(57)【要約】【課題】高感度で小型化が容易であり、しかも放射線損傷が少ない一次元イメージセンサを提供する。【解決手段】被検体を透過した放射線１の入射方向に延在し、多数の粒状、柱状あるいは針状構造のシンチレータ粒子をそれぞれに集積した構造体のシンチレータシート２と、放射線１の入射方向に対し直交する方向であってシンチレータシート２に隣接して配置された光学素子３と、光学素子３に隣接した受光素子４とを有する。これ等は、スリット状の開口部５を有する遮蔽体６に覆われる。開口部５の所定の箇所には、シンチレータシート２で発生するシンチレーション光の遮光膜７が取り付けられる。受光素子４の光電変換で生成した電気信号の出力を外部に伝送するケーブル８、電気回路９が取り付けられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体を透過した電磁波あるいは放射線を検出する一次元イメージセンサであって、
前記電磁波あるいは放射線を受けて発光するシンチレータと、
前記電磁波あるいは放射線が前記シンチレータに入射する方向から曲折する方向に配置され、前記シンチレータからの出射光を伝送する光学素子と、
前記曲折する方向に配置され、前記光学素子により伝送される前記出射光を受光し電気信号に変換する受光素子と、
を有することを特徴とするラインセンサ。
【請求項２】
前記曲折する方向は、前記電磁波あるいは放射線が前記シンチレータに入射する方向に対してほぼ直交する方向であることを特徴とする請求項１に記載のラインセンサ。
【請求項３】
前記シンチレータは、複数の粒状、針状あるいは柱状のシンチレータ粒子が集積された構造体で成り、前記電磁波あるいは放射線が前記シンチレータに入射する方向に延在して設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のラインセンサ。
【請求項４】
前記複数の粒状、針状あるいは柱状のシンチレータ粒子は、光透過性のバインダーによって固着され前記構造体を形成していることを特徴とする請求項３に記載のラインセンサ。
【請求項５】
前記粒状、針状あるいは柱状のシンチレータ粒子は、それぞれの表面が光透過性のコーティング層により被覆されていることを特徴とする請求項３に記載のラインセンサ。
【請求項６】
前記構造体のシンチレータは、前記粒状、針状あるいは柱状のシンチレータ粒子と、光透過性の粉体とが混合していることを特徴とする請求項３，４又は５に記載のラインセンサ。
【請求項７】
前記構造体のシンチレータには、前記粒状、針状あるいは柱状のシンチレータ粒子からの前記出射光を前記光学素子に導く導光部材が配置されていることを特徴とする請求項３，４又は５に記載のラインセンサ。
【請求項８】
前記受光素子は、二次元配列の画素を有する二次元受光素子であり、前記受光した出射光により生成した電気信号を、前記電磁波あるいは放射線の前記シンチレータに入射する方向に積算した一次元信号として出力することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一項に記載のラインセンサ。
【請求項９】
前記受光素子は、一次元配列の画素を有する複数の一次元受光素子が並列に配置されて成り、各一次元受光素子がそれぞれシリンドリカルレンズを介して前記シンチレータからの出射光を受光し、該受光した出射光により生成した電気信号を、前記複数の一次元受光素子に亘り積算して出力することを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一項に記載のラインセンサ。
【請求項１０】
前記光学素子は前記構造体のシンチレータの一面側に配置され、前記一面側に対向する前記構造体の他面側に光反射性部材が配置されていることを特徴とする請求項３ないし９のいずれか一項に記載のラインセンサ。
【請求項１１】
前記構造体のシンチレータの対向する両面側に、前記光学素子と前記受光素子とがそれぞれに配置されていることを特徴とする請求項３ないし９のいずれか一項に記載のラインセンサ。
【請求項１２】
前記構造体のシンチレータは、電磁波または放射線に対して異なる反応をする複数種の粒状、針状あるいは柱状のシンチレータ粒子を含み、前記電磁波または放射線が入射する方向にその厚さが増加するように取り付けられていることを特徴とする請求項３ないし１１のいずれか一項に記載のラインセンサ。
【請求項１３】
２組のシンチレータを有し、それぞれのシンチレータに前記光学素子と前記受光素子とが配置されていることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか一項に記載のラインセンサ。
【請求項１４】
被検体を透過した電磁波あるいは放射線を検出する一次元放射線検出器であって、
前記電磁波あるいは放射線を受けて発光するシンチレータと、
前記電磁波あるいは放射線が前記シンチレータに入射する方向から曲折する方向に配置され、前記シンチレータからの出射光を伝送する光学素子と、
前記曲折する方向に配置され、前記光学素子により伝送された前記出射光を受光し電気信号に変換する受光素子と、
前記電気信号を、前記電磁波あるいは放射線の前記シンチレータに入射する方向に積算し一次元信号とする積算回路と、を有し、
前記電磁波あるいは放射線が前記シンチレータに入射する領域に開口部を有する遮蔽体が前記光学素子および前記受光素子を覆って設けられていることを特徴とするラインセンサユニット。
【請求項１５】
被検体に電磁波あるいは放射線を照射する放射線源と、前記被検体を透過した電磁波あるいは放射線を検出する一次元放射線検出器を備え、
前記一次元放射線検出器は、前記電磁波あるいは放射線を受けて発光するシンチレータと、前記電磁波あるいは放射線が前記シンチレータに入射する方向から曲折する方向に配置され、前記シンチレータからの出射光を伝送する光学素子と、前記曲折する方向に配置され、前記光学素子により伝送された前記出射光を受光し電気信号に変換する受光素子と、
前記電気信号を、前記電磁波あるいは放射線の前記シンチレータに入射する方向に積算し一次元信号とする積算回路と、
前記放射線源と前記一次元放射線検出器との間で前記被検体を相対的に一次元移動する手段と、
を有することを特徴とする放射線非破壊検査システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁波、放射線のエネルギー線源を用いた被検体の非破壊測定技術に係り、詳しくは被検体を透過したエネルギー線を検出するラインセンサ、ラインセンサユニット及びそれを用いた放射線非破壊検査システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線、γ線あるいは中性子線のような放射線が被検体を透過する際には、その構成物質の種類や形状によって吸収や散乱が異なってくる。これを映像として写真やビデオ、デジタルファイル等として記録すれば、被検体の破損状態、変化、充填状況等を把握することができる。これは、一般にレントゲン写真で人体の内部の状態を診察するのと同じ原理である。検査したい物体あるいは試料を破壊せずに内部の状態を放射線で測定するこのような方法はラジオグラフィまたは非破壊放射線撮影法と呼ばれている。
【０００３】
通常、ラジオグラフィでは、一次元イメージセンサであるライン型センサ（ラインセンサという）あるいは二次元イメージセンサであるエリア型センサ（エリアセンサという）から成る放射線イメージセンサが使用される。ラインセンサは高分解能を有しており医療診断や工業用非破壊検査などに利用される。このラインセンサは、放射線に感応する線状あるいは帯状（以下、ライン状という）に配置されたシンチレータを備え、放射線源との間を通過する被検体の内部の欠陥や異物を測定する。このため、このようなイメージセンサは、常時に検査物質が流れる工場におけるインライン検査システムに組み込まれて使用される場合が多い。
【０００４】
これに対しエリアセンサは、一般にラインセンサのように高分解能にはならないがラインセンサに比べて感度が高くなる。特に、Ｘ線イメージインテンシファイア（Ｘ線Ｉ．Ｉ．という）は、極めて高感度になる。このために、このようなエリアセンサは、被爆低減が必須になる非破壊検査において好適になる。
【０００５】
上述したように、ラインセンサは高分解能であるがエリアセンサのように高感度にするのが難しい。ラインセンサの分解能は、ライン状に配置されたシンチレータから発光する閃光（シンチレーション光）を受光する光センサをライン上に沿って高密度に配置することにより容易に向上させることが可能である。しかし、その一方において、シンチレータが上記ライン状になることから、Ｘ線あるいはγ線が照射する領域がエリアセンサの場合に比べて狭くなり、その感度が必然的に低くなる。そして、Ｘ線あるいはγ線の光子エネルギーが高くなってくる場合、光子エネルギーの増大と共にシンチレータとの反応効率が低下し、上記感度の低下が更に顕著になってくる。
【０００６】
また、複数種の放射線を用い色弁別して非破壊検査する手法（例えば、特許文献１参照）は、上述したように感度が低くなるために、色弁別の手法をラインセンサにおいて利用することが難しい。
【０００７】
上記感度を向上させるためには、放射線がシンチレータと反応する領域を広くすることが考えられる。しかし、反応領域を広くすると測定の位置分解能は反応領域が大きくなった分だけ悪くなる。この場合、感度と分解能は、両方を良くするのが難しく、どちらかが犠牲にならざるを得ない。
【０００８】
そこで、分解能を犠牲にしないで感度を向上させる第１の方法として、シンチレータの反応領域すなわち発光領域を広くしないで、光センサなど電気信号に変換した後に電子増幅させる方法が従来から考案され使用されている。上記Ｘ線Ｉ．Ｉ．はまさしく電子増幅機能をイメージセンサに組み込んだものである。
【０００９】
そして、その第２の方法として、シンチレータで発光する微量の光子を検知できる光センサに、例えば電荷結合素子から成るＣＣＤ（Charged Coupled Device）センサ、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサ、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）型センサのような半導体受光素子を使用するものがある。
【００１０】
また、上記感度を向上させる第３の方法として、放射線の照射時間を長くした積分機能により測定する方法がある（例えば、特許文献２参照）。この方法は、フィルムや輝尽性蛍光シートなどを用い、被検体を透過する放射線の光子量を累積して計測できるようにしたものである。上記輝尽性蛍光シートを利用したものに、Ｘ線、γ線および中性子線の感度を向上させるイメージングプレートがある。
【特許文献１】特開平１１−２７１４５３号公報
【特許文献２】特開平４−２９０９８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記感度を向上させるための第１の方法では、ラインセンサあるいはこのラインセンサを備えた放射線非破壊検査システムの大型・重量化が避けられなくなり、その小型化が難しくなるという大きな問題があった。
【００１２】
そして、第２の方法は、上記受光素子を構成する半導体素子の放射線耐性が極めて低いために、ラインセンサあるいはそれを備えた放射線非破壊検査システムの信頼性に大きな問題があった。
【００１３】
また、第３の方法では、例えば輝尽性蛍光シートのように放射線の電離で生じたフィルムあるいはシートに例えばカラーセンタとして記録したものの現像や読み取りなどの間接的な操作が必要となる。このために、この方法は、非破壊検査のリアルタイム性に大きな問題があった。
【００１４】
本発明は、上記従来の技術に鑑みてなされたもので、高感度で小型化が容易であり、被検体を透過した電磁波、放射線による損傷が極めて少ないラインセンサ、ラインセンサユニット、及び放射線非破壊検査システム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】
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明に係るラインセンサは、被検体を透過した電磁波あるいは放射線を検出する一次元イメージセンサであって、前記電磁波あるいは放射線を受けて発光するシンチレータと、前記電磁波あるいは放射線が前記シンチレータに入射する方向から曲折する方向に配置され、前記シンチレータからの出射光を伝送する光学素子と、前記曲折する方向に配置され、前記光学素子により伝送される前記出射光を受光し電気信号に変換する受光素子と、を有する構成になっている。
【００１６】
そして、本発明に係るラインセンサユニットは、被検体を透過した電磁波あるいは放射線を検出する一次元放射線検出器であって、前記電磁波あるいは放射線を受けて発光するシンチレータと、前記電磁波あるいは放射線が前記シンチレータに入射する方向から曲折する方向に配置され、前記シンチレータからの出射光を伝送する光学素子と、前記曲折する方向に配置され、前記光学素子により伝送された前記出射光を受光し電気信号に変換する受光素子と、前記電気信号を、前記電磁波あるいは放射線の前記シンチレータに入射する方向に積算し一次元信号とする積算回路と、を有し、前記電磁波あるいは放射線が前記シンチレータに入射する領域に開口部を有する遮蔽体が前記光学素子および前記受光素子を覆って設けられる構成になっている。
【００１７】
そして、本発明に係る放射線非破壊検査システムは、被検体に電磁波あるいは放射線を照射する放射線源と、前記被検体を透過した電磁波あるいは放射線を検出する一次元放射線検出器を備え、前記一次元放射線検出器は、前記電磁波あるいは放射線を受けて発光するシンチレータと、前記電磁波あるいは放射線が前記シンチレータに入射する方向から曲折する方向に配置され、前記シンチレータからの出射光を伝送する光学素子と、前記曲折する方向に配置され、前記光学素子により伝送された前記出射光を受光し電気信号に変換する受光素子と、前記電気信号を、前記電磁波あるいは放射線の前記シンチレータに入射する方向に積算し一次元信号とする積算回路と、前記放射線源と前記一次元放射線検出器との間で前記被検体を相対的に一次元移動する手段と、を有する構成になっている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、高感度で小型化が容易であり、被検体を透過する電磁波、放射線による損傷が極めて少ないラインセンサ、ラインセンサユニット及び高分解能の放射線非破壊検査システムが実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に本発明の好適な実施形態のいくつかについて図面を参照して説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には共通の符号を付して、重複説明は省略する。
【００２０】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係るラインセンサについて初めに図１を参照して説明する。図１はラインセンサおよびラインセンサユニットの一例の模式的構成図である。ここで、図１（ａ）はそれ等の側断面図であり、図１（ｂ）は正面図である。
【００２１】
図１（ａ）および図１（ｂ）において、ラインセンサは、基本構成として、被検体（不図示）を透過した放射線１（電磁波あるいは放射線）の入射する方向（Ｙ軸方向）に延在するシンチレータシート２を備える。そして、放射線１の入射する方向に対しほぼ直交する方向（Ｚ軸方向）であって上記シンチレータシート２に隣接して配置された光学素子３と、該光学素子３に隣接した受光素子４とを有する。
【００２２】
上記（透過）放射線１は、紫外線のような電磁波、Ｘ線、γ線あるいは中性子線などから成る放射線である。シンチレータシート２は、詳細は後述するが、上記放射線を検出しシンチレーション光を発光し、多数の粒状、柱状あるいは針状構造のシンチレータ粒子（結晶シンチレータ）をそれぞれに集積した構造体が好適である。
【００２３】
光学素子３は、上記シンチレーション光のうち受光素子４側に進むシンチレーション光をコリメートするものであり、多数本の光ファイバが束ねられた構造体であって例えばファイバオプティクスプレート（Fiber Optics Plate）が好適である。その他に、光学素子３としては、繊維光学系の種々の構造の光学素子が適用できる。
【００２４】
そして、受光素子４は、上記光学素子３を通過したシンチレーション光を受光する例えば二次元配列の画素を有する受光素子であり、二次元ＣＣＤセンサあるいは二次元ＣＭＯＳセンサのような半導体受光素子が好適である。
【００２５】
また、上記構造のラインセンサは、放射線１がシンチレータシート２に入射するスリット状の開口部５を有する遮蔽体６により覆われる。ここで、開口部５は、図１（ｂ）に示すようにＸ軸方向にライン状に形成され、更に、放射線１をＹ軸方向にコリメートする構造になっており、放射線１の散乱線がシンチレータシート２に入射するのを防止するようになっている。そして、遮蔽体６は、例えばブロック状の鉛材により構成され、上記光学素子３および受光素子４を放射線１の曝露から保護する。
【００２６】
そして、この開口部５の所定の箇所に、放射線１の入射によりシンチレータシート２で発生するシンチレーション光が外部に出射するのを防止するための例えばマイラーフィルムから成る遮光膜７が取り付けられている。更に、受光素子４により光電変換された電気信号の出力を外部に伝送するケーブル８、そして好ましくは電気回路が取り付けられている。このようにして、図１に示すような一次元放射線検出器であるラインセンサユニット１０が構成される。
【００２７】
次に、上記シンチレータシート２の好適な構造について図２ないし５を参照して詳しく説明する。ここで、図２ないし５は、図１に記したＡ領域の拡大図となっている。
【００２８】
図２に示すように、多数個の例えば微小球状構造のシンチレータ粒子１１が、光透過性のバインダー１２により固着され集積されて、例えばシート状あるいは平板状の構造体にされ、図１に示したシンチレータシート２を形成する。ここで、バインダー１２としては、例えば、無色透明のシリコーン樹脂あるいはシリコーンゴムが好適である。その他に、メチルセルロース系、ポリビニルブチラール系、ポリビニルアルコール系等の材料から選択することもできる。更には、合成樹脂系のエポキシ樹脂、オキセタン樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、フラン樹脂、ウレタン樹脂、ポリプロピレン等も挙げることができる。このようなバインダー１２は、ゲル状であってもよいし粉末状であってもよい。そして、上記材料の一つあるいは複数の混合した形態であってもよい。
【００２９】
上記微小球状構造のシンチレータ粒子１１としては、種々のシンチレータ材料が使用できる。例えば、赤色発光蛍光体のユーロピウムを賦活物質とし活性化した、酸化ガドリニウムＧｄ２Ｏ３：Ｅｕ、酸硫化ガドリニウムＧｄ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕなどが例として挙げられる。あるいは、ユーロピウムで活性化したアルミン酸ガドリニウムＧｄ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｅｕ、ガリウム酸ガドリニウムＧｄ３Ｇａ５Ｏ１２：Ｅｕ、バナジン酸ガドリニウムＧｄＶＯ４：Ｅｕなども挙げることができる。
【００３０】
また、セリウムとクロムで活性化したガリウム酸ガドリニウムＧｄ３Ｇａ５Ｏ１２：Ｃｅ，Ｃｒの一つあるいは緑色蛍光体のテルビウムで活性化した酸化ガドリニウムＧｄ２Ｏ３：Ｔｂ、酸硫化ガドリニウムＧｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂが挙げられる。あるいは、プラセオジムで活性化した酸硫化ガドリニウムＧｄ２Ｏ２Ｓ：Ｐｒ、テルビウムで活性化したガリウム酸ガドリニウムＧｄ３Ｇａ５Ｏ１２：Ｔｂ、アルミン酸ガドリニウムＧｄ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｔｂが一例として挙げられる。
【００３１】
そして、テルビウムの一つあるいは青色蛍光体のセリウムで活性化したアルミン酸イットリウムＹＡｌＯ3：Ｃｅ、セリウムで活性化したケイ酸イットリウムＹ2ＳｉＯ5：Ｃｅ、ケイ酸ガドリニウムＧｄ２ＳｉＯ5：Ｃｅが挙げられる。あるいは、ニオブで活性化したタンタル酸イットリウムＹＴａＯ4：Ｎｂ、ユーロピウムで活性化したフッ化塩化バリウムＢａＦＣｌ：Ｅｕが挙げられる。あるいは、銀で活性化した硫化亜鉛ＺｎＳ：Ａｇが挙げられる。その他に、タングステン酸カルシウムＣａＷＯ4：Ａｇ、タングステン酸カドミウムＣｄＷＯ4：Ａｇ、タングステン酸亜鉛ＺｎＷＯ4：Ａｇ、またはタングステン酸マグネシウムＭｇＷＯ4：Ａｇが挙げられる。
【００３２】
上記シンチレータ材料は、公知のＣｓＩ、ＮａＩ、ＫＩのような無機結晶、アントラセンのような有機結晶、ポリスチレン、ポリビニルトルエンのようなプラスチックであってもよい。あるいは、上記材料の一つあるいは複数の混合した形態であってもよい。
【００３３】
また、上記球状構造のシンチレータ粒子１１は、必ずしも球状に限定されず粒状になっていればよい。この粒子体としては種々の形態が考えられる。例えば、楕円体、直方体あるいは多面体などである。そして、上記シンチレータ材料は、２５ｍｇ／ｃｍ２〜２５００ｍｇ／ｃｍ２となるように塗布されて、上記シート状あるいは平板状の構造体が形成される。
【００３４】
このようなシンチレータシート２を使用することにより、放射線１により発光する図２のシンチレーション光１３は、粒状構造のシンチレータ粒子１１の間のバインダー１２を通光し、図１に示した光学素子３に到達し易くなる。これに対して、この光透過性のバインダー１２がないと、稠密に配列した球状構造のシンチレータ粒子１１で発光するシンチレーション光の多くは、隣接する球状構造のシンチレータ粒子１１により遮蔽されるようになり光学素子３に到達し難くなる。
【００３５】
このようにして、図１に示したラインセンサあるいはラインセンサユニット１０において、シンチレータシート２で発光するシンチレーション光のシンチレータシート２中での透過性が非常に高くなる。このために、光学素子３および受光素子４に入射するシンチレーション光の収率が向上する。そして、ラインセンサあるいはラインセンサユニット１０の感度が向上するようになる。
【００３６】
上記シンチレータシート２の構造としては、その他に種々の形態が可能である。図３に示すように、例えば球状構造のシンチレータ粒子１１が光透過性を有する樹脂あるいはガラス等から成るコーティング層１４により被覆され、例えばシート状あるいは平板状の構造体にされて、図１に示したシンチレータシート２が形成される。ここで、コーティング層１４としては、例えば無色透明のエポキシ樹脂あるいはアクリル樹脂が好適である。その他に、メチルセルロース系、ポリビニルブチラール系、ポリビニルアルコール系等の材料から選択することもできる。
【００３７】
あるいは、図４に示すように、例えば球状構造のシンチレータ粒子１１と、光透過性があり粉体状のフィラー１５が混合した形態のシート状構造体にされて、図１に示したシンチレータシート２が形成される。ここで、フィラー１５としては、例えば、無色透明なガラス類、エポキシ樹脂あるいはアクリル樹脂が好適である。その他に、コーティング層１４の場合と同じように、メチルセルロース系、ポリビニルブチラール系、ポリビニルアルコール系等の材料から選択することもできる。更に、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、酸化バリウム、酸化チタン、硫酸バリウムが挙げられる。
【００３８】
あるいは、図５に示すように、例えば球状構造のシンチレータ粒子１１の配列された層と、光透過性の導光板１６とが交互に積層された形態のシート状構造体にされて、図１に示したシンチレータシート２が形成される。ここで、導光板１６としては、例えば、無色透明なガラス類、エポキシ樹脂あるいはアクリル樹脂の平板あるいはファイバが好適である。この導光板１６は、シンチレーション光１３の導光路として機能する。
【００３９】
上記図３ないし５で説明したシンチレータシート２であっても、図２の場合と同様に、ラインセンサあるいはラインセンサユニット１０において受光素子４に入射するシンチレーション光１３の収率が大幅に向上するようになる。そして、上記図２ないし５で説明したところの構造体を組み合わせることにより、更にその収率を増大させることができるようになる。
【００４０】
上記シンチレータシート２は、粒状のシンチレータ粒子を集積させる構造体以外に、多数の柱状あるいは針状のシンチレータ粒子を束（バンドル）にしたものであってもよい。このようなシンチレータ粒子としては、例えば針状に成長したＣｓＩ結晶が極めて好適である。上記柱状あるいは針状のシンチレータ粒子をバンドルに集積した構造体の場合においても、図２で説明したのと同じように、柱状（針状）構造のシンチレータ粒子をバインダー１２で固着させる。あるいは、図３ないし５で説明したのと同じように、コーティング層、フィラーあるいは導光板を適用させる。このようにすることにより、同様にして、ラインセンサあるいはラインセンサユニット１０において受光素子４へのシンチレーション光１３の収率は大幅に向上する。
【００４１】
次に、上記ラインセンサあるいはラインセンサユニット１０の動作機構について図１ないし図６を参照して説明する。図６は二次元の受光素子４の動作機構を説明するための平面図である。
【００４２】
図１に示したように、シンチレータシート２に対して、そのＸ軸方向にライン状に入射する放射線１は、その入射方向であるＹ軸方向にシンチレータシート２内を伝播し、例えば図２ないし５で示したようにシンチレーション光１３を発光させる。上記放射線１はシンチレータシート２内を伝播しながらその強度Ｉがほぼ（１）式に従って減衰する。
【００４３】
Ｉ＝Ｉ０ｅｘｐ（−μρｔ）          （１）
【００４４】
ここで、Ｉ０はシンチレータシート２に入射する前の放射線強度、μ（ｃｍ２／ｇ）は放射線のエネルギーに依存した質量エネルギー吸収係数、ρ（ｇ／ｃｍ３）は透過したシンチレータの比重、ｔ（ｃｍ）は放射線１が透過したＹ軸方向のシンチレータの厚さを示している。放射線１がγ線の場合にはエネルギー特性が単色で表されることが多いために、質量エネルギー吸収係数μは全減衰係数として簡単な計算により与えられることができる。しかし、Ｘ線の場合には用いるＸ線管のエネルギー特性が単色ではなく、かなりブロードなスペクトル（低いエネルギーから高いエネルギーまで広がったスペクトル）を持つために簡単な計算では与えられず、実効的なエネルギーとして実験などにより与えられる。
【００４５】
上記（１）式に基づいて、Ｙ軸方向に延在するシンチレータシート２の寸法が決められる。ここで、シンチレータシート２を構成する粒状、柱状あるいは針状構造のシンチレータ粒子１１、バインダー１２、コーティング層１４、フィラー１５あるいは導光板１６の材質を考慮する。また、放射線の吸収特性および被検体に照射する放射線１のエネルギーを考慮する。そして、放射線１の減衰が大きければシンチレータシート２の寸法を短くし、その減衰が小さければ上記寸法を長くする。
【００４６】
このようにすることにより、シンチレーション光を発光するシンチレータシート２の二次元面を最適になるように拡げることができる。そして、それに伴って上記光学素子３を通過して二次元の受光素子４表面に達するシンチレーション光１３の光量が増加する。そして、ラインセンサの放射線に対する感度が向上するようになる。
【００４７】
ここで、後述するように二次元の受光素子４の表面で検知するシンチレーション光１３は光電変換され、その電気信号（電荷）が図１に示したＹ軸方向に沿って積算される。この積算処理は、図１で示した電気回路９で行うと好適である。あるいは、上記積算処理の回路である積算回路が、二次元ＣＣＤセンサ、二次元ＣＭＯＳセンサのような半導体受光素子に混載されていてもよい。このようにして、シンチレータシート２の二次元面から発光し受光素子４で受光するシンチレーション光１３は、一次元画像を生成する電気信号に加工される。
【００４８】
図１に示すラインセンサにおいて、放射線１の照射によりシンチレータシート２で発光するシンチレーション光は、上記繊維光学系の光学素子３によりコリメートされる。しかし、図２ないし５で示したシンチレーション光１３においては、受光素子４の方向に出射しないシンチレーション光も存在する。また、受光素子４の表面方向に出射するシンチレーション光１３にあっても、種々の放射角度で出射する。そこで、上記光学素子３が、上記シンチレーション光１３をコリメートし、特にシンチレータシート２のＸ軸方向における発光位置を弁別する機能を有する。このようにして、Ｘ軸方向に一次元配列して入射する放射線１に基づいて生成される上記一次元画像は、Ｘ軸方向において精確で高分解能になり、その解像度が大きく向上するようになる。
【００４９】
上述したように、シンチレーション光１３の光電変換で生成する電気信号は、Ｙ軸方向で積算される。このため、光学素子３は、Ｙ軸方向においてシンチレーション光１３のコリメート能力が低くなるような繊維光学系構造体であっても、充分に使用することができる。しかし、上記光学素子３は、Ｘ軸方向におけるコリメートが精確になるような構造体が好ましい。
【００５０】
次に、上記シンチレーション光の光電変換およびその積算処理について説明する。受光素子４は、図６に示す二次元ＣＣＤセンサ、二次元ＣＭＯＳセンサのような二次元配列の画素を有する受光素子により構成される。図６（ａ）は、二次元の受光素子の表面で検知したシンチレーション光を光電変換し、その電気信号をＹ軸方向で積算する様子を模式的に示す平面図である。
【００５１】
イメージセンサにおいて光学素子３によりコリメートされたシンチレーション光は、二次元の受光素子４の平面上で受光される。ここで、例えば二次元ＣＣＤセンサから成る受光素子４では、垂直電荷転送部Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３…ＶｎがＹ軸方向に沿うように配置される。そして、水平電荷転送部Ｈ０がＸ軸方向に沿うようになる。
【００５２】
上記受光素子４で生成した電荷は、二次元ＣＣＤセンサと同様な操作により所定の速度で転送され、垂直電荷転送部Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３…Ｖｎから水平電荷転送部Ｈ０を通り増幅回路で信号増幅される。そして、上記垂直電荷転送部Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３…Ｖｎからの信号電荷（増幅後のもの）は、積算回路により所定時間内に積算処理される。このようにして、Ｘ軸方向の一次元信号に加工処理される。そして、この一次元に積算された信号から、被検体の一次元画像が生成される。このような操作および処理は、二次元ＣＣＤセンサに限らず二次元ＣＭＯＳセンサあるいはＴＦＴ型センサ等でも全く同様にして行うことができる。
【００５３】
上述したように、二次元の受光素子４は、シンチレータシート２から発光したシンチレーション光を二次元面で受光することを特徴とする。このことにより、従来の技術の場合よりも多くのシンチレーション光量を検知することができるようになる。また、シンチレータシート２を放射線１の入射方向に延在させることにより、シンチレーション光の出射する領域が広がる。このことにより、１画素において光電変換で生成する信号電荷量が蓄積飽和量を超える場合に生じる輝度の白色化が防止できるようになる。そして、ラインセンサの感度が大きく向上すると共にその高分解能化が容易になる。
【００５４】
受光素子４における電気信号のＹ軸方向での積算の仕方には、図６（ｂ）に示すようにその他に種々の変形例がある。図６（ｂ）は、図６（ａ）と同様であって、二次元の受光素子の表面で検知したシンチレーション光を光電変換し、その電気信号をＹ軸方向で積算する様子を模式的に示す平面図である。
【００５５】
図６（ｂ）では、例えば二次元ＣＣＤセンサから成る受光素子４においては、上記垂直電荷転送部Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３…Ｖｎに対して、垂直電荷転送部の信号電荷を積算するための水平電荷転送部が、水平電荷転送部Ｈ０、Ｈ１、Ｈ２と３種類に設けられている。
【００５６】
ここで、放射線１のエネルギーが高い場合には、垂直電荷転送部Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３…Ｖｎからの信号電荷（増幅後のもの）は、水平電荷転送部Ｈ０までのものが積算される。そして、放射線１のエネルギーが小さくなるに従い、水平電荷転送部Ｈ１まで、あるいは水平電荷転送部Ｈ２までの垂直電荷転送部Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３…Ｖｎの信号電荷（増幅後のもの）がそれぞれ積算できるようにする。ここで、上記積算する二次元配列の画素の範囲を決める水平電荷転送部Ｈ０、Ｈ１、Ｈ２の選択は、図１において説明した電気回路９において制御するとよい。あるいは、この制御は、上記積算回路と共に二次元の受光素子４に混載／集積された制御回路により行えるようにしてもよい。
【００５７】
このようにすることにより、ラインセンサの感度のレンジ切り換えが被検体により自在にできるようになる。例えば、放射線源により照射される被検体の透過する放射線１のエネルギーが高くなる場合には、積算する範囲を上記水平電荷転送部Ｈ０までにする。逆に、被検体を透過する放射線１のエネルギーが低くなる場合には、積算する範囲を上記水平電荷転送部Ｈ２までにする。これは、通常、放射線１の光子エネルギーが高くなるに伴いシンチレータシート２の伝播距離が長くなるからである。
ここで、積算する範囲は上記３種類に限定されるものでなく、２種類あるいは４種類以上になる構成にしてもよい。
【００５８】
上述したように、上記第１の実施形態では、ラインセンサあるいはラインセンサユニット１０は、被検体を透過した放射線１を検出する一次元イメージセンサであって、放射線１を受けて発光するシンチレータシート２を有している。そして、放射線１がシンチレータシート２に入射するＹ軸方向からほぼ直交する方向に、光学素子３と二次元の受光素子４を有する。
【００５９】
このような構成であると、シンチレータシート２から発光したシンチレーション光を二次元面で受光することができ、従来の技術の場合よりも多くのシンチレーション光量を検知することが可能になる。また、二次元ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサの１画素において、光電変換で生成する電荷量の蓄積飽和量を超える場合に生じる輝度の白色化を防止することができる。そして、ラインセンサの感度が大きく向上すると共にその高分解能化が容易になる。
【００６０】
更に、光学素子３および二次元の受光素子４は、放射線１の入射方向から離間するようになり、例えば遮蔽体６を通して放射線１の照射から容易に保護できるようになる。この放射線曝露からの保護により、光学素子３のカラーセンタ生成による劣化、高感度の半導体受光素子から成る二次元の受光素子４内の放射線電離に伴う劣化が防止できる。そして、信頼性の極めて高いラインセンサあるいはラインセンサユニット１０が実現される。
【００６１】
上記実施形態において、光学素子３および受光素子４は、放射線１の入射する方向から直行する方向でなくても、所定の角度で曲折する方向に配置されるようにしてもよい。このような配置構成であっても、光学素子３および受光素子４は、放射線１の入射方向から離間する配置になり、放射線曝露から容易に保護されるようになる。また、シンチレータシート２からのシンチレーション光を二次元面で受光し、多量のシンチレーション光を検知することが可能である。
【００６２】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について図７を参照して説明する。この実施形態の特徴は、上述した受光素子４面と逆方向に出射するシンチレーション光も集光して、ラインセンサあるいはラインセンサユニット１０の感度を更に向上させる構造にある。ここで、図７は上記構造を有するラインセンサの側断面図である。
【００６３】
図７に示すように、ラインセンサは、基本構成として、放射線１の入射する方向に延在するシンチレータシート２を備える。そして、放射線１の入射する方向に対しほぼ直交する方向であって上記シンチレータシート２面に隣接して配置される光学素子３と、該光学素子３に隣接する受光素子４とを有する。更に、上記光学素子３側に対向するシンチレータシート２の面に隣接して配置される光反射性部材１７を有している。
【００６４】
ここで、光反射性部材１７は、例えば鏡面に仕上げられた板状の金属材が格子状に成形されたものである。あるいは、鏡面に仕上げられた長細い板状の金属材が所定の配列ピッチで配置されて形成されたものである。その他に、光を反射するように鏡面に仕上げられた平板であってもよい。このような光反射性部材１７は、シンチレータシート２の一面に取り付けられ遮蔽板１８に接する構造になっている。そして、遮蔽板１８は、遮蔽体６と同様に例えば鉛材から成る板であり、第１の実施形態で説明したように放射線１のコリメート機能を有している。
【００６５】
そして、シンチレータシート２、光学素子３および受光素子４は、第１の実施形態で説明したのと同様にして形成されている。なお、図１で説明した積算回路のような電気回路が具備されていてもよい。ここで、本実施形態のラインセンサの動作機構は、第１の実施の形態で説明したのと同様になる。
【００６６】
本実施形態では、受光素子４側と逆方向に出射するシンチレーション光が光反射性部材１７により反射される。そして、この反射したシンチレーション光は、再びシンチレータシート２に戻され、図２ないし５で説明したように例えば球状構造のシンチレータ粒子１１の間を通過し、その一部が光学素子３に達し受光素子４に入射するようになる。このようにして、第１の実施形態の場合よりも更に受光素子４に入射するシンチレーション光の収率が向上する。そして、ラインセンサあるいはラインセンサユニット１０の感度が更に向上するようになる。更に、ラインセンサの高分解能な画像が得られるようになる。
【００６７】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について図８を参照して説明する。この実施形態の特徴は、第１の実施形態において、シンチレータシート２の両面側にそれぞれ光学素子と受光素子を配置し、シンチレータシート２の両面から出射するシンチレーション光を検知する構造にある。ここで、図８はこのような構造を有するラインセンサの側断面図である。
【００６８】
図８に示すように、ラインセンサは、基本構成として、放射線１の入射する方向に延在するシンチレータシート２を備える。そして、放射線１の入射する方向に対しほぼ直交する方向であって上記シンチレータシート２の面に隣接して配置される第１の光学素子３ａと、該第１の光学素子３ａに隣接する第１の受光素子４ａとを有する。更に、上記第１の光学素子３ａ側に対向するシンチレータシート２の面に隣接して配置される第２の光学素子３ｂと、該第２の光学素子３ｂに隣接する第２の受光素子４ｂとを有している。
【００６９】
上記第１の光学素子３ａおよび第２の光学素子３ｂは、それぞれ第１の実施形態で説明したような繊維光学系により形成される。ここで、互いに異なる繊維光学系でもよいし同一の光学系でもよい。また、上記第１の受光素子４ａおよび第２の受光素子４ｂは、第１の実施形態で説明したような二次元の受光素子により形成される。この場合でも、互いに異なる二次元の受光素子あるいは同一の受光素子でもよい。また、図１で説明した積算回路のような電気回路が具備されていてもよい。この場合の積算回路は、第１の実施形態で説明したのと同様にして、それぞれ第１の受光素子４ａおよび第２の受光素子４ｂの両方からの光電変換された電気信号を加算して処理することになる。
【００７０】
本実施形態では、ラインセンサにおいて、シンチレータシート２の両面から出射するシンチレーション光が、放射線による画像形成に有効に使用できる。このために、ラインセンサあるいはラインセンサユニット１０の感度が第２の場合よりも更に向上する。また、ラインセンサの高分解能な画像が得られるようになる。
【００７１】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について図９ないし１１を参照して説明する。この実施形態の特徴は、並列に配置された複数の一次元受光素子により受光素子４が形成された構造になるところにある。ここで、図９は上記構造を説明するためのラインセンサの遮蔽体６を除いた主要部を示す側断面図となっている。図１０と図１１は、このようなラインセンサを用いた放射線非破壊検査の二次元画像である。
【００７２】
図９に示すように、ラインセンサは、放射線１の入射する方向（Ｙ軸方向）に延在するシンチレータシート２を備えている。そして、放射線１の入射する方向に対しほぼ直交する方向であって上記シンチレータシート２面に隣接して配置される光学素子３と、該光学素子３の端面に接しＹ軸方向に並列に配置されたシリンドリカルレンズ１９（１９ａ、１９ｂ、１９ｃ）とを有する。更に、上記シリンドリカルレンズの略焦点位置に配置された一次元受光素子２０（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ）を有している。
【００７３】
更に、図９に示しているように上記光学素子３側に対向するシンチレータシート２の面に隣接して配置される光反射性部材１７を備えている。上記光反射性部材１７は、第２の実施形態で説明したのと同様に、シンチレータシート２の一面に取り付けられ遮蔽板１８に接する構造になっている。また、遮蔽板１８は、遮蔽体６と同様に例えば鉛材から成る板であり、第１の実施形態で説明したように放射線１のコリメート機能を有している。
【００７４】
上記シリンドリカルレンズ１９としては、平凸シリンドリカルレンズが好適である。その他に、平凹シリンドリカルレンズ、凹凸シリンドリカルレンズあるいは凸凸シリンドリカルレンズであってもよい。いずれにしても、シリンドリカルレンズ１９は、シンチレータシート２からのシンチレーション光を一次元受光素子２０にライン状に集光させるものであればよい。
【００７５】
そして、一次元受光素子２０は、一次元配列の画素を有する受光素子であり、一次元ＣＣＤセンサあるいは一次元ＣＭＯＳセンサのような半導体受光素子が好適である。その他に、一次元のＴＦＴ型センサであっても使用することができる。
【００７６】
そして、シンチレータシート２および光学素子３は、第１の実施形態で説明したのと同様にして形成されている。なお、図１で説明した積算回路のような電気回路が具備されていてもよい。あるいは、この電気回路はラインセンサ外に取り付けられていてもよい。
【００７７】
本実施形態のラインセンサの動作機構では、第１の実施形態で説明したように、シンチレータシート２において放射線１により出射したシンチレーション光１３は、光反射性部材１７で反射されたシンチレーション光も含め光学素子３においてコリメートされる。そして、例えば平凸のシリンドリカルレンズ１９を通ってライン状に集光される。図９に示すように、シリンドリカルレンズ１９ａによりライン状に集光されたシンチレーション光１３は、一次元受光素子２０ａにより検知される。同様に、シリンドリカルレンズ１９ｂおよびシリンドリカルレンズ１９ｃによりライン状に集光されたシンチレーション光１３は、それぞれに一次元受光素子２０ｂおよび一次元受光素子２０ｃにより検知される。
【００７８】
そして、一次元受光素子２０ａ、２０ｂ、２０ｃで検知されたシンチレーション光１３はそれぞれに光電変換され、それ等の電気信号がＹ軸方向に積算される。この積算処理は上述した電気回路で行われる。このようにして、シンチレータシート２の二次元面から発光し、複数の並列配置の一次元受光素子２０で受光するシンチレーション光１３は、第１の実施形態で説明したのと同様に一次元画像を生成する電気信号になる。
【００７９】
次に、上記ラインセンサを用いた放射線非破壊検査の具体的な結果について、図１０，１１を参照して説明する。ここで、光反射性部材１７の構造を変えた２例について示す。
【００８０】
図１０では、図９に示したラインセンサにおける光反射性部材１７は、鏡面に仕上げられた板状の金属材が格子状に成形されてシンチレータシート２の一面に取り付けられ、遮蔽板１８に接するように形成されている。図１０（ａ）は、シンチレータシート２の一面に取り付けられた光反射性部材１７を遮蔽板１８側から見た平面図である。このシンチレータシート２に放射線１が入射するようになる。
【００８１】
図９で説明したラインセンサの動作により、図１０（ｂ）に示すような放射線非破壊検査の二次元画像が得られる。
【００８２】
別の例を示した図１１では、図９に示したラインセンサにおける光反射性部材１７は、鏡面に仕上げられた長細い板状の金属材が所定の配列ピッチで配置されて、シンチレータシート２の一面に取り付けられ、遮蔽板１８に接するように形成されている。図１１（ａ）は、シンチレータシート２の一面に取り付けられた光反射性部材１７を遮蔽板１８側から見た平面図であり、放射線１がシンチレータシート２に入射する構成になる。
【００８３】
図１０で説明したのと同様なラインセンサの動作により、図１１（ｂ）に示すような放射線非破壊検査の二次元画像が得られる。この場合に得られた画像は、図１０の場合の画像よりも分解能が高くなっている。ここで、この二次元画像の被検体は、図１０の場合と同一である。
【００８４】
本実施形態では、ラインセンサの受光素子として一次元受光素子２０を使用して、放射線による被検体の二次元画像を得ることができる。上記ラインセンサの構造にすることにより、光電変換で生成される電気信号の積算処理の速度が大幅に向上するようになる。また、上記第１ないし３の実施形態の場合よりも安価なラインセンサを実現することができる。更に、図１０，１１で説明したように、光反射性部材１７を適切な構造にすることによりラインセンサの分解能を向上させることが可能となる。
【００８５】
上記実施形態において、ラインセンサの要部は、図９に示したラインセンサの光学素子３あるいは光反射性部材１７を除いた構成になっていてもよい。この場合であっても、図２ないし５で説明したシンチレーション光１３のシリンドリカルレンズ１９による集光収率の向上を図ることによって、図９に示した場合と同程度の感度および分解能が得られる。また、並列に配置する一次元受光素子２０は、上述したような３個に限るものではなく、所望のラインセンサに合わせて適宜にその数は選択される。同時に、シリンドリカルレンズ１９の数も一次元受光素子２０の数に合わせて変えられる。
【００８６】
（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態について図１２を参照して説明する。この実施形態の特徴は、被検体を透過する複数種の放射線を同時に検出し放射線イメージングの感度および解像度を向上させるようにするところにある。ここで、図１２はこのようなラインセンサの側断面図である。
【００８７】
図１２に示すように、ラインセンサは、基本構成として、被検体（不図示）を透過した第１の放射線１ａ（例えばＸ線）、第２の放射線１ｂ（例えばγ線）の入射する方向に延在するシンチレータシート２を備える。そして、これ等の放射線の入射する方向から曲折する方向であって上記シンチレータシート２に隣接して配置される光学素子３と、該光学素子３に隣接する受光素子４とを有する。そして、これ等は、第１の実施形態で説明したように遮蔽体６内に収容してある。
【００８８】
第１の放射線１ａは、第１の放射線源２１ａ（例えばＸ線源）の出射口のコリメータ２２を通り略平行ビームにされた第１の入射放射線２３ａが被検体（不図示）を透過したものである。同様に、第２の放射線１ｂは、第２の放射線源２１ｂ（例えばγ線源）の出射口のコリメータ２２を通り略平行ビームにされた第２の入射放射線２３ｂが上記被検体を透過したものである。なお、上記第１の放射線源２１ａと第２の放射線源２１ｂが放射線源２１となる。
【００８９】
上記シンチレータシート２は、第１の実施形態で説明したのと全く同じようにして形成されている。ここで、シンチレータシート２には、図１２に示すように、互いに角度が少しずれて第１の放射線１ａと第２の放射線１ｂとが入射する。そこで、シンチレータシート２は、その奥行き方向（Ｙ軸方向）に延在すると共に幅広がり構造になっている。
【００９０】
そして、光学素子３および受光素子４は、第１あるいは第４の実施形態で説明したのと同様にして形成されている。なお、図１で説明した積算回路のような電気回路が具備されていてもよい。あるいは、この電気回路はラインセンサ外に取り付けられていてもよい。この場合の積算回路では、第１の実施形態で説明したのと同様に、第１の放射線１ａ、第２の放射線１ｂによるそれぞれのシンチレーション光から光電変換された電気信号が、別々にとり出される。このようにして、エネルギーの異なる２種類の放射線による被検体の二次元画像が得られる。
【００９１】
本実施形態では、異なるエネルギーの放射線を用いた被検体の放射線イメージングが高感度で簡便にできるようになる。そして、被検体の高解像度化が可能になる。
【００９２】
本実施形態において、第１の放射線源２１ａとして中性子線源を用い、第２の放射線源２１ｂとしてＸ線源あるいはγ線源を用いるようにしてもよい。このような場合のシンチレータシート２には、中性子線に反応するシンチレータ、Ｘ線源あるいはγ線源に反応する、粒状、針状あるいは柱状のシンチレータ粒子が、それぞれ図２ないし５で説明したのと同様にして形成され混在するようになる。
【００９３】
（第６の実施形態）
次に、本発明の第６の実施形態について図１３を参照して説明する。この実施形態の特徴は、被検体を透過する複数種の放射線を同時に検出し放射線イメージングの感度および解像度を向上させるようにするところにあり、第５の実施形態の変形例である。図１３は、このようなラインセンサの側断面図である。
【００９４】
ここで、複数の放射線として中性子線とγ線を用いる場合を例にして説明する。ラインセンサは、基本構成として、被検体（不図示）を透過した第１の放射線１ａ（中性子線）、第２の放射線１ｂ（γ線）の入射する方向にそれぞれ延在する第１のシンチレータシート２ａ、第２のシンチレータシート２ｂを備える。そして、第１の放射線１ａの入射する方向からほぼ直交して曲折する方向であって、第１のシンチレータシート２ａに隣接して配置される光学素子３ａと、該光学素子３ａに隣接する受光素子４ａとを有する。更に、第２の放射線１ｂの入射する方向からほぼ直交して曲折する方向であって、第２のシンチレータシート２ｂに隣接して配置される光学素子３ｂと、該光学素子３ｂに隣接する受光素子４ｂとを有する。これ等は、第１の実施形態で説明したように遮蔽体６内に収容してある。
【００９５】
ここで、第１のシンチレータシート２ａと第２のシンチレータシート２ｂは、その間に挿着された遮蔽部材２４により、互いのシンチレータシートから出射するシンチレーション光が、それぞれの光学素子あるいは受光素子に混入しないように配置してある。ここで、遮蔽部材２４の表面にそれぞれ光反射性部材が取り付けられていてもよい。
【００９６】
そして、上記ラインセンサにおいて、図１で説明した２つの積算回路が具備されている。あるいは、このような電気回路はラインセンサ外に取り付けられていてもよい。
【００９７】
上記第１の放射線１ａは、中性子線源からなる第１の放射線源２１ａの出射口のコリメータ２２を通り平行ビームにされた第１の入射放射線２３ａが被検体（不図示）を透過したものである。同様に、第２の放射線１ｂは、γ線源からなる第２の放射線源２１ｂの出射口のコリメータ２２を通り平行ビームにされた第２の入射放射線２３ｂが上記被検体を透過したものである。そして、第１の放射線１ａが第１のシンチレータシート２ａに入射する。同様に、第２の放射線１ｂが第２のシンチレータシート２ｂに入射する。
【００９８】
そこで、第１のシンチレータシート２ａには、中性子線と反応する物質として硼素（Ｂ−１０）やリチウム（Ｌｉ−６）あるいはガドリニウム（Ｇｄ）を含むシンチレータを用いる。ここで、上記シンチレータシート２ａは、テルビウム（Ｔｂ）、ユーロピウム（Ｅｕ）あるいはプラセオジム（Ｐｒ）を賦活物質としＧｄ２Ｏ２Ｓ材を母剤とし、図２ないし５で説明したのと同様にして形成される。第２のシンチレータシート２ｂは、第１の実施形態で説明したのと同じシンチレータシートであればよい。
【００９９】
光学素子３ａ、３ｂおよび受光素子４ａ、４ｂは、それぞれ第１あるいは第４の実施形態で説明したのと同様にして形成されている。
【０１００】
本実施形態のラインセンサの動作機構では、２つの積算回路のそれぞれの積算回路において、第１の実施形態で説明したのと同様に、それぞれ第１の受光素子４ａおよび第２の受光素子４ｂによるそれぞれのシンチレーション光から光電変換された電気信号が別々に積算される。このようにして、種類の異なる放射線による被検体の二次元画像がそれぞれに得られる。
【０１０１】
本実施形態では、例えば物質をよく透過し、しかも軽い物ほど透過し易いＸ線あるいはγ線では、被検体の水素のような軽元素を検査するのが困難であったが、中性子線を同時に用いることにより、このような軽元素の検出が可能になる。また、Ｘ線あるいはγ線では、硼素（Ｂ）と炭素（Ｃ）のように原子番号が隣接する元素の場合に、微量の差を識別することは困難であった。しかし、中性子線を併用することにより、これ等の元素の識別ができるようになる。そして、異なる物質元素の混在する被検体の放射線イメージングにおいて、高分解能化および感度の向上が可能になる。
【０１０２】
本実施形態において、種類の異なる放射線としては、その他に、β線とＸ線あるいはγ線を用いて測定したり、β線と中性子線を用いて測定したり、複数種の放射線の組合せに応じたシンチレータの構成を選択することができる。そして、β線、中性子線、Ｘ線、γ線などの中から３種類以上の放射線を用いる場合についても、それに合わせシンチレータの種類を増やして対応することができる。
【０１０３】
その他に、図１３に示したラインセンサにおいては、第１の放射線源２１ａと第２の放射線源２１ｂとを同一の線源としても有効に利用できる。この場合には、被検体に角度を変え同一種の放射線を照射することにより、ステレオ画像が得られるようになる。
【０１０４】
（第７の実施形態）
次に、本発明の第７の実施形態について図１４を参照して説明する。この実施形態では、上述したラインセンサあるいはラインセンサユニットを使用して構成される放射線非破壊検査システムが示される。ここで、図１４は、上記放射線非破壊検査システムの模式的構成図である。
【０１０５】
図１４に示すように、放射線非破壊検査システムは、基本構成として、被検体２５を挟んで対向して配置される放射線源２１および上述したところのラインセンサユニット１０を備えている。そして、該ラインセンサユニット１０をＺ軸方向に走査する一次元移動機構２６を有している。更に、ラインセンサユニット１０からの電気信号を処理すると共に二次元画像の情報を生成する信号／演算処理部２７と、被検体の二次元画像表示あるいは画像情報を出力する出力部２８とを有している。
【０１０６】
放射線源２１は、好ましくはその出射口にコリメータ２２を備え、放射線の出射領域を限定して、Ｘ線、γ線あるいは中性子線などの入射放射線２３を被検体２５に照射する。そして、この放射線源２１は、ラインセンサユニット１０のＺ軸方向の走査移動に同期して移動できる構造になっている。
【０１０７】
一次元移動機構２６は、ステージ２９に取り付けられたボールネジ３０、ナット３１、モータ３２、該モータ３２を駆動する駆動ユニット３３を備えている。ラインセンサユニット１０は、ボールネジ３０によりＺ軸方向あるいはその逆方向に一定の移動速度で一次元運動する。
【０１０８】
信号／演算処理部２７は、ケーブル８によりラインセンサユニット１０に接続されており、ラインセンサユニット１０により上記積算された一次元信号を処理し二次元画像情報を生成する。あるいは、この信号／演算処理部２７が、上記受光素子４あるいは一次元受光素子２０の光電変換に基づいて生成される信号をＹ軸方向に積算するような構成にしてもよい。
【０１０９】
出力部２８は、信号／演算処理部２７から伝達された二次元画像情報をラジオグラフィ画像としてモニター表示する。あるいは、出力部２８は、二次元画像情報に基づいて、被検体２５の組成等、その構成物質の特性に係る数値表示をするようになっている。
【０１１０】
上記放射線非破壊検査システムにおいて、その構成要素であるラインセンサは、シンチレータと放射線の反応において放射線の飛程の長い場合や放射線の種類が異なる場合の信号を分離して効率よく測定する。また、同じ放射線でもエネルギーの違いを分けて同時に測定できる。
【０１１１】
そして、放射線非破壊検査システムの測定感度は、上述したようにＣＣＤあるいはＣＭＯＳ素子の一次元配列あるいは二次元配列の画素からの信号を放射線の入射方向に積算することで大幅に向上できる。従って、この放射線非破壊検査システムは、イメージインテンシファイアのような電子増幅機構が不要であり、その小型・軽量化が容易になる。そして、例えばＸ線によるＣＴや食品検査、手荷物検査など幅広い分野での非破壊検査システムとして利用できるようになる。
【０１１２】
また、被検体を透過した電磁波、放射線によるラインセンサ等の損傷が大幅に低減すると共に、放射線の照射により生じてくるノイズが低減する。このために、信頼性の高い放射線非破壊検査システムが実現できる。
【０１１３】
上記実施形態では、被検体２５が固定され、ラインセンサユニット１０と放射線源２１が同期して一次元移動する場合について説明している。上記放射線非破壊検査システムにおいては、逆にラインセンサユニット１０と放射線源２１が固定され、被検体２５が一次元移動する構成であってもよい。
【０１１４】
本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲でいろいろの変形を採ることができる。当業者にあっては、具体的な実施態様において本発明の技術思想および技術範囲から逸脱せずに種々の変形・変更を加えることが可能である。
【０１１５】
例えば、上記実施形態１ないし６に説明した特徴を任意に組み合わせたところのラインセンサあるいはラインセンサユニットの構成であってもよい。
【０１１６】
上記の実施形態では、ラインセンサあるいはラインセンサユニットに使用されるシンチレータは、多数の粒状、柱状あるいは針状のシンチレータ粒子がシート状あるいは平板状に集積された構造体で成る場合について説明している。本発明は、上記シート状あるいは平板状の構造体に限定されるものでなく、立方体、直方体あるいは多面体のような構造体であってもよい。そして、これ等の構造体が適宜に積層された形態になっていてもよい。
【０１１７】
上記実施形態では、Ｘ線、γ線あるいは中性子線のような放射線によるイメージセンサの場合について主に説明している。しかし、本発明は、紫外線あるいは低周波の電磁波による一次元イメージセンサであっても同様に適用できるものである。
【０１１８】
また、上記実施形態では、シンチレータシート２から上記光学系を通して伝送される出射光を色別に分け、色別した出射光により生成する電気信号を積算することができるようにしてもよい。この場合、カラーフィルターが、シンチレータシート２と光学素子の間あるいは光学素子と間に設けられる構造になる。
【０１１９】
また、上記第６の実施形態において、色弁別の手法をラインセンサにおいて利用するようにしてもよい。上記色弁別の手法を用いる場合には、第１のシンチレータシート２ａに青色発光蛍光材が添加される。この青色発光蛍光材として、例えば蛍光体に銀で活性化した硫化亜鉛ＺｎＳ：Ａｇを用いる。このようにすると、中性子線はリチウム、硼素等と（ｎ，α）反応を起こし、これにより生じたアルファ（α）線によって青色発光蛍光材が青色に発色される。また、第２のシンチレータシート２ｂには赤色発光蛍光材が添加され、赤色に発色したシンチレーション光が出射するようになる。
【０１２０】
また、上記第５の実施形態においても、上記色弁別の手法をラインセンサにおいて利用することができる。この場合には、上記中性子線に反応するシンチレータ、および上記Ｘ線源あるいはγ線源に反応するシンチレータが、シンチレータシート２内に混在するように形成されることになる。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るラインセンサおよびラインセンサユニットの模式的構成図であって、（ａ）は側断面図、（ｂ）は正面図。
【図２】本発明の一実施形態のシンチレータシートの一部拡大図。
【図３】本発明の別の実施形態のシンチレータシートの一部拡大図。
【図４】本発明の更に別の実施形態のシンチレータシートの一部拡大図。
【図５】本発明の更に別の実施形態のシンチレータシートの一部拡大図。
【図６】本発明のラインセンサ、ラインセンサユニットに使用する二次元の受光素子の動作機構の一実施形態を示す図であって、（ａ）は受光素子の平面図、（ｂ）は変形例における受光素子の平面図。
【図７】本発明の第２の実施形態に係るラインセンサの側断面図。
【図８】本発明の第３の実施形態に係るラインセンサの側断面図。
【図９】本発明の第４の実施形態に係るラインセンサの側断面図。
【図１０】本発明の第４の実施形態に係るラインセンサを用いた放射線非破壊検査の結果を示す図であって、（ａ）は光反射性部材を有するシンチレータシートの平面図、（ｂ）は放射線非破壊検査の二次元画像図。
【図１１】本発明の第４の実施形態に係るラインセンサを用いた放射線非破壊検査の別の結果を示す図であって、（ａ）は別の光反射性部材を有するシンチレータシートの平面図、（ｂ）は別の放射線非破壊検査の二次元画像図。
【図１２】本発明の第５の実施形態に係るラインセンサの側断面図。
【図１３】本発明の第６の実施形態に係るラインセンサの側断面図。
【図１４】本発明の実施の形態７に係る放射線非破壊検査システムの模式的構成図。
【符号の説明】
【０１２２】
１…（透過）放射線，１ａ…第１の放射線，１ｂ…第２の放射線，２…シンチレータシート，２ａ…第１のシンチレータシート，２ｂ…第２のシンチレータシート，３…光学素子，３ａ…第１の光学素子，３ｂ…第２の光学素子，４…受光素子，４ａ…第１の受光素子，４ｂ…第２の受光素子，５…開口部，６…遮蔽体，７…遮光膜，８…ケーブル，９…電気回路，１０…ラインセンサユニット，１１…シンチレータ粒子，１２…バインダー，１３…シンチレーション光，１４…コーティング層，１５…フィラー，１６…導光板，１７…光反射性部材，１８…遮蔽板、１９，１９ａ，１９ｂ，１９ｃ…シリンドリカルレンズ，２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ…一次元受光素子，２１…放射線源，２１ａ…第１の放射線源，２１ｂ…第２の放射線源，２２…コリメータ，２３…入射放射線，２３ａ…第１の入射放射線，２３ｂ…第２の入射放射線，２４…遮蔽部材，２５…被検体，２６…一次元移動機構，２７…信号／演算処理部，２８…出力部，２９…ステージ，３０…ボールネジ，３１…ナット，３２…モータ，３３…駆動ユニット，Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３…Ｖｎ…垂直電荷転送部，Ｈ０、Ｈ１、Ｈ２…水平電荷転送部
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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