(57)【要約】【課題】  コンプトン散乱γ線を利用する場合において、検査対象物の状態を、γ線源の揺らぎの影響を受けることなく、さらに検出器の配設位置の制限という問題を生起することなく、簡便に検出し得る非破壊検査装置を提供する。【解決手段】  少なくとも２つの異なるピークエネルギーをもつＸ線またはγ線（以下、両者をまとめてγ線という）を検査対象物３に照射するγ線源１と、前記照射の結果生起されるコンプトン散乱に基づき、少なくとも３つの異なるピークエネルギーをもつ散乱γ線を検出し、検出した前記散乱γ線を表す散乱γ線信号の前記散乱γ線エネルギーに対する信号強度を表す散乱γ線エネルギー分布特性を求める一方、前記散乱γ線エネルギー分布特性に基づき、前記検査対象物３の厚さに起因して前記少なくとも３個のピークが形成するパターンを特定して検査対象物３の状態を検出する検出器２とを有する。【選択図】  図７
2015215263.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの異なるピークエネルギーをもつＸ線またはγ線（以下、両者をまとめてγ線という）を検査対象物に照射するとともに、前記照射の結果生成されるコンプトン散乱に基づき少なくとも３つの異なるピークエネルギーをもつ散乱γ線を検出し、検出した前記散乱γ線を表す散乱γ線信号の前記散乱γ線エネルギーに対する信号強度を表す散乱γ線エネルギー分布特性を生成するとともに、
前記散乱γ線エネルギー分布特性を利用し、前記検査対象物の厚さに起因して前記少なくとも３個のピークが形成するパターンを特定して前記検査対象物の状態を検出することを特徴とする非破壊検査方法。
【請求項２】
請求項１に記載する非破壊検査方法において、
前記コンプトン散乱は、コンプトン後方散乱であることを特徴とする非破壊検査方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載する非破壊検査方法において、
前記少なくとも３つの異なるピークエネルギーをもつ散乱γ線には、少なくとも１つの２回散乱γ線を含むことを特徴とする非破壊検査方法。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか一つに記載する非破壊検査方法において、
さらに、２つの異なる前記散乱γ線信号の信号強度の比を加味して前記検査対象物の状態を検出することを特徴とする非破壊検査方法。
【請求項５】
少なくとも２つの異なるピークエネルギーをもつＸ線またはγ線（以下、両者をまとめてγ線という）を検査対象物に照射するγ線源と、
前記照射の結果生起されるコンプトン散乱に基づき、少なくとも３つの異なるピークエネルギーをもつ散乱γ線を検出し、検出した前記散乱γ線を表す散乱γ線信号の前記散乱γ線エネルギーに対する信号強度を表す散乱γ線エネルギー分布特性を求める一方、前記散乱γ線エネルギー分布特性に基づき、前記検査対象物の厚さに起因して前記少なくとも３個のピークが形成するパターンを特定して前記検査対象物の状態を検出する検出器とを有することを特徴とする非破壊検査装置。
【請求項６】
請求項５に記載する非破壊検査装置において、
前記コンプトン散乱は、コンプトン後方散乱であり、前記検出器は、前記検査対象物に対して同じ側に配設されていることを特徴とする非破壊検査装置。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載する非破壊検査装置において、
前記少なくとも３つの異なるピークエネルギーをもつ散乱γ線には、少なくとも１つの２回散乱γ線を含むことを特徴とする非破壊検査装置。
【請求項８】
請求項５〜請求項７の何れか一つに記載する非破壊検査装置において、
前記γ線源は、それぞれ放射エネルギーが異なる少なくとも２つの異なるピークエネルギーをもつ２種類以上の同位体核種で形成したことを特徴とする非破壊検査装置。
【請求項９】
請求項５〜請求項７の何れか一つに記載する非破壊検査装置において、
前記γ線源は、電子とレーザー光との衝突により生成される少なくとも２つの異なるピークエネルギーを有するγ線を照射するレーザーコンプトン散乱線源であることを特徴とする非破壊検査装置。
【請求項１０】
請求項５〜請求項９の何れか一つに記載する非破壊検査装置において、
前記検出器は、さらに、２つの異なる前記散乱γ線信号の信号強度の比を加味して前記検査対象物の状態を検出することを特徴とする非破壊検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は非破壊検査方法およびその装置に関し、特にコンプトン散乱を利用した非破壊検査に適用して有用なものである。
【背景技術】
【０００２】
原子力設備の配管の検査等にはＸ線またはγ線（以下、本明細書において両者をまとめてγ線という）を利用した非破壊検査が汎用されている。これは検査対象物である配管等にγ線を照射し、これによる検査対象物の透過画像を解析して減肉の程度等を検出するものである（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、検査対象物の透過画像を得ることにより減肉の程度等を検査する場合においては、γ線を検出する検出器を、γ線を照射する線源に対し検査対象物を挟んで反対側に配置する必要がある。
【０００４】
このため、線源に対する検査対象物の反対側が狭隘部であったり、他の配管等の障害物の存在により検出器を配設するための十分なスペースが確保できない場合も多い。
【０００５】
一方、コンプトン後方散乱に基づく散乱γ線を利用すれば線源と検出器を検査対象物に対して同じ側に配設することもできる。コンプトン後方散乱とは、図８（ａ）に示すように、所定のγ線をターゲットＴに照射したとき、γ線に対して角度Φの方向に飛び出す反跳電子Ｅｅとともに、エネルギーが変化した散乱γ線として元のγ線が散乱される現象をいう。ここで、散乱γ線の散乱角θはターゲットＴに照射されるγ線のエネルギーＥ０と散乱される散乱γ線の散乱γ線エネルギーＥ１とで一意に定まる。散乱角θ＞９０°の領域に散乱する場合を、特に後方散乱という。
【０００６】
したがって、図８（ｂ）に示すように、γ線源０１と検出器０２とを散乱角θ＞９０°に合致するように配設すれば、γ線源０１と検出器０２とを検査対象物である配管０３に対して同じ側に配設することができ、検出器０２の配設条件を緩和することができる。ここで、検出器０２では、図８（ｃ）に示すように、散乱角θ（γ線源０１の配設位置と検出器０２の配設位置とがなす角度）で一意に特定される散乱γ線の散乱γ線エネルギーＥ１で信号強度がピークとなる散乱γ線エネルギー分布が得られる。なお、図８（ｃ）の横軸には、散乱γ線のエネルギーを採り、縦軸には検出器０２で検出される散乱γ線信号の信号強度を採ってある。散乱γ線信号は、散乱γ線の強度を表す信号である。また、γ線源０１および検出器０２の前には、図示はしないが、通常コリメーターが配設される。
【０００７】
一方、図９（ａ）に示すように、検査対象物である配管０３が内周に減肉を生起することなく正常な状態を維持している場合の後方散乱γ線の散乱γ線エネルギーＥ１は、図９（ｂ）に示すように、検査対象物である配管０３の内周に減肉部０３Ａが形成されている場合よりも大きくなる。検査対象物である配管０３の肉厚部分は鉄等の高密度物質であるのに対し、減肉部０３Ａは低密度の空気であるので、かかる空気部分でγ線の散乱強度が大きく低下するからである。例えば、γ線源０１である放射性同位体イリジウム線源から照射されるγ線のエネルギーＥ０が３２０ｋｅＶとすると、散乱角θ＝９０°の場合の散乱γ線の散乱γ線エネルギーＥ１は１９７ｋｅＶと、一意に決まる。したがって、検査対象物である配管０３に減肉部０３Ａが発生している場合には散乱γ線の散乱γ線エネルギーＥ１の信号強度が小さくなる。
【０００８】
そこで、図８（ｃ）に示す散乱γ線エネルギー分布において散乱γ線の散乱γ線エネルギーＥ１を検出することにより減肉の発生を検出し得る（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６―１７７８４１号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】（社）日本原子力学会「１９９５秋の大会」（１９９５年１０月１７日〜２０日、原研）  コンプトン散乱を用いた保温材表面からの点検技術、（株）東芝、宇高彰、濱島隆之、後藤哲夫
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところが、上述の如く図８（ｃ）に示す散乱γ線エネルギー分布特性における散乱γ線の散乱γ線エネルギーＥ１の信号強度に基づき減肉を検出する場合には、γ線源０１の揺らぎが問題となる。γ線源として、例えば放射性同位体線源を用いた場合、γ線源０１から照射されるγ線の強度が時間の経過とともに揺らぐことがあり、これに伴い基準の信号強度が変化してしまい、高精度の測定の阻害要因となってしまうからである。
【００１２】
なお、上述の如く、基準の信号強度が変化してしまうという問題は、図８に示す場合のように、コンプトン後方散乱を利用する場合のみならず、コンプトン散乱を利用する従来の透過方式の場合にも、同様に発生する。すなわち、かかる基準の信号強度の揺れという問題は、散乱γ線エネルギーＥ１の信号強度の大きさのみを利用する限り、後方散乱に限ることなく、一般に発生する。
【００１３】
本発明は、上述の従来技術に鑑み、コンプトン散乱γ線を利用する場合において、検査対象物の状態を、γ線源の揺らぎの影響を受けることなく、さらに検出器の配設位置の制限という問題を生起することなく、簡便に高精度に検出し得る非破壊検査方法およびその装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成する本発明は次の知見を基礎とするものである。図１（ａ）に示すように、コンプトン散乱は、前述の如く、エネルギーＥ０のγ線がターゲットＴ１に照射されることにより、γ線に対して角度Φの方向に飛び出す反跳電子Ｅｅとともに、エネルギーが変化した散乱γ線として元のγ線が散乱される現象をいうが、かかる散乱は、所定の確率で複数回生起されることもある。図１（ａ）では、２回散乱の態様を示している。この場合、エネルギーＥ０のγ線がターゲットＴ１に照射されてエネルギーＥ２１の１回散乱γ線となり、さらに１回散乱γ線が同じターゲットＴ１で２回目の散乱を起こすことにより、エネルギーＥ２２の２回散乱γ線となっている。このときの各γ線のエネルギーＥ０，Ｅ２１，Ｅ２２および１回散乱角θ１、２回散乱角θ２との関係は、次式（１）（２）で示される。
【００１５】
【数１】
2015215263.tif 000003
【００１６】
ちなみに、エネルギーＥ０のγ線がターゲットＴ１内で１回のみ散乱される場合の散乱角θ（＝θ１+θ２）と散乱γ線エネルギーＥ１の関係は下式（３）で示される。
【００１７】
【数２】
2015215263.tif 000004
【００１８】
一般に、散乱回数が多くなるにつれ、信号強度が小さくなるので、散乱回数が増える程、図８（ｃ）に示す散乱γ線エネルギー分布特性上では散乱γ線信号が検出されにくくなる。しかも、多重散乱に基づく散乱γ線信号は、通常図８（ｃ）に示す散乱γ線エネルギー分布特性上では１回散乱の場合の散乱γ線エネルギーよりも低エネルギー側に出現する。
【００１９】
ところが、図１（ｂ）に示すように、γ線源１から配管である検査対象物３に照射するγ線のエネルギーＥ０および散乱角θを適切に選び、かつ測定精度を上げることにより、検出器２ではエネルギーＥ１の１回散乱の高エネルギー側に、エネルギーＥ２２の２回散乱のピークを観測できる。すなわち、例えば、Ｅ０＝３２０ｋｅＶで散乱角θ＝９０°とすると（３）式よりＥ１＝１９７ｋｅＶ、（１）、（２）式よりＥ２２＝２３４ｋｅＶとなる。ここで、２回の散乱により後方９０°（＝θ＝θ１＋θ２）に散乱されるための散乱角度として、１回目の散乱角θ１＝４５°、２回目の散乱角θ２＝４５°とした。
【００２０】
図１（ｃ）は、１回散乱とともに２回散乱のピークが出現した散乱γ線エネルギー分布特性を示す特性図である。同図に示す特性図においては、エネルギーＥ１の信号強度Ｐ１よりも小さいが、エネルギーＥ１の１回散乱ピークよりも高エネルギー側でエネルギーＥ２２の２回散乱ピークを与える信号強度Ｐ２が観測されている。
【００２１】
今回、２回散乱ピークを有するエネルギー分布特性を解析する中で、図２（ａ）に示すように、検査対象物３に減肉が発生していない場合と、図２（ｃ）に示すように、減肉部３Ａを有する場合とでは、散乱γ線エネルギー分布特性に顕著な違いが存在することが分かった。すなわち、減肉が発生していない場合には、図２（ｂ）に示す散乱γ線エネルギー分布特性のように、予想通り、エネルギーＥ１の１回散乱ピークの信号強度Ｐ１がエネルギーＥ２２の２回散乱ピークの信号強度Ｐ２よりも大きいが、減肉部３Ａが大きくなるにつれ、エネルギーＥ１の１回散乱ピークの信号強度Ｐ１とエネルギーＥ２２の２回散乱ピークの信号強度Ｐ２との差が縮まり、終には図２（ｄ）に示す散乱γ線エネルギー分布特性のように、エネルギーＥ１の１回散乱ピークの信号強度Ｐ１よりもエネルギーＥ２２の２回散乱ピークの信号強度Ｐ２が大きくなるという逆転現象が生起されることが分かった。
【００２２】
かかる逆転現象の発生原因は、次のように考えられる。図３（ａ）に示す１回散乱の場合において、γ線源を点線源でペンシルビームを放出するものとし、さらに散乱γ線の観測点も理想的な鉛コリメーターを設置して１点のみとすると、観測点における１回散乱ピークの信号強度は、一点(γ線進行軸と鉛コリメーター回転対称軸の交差点)のみの散乱情報を得ていることになる。このため、１回散乱ピークは、減肉等で鉄材質が存在しない領域においては、空気からの後方散乱となるため、散乱γ線は急激に減少する。一方、図３(ｂ)に示す２回散乱の場合においては、理想的なコリメーターを設置したとしても、サンプル内での経路は無数に存在する。図中では、サンプル部分の垂直な線が経路の一部を表わしており、これはθ１＝θ２＝４５°の場合に相当する。θ１≠θ２、θ＝θ１＋θ２(＝９０°)の場合の２回散乱を含めると経路は更に多くなる。ただし、この場合は２回散乱ピークのエネルギー位置が多少ずれるため、２回散乱ピークはブロードなものとなる。ここで、減肉等により、鉄サンプルの厚さが薄くなったとすると、図３(ｂ)に示すように減肉した領域に相当する部分(図中の灰色部分)については、２回散乱は起こらないが、減肉せず残っている領域については、依然として２回散乱が起こり得る領域となる。したがって、サンプル厚さ減少に伴う２回散乱の信号強度の低下は、１回散乱の信号強度低下に比べて緩やかなものになると考えられる。場合によっては、今回の例のように１回散乱ピークと２回散乱ピーク強度が逆転する現象が起こるものと考えられる。
【００２３】
２回散乱ピークは、ノイズではないγ線信号の信号強度であることから、これをうまく利用することにより、新たな減肉検知手法に繋がる可能性がある。すなわち、１回散乱の信号強度の大小のみを見るのではなく、散乱γ線エネルギー分布特性を健全な場合のものと比較することで、配管等の減肉の発生、さらに一般的には検査対象物の状態を検出することができると考えられる。例えば、図４に示すように１回散乱ピークと２回散乱ピークの信号強度比(P2/P1)をとり、この比が所定の閾値以上の場合に減肉が発生していると判断するという手法である。また、この比は配管の減肉量に応じて変化すると考えられるので、その変化量により減肉量を特定することもできる。
【００２４】
この手法の利点としては、１回散乱ピーク、２回散乱ピークともに同じ線源および計測配置で測定を行っているため、信号強度比をとることにより、照射するγ線の線量が経時的に変化してもその影響を小さくして高精度の計測を行うことができる点が挙げられる。これは、例えば、健全なサンプルを用いて基準エネルギー分布特性を取得したときの照射γ線量に対し、実測時の照射γ線量が変化していたとしても、その変化の影響をキャンセルすることができるので、非常に有効である。
【００２５】
さらに、例えば照射γ線源としてイリジウム線源を考えた場合の散乱γ線エネルギー分布特性について調べたところ、以下のことが判明した。
【００２６】
図５（ａ）は検査対象物３の厚さが５ｍｍの場合で、以下（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）がそれぞれ５．５ｍｍ、５．８ｍｍ、６ｍｍ、７ｍｍ、１０ｍｍの場合の散乱γ線エネルギー特性を示す特性図である。
【００２７】
イリジウム線源の主要な放出γ線のエネルギーは３１７ｋｅＶおよび４６８ｋｅＶであることから、これらをＥ０、Ｅ０’とし、図５では、３１７ｋｅＶおよび４６８ｋｅＶそれぞれの原子核崩壊毎での放出割合８３％（３１７ｋｅＶ）、４８％（４６８ｋｅＶ）に応じて重ね合わせている。
【００２８】
図５（ａ）〜図５（ｆ）を参照すれば明らかな通り、検査対象物３の厚さに依って散乱γ線エネルギー分布特性に顕著な違いが存在することが分かった。これは、検査対象物３の厚さによって信号強度Ｓ１（３１７ｋｅＶ）、Ｓ２（３１７ｋｅＶ）、Ｓ１（４６８ｋｅＶ）、Ｓ２（４６８ｋｅＶ）の増減量が異なるために生じている。ここで、Ｓ１の符号は１回散乱γ線であることを、Ｓ２は２回散乱γ線であることを示しており、（）内の（３１７ｋｅＶ）および（４６８ｋｅＶ）は各入射γ線エネルギーを示している。
【００２９】
図５の特性は、基本的には、２回散乱ピークであるＳ２（３１７ｋｅＶ）、Ｓ２（４６８ｋｅＶ）の信号強度変化は大きくなく、１回散乱ピークであるＳ１（３１７ｋｅＶ）、Ｓ１（４６８ｋｅＶ）が２回散乱ピーク強度を逆転していく過程において、パターン変化が生じていることを示している。ここではγ線として異なる２つのエネルギー（この例では、エネルギー３１７ｋｅＶと４６８ｋｅＶ）が照射されることで、パターン類型が増加している。
【００３０】
図５に示す例では、検査対象物３が薄くなるにつれて、信号強度Ｓ１（３１７ｋｅＶ）、Ｓ２（３１７ｋｅＶ）、Ｓ１（４６８ｋｅＶ）、Ｓ２（４６８ｋｅＶ）のピークが形成する形がＶ字（図５（ｆ）、（ｅ）、（ｄ））→右肩下がり（図５（ｃ）、（ｂ））→山型（図５（ａ））となっており、散乱γ線エネルギー分布特性上のパターンにより、おおよその検査対象物３の厚さが把握できる。特に、この本例は５ｍｍ（図５（ａ））から６ｍｍ（図５（ｄ））付近でパターンが顕著に変化していることから、この範囲での減肉検知に有効であると考えられる。もちろん定量的な評価を行うには、パターン類型だけなく、図６に示すように、信号強度Ｓ１（３１７ｋｅＶ）とＳ１（４６８ｋｅＶ）との比、信号強度Ｓ２（３１７ｋｅＶ）とＳ１（４６８ｋｅＶ）との比を参照することは言うまでもないが、エネルギー分布のパターンを利用することにより、減肉による危険性の判断材料を容易に与えることができる可能性が示唆されている。
【００３１】
かかる知見を基礎とする本発明の第１の態様は、少なくとも２つの異なるピークエネルギーをもつＸ線またはγ線（以下、両者をまとめてγ線という）を検査対象物に照射するとともに、前記照射の結果生成されるコンプトン散乱に基づき少なくとも３つの異なるピークエネルギーをもつ散乱γ線を検出し、検出した前記散乱γ線を表す散乱γ線信号の前記散乱γ線エネルギーに対する信号強度を表す散乱γ線エネルギー分布特性を生成するとともに、前記散乱γ線エネルギー分布特性を利用し、前記検査対象物の厚さに起因して前記少なくとも３個のピークが形成するパターンを特定して前記検査対象物の状態を検出することを特徴とする非破壊検査方法にある。
【００３２】
本態様によれば、少なくとも３つの異なる散乱γ線エネルギーの信号強度のピーク位置で形成するパターンが検出対象物の厚さと相関があることを利用しているので、前記パターンの変遷により検査対象物の厚さ、例えば減肉を適確に検出し得る。
【００３３】
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載する非破壊検査方法において、前記コンプトン散乱は、コンプトン後方散乱であることを特徴とする非破壊検査方法にある。
【００３４】
本態様によれば、散乱γ線の検出器を検査対象に対しγ線源と同じ側に配設することができるので、機器配置の自由度が増す。
【００３５】
本発明の第３の態様は、第１または第２の態様に記載する非破壊検査方法において、前記少なくとも３つの異なるピークエネルギーをもつ散乱γ線には、少なくとも１つの２回散乱γ線を含むことを特徴とする非破壊検査方法にある。
【００３６】
本態様によれば、２回散乱γ線をパターン認識の一つとして利用しているので、γ線源から放射するγ線の種類を減らすことができる。
【００３７】
本発明の第４の態様は、第１〜第３の態様の何れか一つに記載する非破壊検査方法において、さらに、２つの異なる前記散乱γ線信号の信号強度の比を加味して前記検査対象物の状態を検出することを特徴とする非破壊検査方法にある。
【００３８】
本態様によれば、さらに容易かつ的確に検査対象物の状態を検出することができる。
【００３９】
本発明の第５の態様は、少なくとも２つの異なるピークエネルギーをもつＸ線またはγ線（以下、両者をまとめてγ線という）を検査対象物に照射するγ線源と、前記照射の結果生起されるコンプトン散乱に基づき、少なくとも３つの異なるピークエネルギーをもつ散乱γ線を検出し、検出した前記散乱γ線を表す散乱γ線信号の前記散乱γ線エネルギーに対する信号強度を表す散乱γ線エネルギー分布特性を求める一方、前記散乱γ線エネルギー分布特性に基づき、前記検査対象物の厚さに起因して前記少なくとも３個のピークが形成するパターンを特定して前記検査対象物の状態を検出する検出器とを有することを特徴とする非破壊検査装置にある。
【００４０】
本態様によれば、少なくとも３つの異なる散乱γ線エネルギーの信号強度のピーク位置で形成するパターンが検出対象物の厚さと相関があることを利用しているので、前記パターンの変遷により検査対象物の厚さ、例えば減肉を適確に検出し得る。
【００４１】
本発明の第６の態様は、第５の態様に記載する非破壊検査装置において、前記コンプトン散乱は、コンプトン後方散乱であり、前記検出器は、前記検査対象物に対して同じ側に配設されていることを特徴とする非破壊検査装置にある。
【００４２】
本態様によれば、散乱γ線の検出器を検査対象に対しγ線源と同じ側に配設することができるので、機器配置の自由度が増す。
【００４３】
本発明の第７の態様は、第５または第６の態様に記載する非破壊検査装置において、前記少なくとも３つの異なるピークエネルギーをもつ散乱γ線には、少なくとも１つの２回散乱γ線を含むことを特徴とする非破壊検査装置にある。
【００４４】
本態様によれば、２回散乱γ線をパターン認識の一つとして利用しているので、γ線源から放射するγ線の種類を減らすことができる。
【００４５】
本発明の第８の態様は、第５〜第７の態様の何れか一つに記載する非破壊検査装置において、前記γ線源は、少なくとも２つの異なるピークエネルギーをもつ２種類以上の同位体核種で形成したことを特徴とする非破壊検査装置にある。
【００４６】
本態様によれば、複数の単色のγ線を良好に放射することができる。
【００４７】
本発明の第９の態様は、第５〜第７の態様の何れか一つに記載する非破壊検査装置において、前記γ線源は、電子とレーザー光との衝突により生成される少なくとも２つの異なるピークエネルギーを有するγ線を照射するレーザーコンプトン散乱線源であることを特徴とする非破壊検査装置にある。
【００４８】
本態様によれば、レーザー光と衝突させる電子のエネルギーを変えるだけで所望のエネルギーを有する単色のγ線を任意に生成し得る。
【００４９】
本発明の第１０の態様は、第５〜第９の態様の何れか一つに記載する非破壊検査装置において、前記検出器は、さらに、２つの異なる前記散乱γ線信号の信号強度の比を加味して前記検査対象物の状態を検出することを特徴とする非破壊検査装置にある。
【００５０】
本態様によれば、さらに容易かつ的確に検査対象物の状態を検出することができる。
【発明の効果】
【００５１】
本発明によれば、検査対象物の厚さが薄くなるに従い、散乱γ線エネルギー分布において、少なくとも３つの異なるピークによって形成されるピークパターンが特定の変化をするという知見に基づき、このパターンの変遷を利用して検査対象物の厚さを検出することができる。ここで、本発明は、散乱γ線に基づく信号強度と他の対象物とを比較するものではなく、ピークのパターン形状の変化のみを基準として所定の判断をするものであるので、γ線源の揺らぎ等の影響を受けることもない。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】コンプトン後方散乱の２回散乱を利用する本発明の原理を模式的に示す図で、（ａ）は２回散乱を概念的に示す説明図、（ｂ）はこの場合の機器配置を示す説明図、（ｃ）は２回散乱ピークが観察される散乱γ線エネルギー分布特性を示す特性図である。
【図２】本発明の原理を模式的に示す図で、（ａ）および（ｂ）が検出対象物の配管に減肉がない場合、（ｃ）および（ｄ）が減肉がある場合である。
【図３】コンプトン後方散乱における１回散乱の場合と２回散乱との場合の比較において、鉄サンプルに照射されたγ線の経路を示す説明図である。
【図４】１回散乱ピークと２回散乱ピークの信号強度比（Ｐ２／Ｐ１）の鉄サンプルの厚さに対する特性を示す特性図である。
【図５】照射γ線源としてイリジウム線源を想定し、主要な放出γ線エネルギーである３１７ｋｅＶおよび４６８ｋｅＶからの散乱γ線をそれぞれの原子核崩壊毎の所定割合に応じて重ね合わせることにより得られた散乱γ線エネルギー分布特性図である。
【図６】信号強度Ｓ１（３１７ｋｅＶ）とＳ１（４６８ｋｅＶ）との比および信号強度Ｓ２（３１７ｋｅＶ）とＳ１（４６８ｋｅＶ）との比を示す特性図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る非破壊検査装置を示すブロック図である。
【図８】従来周知のコンプトン後方散乱（１回散乱）の原理を模式的に示す説明図である。
【図９】コンプトン後方散乱を利用して配管の減肉を非破壊検査する従来技術の原理を模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００５４】
図７は本発明の実施の形態に係る非破壊検査装置を示すブロック図である。同図に示すように、本形態に係る非破壊検査装置は、例えば配管である検査対象物３に向けてγ線を照射するγ線源１と、前記照射の結果得られるコンプトン散乱に基づく散乱γ線を検出する検出器２とを有している。γ線源１は、少なくとも２つの異なるピークエネルギーを持つγ線（本形態では、Ｅ０＝３１７ｋｅＶおよびＥ０’＝４６８ｋｅＶ）を照射する同位体線源で構成してある。本形態の場合、γ線源１としてイリジウム同位体線源を想定しているが、核種に特別な限定はない。また、３つの異なるピークエネルギーを持つγ線を照射するγ線源１としたい場合は、例えば、イリジウム同位体線源にセシウム同位体線源を追加した組み合わせが考えられる。
【００５５】
検出器２は、γ線の照射の結果生起されるコンプトン散乱に基づき、少なくとも３つの異なる散乱γ線エネルギーにおいて信号強度のピークをもつ散乱γ線を検出し、検出した散乱γ線を表す散乱γ線信号の散乱γ線エネルギーに対する信号強度を表す散乱γ線エネルギー分布特性を求める。この散乱γ線エネルギー分布の一例を図５に示している。図５は、イリジウム同位体線源を想定した場合の例であり、主要な放出γ線としてエネルギー３１７ｋｅＶ、４６８ｋｅＶのγ線が照射される。
【００５６】
図５に示す場合、γ線源１から照射される主要なγ線エネルギーは３１７ｋｅＶ、４６８ｋｅＶの２つであるが、検出器２側における処理において１回散乱γ線のみならず２回散乱γ線を利用することができる場合には、γ線源１側から照射されるγ線のエネルギーが２つであっても検出器２側では、少なくとも３つの異なるピークエネルギーを持つ散乱γ線を得ることができる。かくして、散乱γ線エネルギー分布特性に基づき、検査対象物３の厚さに起因して少なくとも３個のピークが形成するパターンを特定して検査対象物３の状態、例えば配管の肉厚を検出する。
【００５７】
このように、本形態は、散乱γ線エネルギーに対する散乱γ線の信号強度を表す散乱γ線エネルギー分布特性における信号強度の少なくとも３個のピークで形成するパターンを利用するものである。この場合のピークは少なくとも３個必要になるが、前述の如く３個の中には、照射側のγ線に基づく２回散乱γ線を利用し得る場合がある。したがって、２回散乱γ線を利用し得る場合には、γ線源１としては、必ずしも３つのピークエネルギーを有するγ線を照射するγ線源である必要はなく、本形態の如く異なる２つのピークエネルギーを有するγ線を照射するγ線源であっても構わない。
【００５８】
かくして検出器２は、散乱γ線エネルギー分布特性に基づき、検査対象物の厚さに起因して少なくとも３個のピークが形成するパターンを特定して検査対象物３の減肉等の状態を検出する。
【００５９】
さらに詳言すると、検出器２は、コンプトン後方散乱γ線を入射する入射部２Ａ、コンプトン後方散乱γ線を表すコンプトン後方散乱γ線信号を生成する信号処理部２Ｂ、コンプトン後方散乱γ線信号をこれが対応する検査対象物の厚さ情報とともに記憶している記憶部２Ｄ、記憶部２Ｄが記憶しているデータに基づき所定の情報処理を行なう情報処理部２Ｃ、情報処理部２Ｃで検出した検出結果を表示する表示部２Ｅを有している。情報処理部２Ｃでは、検査対象物３の各厚さ毎の散乱γ線エネルギー分布特性、すなわち図５に示す特性を生成するとともに、各特性図中の特定の３個のピークが形成するパターンを比較して検査対象物３の厚さを特定する。例えば、図５に示すように、ピークが形成するパターン形状が、Ｖ字（図５（ｆ）、（ｅ）、（ｄ））、右肩下がり（図５（ｃ）、（ｂ））または山型（図５（ａ））の何れであるかにより、検査対象物３の厚さを特定し、減肉等の程度を検出する。ここで、減肉等の特定に際しては、図６に示す特性を考慮するようにしても良い。当該特性は、記憶部２Ｄの記憶内容に基づき、情報処理部２Ｃで作成する。また、情報処理部２Ｃにおいて、検査対象物３の減肉等の状態を特定するためには、比較のための初期の検査対象物３の散乱γ線エネルギー分布特性に関するデータが必要になる。当該データは、予め記憶部２Ｄに記憶してある。
【００６０】
表示部２Ｅには情報処理部２Ｃにおける検出結果を可視化する。検査対象物３が配管で、その減肉の程度に基づき交換の目安を提供する場合には、例えばピークが形成するパターンがＶ字（図５（ｆ）、（ｅ）、（ｄ））の場合、良好、右肩下がり（図５（ｃ）、（ｂ））の場合、減肉を生起しているが、交換の必要はない、山型（図５（ａ））減肉が進行しているので交換等の指示を表示することもできる。
【００６１】
このように、本形態における検出器２では、検査対象物３の厚さが薄くなるに従い、信号のピークパターンが変遷し、減肉等に固有のパターンとなる。したがって、かかるパターンの変化を観察することで検査対象物３の減肉等の状態変化を検出し得る。
【００６２】
ここで、本形態では、信号強度と他の対象物とを比較するものではなく、ピークのパターン形状の変化のみを基準として所定の判断をするものであるので、γ線源１の揺らぎ等の影響を受けることもない。
【００６３】
なお、上記実施の形態は、γ線源１を同位体線源で形成した場合であるが、少なくとも２つの異なるピークエネルギーをもつγ線源であれば、同位体線源に限るものではない。電子とレーザー光との衝突により生成される少なくとも２つの異なるピークエネルギーを有するγ線を照射するレーザーコンプトン散乱（ＬＣＳ）線源であっても良い。この場合、電子のエネルギーやレーザー光の波長を適宜選択することにより所望のエネルギーのγ線を得ることができ、さらに、レーザー光に対する電子の衝突角度を調整することによっても得られるγ線のエネルギーを選定し得る。また、コンプトン後方散乱γ線を利用する場合に関して説明したが、後方散乱に限るものではない。ただ、後方散乱を利用する場合にはγ線源１と検出器２とを検査対象物３である配管に対して同じ側に配設することができるので、機器配置の自由度が向上する。また、検査対象物３も配管である必要はなく、必ずしも減肉を検出するものである必要もない。広く検査対象物の各部の寸法を検出する非破壊検査装置として有用なものである。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は配管等の検査対象物が錯綜して配設されている発電所等の保守、点検等に伴う非破壊検査を実施する産業分野で有効に利用することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１                      γ線源
２                      検出器
２Ａ                    入射部
２Ｂ                    信号処理部
２Ｃ                    情報処理部
２Ｄ                    記憶部
２Ｅ                    表示部
３                      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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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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