、１６４は、γ線光子を検出する、例えばＮａＩシンチレータである。このうち検出部１６０、１６２におけるγ線の入射方向は互いに向かい合っているので、陽電子と電子の対消滅により生じた２個のγ線光子が検出部１６０、１６２で検出されるのは、その放射線源が一対の検出部１６０、１６２のγ線の入射方向を結んだ線分上にある場合に限られる。当該線分を同時検出線と呼び、電子と陽電子の対消滅により生じた２個のγ線光子が検出部１６０、１６２で検出されることを同時検出と呼ぶ場合がある。検出部１６４は検出部１６０、１６２とは独立に、対象物１０の放射線源から入射したγ線を検出する。検出部１６４が検出対象とするγ線は、陽電子と電子の対消滅によるものに限定されず、他の放射性崩壊過程によるものも含む。
【００１３】
検出部１６０、１６２、１６４の指向性を向上させるべく、検出部１６０、１６２、１６４の前にスリット状の間隔をあけた鉛板等による放射線遮蔽部材を置いてもよい。検出部１６０、１６２、１６４は、検出したγ線光子によるパルス電気信号を再構成部１７０に受け渡す。
【００１４】
往復駆動部１８０は、対象物１０の回転運動の面内の一方向に沿ってアーム１８２を往復移動する。図１に示す例において、対象物１０の回転運動は紙面内であり、アーム１８２は紙面内の上下方向に沿って往復移動する。これにより、アーム１８２とともに一対の検出部１６０、１６２が当該一方向に移動するので、点線で示す同時検出線が当該一方向に沿って走査される。この場合に、往復駆動部１８０は、検出部１６０、１６２の同時検出線が対象物１０の一方の外側から他方の外側まで走査されるようにアーム１８２を駆動することが好ましい。
【００１５】
図２は、対象物１０に放射線源１２を打ち込む打込装置１２０の構成を模式的に示した模式図である。打込装置１２０は、ビームの流れ方向に沿って、加速器１２２と、標的物質１３０と、スリット１３１、成分分離部１３２、スリット１３３、収束部１３５、スリット１３６、エネルギー調整板１３４とを有する。
【００１６】
加速器１２２は、イオン源１２６と加速部１２４で構成され、イオン源１２６で生成した安定核種イオンを加速部１２４で所定の速度まで加速して１次ビームを生成する。２次ビームが２２Ｎａである場合の１次ビーム核種の例は、２３Ｎａあるいは２２Ｎｅである。
【００１７】
標的物質１３０には、加速器１２２から１次ビームが照射される。１次ビームが標的物質１３０中を通過する際に原子核反応により１次ビームの安定核種からそれと異なる核種が２次ビームとして生成される。標的物質１３０を通過した１次ビームには、こうして生成された核種の２次ビームが含まれる。２次ビームが２２Ｎａであって１次ビームが２３Ｎａである場合の標的物質１３０の一例はＢｅであって、２３Ｎａの１次ビームが照射されたことによる原子核反応により２２Ｎａを含むビームが生成される。スリット１３１は、標的物質１３０で生成されたビームのうち予め定められた方向のビームを通過させ、他を遮断する。
【００１８】
成分分離部１３２は、電磁石およびその磁場中で一方向に湾曲した真空箱を有する。これにより、標的物質１３０で生成された複数の核種は、磁場中で当該種類ごとに異なる湾曲経路をとり、真空箱中を通過する際に空間的に分離される。スリット１３３は、幅と位置が可変であって、成分分離部１３２で空間的に分離された複数核種のうち、打ち込みを目的とする放射性同位体、例えば２２Ｎａの２次ビームを通過させ、他を遮断する。
【００１９】
収束部１３５は、電磁石およびその磁場中で一方向に湾曲した真空箱を有する。これにより、空間的に広がった２次ビームを収束して出力する。スリット１３６は、幅および位置が可変であって、収束部１３５から出力された２次ビームのうち予め定められた方向とサイズのビームを通過させ、他を遮断する。
【００２０】
エネルギー調整板１３４は、２次ビームの運動エネルギーを調整する。エネルギー調整板１３４の一例はアルミ箔である。図２に示す例で、エネルギー調整板１３４は断面が楔形を有しており、ビームに対して垂直に移動して２次ビームを照射する位置の厚みを変えることにより、２次ビームの運動エネルギーを調整する。
【００２１】
楔形のエネルギー調整板１３４を移動するのに代えて、互いに厚みが異なる複数のエネルギー調整板１３４を入れ替えてエネルギーを調整してもよい。さらに別の例として、平板のエネルギー調整板１３４を２次ビームに対して傾けることで、エネルギー調整板１３４内を通過するビームの行路長を変えてエネルギーを調整してもよい。
【００２２】
エネルギー調整板１３４の出力側に、ターゲットとなる対象物１０が配される。これにより、対象物１０が２次ビームで照射されて、２次ビームを構成している放射性同位体が対象物１０に打ち込まれて放射線源１２となる。この場合に、エネルギー調整板１３４により運動エネルギーを低くされた放射性同位体は対象物１０の表面から浅い位置に留まる。よって、エネルギー調整板１３４により、表面からの打ち込み深さが調整される。
【００２３】
上記のように打込装置１２０により外部で生成したＲＩを対象物に打ち込む方法（ＲＩ打ち込み法）によれば、対象物をイオンビーム照射してその中の原子核反応でＲＩを作る直接放射化法に比べて、下記利点がある。対象物への放射線損傷を低減でき、妨害放射性同位体がない低バックグラウンド環境で摩耗量が検出できるので、検出精度が向上する。原理的に如何なる材質の摩耗面でも摩耗検出に適した半減期の放射性同位体を打ち込むことができる。特に、成分分離部１３２および収束部１３５の磁石、スリット１３３のスリット幅、スリット１３６のスリット幅、エネルギー調整板１３４の厚さ、打ち込み時間等を制御することで、放射性同位体が打ち込まれる深さ、その分布の形および量を様々に設定することができる。
【００２４】
図３は、放射線検出装置１００の一部を示す概略図である。放射線源１２として、対象物１０に固定した極座標（ｒ，θ）の位置に、点状の放射線源が配されている場合を考える。さらに、一対の検出部１６０、１６２の位置を固定した場合を考える。
【００２５】
一対の検出部１６０、１６２の同時検出線に垂直で、対象物１０の回転中心を通る下向きの半直線を静止系の基準線とする。静止系の基準線に対する対象物１０の極座標の基準線（θ＝０）の角度すなわち位相をφとする。標識１５４は位相φが０の時にピックアップ１５６に認識されるように設定する。よって、対象物１０が周期Ｔ０で等速で１回転する間に当該周期Ｔ０でφは０から２πまで線形に変化する。これにより、再構成部１７０は、ピックアップ１５６が標識１５４を認識したときの時刻を取得し、当該時刻から経過した時間で位相φを特定する。
【００２６】
さらに、対象物１０の回転中心に対する同時検出線の位置をｙとする。当該位置ｙは、位置測定部１８４から出力されるアーム１８２の位置に基づいて、再構成部１７０が特定する。
【００２７】
図４は、図３における検出部１６０、１６２からの出力を示す概念図である。図３において、放射線源１２で陽電子と電子の対消滅により生じた２個のγ線光子が一対の検出部１６０、１６２で同時検出されるのは、放射線源１２が同時検出線上にある場合、すなわち、ｙ＝ｒ・ｃｏｓ（θ＋φ）のときである。さらに−ｒ＜ｙ＜ｒであれば、放射線源１２は、対象物１０が一回転する間に同時検出線を２回横切る。したがって、図４に示すように、φが０から２πまでの間に、φ１およびφ２（＝２π−２θ−φ１）の２つで同時検出によるγ線検出率がピークを示す。すなわち、同時検出の時間的変化には、対象物１０の周期運動の周期Ｔ０と同期性があるといえる。
【００２８】
したがって、逆に、放射線源１２の位置が未知であるときに、図３の構成において図４のようにφ１およびφ２で同時検出によるγ線検出率のピークが得られた場合に、再構成部１７０は放射線源１２の位置（ｒ，θ）を特定することができる。すなわち、再構成部１７０は、制御部１９０から取得した周期Ｔ０と、ピックアップ１５６が標識１５４を認識してから陽電子と電子の対消滅により生じた２個のγ線光子が一対の検出部１６０、１６２で同時検出されるまでの時間に基づいて、放射線源１２の位置（ｒ，θ）を特定することができる。
【００２９】
なお、検出部１６０、１６２による検出は、対象物１０が複数回回転する間続けられることが好ましい。この場合に、再構成部１７０は、複数回回転中に計数された同時検出数の積算値を用いて上記特定をしてもよいし、複数回回転中の同時検出数を回数で平均した平均値を用いて上記特定をしてもよい。放射線源の放射性同位体の半減期が長く強度が低い場合、多くの回転数での積算値または平均値を用いることが好ましい。これらは以下の他の実施形態でも同様に適用できる。
【００３０】
以上、本実施形態によれば、対象物１０の回転中における検出部１６０、１６２によるγ線検出率の時間的な変化に基づいて、放射線源１２の放射状況の一例として、当該放射線源１２の位置を特定することができる。なお、再構成部１７０は、制御部１９０から周期Ｔ０を取得することに代えて、単位時間当たりの回転数を取得してもよい。これは以下の他の実施形態でも同様に適用できる。
【００３１】
図５は、対象物１０の回転中心に対して固定されている検出部１６４によるγ線検出率の時間的変化を示す概念図である。放射線源１２が１周する間に検出部１６４との距離が変わり、検出率が変化する。したがって検出部１６４の検出率は対象物１０の回転に同期して周期的に変化する。
【００３２】
図６は、検出部１６４による検出率の時間的変化をフーリエ変換して周波数空間で表した概略図である。なお、検出部１６０、１６２が固定されている場合は、検出部１６０、１６２の同時検出率の時間的変化をフーリエ変換すれば同様の図が得られる。
【００３３】
図５に示すように、検出には周期Ｔ０の繰り返しがある。したがって、逆に、周波数空間で１／Ｔ０にピークがあれば、放射線源１２の周期運動の周期がＴ０であることが特定される。以上の通り、再構成部１７０は、制御部１９０から直接的に周期Ｔ０を取得することに代えて、モニター検出部１６４の検出率の時間的変化に基づいて周期Ｔ０を算出してもよい。
【００３４】
図３の構成において、検出部１６０、１６２の互いの位置関係を保ったまま直線運動して対象物１０を走査したとき、再構成部１７０は同時検出率を同時検出線の位置ｙと位相φの関数としてｙ−φ面上にプロットすることによりサイノグラムを得る。同時検出線の位置ｙは図１で説明した通り、位置測定部１８４から出力されるアーム１８２の位置により特定される。同時検出線が回転している対象物１０を一方向に走査するので、対象物１０の上で見ると各点で異なる方向の同時検出線が交差し、同時検出線の方向は位相φにより決まる。
【００３５】
放射線源１２が点状の場合、サイノグラムとして図７に示すように正弦曲線を得る。さらに、放射線源１２の位置（ｒ，θ）に対応して、サイノグラムの正弦曲線が位相φ＝−θで位置ｙ＝−ｒの極小値をもつ。したがって、逆に、再構成部１７０は図７のサイノグラムが得られた場合に、放射線源１２が回転運動をしており位置（ｒ，θ）にあると特定することができる。
【００３６】
放射線源１２が複数の点状放射線源よりなる場合、サイノグラムもそれぞれの位置に対応した複数の正弦曲線の重ね合わせとなる。また放射線源１２が対象物１０の上に２次元的に分布した面状の放射線源の場合、サイノグラムは線源の強度分布に応じて正弦曲線を重ね合わせた形となる。いずれの場合もすでに知られている数学的な操作アルゴリズムによりサイノグラムから放射線源の強度分布を再構成することができる。なお、上記装置および方法は、回転体のγ線源の分布を知ることができるので、Gamma-ray Inspection of Rotational Objectの頭文字をとって、ＧＩＲＯと呼ぶことを提唱したい。
【００３７】
図８は、上記放射線検出装置１００を摩耗試験に応用した例の概略図を示す。円盤状の対象物１０が、中空の容器１８に密閉されている。対象物１０と容器１８との間には潤滑剤１６が充填されている。対象物１０の表面には放射線源１２が注入されている。よって、容器内にある対象物１０の動作にともない他の部品と摩擦あるいは接触して対象物１０が摩耗すると、潤滑剤１６に放射線源１２に含まれていた放射性同位体１４が混ざる。ここで、図８に示すように、潤滑剤１６において放射性同位体１４が特定の領域、図中で下の領域に集まっているとする。
【００３８】
図９は、図８の状態を走査した場合のサイノグラムを概略的に示す。図９のサイノグラムは、図７と同様に、放射線源１２の位置に対応して、φ＝−θで極小点ｙ＝−ｒを通る周期Ｔ０の正弦曲線となる。
【００３９】
さらに、図中に網掛けで示したように、周期Ｔ０と同期しない、すなわち位相φ方向に一様またはランダムに分布したγ線が検出される。潤滑剤１６において放射性同位体１４が下の領域に集まっていることに対応して、当該網掛けの領域は−ｒ側に集中する。
【００４０】
したがって、逆に、再構成部１７０は図９のサイノグラムが得られた場合に、放射線源１２が回転運動をしており位置（ｒ，θ）にあるとともに、摩耗により放射線源１２に含まれていた放射性同位体１４が−ｒ側に集まっているという、放射状況を２次元イメージとして再構成することができる。さらに、正弦曲線に沿った領域のγ線の強度、網掛けの領域のγ線の強度等から、放射状況の再構成の他の例としての摩耗状況を特定することができる。さらに、再構成部１７０は、検出部１６０、１６２の走査を繰り返してサイノグラムを比較することにより、摩耗状況の時間的な変化を再構成することができる。
【００４１】
図１０は、上記放射線検出装置１００を摩耗試験に応用した他の例の概略図を示す。全体構成は図８と同様である。図８と異なり図１０では、潤滑剤１６において放射性同位体１４が潤滑剤１６の中をまんべんなく分散している。
【００４２】
図１１は、図１０の状態を走査した場合のサイノグラムを概略的に示す。図１１のサイノグラムは、図７と同様に、放射線源１２の位置に対応して、位相φ＝−θで位置ｙ＝−ｒを極小点とする周期Ｔ０の正弦曲線となる。
【００４３】
さらに、図中に網掛けで示したように、周期Ｔ０と同期しない、すなわち位相φ方向に一様またはランダムに分布した強度のγ線が検出される。潤滑剤１６の中で放射性同位体１４がまんべんなく分散していることに対応して、当該網掛けの領域は＋ｒ側から−ｒ側まで全体に広がっている。
【００４４】
したがって、逆に、再構成部１７０は図１１のサイノグラムが得られた場合に、放射線源１２が回転運動をしており位置（ｒ，θ）にあるとともに、摩耗により放射線源１２に含まれていた放射性同位体１４がまんべんなく拡散しているという、放射状況を２次元イメージとして再構成することができる。特に、図９と図１１との比較により、放射性同位体１４がある領域に集まっているか全体に分散しているかを区別することができる。
【００４５】
なお、円盤状の対象物１０と潤滑剤１６との組み合わせに代えて、異なる周期で回転する一対の円盤状の対象物を接触させて、一方から他方へ回転駆動力を伝達させる場合に上記実施形態を適用してもよい。この場合に、少なくとも一方の対象物における、他の対象物と接触および離間を繰り返す位置に放射線源が配されることが好ましい。また、一対の円盤状の対象物に代えて、一対の歯車を噛み合わせる場合に上記実施形態を適用してもよい。
【００４６】
また、回転する対象物１０の上に２次元的に配された放射線源１２の分布形状が、拡散などの過程で回転周期より十分ゆっくりと変化する場合、放射線源１２の分布形状の変化はサイノグラムの形の変化をもたらす。逆にサイノグラムから数学的な操作アルゴリズムにより放射線源の分布形状を得ることができるので、再構成部１７０は、検出部１６０、１６２の走査を繰り返してサイノグラムを比較することにより、分布形状の時間的な変化を再構成することができる。
【００４７】
図１２は、上記放射線検出装置１００で用いられる対象物５０の他の例の概略図を示す。図１２において、対象物５０は径の小さい滑車２０、径の大きい滑車３０およびそれらに架け渡されたベルト４０を有する。ベルト４０には放射線源４２があるとする。
【００４８】
図１の放射線検出装置１００の回転駆動部１５０が、滑車２０、３０の一方または両方を回転駆動する。これにより、滑車２０、３０およびベルト４０がそれぞれ周期Ｔ１、Ｔ２，Ｔ３で同期して周期運動する。
【００４９】
図１３は、上記放射線検出装置１００で対象物５０を検出したサイノグラムを概略的に示す。ベルト４０に対して検出部１６０、１６２の同時検出線を紙面の上下方向に走査すると、図１３のように、周期Ｔ３において、滑車２０、３０に巻き付いている部分で正弦曲線、他の部分で直線となる線が現れる。これにより、回転運動以外の２次元周期運動についても、放射線源４２の位置および強度分布を含む放射状況を再構成することができる。
【００５０】
ここで、放射線源４２の放射性同位体が滑車２０、３０に付着した場合には、図１３に示す周期Ｔ３のサイノグラムでは線としては現れない。しかしながら、それぞれ周期Ｔ１、Ｔ２でサイノグラムを描くことにより線として現れる。同時検出の検出結果に複数の周期が含まれるか否かは、図６で説明したようなフーリエ変換を用いてもよい。このように、当初の放射線源４２とは異なる、他の対象物の周期に同期したサイノグラムを得ることにより、放射状況の一例として、放射線源４２の放射性同位体が当該他の対象物へ付着した付着度合を特定することができる。
【００５１】
なお、上記実施形態において対象物１０に対する走査のため検出部１６０、１６２を移動した。これに代えてまたはこれに加えて、検出部１６０、１６２を固定して、対象物１０の方を往復移動させてもよい。
【００５２】
また、上記実施形態においては、陽電子が電子と対消滅した場合に発生する２個のγ線光子を一対の検出部１６０、１６２で同時検出し、検出部を直線移動させてサイノグラムを得た。これに代えて、単一の検出部でγ線を検出しながら直線移動させてもサイノグラムを得ることができる。この場合検出対象のγ線は陽電子と電子の対消滅によるものに限らず、他の放射性崩壊によるγ線でもよい。また、これに代えて、またはこれに加えて、他の放射線で透過性と直進性をもつＸ線などを単一の検出器で検出してもよい。この場合にも、検出部の前にスリット状の間隔をあけてそれぞれの放射線に対する遮蔽物を置いて、検出部の指向性を高くすることが好ましい。
【００５３】
また、これに代えてモニター用の検出部１６４のみを用い、そのγ線検出率の時間変化のフーリエ変換を用いても、放射線源１２の放射状況について限定された情報を得ることができる。放射線源１２が点状の場合、検出部１６４のγ線検出率は図１４の実線に示すような周期的な変化を示すが、摩耗などにより放射線源１２から分離した放射性同位体が潤滑剤中に分布した場合、検出率の周期的変化の振幅は図１４の破線のように減少し、そのため図１５に示すようにフーリエ変換による周波数１／Ｔ０の成分が減少する。したがって検出部１６４によるγ線検出率のフーリエ成分の時間的変化から、摩耗状況の時間的変化を再構成することができる。
【実施例１】
【００５４】
図１の放射線検出装置１００において、検出部１６０、１６２を固定して、対象物１０は水平面内を回転するターンテーブルとして、水平方向に往復移動可能にした。可動範囲は１４ｃｍとした。
【００５５】
検出部１６０、１６２にはＮａＩシンチレータを用いた。それぞれのＮａＩシンチレータの前には、幅６ｍｍの間隔を置いて、厚さ３ｃｍ、幅１０ｃｍ、高さが９ｃｍの鉛ブロックを２個ずつ置いた。
【００５６】
ターンテーブルの上に、放射線源１２として約１．５ｋＢｑと６ｋＢｑの２個の２２Ｎａ線源を配した。当該放射線源１２のそれぞれは直径２ｍｍ以下である。
【００５７】
また、ターンテーブルの側方に伸びてから下方に伸びるＬ字棒状の標識１５４を取り付けた。これにより、標識１５４が光電ピックアップ１５６を横切るたびにパルス信号を発生させた。
【００５８】
当該パルス信号でクロックを起動して、同時検出がされた時刻までに積算されたクロック数を、それぞれの検出部１６０、１６２のパルス波高とともに記録した。ここで、積算されたクロック数が位相φに対応し、パルス波高がγ線光子のエネルギーに対応する。
【００５９】
ターンテーブルの回転数は毎分１５０回転とした。同時検出線は、±７０ｍｍの範囲で、毎分２ｍｍ間隔で走査した。測定の所要時間は約２４時間であった。
【００６０】
図１６は、上記実施例において得られたサイノグラムである。上記回転数に応じた周期で、２本の正弦曲線が現れていることが分かる。
【００６１】
図１７は、図１６のサイノグラムを用いて放射線源１２の放射状況を２次元的に再構成した結果である。図１７に示すように、ターンテーブル上に配した放射線源１２に対応した位置に、放射線源が再構築されていることが分かる。再構築された放射線源の広がりは約４ｍｍ以下であった。これは鉛ブロックでコリメートした幅によると考えられる。
【実施例２】
【００６２】
また、実施例１と同じターンテーブルの上に、放射線源１２として長さ１０ｃｍ、幅６ｃｍ、厚さ２ｍｍのアルミ板に約１５０ｋＢｑの２２Ｎａを注入した面状の線源を固定した。図１８はイメージングプレートで測定した当該線源の強度分布である。
【００６３】
この線源を用いて実施例１と同じ条件で測定し、図１９に示すサイノグラムを得た。正弦曲線の重ね合わせによる図形が現れていることが分かる。測定の所要時間は約２６時間であった。
【００６４】
図２０は図１９のサイノグラムを用いて放射線源１２の放射状況を２次元的に再構成した結果である。図２０を図１８と比較すると、ターンテーブル上の実際の放射線源１２の分布形状が再現されていることが分かる。
【００６５】
以上、本実施形態によれば、対象物の放射線源の放射状況を再構成することができる。摩耗試験に用いた場合にあっては、摩耗状態そのものを直接的に検出することがきる。
【００６６】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００６７】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００６８】
１０  対象物、１２  放射線源、１４  放射性同位体、１６  潤滑剤、１８  容器、２０  滑車、３０  滑車、４０  ベルト、４２  放射線源、５０  対象物、１００  放射線検出装置、１２０  打込装置、１２２  加速器、１２４  加速部、１２６  イオン源、１３０  標的物質、１３１  スリット、１３２  成分分離部、１３３  スリット、１３４  エネルギー調整板、１３５  収束部、１３６  スリット、１５０  回転駆動部、１５２  容器、１５４  標識、１５６  ピックアップ、１６０  検出部、１６２  検出部、１６４  検出部、１７０  再構成部、１８０  往復駆動部、１８２  アーム、１８４  位置測定部、１９０  制御部
【図１】
2015158460.tif 000003
【図２】
2015158460.tif 000004
【図３】
2015158460.tif 000005
【図４】
2015158460.tif 000006
【図５】
2015158460.tif 000007
【図６】
2015158460.tif 000008
【図８】
2015158460.tif 000009
【図１０】
2015158460.tif 000010
【図１２】
2015158460.tif 000011
【図１４】
2015158460.tif 000012
【図１５】
2015158460.tif 000013
【図７】
2015158460.tif 000014
【図９】
2015158460.tif 000015
【図１１】
2015158460.tif 000016
【図１３】
2015158460.tif 000017
【図１６】
2015158460.tif 000018
【図１７】
2015158460.tif 000019
【図１８】
2015158460.tif 000020
【図１９】
2015158460.tif 000021
【図２０】
2015158460.tif 000022