(57)【要約】      （修正有）【課題】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。【解決手段】本発明の方法は、（a）高速中性子源及び連続エネルギー・スペクトルX線源でそれぞれ産生された高速中性子ビーム及び連続エネルギー・スペクトルX線ビームを被検対象に照射する；（b）X線検出器アレー及び中性子検出器アレーにて、透過したX線ビーム及び高速中性子ビームの強度を直接計測する；（c）被検対象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。【選択図】図１
2007127617.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高速中性子及び連続エネルギー・スペクトルX線により材料識別を行う方法であって
（a）高速中性子源及び連続エネルギー・スペクトルX線源でそれぞれ産生された高速中性子ビーム及び連続エネルギー・スペクトルX線ビームを被検対象に照射する；
（b）X線検出器アレー及び中性子検出器アレーにて、透過したX線ビーム及び高速中性子ビームの強度を直接計測する；
（c）被検対象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；ステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
（d）同一回の走査にて、二次元のX線透過画像及び中性子透過画像を形成する、ステップを更に含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記高速中性子源は、中性子発生器で産生されるパルス高速中性子源、同位体中性子源、光中性子源のうちの一つであり；
前記連続エネルギー・スペクトルX線源は、電子リニア加速器、X線機のうちの一つであることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
光中性子源は、それが産生するX線ビームの一部を光中性子変換器に入射し、光中性子に変換させる加速器であることを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項５】
加速器で産生されたX線ビームは、分流コリメーターにて分流された後、一方がX線コリメーターを経てX線ビームになり、他方が光中性子変換器に入射して光中性子が産生され、コリメーターを経て光中性子ビームになることを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記高速中性子及び連続エネルギー・スペクトルX線の計測において、高速中性子ビーム及び連続X線に対して、高い検出効率を有する中性子検出器アレー及びX線検出器アレーをそれぞれ採用することを特徴とする請求項１、２又は３記載の方法。
【請求項７】
高速中性子源と中性子検出器アレーにて形成された中性子走査フレーム、及びX線源とX線検出器アレーにて形成されたX線走査フレームが、走査路に沿って並行して配置されていることを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
走査方向に沿って、まず被検対象をX線走査フレームに走査させ、次いで中性子走査フレームに走査させるように、X線走査フレームが前、中性子走査フレームが後に置かれていることを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記高速中性子源パルスと前記X線源パルスとが同時性を有しており、前記パルス高速中性子源の発射タイミングが、X線源の発射タイミングに対して、一定の遅延があることを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記被検対象の材料に対する材料識別の実行は、中性子検出器アレー中の各中性子検出器にて、被検対象を透過した中性子ビームの強度Tnを計測する；
X線検出器アレー中のX線検出器にて、被検対象を透過したX線ビームの強度Txを計測する；
【数１】
2007127617.tif 000016
を横軸とし、
【数２】
2007127617.tif 000017
を縦軸とし、対をなす点（c1,c2）で等効原子番号Zとのみ関係するn-X曲線を構成する（ここで、関数
【数３】
2007127617.tif 000018
はX線の減衰を示す関数、関数
【数４】
2007127617.tif 000019
は中性子とX線との減衰差を示す関数である）；
前記等効原子番号Zとのみ関係するn-X曲線を利用し、被検対象における異なる材料を識別する；及び材料識別画像に異なる色でもって、識別された異なる材料を表示する、を含むことを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
【請求項１１】
中性子走査画像における一つの画素のピクセル値が、X線走査画像の一つ又は複数個の画素のピクセル値の平均値に対応して、等効原子番号Zとのみ関係するn-X曲線の点（c1,c2）が形成されることを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
二種類の走査モデルがX線透射画像及び中性子透射画像の形成に用いられる。その内の一種は、被検対象を静止・保持しつつ、中性子走査フレームとX線走査フレームを同時に移動させるものであり、他の一種は、中性子走査フレーム及びX線走査フレームを固定し、走査路に沿って被検対象移動させるものであることを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
請求項１の高速中性子及び連続エネルギー・スペクトルX線にて材料の識別を行う方法を実現する装置であって、
中性子を産生するための高速中性子源と、
X線を産生するための連続エネルギー・スペクトルX線源と、
中性子を検出するための中性子検出器アレーとX線を検出するためのX線検出器アレーとを備え、
ここで、前記高速中性子源と連続エネルギー・スペクトルX線源は走査路の一側に設けられ、中性子検出器アレーとX線検出器アレーは走査路の他側に設けられていることを特徴とする装置。
【請求項１４】
X線源が産生したX線は、X線検出器アレーに垂直なX線ビームに視準され、前記X線ビームは、被検対象を透過して前記X線検出器アレーに接收され；
高速中性子源が産生した中性子は、中性子検出器アレーに垂直な中性子ビームに視準され、前記中性子ビームは、被検対象を透過して前記中性子検出器アレーに接收されることを特徴とする請求項１３記載の装置。
【請求項１５】
前記高速中性子源が中性子発生器、同位体中性子源又は光中性子源であり；前記連続エネルギー・スペクトルX線源が電子リニア加速器又はX線機であることを特徴とする請求項１３記載の装置。
【請求項１６】
高速中性子源と中性子検出器アレーにて形成された中性子走査フレーム、及びX線源とX線検出器アレーにて形成されたX線走査フレームが、走査路に沿って並行して配置されていることを特徴とする請求項１３記載の装置。
【請求項１７】
走査方向に沿って、まず被検対象をX線走査フレームに走査させ、次いで中性子走査フレームに走査させるように、X線走査フレームが前、中性子走査フレームが後ろに置かれていることを特徴とする請求項１６記載の装置。
【請求項１８】
請求項１の高速中性子及び連続エネルギー・スペクトルX線にて材料の識別を行う方法を実現する装置であって、
連続エネルギー・スペクトルパルスX線及び光中性子を産生するための加速器と、中性子を検出するための中性子検出器アレーと、
X線を検出するためのX線検出器アレーと、を備え、
ここで、前記加速器は走査路の一側に設けられ、中性子検出器アレーとX線検出器アレーは走査路の他側に設けられていることを特徴とする装置。
【請求項１９】
加速器のX線発射口に設けられた分流コリメータを備え、それによりX線ビームを二つに分け、一方のX線ビームはX線ビームコリメーターにより視準されてX線ビームとなり、他方のX線ビームは分流コリメーターにより視準されて光中性子補強室に入射することを特徴とする請求項１８記載の装置。
【請求項２０】
光中性子強化室に設けられた光中性子変換器を備え、それにより、X線ビームの通路に插入され、該X線ビームは光中性子変換器に入射し、変換されて光中性子になり、光中性子補強室及び光中性子補強室に連結された光中性子整形通路でもって、光中性子ビームが形成されることを特徴とする請求項１９記載の装置。
【請求項２１】
X線ビームは被検対象を透過して前記中性子検出器アレーに接收され、光中性子ビームは被検対象を透過して中性子検出器アレーに接收されることを特徴とする請求項２０記載の装置。
【請求項２２】
走査方向に沿って、まず被検対象をX線走査フレームに走査させ、次いで中性子走査フレームに走査させるように、X線源とX線検出器アレーとからなるX線走査フレームが前、光中性子源と中性子検出器アレーとからなる中性子走査フレームが後ろに、設けられていることを特徴とする請求項２１記載の装置。
【請求項２３】
前記光中性子変換器の材料がベリリウム又はその他の材料であり、形状が球面状、柱面状、テーパー状又はL字状であることを特徴とする請求項２０記載の装置。
【請求項２４】
光中性子補強室の発射口と光中性子整形通路との間であって光中性子ビーム路にビスマスフィルターが設けられていることを特徴とする請求項２０記載の装置。
【請求項２５】
光中性子補強室は、鉛とグラファイト又はその他の材料からなることを特徴とする請求項２０記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンテナー等大型対象物の輻射成像計測技術領域に関し、特に被検対象を透過した高速中性子及び連続エネルギー・スペクトルX線の強度を直接計測し、且つ異なる材料を透過した高速中性子及びX線の間の減衰差にて形成される等効原子番号Zに関する曲線を利用して材料識別を行う材料識別方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
反テロ情勢が日増しに厳しくなって来ているのに伴い、爆発物、麻薬、禁止物の自動識別機能を具備する輻射成像コンテナー計測システムへの市場要求が急速に高まってきた。従来のコンテナー等大型対象物の材料識別技術には、高エネルギー及び二重エネルギーX線成像技術、PFNA及びコンテナーCTが含まれ、これらはいずれも重視されている。
【０００３】
高エネルギー及び二重エネルギーX線成像技術は、コンプトン効果（Compton Effect）及び電子対効果（Pair Production Effect）の減衰程度の差を利用して、被検対象の等効原子番号を判定し、異なるものを識別するものであるが、以下に示す局限性が存在する。第１：吸收変化が十分に大きくない；第２：高エネルギー・スペクトルと低エネルギー・スペクトルとが部分的にオーバーラップし、エネルギー・スペクトルのフィルタリングを行っても、部分的問題が解決されるだけである；第３：計測誤差が識別効果を低下させる。前記の要因は、不満足な結果を招来するので、高エネルギー及び二重エネルギーシステムは、主にコンテナー内の有機物、無機物、混合物の識別に用いられている。同位体源は単エネルギーγ線を提供でき、エネルギー・スペクトルのオーバーラップ問題を解決できるが、コンテナー等大型対象物の計測及び材料識別装置に適用するにはその透過力があまりにも低すぎる。
【０００４】
現在利用可能なPFNAシステムのあるものは３次元材料識別能力を有するが、それらの価格は高く、計測速度が遅すぎる。そのため、PFNAは、現在と近未来において、コンテナー検査市場の主流となることはできない。Cf―252を中性子源として用いた現行のNAAコンテナー検査システムは、オンラインのリアルタイム計測ができない。これは、他の検査手段が疑いのある物品を検出した後、疑いのある位置に対してだけNAA計測が行われるためである。
【０００５】
コンテナー検査CTシステムは、必要とされる設備が大きすぎ、且つ速度が低いので、コンテナー検査市場の主流になることができない。
【０００６】
特許文献１（WO 2004/053472）に、透射した単エネルギー高速中性子及び単エネルギーγ線を直接計測する放射線成像装置が開示されている。この装置は、減衰係数の比により異なる材料を識別するものであり、コンテナー内の爆発物、麻薬、禁止物の検査に使用されている。高エネルギー及び二重エネルギーX線技術に比し、単エネルギー高速中性子及び単エネルギーγ線二重エネルギー技術はより良好な材料識別能力を有している。PFNA技術に比し、単エネルギー高速中性子及び単エネルギーγ線二重エネルギー技術計測は1次放射線であり、検出効率がPFNA技術の二次放射線による検出効率よりも高く、透過力も熱中性子よりも大きい。コンテナーCTに比し、設備容積が小さく、価格が低く、リアルタイム計測ができる。
【０００７】
しかしながら、このような単エネルギー二重エネルギー放射線システムの最大の欠点は、例えばCo―60等の同位体源だけをその単エネルギーγ線源としていることである。同位体源は、コンテナー検査装置に用いられるには透過力が小さすぎ、空間識別率が低すぎて、画像品質が悪く、輻射の安全管理が困難である。このような装置は、低識別率のコンテナー走査画像しか提供できない。LINACコンテナー検査システムが提供する優良な走査画像と比べると、ユーザーに受け入れられ難いものである。γ線の透過力が低すぎるので、満載したコンテナー又は被検対象が厚い場合には、材料の識別ができない。以上のことから、その応用範囲は制限される。
【０００８】
【特許文献１】国際公開第WO 2004/053472号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記の従来技術の課題を克服したものであり、その目的は、被検対象を透過した高速中性子及び連続エネルギー・スペクトルX線の強度を直接計測して、材料識別を行う方法及びその装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
高速中性子及び連続エネルギー・スペクトルX線の物質減衰係数比は、簡単には等効原子番号Zの確定に用いることができないので、本発明では、被検対象の等効原子番号Zに関係するn―X曲線のみにより材料識別を行う。連続エネルギー・スペクトルX線及び高速中性子が有する高い透過力を利用して、満載したコンテナー又は被検対象が厚い場合でも、材料識別を行なうことができる。本発明は、単エネルギー及び二重エネルギー放射線システムの、材料識別感度が高い、構造がコンパクトである、計測速度が速い、低価格、リアルタイム計測ができるという利点だけにとどまらず、高透過力、高計測効率、高空間識別率、高品質の成像、高計測精度、という利点も有する。
【００１１】
本発明の一態様は、（a）高速中性子源及び連続エネルギー・スペクトルX線源でそれぞれ産生された高速中性子ビーム及び連続エネルギー・スペクトルX線ビームを被検対象に照射する；（b）X線検出器アレー及び中性子検出器アレーにて、透過したX線ビーム及び高速中性子ビームの強度を直接計測する；（c）被検対象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及び連続エネルギー・スペクトルX線により材料識別を行う方法を提供する。
【００１２】
本発明の好ましい実施例によれば、（d）同一回の走査にて、二次元のX線透過画像及び中性子透過画像を形成する、ステップを更に含む。
【００１３】
本発明の好ましい実施例によれば、前記高速中性子源は、中性子発生器で産生されるパルス高速中性子源、同位体中性子源、光中性子源のうちの一つであり；前記連続エネルギー・スペクトルX線源は、電子リニア加速器、X線機のうちの一つである。
【００１４】
本発明の好ましい実施例によれば、光中性子源は、それが産生するX線ビームの一部を光中性子変換器に入射し、光中性子に変換させる加速器である。
【００１５】
本発明の好ましい実施例によれば、加速器で産生されたX線ビームは、分流コリメーターにて分流された後、一方がX線コリメーターを経てX線ビームになり、他方が光中性子変換器に入射して光中性子が産生され、コリメーターを経て光中性子ビームになる。
【００１６】
本発明の好ましい実施例によれば、前記高速中性子及び連続エネルギー・スペクトルX線の計測において、高速中性子ビーム及び連続X線に対して、高い検出効率を有する中性子検出器アレー及びX線検出器アレーをそれぞれ採用する。
【００１７】
本発明の好ましい実施例によれば、高速中性子源と中性子検出器アレーにて形成された中性子走査フレーム、及びX線源とX線検出器アレーにて形成されたX線走査フレームが、走査路に沿って並行して配置されている。
【００１８】
本発明の好ましい実施例によれば、走査方向に沿って、まず被検対象をX線走査フレームに走査させ、次いで中性子走査フレームに走査させるように、X線走査フレームが前、中性子走査フレームが後に置かれている。
【００１９】
本発明の好ましい実施例によれば、前記高速中性子源パルスと前記X線源パルスとが同時性を有しており、前記パルス高速中性子源の発射タイミングが、X線源の発射タイミングに対して、一定の遅延がある。
【００２０】
本発明の好ましい実施例によれば、前記被検対象の材料に対する材料識別の実行は、中性子検出器アレー中の各中性子検出器にて、被検対象を透過した中性子ビームの強度Tnを計測する；X線検出器アレー中のX線検出器にて、被検対象を透過したX線ビームの強度Txを計測する；
【００２１】
【数５】
2007127617.tif 000003
を横軸とし、
【数６】
2007127617.tif 000004
を縦軸とし、対をなす点（c1,c2）で等効原子番号Zとのみ関係するn-X曲線を構成する（ここで、関数
【数７】
2007127617.tif 000005
はX線の減衰を示す関数、関数
【数８】
2007127617.tif 000006
は中性子とX線との減衰差を示す関数である）；前記等効原子番号Zとのみ関係するn-X曲線を利用し、被検対象における異なる材料を識別する；及び材料識別画像に異なる色でもって、識別された異なる材料を表示する、を含む。
【００２２】
本発明の好ましい実施例によれば、中性子走査画像における一つの画素のピクセル値が、X線走査画像の一つ又は複数個の画素のピクセル値の平均値に対応して、等効原子番号Zとのみ関係するn-X曲線の点（c1,c2）が形成される。
【００２３】
本発明の好ましい実施例によれば、二種類の走査モデルがX線透射画像及び中性子透射画像の形成に用いられる。その内の一種は、被検対象を静止・保持しつつ、中性子走査フレームとX線走査フレームを同時に移動させるものであり、他の一種は、中性子走査フレーム及びX線走査フレームを固定し、走査路に沿って被検対象移動させるものである。
【００２４】
本発明の他の態様は、前記高速中性子及び連続エネルギー・スペクトルX線にて材料の識別を行う方法を実現する装置であり、それは、中性子を産生するための高速中性子源と、X線を産生するための連続エネルギー・スペクトルX線源と、中性子を検出するための中性子検出器アレーとX線を検出するためのX線検出器アレーとを備えている。ここで、前記高速中性子源と連続エネルギー・スペクトルX線源は走査路の一側に設けられ、中性子検出器アレーとX線検出器アレーは走査路の他側に設けられている。
【００２５】
本発明の好ましい実施例によれば、X線源が産生したX線は、X線検出器アレーに垂直なX線ビームに視準され、前記X線ビームは、被検対象を透過して前記X線検出器アレーに接收され；高速中性子源が産生した中性子は、中性子検出器アレーに垂直な中性子ビームに視準され、前記中性子ビームは、被検対象を透過して前記中性子検出器アレーに接收される。
【００２６】
本発明の好ましい実施例によれば、前記高速中性子源が中性子発生器、同位体中性子源又は光中性子源であり；前記連続エネルギー・スペクトルX線源が電子リニア加速器又はX線機である。
【００２７】
本発明の好ましい実施例によれば、高速中性子源と中性子検出器アレーにて形成された中性子走査フレーム、及びX線源とX線検出器アレーにて形成されたX線走査フレームが、走査路に沿って並行して配置されている。
【００２８】
本発明の好ましい実施例によれば、走査方向に沿って、まず被検対象をX線走査フレームに走査させ、次いで中性子走査フレームに走査させるように、X線走査フレームが前、中性子走査フレームが後ろに置かれている。
【００２９】
本発明の別の態様は、前記高速中性子及び連続エネルギー・スペクトルX線にて材料の識別を行う方法を実現する装置であり、それは、連続エネルギー・スペクトルパルスX線及び光中性子を産生するための加速器と、中性子を検出するための中性子検出器アレーと、X線を検出するためのX線検出器アレーと、を備えている。ここで、前記加速器は走査路の一側に設けられ、中性子検出器アレーとX線検出器アレーは走査路の他側に設けられている。
【００３０】
本発明の好ましい実施例によれば、該装置はまた、加速器のX線発射口に設けられた分流コリメータを備えている。それは、X線ビームを二つに分ける。一方のX線ビームはX線ビームコリメーターにより視準されてX線ビームとなり、他方のX線ビームは分流コリメーターにより視準されて光中性子補強室に入射する。
【００３１】
本発明の好ましい実施例によれば、該装置はまた、光中性子強化室に設けられた光中性子変換器を備えている。それは、X線ビームの通路に插入され、該X線ビームは光中性子変換器に入射し、変換されて光中性子になり、光中性子補強室及び光中性子補強室に連結された光中性子整形通路でもって、光中性子ビームが形成される。
【００３２】
本発明の好ましい実施例によれば、X線ビームは被検対象を透過して前記中性子検出器アレーに接收され、光中性子ビームは被検対象を透過して中性子検出器アレーに接收される。
【００３３】
本発明の好ましい実施例によれば、走査方向に沿って、まず被検対象をX線走査フレームに走査させ、次いで中性子走査フレームに走査させるように、X線源とX線検出器アレーとからなるX線走査フレームが前、光中性子源と中性子検出器アレーとからなる中性子走査フレームが後ろに、設けられている。
【００３４】
本発明の好ましい実施例によれば、前記光中性子変換器の材料がベリリウム又はその他の材料であり、形状が球面状、柱面状、テーパー状又はL字状である。
【００３５】
本発明の好ましい実施例によれば、光中性子補強室の発射口と光中性子整形通路との間であって光中性子ビーム路にビスマスフィルターが設けられている。
【００３６】
本発明の好ましい実施例によれば、光中性子補強室は、鉛とグラファイト又はその他の材料からなる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明は、前記の技術方案を採用し、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ので、設備が簡単で、計測効率が高い。被検対象は、まずX線走査フレームを通過した後、中性子走査フレームを通過するので、中性子の活性化にて産生されるγ射線のX線走査画像に対する影響がなくなり、且つパルス高速中性子ビームの発射タイミングが、パルスX線ビームの発射タイミングに対して一定の遅延を有するように制御されるので、互いに干渉が減少して、成像がよりきれいなものとなる。中性子ビーム及びX線ビームはいずれもナロービームなので、拡散の影響が減少し、放射線防護がしやすく、空間識別率が向上する。本発明は、満載されたコンテナー又は被検対象が厚い場合であっても材料の識別が可能であり、コンテナー、トラック、汽車等の大型被検対象の内の爆発物、麻薬、禁止物、特殊核材料等の物品検出に適用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、添附図面を参照しつつ本発明の実施例について詳しく説明する。説明を簡便にするため、図１〜図３中の部材・部品が同じ又は類似のものは、同じ又は類似の標記で表示した。
【００３９】
（配置）
図１は、本発明の一実施例に係る装置の構造を示した図である。
【００４０】
図１に示す通り、本発明に従った第一実施例に係る装置１０は、コンテナーの搬送路３２と、コンテナーの搬送路３２に置かれた少なくとも一つの被検コンテナー又はその他の被検対象３４と、高速中性子を産生するための高速中性子源１２と、X線を産生するための連続エネルギー・スペクトルX線源２２と、中性子及びX線に対して、それぞれ高い検出効率を有する中性子検出器アレー１８及びX線検出器アレー２８と、扇状中性子ビーム１６と、扇状X線ビーム２６と、を含んでいる。
【００４１】
高速中性子源１２として、中性子発生器又は同位体中性子源が採用される。連続エネルギー・スペクトルX線源２２は、電子リニア加速器又はX線機である。高速中性子源１２と連続エネルギー・スペクトルX線源２２とをコンテナーの搬送路３２の一側に設ける。中性子検出器アレー１８及びX線検出器アレー２８をコンテナーの搬送路３２の他側に設ける。
【００４２】
高速中性子源１２からの中性子は扇状中性子ビーム１６に視準される。該扇状中性子ビーム１６は、コンテナー３４を透過して、中性子検出器アレー１８に接収される。連続エネルギー・スペクトルX線源２２からのX線は扇状X線ビーム２６に視準され、該扇状X線ビーム２６はコンテナー３４を透過して、X線検出器アレー２８に接収される。
【００４３】
高速中性子源１２と中性子検出器アレー１８とから形成された中性子走査フレームと、連続エネルギー・スペクトルX線源２２とX線検出器アレー２８とから形成されたX線走査フレームとを設ける。それらは、コンテナーの搬送路３２に沿って移動できる。走査方向３６は、被検コンテナー３４の移動方向３８とは逆方向になる。走査方向３６に沿って、X線走査フレームが前、中性子走査フレームが後ろに、設けられる。即ち、被検コンテナー３４は、まず被検対象をX線走査フレームにより走査され、そして中性子走査フレームにより走査される。
【００４４】
図２は、本発明の他の実施例に係る装置の構造を示した図である。図３は、本発明のX線ビームコリメーター、光中性子変換器及び光中性子補強室の構造を示した図である。
【００４５】
図２及び図３に示す通り、本発明に従った第二実施例に係る他の装置１１は、コンテナーの搬送路３２と、コンテナーの搬送路３２に置かれた少なくとも一つの被検コンテナー又はその他の被検対象３４と、連続エネルギー・スペクトルX線を産生しつつ、連続エネルギー・スペクトルX線の一部を光中性子に変換できる加速器４２と、中性子検出器アレー１８及びX線検出器アレー２８と、を含んでいる。
【００４６】
加速器４２がコンテナーの搬送路３２の一側に設けられている。中性子検出器アレー１８及びX線検出器アレー２８がコンテナーの搬送路３２の他側に設けられている。加速器４２のX線発射口に、分流コリメーター５２が設けられている。それは、加速器で産生されたX線ビームを二つに分ける。一方のX線ビームは、分流コリメーター５２中のX線ビームコリメーターを通過して扇状連続エネルギー・スペクトルX線ビーム２６になり、他方のX線ビーム５８は、分流コリメーター５２を通過して鉛とグラファイト又はその他の材料からなる光中性子補強室５０に進入し、L型光中性子変換器５６により光中性子を産生する。
【００４７】
ベリリウム又はその他の材料からなり、且つ形状が球面状、柱面状、テーパー状、L字状又はその他の形である光中性子変換器５６が、光中性子補強室５０、且つX線ビーム５８の通路に插入される。X線ビームが光中性子変換器５６に入射され、変換されて、光中性子になり、そして光中性子補強室５０及び光中性子補強室５０に連結する光中性子整形通路５１でもって、光中性子ビーム１６が形成される。光中性子補強室５０の光中性子発射口と光中性子整形通路５１との間、光中性子ビームの通路にビスマスフィルター６０が挿入される。
【００４８】
扇状光中性子ビーム１６がコンテナーの搬送路３２の他側に設けられた中性子検出器アレー１８に向けて照射される。尚、光中性子ビーム１６と中性子検出器アレーとで、中性子走査フレームが形成される。扇状X線ビーム２６がコンテナーの搬送路３２の他側に設けたX線検出器アレー２８に向けて照射される。尚、X線ビーム２６とX線検出器アレー２８により、X線走査フレームが形成される。
【００４９】
走査方向に沿って、X線走査フレームが前、中性子走査フレームが後ろに、且つそれらの間が一定の距離離れるように設けられる。即ち、被検コンテナー３４が、まず被検対象をX線走査フレームにより走査され、次いで中性子走査フレームにより走査される。
【００５０】
（操作）
高速中性子源１２と中性子検出器アレー１８とで形成された中性子走査フレーム、及び連続エネルギー・スペクトルX線源２２とX線検出器アレー２８とで形成されたX線走査フレームをコンテナーの搬送路３２に沿って移動できるように並行配置する。被検コンテナー３４が、まず被検対象をX線走査フレームにより走査され、次いで中性子走査フレームにより走査される。扇状X線ビーム２６が被検コンテナー３４を透過し、X線検出器アレー２８にて透過したX線ビームを接収し、そして二次元X線透射画像が形成される。同一回の走査において、扇状中性子ビーム１６が被検コンテナー３４を透過し、中性子検出器アレー１８にて透過した中性子ビームを接収し、そして二次元中性子透射画像が形成される。パルス中性子源が中性子源１２に用いられる場合、中性子源１２と加速器で産生された連続エネルギー・スペクトルX線源２２は、パルスの同時性を要求される、即ち、パルス中性子源の発射タイミングは、加速器で産生された連続エネルギー・スペクトルX線源２２の発射タイミングに対して、一定の遅延が必要とされる。
【００５１】
等効原子番号Zのみと関係するn-X曲線を利用して材料の識別が行われる。各中性子検出器の計数値Tnが被検コンテナー３４を透過した中性子の強度を示し、各X線検出器の計数値Txが被検コンテナー３４を透過したX線の強度を示している。
【００５２】
【数９】
2007127617.tif 000007
を横軸とし、
【数１０】
2007127617.tif 000008
を縦軸とし、対をなす点（c1,c2）により、等効原子番号Zとのみ関係するn-X曲線を構成し、該曲線が異なる材料の識別に用いられる。ここで、関数
【数１１】
2007127617.tif 000009
がX線の減衰を示す関数、関数
【数１２】
2007127617.tif 000010
が中性子とX線との減衰差を示す関数である。中性子透過画像における一つの画素のピクセル値が、X線走査画像の一つ又は複数個の画素のピクセル値の平均値に対応して、等効原子番号Zとのみ関係するn-X曲線の点（c1,c2）が形成され、材料識別画像上において異なる色を用いて、識別された異なる材料を表示する。
【００５３】
以下に、等効原子番号Zとのみ関係するn-X曲線を形成する物理的原理を述べる。
【００５４】
厚さ x(cm) の被検対象におけるナロービーム単エネルギー中性子ビームの減衰は式（１）にて計算される。
【００５５】
【数１３】
2007127617.tif 000011
【００５６】
ここで、In、In0 は、それぞれ「減衰あり」と「減衰なし」の場合の計測された中性子の強度を示し、μn(Z,E）は入射中性子に対する被検対象３４の材料の線減衰係数（cm-1）（それは被検対象の等効原子番号Z及び入射中性子のエネルギー E(MeV）の関数である）を示している。
【００５７】
ナロービーム連続エネルギー・スペクトル中性子ビームの場合には、厚さ x(cm) の被検対象におけるナロービーム連続エネルギー・スペクトル中性子ビームの減衰は式（２）にて計算される。
【００５８】
【数１４】
2007127617.tif 000012
【００５９】
ここで、In は計測された透過中性子の強度を示し、In0(E）は境界エネルギーがEnb(MeV）である入射連続エネルギー・スペクトル中性子ビームの計測された強度を示し、μn(Z,E）は中性子に対する被検対象の材料の線減衰係数の和（cm-1）（それは被検対象の等効原子番号Z及び入射中性子のエネルギー E(MeV）の関数である）を示している。
【００６０】
ナロービーム連続エネルギー・スペクトルX線の場合には、厚さ x(cm) の被検対象におけるナロービーム連続エネルギー・スペクトルX線の減衰は式（３）にて計算される。
【００６１】
【数１５】
2007127617.tif 000013
【００６２】
ここで、Ixは計測された透射X線ビームの強度を示し、Ix0(E）は境界エネルギーがExb(MeV）である入射連続エネルギー・スペクトルX線ビームの計測された強度を示し、μx(Z,E）はX線に対する被検対象の材料の線減衰係数の和（cm-1）（それは被検対象の等効原子番号Z及び入射X線のエネルギー E(MeV）の関数である）を示している。
【００６３】
中性子ビーム及びX線ビームがいずれも連続エネルギー・スペクトルである場合には、以下の非線形積分方程式のセット（４）により、材料の識別が行われる：
【００６４】
【数１６】
2007127617.tif 000014
【００６５】
ここで、Tn(E,x,Z）は、等効原子番号がZ、厚さが x(cm) である被検対象の、境界エネルギーがEnb(MeV）である中性子に対する透明度を示し、In0(E）はエネルギーが E(MeV）である入射中性子の強度を示し、μn(Z,E）は中性子に対する被検対象の材料の線減衰係数の和（cm-1）（それは被検対象の等効原子番号Z及び入射中性子のエネルギー E(MeV）の関数である）を示し、Tx(E,x,Z) は等効原子番号がZ、厚さが x(cm) である被検対象の境界エネルギーが Exb(MeV) であるX線ビームに対する透明度を示し、Ix0(E) はエネルギーが E(MeV) である入射X線の強度を示し、μx(Z,E）はX線に対する被検対象の材料の線減衰係数の和（cm-1）（それは被検対象の等効原子番号Z及び入射X線のエネルギーE(MeV）の関数である）を示している。
【００６６】
中性子ビームが単エネルギー、X線ビームが連続エネルギー・スペクトルである場合には、以下の非線形積分方程式のセット（５）により、材料の識別が行われる：
【００６７】
【数１７】
2007127617.tif 000015
【００６８】
ここで、Tn(E,x,Z) は等効原子番号がZ、厚さが x(cm) である被検対象の、境界エネルギーがEnb(MeV）である中性子に対する透明度を示し、In0(E）はエネルギーが E(MeV) である入射中性子の強度を示し、μn(Z,E）は中性子に対する被検対象の材料の線減衰係数の和（cm-1）（それは被検対象の等効原子番号Z及び入射中性子のエネルギーのエネルギー E(MeV) の関数である）を示し、Tx(E,x,Z) は等効原子番号がZ、厚さが x(cm) である被検対象の、境界エネルギーがExb(MeV）であるX線ビームに対する透明度を示し、Ix0(E）はエネルギーが E(MeV) である入射X線の強度を示し、μx(Z,E）はX線に対する被検対象の材料の線減衰係数の和（cm-1）（それは被検対象の等効原子番号Z及び入射X線のエネルギー E(MeV）の関数である）を示している。
【００６９】
非線形積分方程式のセット（４）又は（５）の解を求め、被検対象の厚さxを消去し、被検対象３４の等効原子番号Zを求めることのよって材料の識別が行われる。
【００７０】
本発明には、二種類の走査モデルがある。その内の一種では、同時に、中性子走査フレーム及びX線走査フレームを移動させ、コンテナーの搬送路３２に放置されたコンテナー又はその他の大型対象を走査計測する。ここで、コンテナーは静止状態に保持されている；他の一種では、中性子走査フレーム及びX線走査フレームを固定し、コンテナーの搬送路上を、被検コンテナー又はその他の大型対象を移動させ、走査計測が行われる。
【００７１】
理解されるべきことは、上述の具体的な実施例以外の方式によっても本発明が実施され得、且つ本発明の保護範囲以内において其の他の変更又は変形をなすことができる、ということである。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の一実施例に係る装置の構造を示す図である。
【図２】本発明の他の実施例に係る装置の構造を示す図である。
【図３】本発明のX線ビームコリメーター、光中性子変換器及び光中性子補強室の構造を示す図である。
【符号の説明】
【００７３】
１２    高速中性子源
１６    扇状中性子ビーム
１８    中性子検出器アレー
２２    連続エネルギー・スペクトルX線源
２６    扇状X線ビーム
２８    X線検出器アレー
３２    搬送路
【図１】
2007127617.tif 000020
【図２】
2007127617.tif 000021
【図３】
2007127617.tif 000022