(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査物を内部に有する荷物を搬送する搬送装置と、
該荷物の搬送方向に直交する複数の照射方向から、所定のエネルギー分布を有する線状の入射Ｘ線を、同時又は時間をずらして照射するＸ線照射装置と、
前記荷物の複数の断面に対する複数の照射方向のそれぞれについて、透過Ｘ線強度分布を２以上のエネルギー領域に弁別して計測し記憶するＸ線計測装置と、
前記複数の断面に対する複数の照射方向の透過Ｘ線強度分布から、前記各断面の擬似断層像を作成する擬似断層像作成手段と、
前記複数の断面に対する複数の照射方向の透過Ｘ線強度分布から、前記各照射方向の透過像を作成する透過像作成手段と、
前記擬似断層像と前記透過像を組み合わせ、透過像による物体の有無情報から擬似断層像に含まれる偽画像を除去する偽画像除去手段と、
偽画像を除去した前記擬似断層像内の被検査物に関して、２以上のエネルギー領域における入射Ｘ線と透過Ｘ線の強度から、前記被検査物の実効原子番号と電子密度を算出し、これから被検査物の材質を識別する識別演算装置と、を備えたことを特徴とする材質識別検査装置。
【請求項２】
前記識別演算装置は、偽画像を除去した前記擬似断層像から、前記複数の照射方向の被検査物の厚さｘを特定し、
前記２以上のエネルギー領域における入射Ｘ線と透過Ｘ線の強度と前記厚さから、各エネルギー領域における２以上の減弱係数μを求め、
光電効果、コンプトン効果及び減弱係数の関係から実効原子番号Ｚｅｆｆと電子密度ρｅを算出し、これから被検査物の材質を識別する、ことを特徴とする請求項１に記載の材質識別検査装置。
【請求項３】
被検査物を内部に有する荷物を搬送し、
該荷物の搬送方向に直交する複数の照射方向から、所定のエネルギー分布を有する線状の入射Ｘ線を、同時又は時間をずらして照射し、
前記荷物の複数の断面に対する複数の照射方向のそれぞれについて、透過Ｘ線強度分布を２以上のエネルギー領域に弁別して計測し記憶し、
前記複数の断面に対する複数の照射方向の透過Ｘ線強度分布から、前記各断面の擬似断層像を作成し、
前記複数の断面に対する複数の照射方向の透過Ｘ線強度分布から、前記各照射方向の透過像を作成し、
前記擬似断層像と前記透過像を組み合わせ、透過像による物体の有無情報から擬似断層像に含まれる偽画像を除去し、
偽画像を除去した前記擬似断層像内の被検査物に関して、２以上のエネルギー領域における入射Ｘ線と透過Ｘ線の強度から、前記被検査物の実効原子番号と電子密度を算出し、これから被検査物の材質を識別する、ことを特徴とする材質識別検査方法。
【請求項４】
偽画像を除去した前記擬似断層像から、前記複数の照射方向の被検査物の厚さｘを特定し、
前記２以上のエネルギー領域における入射Ｘ線と透過Ｘ線の強度と前記厚さから、各エネルギー領域における２以上の減弱係数μを求め、
光電効果、コンプトン効果及び減弱係数の関係から実効原子番号Ｚｅｆｆと電子密度ρｅを算出し、これから被検査物の材質を識別する、ことを特徴とする請求項３に記載の材質識別検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線により被検査物の材質識別を行う材質識別検査装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
税関や空港における手荷物検査等において、Ｘ線を被検査物に照射し、透過したＸ線の強度分布を画像化して内部の危険物（銃器等）を検出するＸ線検査装置が従来から広く用いられている。
さらに、近年になって、被検査物の材質を識別する手段が種々提案されている（例えば特許文献１〜４）。
【０００３】
特許文献１の「材質特定Ｘ線検査装置」は、被測定物に含まれる対象物の元素を特定して、材質を特定することを目的とする。
そのため、この発明では、図６に模式的に示すように、予め元素が既知の対象物にＸ線を照射して、透過Ｘ線の検出出力と対象物の厚みとの特性データを、照射Ｘ線のエネルギー別および元素別に求めて特性データとして特性データ格納手段（特性データメモリ５０）に格納しておき、Ｘ線源（第１，２Ｘ線管５２Ｈ，５２Ｌ）からエネルギーの異なる２つのＸ線を被測定物５１に照射し、各Ｘ線に対する透過Ｘ線を検出器（第１，２ラインセンサＸ線管５６Ｈ，５６Ｌ）で検出して検出出力レベルを求める。材質特定手段（画像メモリ５４ａ，演算，比較回路５４ｂ，制御回路５４ｃ）は、特性データを用いて２つの検出出力レベルに対応する対象物の厚みを求め、厚みが一致する元素を求める。異なるＸ線エネルギーによる検出出力レベルに対する厚みの一致から、被測定物中に含まれる対象物の元素を特定し、被測定物の材質を特定するものである。
【０００４】
特許文献２の「内容物識別装置および内容物識別方法」は、容器，袋あるいは機器の中に存在する内容物を簡便にかつ正確に表示してその識別を行うことを目的とする。
そのため、この発明の装置は、Ｘ線透視画像信号を作成する手段、中性子画像信号を作成する手段、これらの信号を基にＸ線透視画像の中に中性子透視画像を合成して表示する手段からなるものである。
【０００５】
特許文献３のＸ線ＣＴ装置は、端部効果によるアーチファクトを軽減し、診断能の高い再構成画像を得ることを目的とする。
そのため、この発明の装置は、図７に示すように、被検体６０のある断面に、その周囲の多数の角度方向からＸ線源６１によりＸ線を照射し、透過したＸ線を多数のＸ線検出素子を配列してなる多チャンネルＸ線検出器６２で検出し、デジタルデータとして測定すると共に、測定したデジタルデータから被検体６０の断面の像を再構成するＸ線ＣＴ装置において、計測したＸ線強度値であるデジタルデータあるいはそれに相当する値のうち、隣接する複数の値から補間操作によって１Ｘ線検出素子内を細分化した後、細分化したＸ線強度値のそれぞれをログ変換し、ログ変換した値の加重平均値を１Ｘ線検出素子でのＸ線吸収係数の線積分値あるいはそれに相当する値として出力する補正処理手段を具備し、補正処理手段の出力値を用いて画像再構成するものである。
【０００６】
特許文献４の「高速中性子及び連続エネルギー・スペクトルＸ線により材料識別する方法及びその装置」は、高速中性子及び連続エネルギー・スペクトルＸ線による材料識別の方法と装置を提供することを目的とする。
そのため、この発明では、図８に模式的に示すように、（ａ）高速中性子源７１及び連続エネルギー・スペクトルＸ線源７４でそれぞれ産生された高速中性子ビーム７２及び連続エネルギー・スペクトルＸ線ビーム７５を被検対象７７に照射する；（ｂ）Ｘ線検出器アレー７６及び中性子検出器アレー７３にて、透過したＸ線ビーム７５及び高速中性子ビーム７２の強度を直接計測する；（ｃ）被検対象７７の異なる材料を透過した中性子ビームとＸ線ビームの減衰差によって形成された曲線により、被検対象の材料に対して材料識別を行う；ステップを含む。高速中性子と連続エネルギー・スペクトルＸ線との透過減衰強度が異なるように構成され、被検対象の厚さと無関係に被検対象の等効原子番号Ｚとのみ関係するｎ−Ｘ曲線を利用して材料識別を行うものである。
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−１０４１７５号公報、「材質特定Ｘ線検査装置」
【特許文献２】特開平１１−６４２４８号公報、「内容物識別装置および内容物識別方法」
【特許文献３】特許第２７９８９９８号公報、「Ｘ線ＣＴ装置」
【特許文献４】特開２００７−１２７６１７号公報、「高速中性子及び連続エネルギー・スペクトルＸ線により材料識別する方法及びその装置」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した特許文献３のようなＸ線ＣＴ装置（Ｘ線断層撮影装置）では、検査対象物の周囲を１８０度回転させて対象物の断層データを取得し、これからコンピュータによって画像を再構築して二次元断面像を得ることができる。さらに内部にある物質を識別することもできる。
しかし、Ｘ線ＣＴ装置では、検査対象物の周囲、１８０度分のデータを取得する必要上Ｘ線と検出器を回転させるための回転機構を有するため、検査速度が遅い。さらにＸ線エネルギーもスペクトルが連続であるため、物質識別の精度が低かった。
【０００９】
また、上述した特許文献１では、材質識別はできるが予め元素が既知の対象物に関して、Ｘ線の検出出力と対象物の厚みとの特性データを求めておく必要があり、特許文献２と特許文献４では、中性子ビームを用いた中性子透視画像が別途必要となる問題点があった。
【００１０】
本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、税関や空港における手荷物検査等において、被検査物を連続的に検査して、短時間にその材質を識別することができ、かつ予めＸ線の検出出力と対象物の厚みとの特性データを求める必要がない材質識別検査装置および方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によれば、被検査物を内部に有する荷物を搬送する搬送装置と、
該荷物の搬送方向に直交する複数の照射方向から、所定のエネルギー分布を有する線状の入射Ｘ線を、同時又は時間をずらして照射するＸ線照射装置と、
前記荷物の複数の断面に対する複数の照射方向のそれぞれについて、透過Ｘ線強度分布を２以上のエネルギー領域に弁別して計測し記憶するＸ線計測装置と、
前記複数の断面に対する複数の照射方向の透過Ｘ線強度分布から、前記各断面の擬似断層像を作成する擬似断層像作成手段と、
前記複数の断面に対する複数の照射方向の透過Ｘ線強度分布から、前記各照射方向の透過像を作成する透過像作成手段と、
前記擬似断層像と前記透過像を組み合わせ、透過像による物体の有無情報から擬似断層像に含まれる偽画像を除去する偽画像除去手段と、
偽画像を除去した前記擬似断層像内の被検査物に関して、２以上のエネルギー領域における入射Ｘ線と透過Ｘ線の強度から、前記被検査物の実効原子番号と電子密度を算出し、これから被検査物の材質を識別する識別演算装置と、を備えたことを特徴とする材質識別検査装置が提供される。
【００１２】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記識別演算装置は、偽画像を除去した前記擬似断層像から、前記複数の照射方向の被検査物の厚さｘを特定し、
前記２以上のエネルギー領域における入射Ｘ線と透過Ｘ線の強度と前記厚さから、各エネルギー領域における２以上の減弱係数μを求め、
光電効果、コンプトン効果及び減弱係数の関係から実効原子番号Ｚｅｆｆと電子密度ρｅを算出し、これから被検査物の材質を識別する。
【００１３】
また本発明によれば、被検査物を内部に有する荷物を搬送し、
該荷物の搬送方向に直交する複数の照射方向から、所定のエネルギー分布を有する線状の入射Ｘ線を、同時又は時間をずらして照射し、
前記荷物の複数の断面に対する複数の照射方向のそれぞれについて、透過Ｘ線強度分布を２以上のエネルギー領域に弁別して計測し記憶し、
前記複数の断面に対する複数の照射方向の透過Ｘ線強度分布から、前記各断面の擬似断層像を作成し、
前記複数の断面に対する複数の照射方向の透過Ｘ線強度分布から、前記各照射方向の透過像を作成し、
前記擬似断層像と前記透過像を組み合わせ、透過像による物体の有無情報から擬似断層像に含まれる偽画像を除去し、
偽画像を除去した前記擬似断層像内の被検査物に関して、２以上のエネルギー領域における入射Ｘ線と透過Ｘ線の強度から、前記被検査物の実効原子番号と電子密度を算出し、これから被検査物の材質を識別する、ことを特徴とする材質識別検査方法が提供される。
【００１４】
本発明の好ましい実施形態によれば、偽画像を除去した前記擬似断層像から、前記複数の照射方向の被検査物の厚さｘを特定し、
前記２以上のエネルギー領域における入射Ｘ線と透過Ｘ線の強度と前記厚さから、各エネルギー領域における２以上の減弱係数μを求め、
光電効果、コンプトン効果及び減弱係数の関係から実効原子番号Ｚｅｆｆと電子密度ρｅを算出し、これから被検査物の材質を識別する。
【発明の効果】
【００１５】
上述した本発明の装置と方法によれば、搬送装置、Ｘ線照射装置およびＸ線計測装置により、被検査物を内部に有する荷物を搬送しながら、搬送方向に直交する複数の照射方向から、所定のエネルギー分布を有する線状の入射Ｘ線を、同時又は時間をずらして照射し、前記荷物の複数の断面に対する複数方向の透過Ｘ線強度分布を２以上のエネルギー領域に弁別して計測し記憶するので、被検査物を連続的に検査して、短時間に結果を得ることができる。
【００１６】
また、擬似断層像作成手段、透過像作成手段および偽画像除去手段により、前記複数の断面に対する複数の照射方向の透過Ｘ線強度分布から、前記各断面の擬似断層像と、前記各照射方向の透過像とを作成し、擬似断層像と透過像を組み合わせ、透過像による物体の有無情報から擬似断層像に含まれる偽画像を除去するので、検査速度を落とさずに偽画像を除去して、擬似断層像の検出精度を高めることができる。
【００１７】
さらに、識別演算装置により、偽画像を除去した前記擬似断層像内の被検査物に関して、２以上のエネルギー領域における入射Ｘ線と透過Ｘ線の強度から、前記被検査物の実効原子番号と電子密度を算出し、これから被検査物の材質を識別するので、短時間にその材質を識別することができ、かつ予めＸ線の検出出力と対象物の厚みとの特性データを求める必要がない。
【００１８】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお各図において、共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００１９】
はじめに本発明の原理について説明する。
図１は、本発明で使用するＸ線管とＸ線検出器のスペクトル図である。
この図において、横軸はＸ線のエネルギー、１はＸ線管から放射される入射Ｘ線の強度分布、２はエネルギー弁別機能付きＸ線検出器による入射Ｘ線の検出強度分布、３はある物質を透過した透過Ｘ線のＸ線検出器による検出強度分布である。
【００２０】
この図から明らかなように、Ｘ線管から放射されるＸ線の強度分布１は、ある波長領域において、連続した連続Ｘ線である。
Ｘ線の波長は、約０．０１〜１００Å（１０-１２〜１０-８ｍ）程度であり、波長λ［Å］とＸ線エネルギーＥ［ｋｅＶ］との間には、式（１）の関係がある。
Ｅ＝１２．４／λ・・・（１）
従って、波長λ［Å］と光量子エネルギーＥ［ｋｅＶ］は１対１で対応している。
【００２１】
図１において、Ｘ線エネルギーＥ１，Ｅ２の２種の入射Ｘ線（強度Ｉ１０，Ｉ２０）を厚さｘの物質に照射し、その透過Ｘ線の強度Ｉ１，Ｉ２を計測すると、以下の関係がある。
Ｉ１＝Ｉ１０ｅｘｐ（−μ１ｘ）・・・（２ａ）
Ｉ２＝Ｉ２０ｅｘｐ（−μ２ｘ）・・・（２ｂ）
ここで、μ１，μ２はＸ線エネルギーＥ１，Ｅ２における減弱係数（又は線吸収係数）である。
【００２２】
上記（２ａ）（２ｂ）の式から、厚さｘが既知であれば、入射Ｘ線（強度Ｉ１０，Ｉ２０）と透過Ｘ線強度（Ｉ１，Ｉ２）から減弱係数μ１，μ２を求めることができる。
【００２３】
また、減弱係数μ１，μ２は、光電効果とコンプトン効果の和であり、以下の関係がある。
μ１＝ρｅＺｅｆｆ４Ａ１＋ρｅＢ１・・・（３ａ）
μ２＝ρｅＺｅｆｆ４Ａ２＋ρｅＢ２・・・（３ｂ）
【００２４】
ここで、Ｚｅｆｆは物質の実効原子番号、ρｅは物質の電子密度、Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２は、実効原子番号によって決まる比例定数である。
減弱係数μ１，μ２を実験的に求めることにより、上記式（３ａ）（３ｂ）において、Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２は理論的に求まるため、２つの未知数Ｚｅｆｆ，ρｅを求めることができる。
【００２５】
図２は、本発明による材質識別検査装置の第１実施形態を示す構成図である。この図において、本発明の材質識別検査装置１０は、搬送装置１２、Ｘ線照射装置１４、Ｘ線計測装置１６、擬似断層像作成手段１８、透過像作成手段１９、偽画像除去手段２０及び識別演算装置２２を備える。
【００２６】
搬送装置１２は、例えばベルトコンベアであり、被検査物５を内部に有する荷物６（例えば旅行用ケース）を水平（この図でＺ方向）に搬送する。
【００２７】
Ｘ線照射装置１４は、荷物６の搬送方向（Ｚ方向）に直交する複数の照射方向から、所定のエネルギー分布を有する線状の入射Ｘ線７を、同時又は時間をずらして照射する。入射Ｘ線７のエネルギー分布は、例えば図１に１で示した入射Ｘ線の連続した強度分布であるのがよい。
【００２８】
またこの例において、Ｘ線照射装置１４は、垂直下向き、斜め上向き、及び斜め下向きに固定配置された３台のＸ線管１５ａ，１５ｂ，１５ｃであり、搬送方向に直交する断面内で荷物６に対し所定のエネルギー分布の入射Ｘ線７を線状かつ扇状に照射するようになっている。
なお、３台のＸ線管１５ａ，１５ｂ，１５ｃのＺ方向位置は、この例では異なるが、同一の断面内に配置してもよい。
【００２９】
Ｘ線計測装置１６は、上述したエネルギー弁別機能付きＸ線検出器であり、荷物６の複数の断面に対する複数の照射方向（この例では３つの照射方向）のそれぞれについて、透過Ｘ線の強度分布Ｉ１，Ｉ２を２以上のエネルギー領域Ｅ１，Ｅ２に弁別して計測し、所定の記憶装置（例えばＰＣのハードディスク）に記憶する。
またこの例において、Ｘ線計測装置１６は、３台のＸ線管１５ａ，１５ｂ，１５ｃに対向するように水平方向と垂直方向に固定配置された３台の線状検出器１７ａ，１７ｂ，１７ｃである。各線状検出器１７ａ，１７ｂ，１７ｃの分解能は高いほどよく、例えば、長さ１．２ｍの場合に、４ｍｍピッチで２５６点の独立したＸ線検出器を備えることにより、Ｘ線管１台当たり２５６点の透過Ｘ線の強度分布Ｉ１，Ｉ２を同時に計測することができる。
【００３０】
擬似断層像作成手段１８、透過像作成手段１９、偽画像除去手段２０及び識別演算装置２２は、１台又は複数のコンピュータ（ＰＣ）で構成され、入力装置２３（例えば、キーボード、マウス等）、出力装置２４（例えば、画像表示装置、プリンタ等）および共通の記憶装置２５（例えばハードディスク）を備える。
【００３１】
擬似断層像作成手段１８は、複数の断面に対する複数（この例で３）の照射方向の透過Ｘ線強度分布Ｉ１，Ｉ２から、荷物６の各断面の擬似断層像を作成する。
透過像作成手段１９は、複数の断面に対する複数（この例で３）の照射方向の透過Ｘ線強度分布から、各照射方向の荷物６の透過像を作成する。
偽画像除去手段２０は、擬似断層像と透過像を組み合わせ、透過像による物体の有無情報から擬似断層像に含まれる偽画像を除去する。
【００３２】
識別演算装置２２は、偽画像を除去した擬似断層像内の被検査物に関して、２以上のエネルギー領域Ｅ１，Ｅ２における入射Ｘ線７と透過Ｘ線の強度Ｉ１０，Ｉ２０、Ｉ１，Ｉ２から、被検査物５の実効原子番号Ｚｅｆｆと電子密度ρｅを算出し、これから被検査物５の材質を識別する。
【００３３】
識別演算装置２２は、偽画像を除去した擬似断層像から、複数（この例で３）の照射方向の被検査物の厚さｘを特定する。この特定は、擬似断層像の画像から容易にできる。
次いで、２以上のエネルギー領域Ｅ１，Ｅ２における入射Ｘ線７と透過Ｘ線８の強度と厚さｘから、上述した式（２ａ）（２ｂ）により、各エネルギー領域Ｅ１，Ｅ２における２以上の減弱係数μ１，μ２を求める。
次に、光電効果、コンプトン効果及び減弱係数の関係（上記（３ａ）（３ｂ）の式）から、実効原子番号Ｚｅｆｆと電子密度ρｅを算出する。被検査物５の材質は、実効原子番号Ｚｅｆｆと電子密度ρｅから一般的に容易に特定でき識別が完了する。
【００３４】
図３は、本発明の材質識別検査方法を示す全体フロー図であり、図４は、本発明の方法の模式的説明図である。
図３に示すように、本発明の材質識別検査方法は、上述した装置を用い、搬送ステップＳ１、照射ステップＳ２、計測ステップＳ３、擬似断層像作成ステップＳ４、透過像作成ステップＳ５、偽画像除去ステップＳ６および材質識別ステップＳ７からなる。
【００３５】
搬送ステップＳ１では、例えばベルトコンベアにより被検査物５を内部に有する荷物６を水平に搬送する。図４（Ａ）は、被検査物５が、直方体５ａ，５ｂ、円柱５ｃおよび球５ｄである場合を示している、
【００３６】
照射ステップＳ２では、荷物６の搬送方向（Ｚ方向）に直交する複数（この例で３）の照射方向から、所定のエネルギー分布１を有する線状の入射Ｘ線７を、同時又は時間をずらして照射する。
計測ステップＳ３では、荷物６の複数の断面（この例では４断面）に対する複数方向の透過Ｘ線の強度分布Ｉ１，Ｉ２を２以上のエネルギー領域Ｅ１，Ｅ２に弁別して計測し、所定の記憶装置（例えばＰＣのハードディスク）に記憶する。
【００３７】
擬似断層像作成ステップＳ４では、複数の断面（この例では４断面）に対する複数の照射方向の透過Ｘ線強度分布Ｉ１，Ｉ２から、各断面の擬似断層像を作成する。
この擬似断層像の作成手段は、従来のＸ線ＣＴ装置における断面像を再構成方法と同一である。しかし、本発明では、Ｘ線ＣＴ装置と相違し、Ｘ線照射装置１４が固定されているため、Ｘ線計測装置１６で得られる透過Ｘ線の強度分布Ｉ１，Ｉ２の点数が相対的に少なく（例えば、４ｍｍピッチで２５６点×３＝７６８点）、かつＸ線の照射方向も限られている。
そのため、図４（Ｂ）に示すように、擬似断層像作成ステップＳ４で得られる擬似断層像３１は、被検査物５の正確な形状を再現することが難しく、被検査物５の周辺や被検査物５の存在しない位置に偽画像３２を含む場合が多い。
【００３８】
この偽画像３２を含む擬似断層像３１に基づき、後述する材質識別ステップＳ７で材質を識別すると、偽画像３２により本来存在しないような材質を検出してしまい材質識別の精度が低下する可能性がある。
そこで、本発明では、透過像作成ステップＳ５において、複数の断面に対する複数（この例で３）の照射方向の透過Ｘ線強度分布Ｉ１，Ｉ２から、Ｘ線照射装置１４による各照射方向の荷物６の透過像３３を作成する。図４（Ｃ）に示すように、この透過像３３は、直方体５ａ，５ｂ、円柱５ｃ、球５ｄにそれぞれ対応する透過像３４a、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄからなる。透過像３３は、荷物６を透過した透過Ｘ線８の強度分布そのままであるため、被検査物５の存在しない部分に偽画像は発生しない。
次いで、本発明では、偽画像除去ステップＳ６において、擬似断層像３１と透過像３３（３４a、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ）を組み合わせ、透過像３３による物体の有無情報から擬似断層像に含まれる偽画像３２を除去する。これにより、図４（Ｄ）に模式的に示すように、被検査物５の存在しない部分の偽画像をなくし、かつ被検査物５の周囲の偽画像も除去して被検査物５の断面形状をより正確に再現した擬似断層像３１を得ることができる。
【００３９】
材質識別ステップＳ７では、偽画像を除去した擬似断層像内の被検査物に関して、２以上のエネルギー領域Ｅ１，Ｅ２における入射Ｘ線７と透過Ｘ線の強度Ｉ１０，Ｉ２０、Ｉ１，Ｉ２から、被検査物５の実効原子番号Ｚｅｆｆと電子密度ρｅを算出し、これから被検査物５の材質を識別する。
【００４０】
図３において、材質識別ステップＳ７は、厚さ特定ステップＳ７１、減弱係数算出ステップＳ７２、実効原子番号・電子密度算出ステップＳ７３、および材質識別ステップＳ７４からなる。
厚さ特定ステップＳ７１では、偽画像３２を除去した擬似断層像３１から、複数の方向の被検査物５の厚さｘを特定する。この特定は、擬似断層像３１から画像処理、又はマウス等を用いて容易にできる。
減弱係数算出ステップＳ７２では、２以上のエネルギー領域における入射Ｘ線７と透過Ｘ線８の強度と被検査物５の厚さｘから、各エネルギー領域Ｅ１，Ｅ２における２以上の減弱係数μ１，μ２を求める。
実効原子番号・電子密度算出ステップＳ７３では、光電効果、コンプトン効果及び減弱係数の関係から実効原子番号Ｚｅｆｆと電子密度ρｅを算出する。
材質識別ステップＳ７４では、実効原子番号Ｚｅｆｆと電子密度ρｅから被検査物の材質を決定する。
【００４１】
上述した本発明の装置と方法によれば、搬送装置１２、Ｘ線照射装置１４およびＸ線計測装置１６により、被検査物５を内部に有する荷物６を搬送しながら、搬送方向に直交する複数の方向から、所定のエネルギー分布１を有する線状の入射Ｘ線７を、同時又は時間をずらして照射し、荷物６の複数の断面に対する複数方向の透過Ｘ線強度分布Ｉ１，Ｉ２を２以上のエネルギー領域Ｅ１，Ｅ２に弁別して計測し記憶するので、被検査物５を連続的に検査して、短時間に結果を得ることができる。
【００４２】
また、擬似断層像作成手段１８、透過像作成手段１９および偽画像除去手段２０により、計測した各断面の擬似断層像３１をその断面に対する複数方向の透過Ｘ線強度分布から作成し、複数の方向に対する荷物の透過像３３を作成し、擬似断層像３１と透過像３３を組み合わせ、透過像３３による物体の有無情報を追加して擬似断層像に含まれる偽画像３２を除去するので、検査速度を落とさずに偽画像３２を除去して、擬似断層像３１の検出精度を高めることができる。
【００４３】
さらに、識別演算装置２２により、偽画像３２を除去した擬似断層像３１内の被検査物５に関して、２以上のエネルギー領域Ｅ１，Ｅ２における入射Ｘ線７と透過Ｘ線８の強度から、被検査物５の実効原子番号Ｚｅｆｆと電子密度ρｅを算出し、これから被検査物５の材質を識別するので、短時間にその材質を識別することができ、かつ予めＸ線の検出出力と対象物の厚みとの特性データを求める必要がない。
【００４４】
すなわち、本発明は、Ｘ線を用いて複数方向からの透過Ｘ線の強度（又は強度分布）とＸ線のエネルギー弁別によって取得した情報を利用して、物質を正確に識別することができる。
【００４５】
図５は、本発明による材質識別検査装置の第２実施形態を示す構成図である。この図は、図２のＺ方向から見た別の図である。この図において、本発明の材質識別検査装置１０は、図２と同様に、搬送装置１２、Ｘ線照射装置１４、及びＸ線計測装置１６と図示しない擬似断層像作成手段、透過像作成手段、偽画像除去手段及び識別演算装置を備える。図示しない擬似断層像作成手段、透過像作成手段、偽画像除去手段及び識別演算装置は、上述した第１実施形態における擬似断層像作成手段１８、透過像作成手段１９、偽画像除去手段２０及び識別演算装置２２と同一である。
【００４６】
この例において、Ｘ線照射装置１４は、荷物６を中心として互いに１２０°の周方向間隔で配置された３台のＸ線管１５ａ，１５ｂ，１５ｃであり、搬送方向に直交する同一断面内で被検査物５を内部に有する荷物６に対し所定のエネルギー分布１の入射Ｘ線７を線状かつ扇状に照射するようになっている。
【００４７】
またこの例において、Ｘ線検出装置１６は、３台のＸ線管１５ａ，１５ｂ，１５ｃに対向するように互いに１２０°の周方向間隔で配置された３台の線状検出器１７ａ，１７ｂ，１７ｃであり、被検査物５を内部に有する荷物６を透過した線状のＸ線から２以上のエネルギー領域Ｅ１，Ｅ２の強度分布Ｉ１，Ｉ２を弁別して計測するようになっている。
第２実施形態では、同一の平面内に３組のＸ線照射装置１４とＸ線検出装置１６が配置されている点で、第１実施形態と相違する。その他の構成は第１実施形態と同様である。
【００４８】
上述した構成により、３台のＸ線管１５ａ，１５ｂ，１５ｃと３台の線状検出器１７ａ，１７ｂ，１７ｃが、被検査物５およびその容器６を同一平面内で囲むことにより、３つの照射方向から、所定のエネルギー分布１の入射Ｘ線７を、同時又は時間をずらして照射し、透過した透過Ｘ線８から２以上のエネルギー領域Ｅ１，Ｅ２のＸ線強度Ｉ１，Ｉ２を弁別して計測するので、第１実施形態と比較して、計測時間を短縮することができる。なおその他の効果は、第１実施形態と同様である。
【００４９】
また、図５に示したＸ線照射装置１４とＸ線計測装置１６の構成を搬送方向（Ｚ方向）に直交する断面内で、周方向に任意の角度範囲で揺動させて、同一断面に対して、６方向以上の多数の照射方向から線状の入射Ｘ線７を照射し透過した透過Ｘ線８を計測してもよい。
さらに、図５に示したＸ線照射装置１４とＸ線計測装置１６の構成をＺ方向の異なる位置に周方向に角度をずらして複数設置して、同一断面に対して、６以上の多数の照射方向から線状の入射Ｘ線７を照射し透過した透過Ｘ線８を計測してもよい。
これらの手段によっても、第１実施形態と同様に、被検査物を連続的に検査して、短時間にその材質を識別することができ、かつ予めＸ線の検出出力と対象物の厚みとの特性データを求める必要がないという効果が得られる。
【００５０】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更することができることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明で使用するＸ線管とＸ線検出器のスペクトル図である。
【図２】本発明による材質識別検査装置の第１実施形態を示す構成図である。
【図３】本発明の材質識別検査方法を示す全体フロー図である。
【図４】本発明の方法の模式的説明図である。
【図５】本発明による材質識別検査装置の第２実施形態を示す構成図である。
【図６】特許文献１の装置の模式図である。
【図７】特許文献３の装置の模式図である。
【図８】特許文献４の装置の模式図である。
【符号の説明】
【００５２】
１  入射Ｘ線の強度分布、
２  入射Ｘ線の検出強度分布、
３  透過Ｘ線の検出強度分布、
５  被検査物、６  荷物、７  入射Ｘ線、８  透過Ｘ線、
１０  材質識別検査装置、１２  搬送装置、
１４  Ｘ線照射装置、１５ａ，１５ｂ，１５ｃ  Ｘ線管、
１６  Ｘ線検出装置、１７ａ，１７ｂ，１７ｃ  線状検出器、
１８  擬似断層像作成手段、１９  透過像作成手段、
２０  偽画像除去手段、２２  識別演算装置、
２３  入力装置、２４  出力装置、２５  記憶装置、
３１  擬似断層像、３２  偽画像、３３  透過像
【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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